本實用新型涉及傳感器編程裝置，尤其涉及適用于對汽車上的霍爾式位置傳感器進行編程的傳感器編程裝置。

背景技術(shù)：

霍爾傳感器在汽車上有著廣泛的應(yīng)用，例如，曲軸位置傳感器(同時用作發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器)、凸輪軸位置傳感器、車速傳感器等通常采用霍爾傳感器。在霍爾傳感器的具體應(yīng)用中，由于內(nèi)部的EPROM芯片要保存必要的技術(shù)參數(shù)及測試參數(shù)等，所以在使用之前需要先對傳感器進行編程。目前，通常采用基于Labview的傳感器編程裝置。Labview是一種圖形化的編程語言，利用它可以方便地建立虛擬儀器，為實現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供了便捷途徑。

然而，基于Labview的傳感器編程裝置要求結(jié)合使用例如西門子公司的PLC(可編程邏輯控制器)與美國國家儀器(NI)公司的硬件設(shè)備(包括數(shù)據(jù)采集板卡和運動控制板卡)，其成本高，速度慢，且占地面積大。另外，由于硬件電路設(shè)計以及軟件開發(fā)和設(shè)備調(diào)試均依賴于供應(yīng)商，所以這種傳感器編程裝置的可移植性差，且用戶無法掌握核心技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的以上技術(shù)問題，本實用新型的一個目的是提供一種尤其適用于霍爾式位置傳感器的高速低成本的傳感器編程裝置。

本實用新型的一個方面涉及一種傳感器編程裝置，其包括主機系統(tǒng)和工作臺，所述主機系統(tǒng)包括編程盒和與所述編程盒連接的工控機，所述編程盒具有存儲程序文件的存儲芯片和與目標傳感器通信連接的編程輸出接口，所述工作臺設(shè)有用于定位和固定目標傳感器的氣動夾具，其中，所述主機系統(tǒng)還包括與所述工控機和所述工作臺連接的自動控制模塊，所述自動控制模塊是集成了I/O接口、通信接口和電源接口的開放式可編程邏輯控制器(PLC，Programmable logic controller)，并且包括經(jīng)由內(nèi)部總線彼此連接的總線耦合器、至少一個輸入端子模塊和至少一個輸出端子模塊。

在一個可選實施方式中，所述總線耦合器具有總線輸入口、總線輸出口以及電源接口，所述總線輸入口與所述工控機相連。

在一個可選實施方式中，所述輸入端子模塊配置成與包括啟動按鈕、復(fù)位按鈕、模式選擇開關(guān)的控制開關(guān)和包括光柵的檢測裝置連接并接收來自所述控制開關(guān)和所述檢測裝置的數(shù)字信號。

在一個可選實施方式中，所述輸出端子模塊配置成輸出用作壓力控制信號數(shù)字信號，以經(jīng)由閥島控制所述氣動夾具在所述工作臺上的位置和夾緊/松開狀態(tài)。

在一個可選實施方式中，所述輸出端子模塊配置成輸出用作指示燈控制信號的數(shù)字信號，以控制指示燈的點亮狀態(tài)。

所述指示燈可包括分別在處于以下狀態(tài)時點亮的多個指示燈：傳感器編程裝置處于就緒狀態(tài)；傳感器編程裝置處于生產(chǎn)模式中；對目標傳感器的編程失?。粚δ繕藗鞲衅鞯木幊坛晒ν瓿?；傳感器編程裝置發(fā)生故障；對一個目標傳感器的編程已結(jié)束，需更換成另一個目標傳感器。

在一個可選實施方式中，所述自動控制模塊還包括總線端子盒，所述總線端子盒具有總線輸入口、總線輸出口、電源接口以及數(shù)字信號輸入口，所述總線端子盒的總線輸入口與所述總線耦合器的總線輸出口相連。

在一個可選實施方式中，所述總線端子盒的數(shù)字信號輸入口配置成與所述工作臺上設(shè)置的傳感器連接并接收表示所述氣動夾具在所述工作臺上的位置和夾緊/松開狀態(tài)的數(shù)字信號。

