多余度程控接近开关同步输出方法与流程

1.本发明涉及接近开关同步输出控制技术领域，具体是指一种多余度程控接近开关同步输出方法。


背景技术：

2.接近开关广义地说包括接近传感器，二者区别在于接近开关是感应头与电源、解算电路(信号处理)、输出电路集成在一块，而接近传感器可以说是接近开关的感应头部分，其余的电源、解算电路、输出电路在物理空间上与感应头是分离的。
3.目前国产飞机开始大量使用接近开关及接近传感器，已逐渐取代原行程开关或微动开关。接近开关是一种具有感知物体接近能力的器件，在航空航天工程中用于非接触检测运动部件的相对位置，且将运动部件最终的接近或远离的相对位置信息转化为对应的开关量信号。
4.接近开关从原理上可区分为多种不同的接近开关类型，包括电感式接近开关、电容式接近开关、霍尔式接近开关及其他类型的接近开关。在实际使用中，一个壳体套一路开关的模式已经不能满足需求，由于空间体积及重量的限制，要求在同一个壳体(机体)内实现多余度的设计，多余度是包括完整的多套感应头、电源、解算电路、输出电路为完整意义上的多余度，即多余度接近开关设计上不共用感应头，不共用电源、解算电路、输出电路，以避免单点故障引起的余度功能丧失。因此，接近开关的多余度设计是目前的一个重要要求，而在余度设计中，同时要求输出信号的同步时间不能大于1ms甚至对该时间要求更高。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种提高系统的余度统筹能力 ，降低时延，提高系统级的测试性能的多余度程控接近开关同步输出方法。
6.为了实现上述目的，本发明通过下述技术方案实现：多余度程控接近开关同步输出方法，具体包括以下步骤：（1）在一个机体内构建至少两套接近开关，每套接近开关均完整独立设置，且每套接近开关均对同一个靶标进行感应，每套接近开关均能对靶标进行感应并输出信号；（2）每套接近开关建立独立的余度位置编码，所述余度位置编码对每套接近开关的具体位置进行表征，且余度位置编码不重复，该余度位置编码还对接近开关的优先级顺序进行标识；（3）在每套接近开关独立的周期运行中，高优先级的接近开关向每套优先级低的接近开关发送输出同步中断信号，低优先级接近开关接收该同步信号，作为输出的时间同步，最高优先级的接近开关无同步中断信号接收，由最高优先级的接近开关输出信号，作为其余低优先级接近开关的输出同步信号；（4）当最高优先级的接近开关损坏，无法输出正常信号，以及同步中断信号给其他优先级的接近开关，由次一级的接近开关进行同步信号输出，向其他优先级更低的接近开
关进行同步中断信息号输出。
7.本技术方案技术原理为，接近开关的多余度设计采用了完整的多套接近开关复制，每套接近开关均包含完整的感应头、电源、解算电路、输出电路。因此本发明的多余度接近开关是严格意义上的多余度，不是余度内的共用感应头，或共用解算电路，这样可以避免共用电路中出现单点故障引起的余度功能丧失，满足余度意义上的安全及可靠性指标。
8.多余度接近开关内的多套接近开关可进行分别编号，1#接近开关、2#接近开关、3#接近开关等。1#接近开关、2#接近开关、3#接近开关、
……
，同步的主控权依次降低。各接近开关独立解算靶标的位置信息，且进行独立输出， 多套接近开关的时间上的同步输出由多余度接近开关内的最高主控权的接近开关控制其同步输出，以满足输出信号的高同步性要求。
9.为了更好地实现本发明的方法，进一步地，所述接近开关的硬件电路包括感应头、解算电路、输出电路；所述感应头能够将感应头与靶标的物理位置距离的物理信息转化成相应的电信号；所述解算电路内置微处理器，能够对感应头转换化成的电信号进行计算处理，并获得处理结果；输出电路将解算电路的处理结果以开关量或其他方式输出，进而表征接近开关与靶标的位置结果信息。
10.为了更好地实现本发明的方法，进一步地，所述解算电路内置的微处理器的运算程序周期为10ms或20ms。
