现代数字式智能仪器仪表中,人机对话配置不可缺少:人对仪器状态的干预和数据的输入常用键盘,状态与结果输出用数码管、LED 或 LCD;考虑工业环境和操作要求,有时还需要红外遥控输入。本文介绍一种"红外遥控 + 液晶显示"的智能电动执行器人机接口设计。
一、智能电动执行器的特点
电动执行器接收调节器的模拟信号(一般 4~20mA)或上位机数字信号,转换为相应的角位移或直线位移,带动调节阀、挡板等动作。嵌入微处理器的智能电动执行器具有可靠性高、使用方便、通信功能强、诊断保护完善、适应性广等优点。与上一代普通产品相比,智能电动执行器除以微处理器为核心外,还包括:
(1)便利的参数遥控设定功能——传统执行器需人工逐项设定行程、力矩等参数,智能型可遥控设定;
(2)丰富的在线显示功能——普通型只有机械式阀位指示,精度低且常因摩擦指示失准;智能型数字显示可准确显示阀门开关状态与开度,并能显示超最大力矩报警、过热报警、电压异常报警、无电流检测信号报警、无电压检测信号报警、无位置检测信号报警、超位置上限报警、超位置下限报警、无位置设定值信号报警等 9 种异常状态并作相应处理。
本文设计的智能电动执行器以 TI 公司 DSP 芯片 TMS320F240 为控制核心,采用红外遥控进行设置和控制、液晶显示器进行在线显示和故障诊断。
二、人机接口的主要组成
1、红外遥控与接收:发射器由功能指令矩阵键盘、遥控编码电路(PT2262)、放大电路和红外发射管组成,通过脉幅调制产生不同的红外光调制信号;接收头收到信号经放大后送解码芯片 PT2272,分析与纠错后得到键号,送入 DSP 芯片。
2、液晶显示部分:采用 TRULY 128×64 点阵液晶,控制器、扫描电路和显示 RAM 集成于屏背面,带 LED 背光、单电源供电,由显示控制器 KS0107、驱动电路 KS0108、显示存储器和液晶屏等组成。
三、与主机的硬件连接与软件设计
1、红外接收与 DSP 的连接(图 1):由于只有 6 个功能键,红外接收部分的输出只需 3 根数据线即可表示哪个键按下。
图1 红外接收部分与 DSP 的连接
2、液晶显示器与 DSP 的硬件连接(图 2):采用直接连接法——液晶 1、3 脚间接 10K 电位器调节亮度;19 脚经二极管接 5V 提供背光电源;4、5 脚分别接 DSP 的 A8、A9 区分读写操作与数据/指令;6 脚 E 为读写信号与后取反的使能信号;15、16 脚控制片选分别选择左右半屏;7~14 脚接 DSP 对应数据线。
图2 液晶显示器与 DSP 的硬件连接
3、软件设计:采用 C 语言模块化设计——主程序完成管脚功能设置并定义全局变量交换信息;红外接收部分传送的键码经识别处理后执行相应功能;利用全局变量 Pos 将当前开度送液晶显示,考虑显示频率与视觉效果,仅在实时中断服务程序中调用显示函数,每 32ms 从 DSP 获取当前开度并刷新;实时中断中同时对系统工作状态进行监视,按故障对系统正常工作的重要性安排优先级,发现异常即执行保护措施甚至停机,并在屏幕上显示故障种类以便检修。
四、结论
实验表明:该人机接口在智能电动执行器参数设定方面优势明显,操作方便快捷、安全可靠;人为设置各种异常情况时,执行器能准确及时地显示相应故障状态并作出处理,异常结束后显示恢复正常、可继续连续运行。红外遥控设定实现了无线连接、操作方便可靠;液晶显示器视觉效果好,故障显示与报警的信息量远大于普通数码管。这种人机接口在实际应用中优势明显,应用范围将逐渐扩大。
我司供应带红外遥控与液晶显示的各品牌智能电动执行机构,欢迎联系我们选型咨询。
来源:综合整理自行业公开技术文献(本站编译)。