在一個可選實施方式中，所述總線端子盒的總線輸出口與設(shè)置在所述工作臺上的具有相同結(jié)構(gòu)的另一總線端子盒的總線輸入口相連接。

在一個可選實施方式中，所述編程盒和所述自動控制模塊通過具有電源線連接部、氣體管路連接部、編程信號連接部和總線連接部的連接器與所述工作臺連接。

根據(jù)本實用新型，傳感器編程裝置包括與工控機和工作臺連接的自動控制模塊，所述自動控制模塊是集成了I/O接口、通信接口和電源接口的開放式PLC，并且包括經(jīng)由內(nèi)部總線彼此連接的總線耦合器、至少一個輸入端子模塊和至少一個輸出端子模塊。因此，所述自動控制模塊將基于Labview的常規(guī)傳感器編程裝置中的NI硬件設(shè)備與西門子PLC的功能結(jié)合在一個模塊中，由此降低了成本，減小了占地面積，提高了編程速度，并且增強了傳感器編程裝置的可移植性。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，在附圖中：

圖1是根據(jù)本實用新型一實施例的傳感器編程裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中的Beckhoff模塊的一個示例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是輸入端子模塊的輸入信號的一個示例的示意圖；

圖4是輸出端子模塊的輸出信號的一個示例的示意圖；

圖5是總線端子盒的一個示例的示意圖；

圖6是圖1中的歐度連接器的一個示例的示意圖。

具體實施方式

下面將參考附圖并結(jié)合示意性實施例來詳細說明本實用新型。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的示意性實施例僅用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的不當(dāng)限定。

圖1示意性地示出了根據(jù)本實用新型一實施例的傳感器編程裝置的結(jié)構(gòu)。該傳感器編程裝置尤其適用于對汽車上的霍爾式位置傳感器——例如曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器等——進行編程。

如圖1所示，傳感器編程裝置包括主機系統(tǒng)1和工作臺2。主機系統(tǒng)1包括編程盒3、工控機4和Beckhoff模塊5。工作臺2上設(shè)有氣動夾具6，用于定位和固定待編程的目標傳感器。氣動夾具6可由多個氣缸控制成能夠在水平方向和豎直方向上移動以及能夠夾緊或松開目標傳感器。在工作臺2或氣動夾具6上設(shè)置有位置檢測傳感器。主機系統(tǒng)1和工作臺2之間通過歐度連接器7-1(參見圖6)、7-2建立信號和氣路連接。

編程盒3通過常規(guī)的網(wǎng)線與工控機4通信連接。工控機4上可預(yù)先存儲有適合各種傳感器的HEX程序文件。用戶可以根據(jù)目標傳感器的具體類型選擇相應(yīng)的HEX程序文件，將其傳輸?shù)骄幊毯?并存儲在編程盒3的存儲芯片上。也可以直接在工控機4上編寫適合目標傳感器的HEX程序文件，然后將其傳輸?shù)骄幊毯?。根據(jù)一種可選的實施方式，編程盒3具有USB接口，工控機4或移動存儲介質(zhì)上的HEX程序文件可經(jīng)由該USB接口傳輸?shù)骄幊毯?中。在待編程的目標傳感器通過氣動夾具6在工作臺2上固定就位之后，存儲在編程盒3中的HEX程序文件可通過編程輸出接口傳輸給目標傳感器，并被燒錄到目標傳感器的EPROM芯片上。

工控機4除了具有與Internet連接的網(wǎng)線接口和與編程盒3連接的網(wǎng)線接口外，還具有與Beckhoff模塊5連接的專用接口，例如FC9001接口卡。該專用接口經(jīng)由EtherCAT總線與Beckhoff模塊5通信連接。另外，工控機4中安裝有與Beckhoff模塊5相適配的TwinCAT軟件系統(tǒng)。

