1、导言
跟着自动操控技能和现场总线技能的不断发展和深化，网络化、集成化和互操作已成为现代操控体系的重要发展方向。在很多的现场总线规范中，德国Bosch公司提出的CAN总线(Controller Area Network)是从80年代初为处理现代轿车中很多的操控于测验仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通讯协议[1]。
本文介绍了运用红外传感器无触摸检测，结合单片机技能、CAN总线技能，将现场存在的传感器、电子操控单元、碑文机构衔接起来组成分布式操控网络，完结了分布式安全维护检测操控。有效地确保了作业人员人身安全和出产的正常进行。该体系可用于风险场所、区域安全防护，机械加工、纺织、食物加工等安全维护以及家庭等防盗报警，有较广泛的运用远景。
2、体系组成及原理
我们红外线经过云雾等充溢悬浮粒子的物体时不易发生散射、有较强的穿透才能和抗搅扰才能，且红外线遥控不易引起串搅扰，因此被广泛运用于遥控设备。本体系信号检测部分运用红外传感自动式发射/接纳规划完结。红外检测设备设备在检测操控区，当无人进入检测区时，接纳管无信号输出。反之，接纳管输出信号，经过解调、扩展、比较处理后发生TTL高电平信号送入单片机，运用单片机编程技能操控完结语音警示或操控现场碑文设备动作。CAN总线我们其较强的抗搅扰才能、通讯中没有地址的概念以及节点数不受约束等长处，现已被广泛运用于轿车、数控机床、仪器仪表、现场总线操控等范畴[2]。本体系经过单片机操控CAN总线操控器构成CAN总线进行数据传输。这样，多个检测设备构成了总线通讯体系，便利完结多区域检测操控状况显现。降低了体系在资料、设备、维护等费用上的损耗，减小了布线复杂度。
分布式安全检测体系主要由直流电源、信号检测电路、信号处理电路、单片机操控器、接口电路、看门狗、CAN总线操控器、CAN总线收发器、状况指示面板等电路组成。体系组成框图如图1所示。
图1 体系硬件结构框图
3、体系规划
3.1 信号发生电路
体系信号发生电路选用CD4069外接电阻电容构成充放电通路发生方波脉冲信号。电路振动经过电容C充放电运用正反馈原理来完结，电路中R2是补偿电阻，用于改进电源电压改动而引起的震动频率不稳，我们CD4069为六反相器，为避免搅扰将其他各部分输入端接地。电路原理如图2所示。
图2 信号发生电路
R2阻值不仅可影响振动频率，并且能改动输出波形占空比，我们此刻消除了VT的动摇，能够输出占空比1/2方波，一般R1>>R2，一般取R1=10R2。
3.2 发射电路
体系信号发射电路由三极管V5、V6组成信号功率扩展电路。得到较小占空比方波信号驱动红外发射管作业。红外发射管选用电流驱动，高电平时作业，低电平时截止。这样使红外发射管作业于脉冲状况，延长了其运用寿命。电路原理如图3所示。
图3 发射电路
为了避免尘土、飞虫等遮断红外光束触发报警，该电路中选用双光束警戒线，当两光束一起被遮断时才触发报警，只遮断一条光束时不报警。两光束间隔可调，设备时依据实际情况调整适宜的加重。别的，依据检测检区域巨细能够设备多组勘探头构成红外屏障，这样只要人等经过期才会至少遮断两条光束，避免误报警。
3.3 接纳电路
当检测区中无遮挡物的情况下，红外发射管宣布的脉冲光无遮挡的被接纳管接纳，在电容C3发生负极性光敏电压，无信号经过电容C2;当有遮挡物进入检测区中时，信号经过电容C2向信号处理单元输出。接纳管输出的电信号很弱小，因此经过电容C2的电信号十分小，需经扩展后向后级传送。电路原理如图4所示。
图4 红外接纳电路
为了重量设备作业要求，在接纳管前端设备红外滤光片去除可见光，使红外接纳管构成最大受光区以进步体系精度。
3.4 处理电路
体系选用低功耗、高增益、内部有频率补偿的四运放集成芯片LM324。当无遮挡物进入检测区时，电路中只要直流信号，无法经过电容C8;当有遮挡物进入检测区时，接纳电路的输出骤变的电信号，经过电容C8向后继电路传送，经三极管Q6初级扩展，再送到由LM324组成的扩展电路进行二次扩展。
我们解调方波与红外发射管的作业在时刻上坚持同步，且电子开关仅在红外发射管作业时接通，所以仅有来自红外发射管的光信号被接纳，杂散光则被挡除。经过电子开关的方波信号由电阻电容网络滤波滑润，留下直流重量，所以遮挡物的挡光面积信号被复原出来便是遮挡物的挡光面积大，留下的直流重量也大;遮挡物的挡光面积小，留下的直流重量也小，处理后的电信号送入单片机操控器。电路原理如图5所示，
图5 信号处理电路
3.5 CAN总线节点电路
总线通讯接口选取Philips公司出产的CAN总线操控器SJA1000以及总线收发器82C250，主要是考虑到SJA1000一起支撑CAN2.0A和CAN2.0B协议，通讯速率可达1Mbps。单片机操控器既担任总线操控器SJA1000初始化，亦经过操控完结数据的接纳和发送等通讯使命。电路原理如图6所示。
图6 CAN总线节点电路
别的，82C250与CAN总线接口部分选用了必定安全和抗搅扰办法。为增强CAN总线节点的抗搅扰才能，在CAN操控器SJA1000的TX0和RX0不直接与CAN收发器82C250的TXD和RXD相连，而是经过加接6N137高速光电阻隔器，完结了总线上各节点间的电气阻隔[3]。82C250的CANH和CANL引脚各自经过电阻与CAN总线相连，维护82C250免受过流的冲击。CANH和CANL与地之间并联了两%&&&&&%，起到滤除总线高频搅扰和防电磁辐射的效果。
3.6 检测体系规划
图7 CAN总线检测体系原理图
我们CAN总线传输间隔远，传输速率快，有较强的抗电磁搅扰才能，已成为国际上运用最广泛的现场总线之一，成为一种国际规范(ISO-11898)[4]。本规划将各检测操控设备、操控节点等经过总线衔接组成CAN总线通讯体系便利完结智能分布式实时检测操控等。在操控体系范畴具有十分宽广的运用远景。本体系组成原理如图7所示。别的，可经过上位机、上位节点联接完结对一切检测操控设备拘押办理，一起向操控器下传作业形式操控信息，运用PC机便利操控区域内检测操控设备作业，依据实际情况修正程序，扩展体系功用。
4、结束语
分布式安全检测操控体系规划简略、设备便利、功用安稳、作业牢靠、实用性强，体系经过不同设备之间互联，扩展了区域操控规模。本体系可用于机械、纺织、食物等加工范畴，在出产现场有效地确保了人员误闯入或误动作，然后有效地确保了出产的正常进行和产品质量的进步。经过体系功用扩展，可完结其他工业操控，有广泛的运用远景。
参考文献：
[1]张金宏，沈天健等.根据CAN总线的分布式火灾报警操控体系[J].微计算机信息.2000年第16卷第6期,26-27.
[2]胡光永.CAN 总线节点电路的规划与完结[J].微计算机信息.2002年第22卷第1-2期,1-2.
[3]计小军，王东兴.根据CAN 总线的智能馈线终端的研讨[J].微计算机信息.2003年第22卷第2-2期,112-113.
[4]饶运涛,邹继军,郑勇芸著.现场总线CAN原理与运用技能[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003.11-85.