11.为了更好地实现本发明的方法，进一步地，所述微处理器为arm系列的型号为hhd32f107vch的芯片。对接近开关感应头的信号进行处理，其优点在于重复性好，接近开关的位置信息解算精度高，易于数值处理及计算，将部分电路处理转变为数值计算，简化电路设计。
12.为了更好地实现本发明的方法，进一步地，所述解算电路内还设置有为整个接近开关的硬件电路进行供电的电源。
13.为了更好地实现本发明的方法，进一步地，所述接近开关的类型具体包括电容式接近开关、电感式接近开关、霍尔式接近开关。
14.为了更好地实现本发明的方法，进一步地，所述步骤（1）中，同一机体内的接近开关类型相同。
15.为了更好地实现本发明的方法，进一步地，所述步骤（2）中，每套接近开关均通过多路拨动开关建立独立的余度位置编码。
16.本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：（1）本发明采用了完整的多套单元电路复制，是严格意义上的多余度，不是余度内的共用感应头，或共用解算电路，这样可以避免共用电路中出现单点故障引起的余度功能丧失，满足余度意义上的安全及可靠性指标；（2）本发明中各接近开关独立解算靶标的位置信息，且进行独立输出，多套单元电路的时间上的同步输出由多余度接近开关内的最高主控权的单元电路控制其同步输出，以满足输出信号的高同步性要求；
（3）本发明中的多余度接近开关中每套接近开关独立解算位置信息，且进行独立输出，且根据余度位置编码的不同而设置不同的同步主控权，输出在时间上保持同步，提高系统的余度统筹能力 ，降低时延，提高系统级的测试性能，降低了单点故障引起的失效风险，提高了安全及可靠性指标，适宜广泛推广应用。
附图说明
17.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其他特征、目的和优点将会变得更为明显：图1为本发明中具备输出同步的多余度接近开关框图。
具体实施方式
18.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
19.为使本发明的目的、工艺条件及优点作用更加清楚明白，结合以下实施实例，对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此，在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的范围内，此处所描述的具体实施实例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
20.感应头是接近开关的敏感元件，因感应类型不同各异，如电容式接近开关的电容极板，电感式接近开关的电磁线圈，霍尔式接近开关的霍尔元件，靶标也因感应头不同而各异。接近开关的感应头与靶标的位置距离的物理信息，经过感应头转化为相应的电信号。内置微处理器的解算电路对接近开关感应头转化的电信号进行处理，程序周期由系统要求的响应时间确定，可设为10ms或20ms。解算电路对该电信号处理及计算后再与预设值进行比较，得出接近开关与靶标的接近或者远离的结论，通过输出电路以开关量或其他方式给出。内置微处理器的解算电路的优点在于重复性好，接近开关的位置信息解算精度高，易于数值处理及计算，将部分电路处理转变为数值计算，简化电路设计。
21.输出电路将解算电路的处理结果以开关量或其他方式输出，进而表征 。
22.实施例1：本实施例提供了多余度程控接近开关同步输出方法，具体包括以下步骤：（1）在一个机体内构建至少两套接近开关，每套接近开关均完整独立设置，且每套接近开关均对同一个靶标进行感应，每套接近开关均能对靶标进行感应并输出信号；（2）每套接近开关建立独立的余度位置编码，所述余度位置编码对每套接近开关的具体位置进行表征，且余度位置编码不重复，该余度位置编码还对接近开关的优先级顺序进行标识；（3）在每套接近开关独立的周期运行中，高优先级的接近开关向每套优先级低的接近开关发送输出同步中断信号，低优先级接近开关接收该同步信号，作为输出的时间同步，最高优先级的接近开关无同步中断信号接收，由最高优先级的接近开关输出信号，作为其余低优先级接近开关的输出同步信号；（4）当最高优先级的接近开关损坏，无法输出正常信号，以及同步中断信号给其他