作為根據(jù)本實用新型的傳感器編程裝置所采用的自動控制模塊的一個示例，Beckhoff模塊5是基于EtherCAT的開放式模塊，由用戶自主選擇合適的Beckhoff硬件組裝而成，且集成了各種I/O接口、通信接口和電源接口。圖2示出了Beckhoff模塊5的一個示例。如圖2所示，Beckhoff模塊5包括總線耦合器11、至少一個輸入端子模塊12、至少一個輸出端子模塊13以及可選的至少一個總線端子盒14。總線耦合器11、輸入端子模塊12以及輸出端子模塊13可在一控制柜內(nèi)集成在一起，并且經(jīng)由基于LVDS(低電壓差分信號)的E-bus總線彼此連接?？偩€端子盒14布置在控制柜之外，并經(jīng)由EtherCAT總線與總線耦合器11連接。

本實施例中的總線耦合器11采用Beckhoff EK1100，其具有外接24V電源的接口以及兩個信號端口。一個信號端口作為EtherCAT總線的輸入口，用于與工控機4相連并且將來自工控機4的雙絞線或光纖信號轉(zhuǎn)換為E-bus信號。另一個信號端口作為EtherCAT總線的輸出口，可用于連接總線端子盒14。根據(jù)具體應(yīng)用情況，也可以選擇其他類型的EtherCAT總線耦合器。

本實施例中的輸入端子模塊12采用Beckhoff EL1008，其具有八個數(shù)字信號輸入口，從各種開關(guān)等采集二進制控制信號(數(shù)字信號)，并以電隔離的形式將這些信號傳輸?shù)焦た貦C4。根據(jù)具體應(yīng)用情況，也可以選擇不同于Beckhoff EL1008的其他類型的輸入端子模塊。圖3示出了輸入端子模塊12的輸入信號的一個示例。如圖3所示，輸入端子模塊12可從例如用于設(shè)備調(diào)試的啟動按鈕和復(fù)位按鈕、用于選擇自動編程模式和手動編程模式的選擇開關(guān)、光柵等接收數(shù)字信號。輸入端子模塊12可通過LED來顯示其各個信號輸入口的狀態(tài)。

本實施例中的輸出端子模塊13采用Beckhoff EL2008，其具有八個數(shù)字信號輸出口，配置成以電隔離的形式將工控機4的二進制控制信號傳輸?shù)礁鞣N執(zhí)行器。根據(jù)需要，也可以選擇不同于Beckhoff EL2008的其他類型的輸出端子模塊。圖4示出了輸出端子模塊13的輸出信號的一個示例，其中各輸出信號用于控制各種指示燈的點亮或熄滅狀態(tài)。指示燈可包括分別在處于以下狀態(tài)時點亮的多個指示燈：傳感器編程裝置處于就緒狀態(tài)；傳感器編程裝置處于生產(chǎn)模式中；對目標傳感器的編程失敗；對目標傳感器的編程成功完成；傳感器編程裝置發(fā)生故障；對一個目標傳感器的編程已結(jié)束，需更換成另一個目標傳感器。在另一個輸出端子模塊13中，輸出信號為壓力控制信號，用于借助于閥島控制各種氣缸的壓力，以便控制氣動夾具6的移動和夾緊/松開狀態(tài)。輸出端子模塊13可通過LED來顯示其各個輸出口的信號狀態(tài)。

總線端子盒14可布置在工作臺2上，用于采集氣動夾具6的位置和夾緊狀態(tài)等信息。本實施例中的總線端子盒14采用Beckhoff EP1008，其具有兩個信號端口IN、OUT和兩個電源接口PWR1、PWR2以及八個數(shù)字信號輸入口，如圖5所示?？偩€端子盒14的信號端口IN作為EtherCAT總線的輸入口，用于與總線耦合器11連接。另一個信號端口OUT作為EtherCAT總線的輸出口，可在需要時用于連接另一總線端子盒。電源接口PWR1用于給總線端子盒14供電。電源接口PWR2在總線端子盒內(nèi)部與電源接口PWR1連接，用于在需要時向其他部件供電。數(shù)字信號輸入口0-7配置成與工作臺2上設(shè)置的各種傳感器連接并接收表示氣動夾具6在工作臺2上的位置和夾緊/松開狀態(tài)的數(shù)字信號。

