#第八届立创电赛#多通道特殊钢件损伤磁信号测量系统设计 - 立创电子设计大赛

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第八届立创电子设计开源大赛

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#第八届立创电赛#多通道特殊钢件损伤磁信号测量系统设计

创建时间：1年前

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描述

<div class="document"> 注：* 为必填项 请在报名阶段填写 ↓ <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">* 1、项目功能介绍</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 在工业与生活中，钢管常常会出现损伤，存在极大的安全隐患，而测得钢管是否存在损伤，以及损伤部位在何处是一个难题。本次工程采用tmr2701传感器阵列对于钢管进行扫描，将磁信号转化为电信号，经INA128差分放大电路处理后由LT1568芯片进行滤波处理，而后经端子送至ADS1256模数转换器转换为数字信号之后经单片机串口通信与w5500以太网传输工具传输到电脑上位机并且保存。通过分析同一传感器不同位移下的信号差异可以判断损伤是否存在。通过比较同一位置不同角度的传感器信号可以得出钢管的损伤大致位置。 <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">*2、项目属性</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 本次项目是首次公开；原创；未曾参赛及获奖；未在学校参加过答辩。 注：请说明项目是否首次公开；项目是否为原创；项目是否曾经在其他比赛中获奖，若有获奖则叙述获奖详情；项目是否在学校参加过答辩。 <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">* 3、开源协议</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> Multisim仿真原理图，pcb，stm32单片机部分代码 请在竞赛阶段填写 ↓ <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">*4、硬件部分</h3> 在本次实习中需要通过传感器扫描并监测钢管，传感器的选择与信号的产生密切相关，选择何种传感器，传感器的数量以及传感器的布局，直接影响后续信号的分析处理，因此第一步至关重要。通过查阅论文，我决定使用TMR类型的传感器进行信号发生。 本次工程的检测基于MEL原理。MEL(Maanetic FluxLeakaae)检验是一种无损检测技术，主要用干检测金属管道、储罐、管线和钢板等的表面和近表面缺陷。它通过利用磁力和磁感应原理来检测金属材料中的缺陷，如腐蚀、磨损、裂纹等。 由于传感器输出信号为两路，且信号较为微弱，因此需要差分转单端以及信号的放大装置。所以经过我的查询以及验证，最终选择了INA128作为信号的差分转单端模块以及放大模块。通过调试选择放大电阻为50k，即放大倍数约为26倍，此时信号幅值足以被检测。 INA128：这是一对超低偏差，低噪声，高速仪表放大器，可以从±2.25V至±18V的电源范围内操作。这些放大器具有低输入偏置电流（25nA最大值），低噪声（7nV/√Hz），高开环增益（120dB最大值）和宽带宽（800kHz）。这些放大器也有过载保护和内置的RFI/EMI滤波。它是一款专门设计用于传感器测量和精确信号放大的集成电路。 在经过信号发生以及差分转单端以及信号放大后，需要对信号进行50HZ滤波处理。滤波处理需要充分考虑信号滤波后的质量问题。在经过芯片的选择以及调试后，我选择了LT1568作为本次工程的滤波芯片。这样信号在经过滤波之后，可以保持一个相对较大的幅值，以便后续分析处理。 然后进行pcb绘图方面的制作，首先要保证信号线不可以打过孔，以免造成信号的失真。同时，tmr2701传感器的下方不可以接线，避免电信号对于磁信号检测的干扰。因为中央需要打孔以便传感器可以测量钢管，所以在布线时需要绕开。