优先级的接近开关，由次一级的接近开关进行同步信号输出，向其他优先级更低的接近开关进行同步中断信息号输出。
23.其中，在同一个壳体（机体）内实现多余度设计，需要在一个接近开关内集成多组单一的接近开关，以实现完全意义上的多余度，同时要求输出信号的同步时间不能大于1ms甚至对该时间要求更高。所述接近开关的硬件电路包括感应头、解算电路、输出电路；所述感应头能够将感应头与靶标的物理位置距离的物理信息转化成相应的电信号；所述解算电路内置微处理器，能够对感应头转换化成的电信号进行计算处理，并获得处理结果；输出电路将解算电路的处理结果以开关量或其他方式输出，进而表征接近开关与靶标的位置结果信息。
24.所述解算电路内置的微处理器的运算程序周期为10ms或20ms。
25.所述微处理器为arm系列的型号为hhd32f107vch的芯片。
26.所述解算电路内还设置有为整个接近开关的硬件电路进行供电的电源。
27.所述接近开关的类型具体包括电容式接近开关、电感式接近开关、霍尔式接近开关。
28.所述步骤（1）中，同一机体内的接近开关类型相同。
29.所述步骤（2）中，每套接近开关均通过多路拨动开关建立独立的余度位置编码。
30.实施例2：本实施例是在同一个壳体(机体)内实现多余度设计，如图1所示，采用三套接近开关，每套接近开关采用多路拨动开关建立了余度位置编码， 如余度位置编码1、余度位置编码2、余度位置编码3，即是余度的位置编码信息，交联余度位置编码1的是多余度接近开关的1#接近开关(简称1#)，依次为多余度接近开关的2#接近开关(简称2#)、多余度接近开关的3#接近开关(简称3#)。余度位置编码1、余度位置编码2、余度位置编码3即是1#接近开关、2#接近开关、3#接近开关的位置编码，也是多余度接近开关的同步信号优先级的标志，此处，按照1#、2#、3#，同步信号优先级降低。
31.多余度接近开关的每一接近开关，分别交联各自的靶标、感应头、电源及解算电路、输出电路及余度位置编码。架构相同的多余度接近开关的每一接近开关，其硬件电路均相同，程序周期相同且均为由系统要求响应时间确定的10ms或20ms。1#接近开关的微处理器的io口输出到2#接近开关的微处理器与3#接近开关的微处理器，2#接近开关微处理器的io口输出到3#接近开关的微处理器， 微处理器接收该信号采用实时的中断接收方式。每路接近开关的微处理器按照相同的程序周期（均为10ms或20ms）运行，三者的程序周期时间到达点不同。
32.三者的同步按照如下时序进行：三路接近开关的微处理器按照相同的程序周期（均为10ms或20ms）运行，1#接近开关的同步信号优先级最高，1#按照自己的程序周期进行采样及计算，同时还给2#、3#发送输出同步信号，2#接近开关、3#接近开关也按照自己的程序周期进行采样及计算，同时等待1#接近开关的输出同步中断信号到达 ，该同步中断信号作为三路接近开关输出的统一协调输出使能信号，三者协调一致后同时再将各自的计算结果分别输出，达到同步输出的要求；紧跟着三路接近开关分别进行各自下一个程序周期的
采样及解算。若1#接近开关出现程序复位超时无同步信号发出，或微处理器故障无同步信号发出，2#接近开关、3#接近开关在每一次程序周期中进行等待且时间统计，此时2#接近开关、3#接近开关各自的程序周期作为1#超时或故障信号判别信号，当发现1#接近开关超时2个程序周期无同步信号，此时2#接近开关的微处理器接管1#同步信号管理权，由2#接近开关向3#接近开关发同步中断信号，2#接近开关、3#接近开关输出同步。当1#接近开关恢复发出同步中断信号，多余度的同步信号恢复由1#管理，多余度接近开关的输出保持同步。
33.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。