圖6示出了主機側(cè)的歐度連接器7-1的結(jié)構(gòu)示意圖。在圖6所示的示例性結(jié)構(gòu)中，歐度連接器7-1具有電源線連接部A、氣體管路連接部B、C、D、編程數(shù)據(jù)線連接部E以及EtherCAT總線連接部F。工作臺側(cè)的歐度連接器7-2與主機側(cè)的歐度連接器7-2配合使用，且具有類似的結(jié)構(gòu)。

下面描述根據(jù)本實用新型的傳感器編程裝置的操作過程。

首先，啟動電源，使設(shè)備處于待機狀態(tài)。從工控機4選擇或編寫適合目標傳感器的HEX程序文件并將其傳輸?shù)骄幊毯?。通過編程盒3上的自動按鈕選擇自動模式。

將待編程的目標傳感器放到氣動夾具6上。工作臺2上的位置傳感器檢測氣動夾具6的位置，并將位置信號發(fā)送給Beckhoff模塊5的輸入端子模塊12?；谟奢斎攵俗幽K12接收到的位置信號，工控機4使輸出端子模塊13輸出相應(yīng)的壓力控制信號以控制各氣缸的壓力，由此將氣動夾具6移動到預(yù)定位置。在位置傳感器檢測到目標傳感器已由氣動夾具6移動到預(yù)定位置并被夾緊固定之后，向工控機4發(fā)送就位信號。在接收到該就位信號后，工控機4向編程盒3發(fā)出指令，以將HEX程序文件燒錄到目標傳感器的EPROM芯片上。

工控機4可自動判斷對目標傳感器的編程是否成功。當(dāng)判定為編程成功時，工控機4通過輸出端子模塊13點亮OK指示燈(例如，發(fā)綠色光)；與此同時，工控機4還通過另一輸出端子模塊發(fā)送壓力控制信號，以控制轉(zhuǎn)盤缸將已成功編程的目標傳感器送入良品收集容器。另一方面，當(dāng)判定為編程失敗時，工控機4通過輸出端子模塊13點亮NOK指示燈(例如，發(fā)紅色光)；與此同時，工控機4還通過另一輸出端子模塊發(fā)送壓力控制信號，以控制轉(zhuǎn)盤缸將編程失敗的目標傳感器送入廢品收集容器。

在目標傳感器通過轉(zhuǎn)盤缸送入良品收集容器或廢品收集容器之后，光柵檢測到工作臺2或氣動夾具6上不再存在待編程的目標傳感器，該光柵的檢測信號發(fā)送給輸入端子模塊12?；诮邮盏降脑摍z測信號，工控機4通過輸出端子模塊13點亮產(chǎn)品更換指示燈(例如，發(fā)藍光)，由此提示操作人員放入新的目標傳感器。然后，重復(fù)前述操作過程。

本實用新型的傳感器編程裝置采用了將基于Labview的常規(guī)傳感器編程裝置中的NI硬件設(shè)備與西門子PLC的功能結(jié)合在一起的自動控制模塊，例如基于EtherCAT的Beckhoff模塊，由此降低了成本并減小了占地面積。而且，由于EtherCAT的高速性、實時性及同步性，編程速度也顯著提高。

另外Beckhoff模塊與TwinCAT軟件相結(jié)合提供了開放式的自動化解決方案，硬件電路設(shè)計以及軟件開發(fā)和設(shè)備調(diào)試均可以由用戶自主進行，而供應(yīng)商只需負責(zé)提供通用的Beckhoff硬件，例如EtherCAT端子模塊。因此，用戶可以容易地將編程裝置應(yīng)用于不同類型的傳感器。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。