在保障布线尽可能小的情况下，先对元器件进行布局。传感器阵列的布局与其参数，如测量精度有关，经过查阅相关文献，最终确定了以间隔45度，一个圆周内放置八路传感器为最终阵列布局。 <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">*5、软件部分</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 代码如下： int main(void) { char *strCat1 = (char*)malloc(strlen(q1) + strlen(s1)); char *strCat2 = (char*)malloc(strlen(q2) + strlen(s2)); char *strCat3 = (char*)malloc(strlen(q3) + strlen(s3)); char *strCat4 = (char*)malloc(strlen(q4) + strlen(s4)); char *strCat5 = (char*)malloc(strlen(q5) + strlen(s5)); char *strCat6 = (char*)malloc(strlen(q6) + strlen(s6)); char *strCat7 = (char*)malloc(strlen(q7) + strlen(s7)); Init_ADS1256_GPIO(); GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_11 ); //À¸ßADS1256¸´Î»Òý½Å ADS1256_Init(); //ADS1256-SPIÍ¨ÐÅÐÒé³õÊ¼»¯ System_Initialization(); //STM32ÏµÍ³³õÊ¼»¯º¯Êý(³õÊ¼»¯STM32Ê±ÖÓ¼°ÍâÉè) Load_Net_Parameters(); //×°ÔØÍøÂç²ÎÊý W5500_Hardware_Reset(); //Ó²¼þ¸´Î»W5500 W5500_Initialization(); //W5500³õÊ¼»õÅäÖÃ while (1) { adc1 = ADS_sum(0x08);//²É¼¯¶ÔÓ¦Í¨µÀ7 adc2 = ADS_sum(0x18);//²É¼¯¶ÔÓ¦Í¨µÀ0 adc3 = ADS_sum(0x28);//²É¼¯¶ÔÓ¦Í¨µÀ1 adc4 = ADS_sum(0x38);//²É¼¯¶ÔÓ¦Í¨µÀ2 adc5 = ADS_sum(0x48);//²É¼¯¶ÔÓ¦Í¨µÀ3 adc6 = ADS_sum(0x58);//²É¼¯¶ÔÓ¦Í¨µÀ4 adc7 = ADS_sum(0x68);//²É¼¯¶ÔÓ¦Í¨µÀ5 // adc8 = ADS_sum(0x78);//²É¼¯¶ÔÓ¦Í¨µÀ6 if( adc1 & 0x800000 )//Èç¹û·ûºÅÎ»Îª1ËµÃ÷ÊÇ¸ºÊý£¬½øÐÐ×ª»» { adc1 = ~(unsigned long)adc1; adc1 &= 0x7fffff; adc1 += 1; adc1 = -adc1; } if( adc2 & 0x800000 )//Èç¹û·ûºÅÎ»Îª1ËµÃ÷ÊÇ¸ºÊý£¬½øÐÐ×ª»» { adc2 = ~(unsigned long)adc2; adc2 &= 0x7fffff; adc2 += 1; adc2 = -adc2; } if( adc3 & 0x800000 )//Èç¹û·ûºÅÎ»Îª1ËµÃ÷ÊÇ¸ºÊý£¬½øÐÐ×ª»» { adc3 = ~(unsigned long)adc3; adc3 &= 0x7fffff; adc3 += 1; adc3 = -adc3; } if( adc4 & 0x800000 )//Èç¹û·ûºÅÎ»Îª1ËµÃ÷ÊÇ¸ºÊý£¬½øÐÐ×ª»» { adc4 = ~(unsigned long)adc4; adc4 &= 0x7fffff; adc4 += 1; adc4 = -adc4; } if( adc5 & 0x800000 )//Èç¹û·ûºÅÎ»Îª1ËµÃ÷ÊÇ¸ºÊý£¬½øÐÐ×ª»» { adc5 = ~(unsigned long)adc5; adc5 &= 0x7fffff; adc5 += 1; adc5 = -adc5; } if( adc6 & 0x800000 )//Èç¹û·ûºÅÎ»Îª1ËµÃ÷ÊÇ¸ºÊý£¬½øÐÐ×ª»» { adc6 = ~(unsigned long)adc6; adc6 &= 0x7fffff; adc6 += 1; adc6 = -adc6; } if( adc7 & 0x800000 )//Èç¹û·ûºÅÎ»Îª1ËµÃ÷ÊÇ¸ºÊý£¬½øÐÐ×ª»» { adc7 = ~(unsigned long)adc7; adc7 &= 0x7fffff; adc7 += 1; adc7 = -adc7; } // if( adc8 & 0x800000 )//Èç¹û·ûºÅÎ»Îª1ËµÃ÷ÊÇ¸ºÊý£¬½øÐÐ×ª»» // { // adc8 = ~(unsigned long)adc8; // adc8 &= 0x7fffff; // adc8 += 1; // adc8 = -adc8; // } volt1 = adc1 * 5.0*1000 / 8388607;//¼ÆËã¶ÔÓ¦µçÑ¹Öµ(µ¥Î»£ºmV) V1[i]=volt1; volt2 = adc2 * 5.0*1000 / 8388607;//¼ÆËã¶ÔÓ¦µçÑ¹Öµ(µ¥Î»£ºmV) V2[i]=volt2; volt3 = adc3 * 5.0*1000/ 8388607;//¼ÆËã¶ÔÓ¦µçÑ¹Öµ(µ¥Î»£ºmV) V3[i]=volt3; volt4 = adc4 * 5.0*1000/ 8388607;//¼ÆËã¶ÔÓ¦µçÑ¹Öµ(µ¥Î»£ºmV) V4[i]=volt4; volt5 = adc5 * 5.0*1000/ 8388607;//¼ÆËã¶ÔÓ¦µçÑ¹Öµ(µ¥Î»£ºmV) V5[i]=volt5; volt6 = adc6 * 5.0*1000/ 8388607;//¼ÆËã¶ÔÓ¦µçÑ¹Öµ(µ¥Î»£ºmV) V6[i]=volt6; volt7 = adc7 * 5.0*1000/ 8388607;//¼ÆËã¶ÔÓ¦µçÑ¹Öµ(µ¥Î»£ºmV) V7[i]=volt7; // volt8 = adc8 * 5.0*1000/ 8388607;//¼ÆËã¶ÔÓ¦µçÑ¹Öµ(µ¥Î»£ºmV) // V8[i]=volt8; W5500_Socket_Set();//W5500¶Ë¿Ú³õÊ¼»¯ÅäÖÃ W5500_Interrupt_Process();//W5500ÖÐ¶Ï´¦Àí³ÌÐò¿ò¼Ü sprintf(s1,"%.2f",V1[i]);//½«V1[i]±£´æµ½×Ö·ûÊý×és[]ÄÚ sprintf(s2,"%.2f",V2[i]);//½«V1[i]±£´æµ½×Ö·ûÊý×és[]ÄÚ sprintf(s3,"%.2f",V3[i]);//½«V1[i]±£´æµ½×Ö·ûÊý×és[]ÄÚ sprintf(s4,"%.2f",V4[i]);//½«V1[i]±£´æµ½×Ö·ûÊý×és[]ÄÚ sprintf(s5,"%.2f",V5[i]);//½«V1[i]±£´æµ½×Ö·ûÊý×és[]ÄÚ sprintf(s6,"%.2f",V6[i]);//½«V1[i]±£´æµ½×Ö·ûÊý×és[]ÄÚ sprintf(s7,"%.2f",V7[i]);//½«V1[i]±£´æµ½×Ö·ûÊý×és[]ÄÚ sprintf(strCat1,"%s%s%s%s%s%s%s%s%s%s%s%s%s%s",s1,q1,s2,q2,s3,q3,s4,q4,s5,q5,s6,q6,s7,q7);//½«X=Óë²É¼¯µ½µÄÊýÖµºÏµ½Ò»Æð // sprintf(strCat1,"%s%s",s1,q1);//½«X=Óë²É¼¯µ½µÄÊýÖµºÏµ½Ò»Æð // sprintf(strCat2,"%s%s",s2,q2); // sprintf(strCat3,"%s%s",s3,q3); // sprintf(strCat4,"%s%s",s4,q4); // sprintf(strCat5,"%s%s",s5,q5); // sprintf(strCat6,"%s%s",s6,q6); // sprintf(strCat7,"%s%s",s7,q7); if((S0_Data & S_RECEIVE) == S_RECEIVE)//Èç¹ûSocket0½ÓÊÕµ½Êý¾Ý { S0_Data&=~S_RECEIVE; Process_Socket_Data(0);//W5500½ÓÊÕ²¢·¢ËÍ½ÓÊÕµ½µÄÊý¾Ý } else if(W5500_Send_Delay_Counter > 0)//¶¨Ê±·¢ËÍ×Ö·û´® { if(S0_State == (S_INIT|S_CONN)) { S0_Data&=~S_TRANSMITOK; //memcpy(Tx_Buffer, "\r\nWelcome To NiRenElec!\r\n", 23); memcpy(Tx_Buffer,strCat1,56); Write_SOCK_Data_Buffer(0, Tx_Buffer, 56);//Ö¸¶¨Socket(0~7)·¢ËÍÊý¾Ý´¦Àí,¶Ë¿Ú0·¢ËÍ23×Ö½ÚÊý¾Ý // memcpy(Tx_Buffer,strCat1,8); // Write_SOCK_Data_Buffer(0, Tx_Buffer, 10);//Ö¸¶¨Socket(0~7)·¢ËÍÊý¾Ý´¦Àí,¶Ë¿Ú0·¢ËÍ23×Ö½ÚÊý¾Ý // memcpy(Tx_Buffer,strCat2,10); // Write_SOCK_Data_Buffer(0, Tx_Buffer, 10);//Ö¸¶¨Socket(0~7)·¢ËÍÊý¾Ý´¦Àí,¶Ë¿Ú0·¢ËÍ23×Ö½ÚÊý¾Ý // memcpy(Tx_Buffer,strCat3,10); // Write_SOCK_Data_Buffer(0, Tx_Buffer, 10);//Ö¸¶¨Socket(0~7)·¢ËÍÊý¾Ý´¦Àí,¶Ë¿Ú0·¢ËÍ23×Ö½ÚÊý¾Ý // memcpy(Tx_Buffer,strCat4,10); // Write_SOCK_Data_Buffer(0, Tx_Buffer, 10);//Ö¸¶¨Socket(0~7)·¢ËÍÊý¾Ý´¦Àí,¶Ë¿Ú0·¢ËÍ23×Ö½ÚÊý¾Ý // memcpy(Tx_Buffer,strCat5,10); // Write_SOCK_Data_Buffer(0, Tx_Buffer, 10);//Ö¸¶¨Socket(0~7)·¢ËÍÊý¾Ý´¦Àí,¶Ë¿Ú0·¢ËÍ23×Ö½ÚÊý¾Ý // memcpy(Tx_Buffer,strCat6,10); // Write_SOCK_Data_Buffer(0, Tx_Buffer, 10);//Ö¸¶¨Socket(0~7)·¢ËÍÊý¾Ý´¦Àí,¶Ë¿Ú0·¢ËÍ23×Ö½ÚÊý¾Ý // memcpy(Tx_Buffer,strCat7,10); // Write_SOCK_Data_Buffer(0, Tx_Buffer, 10);//Ö¸¶¨Socket(0~7)·¢ËÍÊý¾Ý´¦Àí,¶Ë¿Ú0·¢ËÍ23×Ö½ÚÊý¾Ý } W5500_Send_Delay_Counter=0; } } } #include "stm32f10x.h" #include "stm32f10x_spi.h" #include "W5500.h" /***************----- ÍøÂç²ÎÊý±äÁ¿¶¨Òå -----***************/ unsigned char Gateway_IP[4];//Íø¹ØIPµØÖ· unsigned char Sub_Mask[4]; //×ÓÍøÑÚÂë unsigned char Phy_Addr[6]; //ÎïÀíµØÖ·(MAC) unsigned char IP_Addr[4]; //±¾»úIPµØÖ· unsigned char S0_Port[2]; //¶Ë¿Ú0µÄ¶Ë¿ÚºÅ(5000) unsigned char S0_DIP[4]; //¶Ë¿Ú0Ä¿µÄIPµØÖ· unsigned char S0_DPort[2]; //¶Ë¿Ú0Ä¿µÄ¶Ë¿ÚºÅ(6000) unsigned char UDP_DIPR[4]; //UDP(¹ã²¥)Ä£Ê½,Ä¿µÄÖ÷»úIPµØÖ· unsigned char UDP_DPORT[2]; //UDP(¹ã²¥)Ä£Ê½,Ä¿µÄÖ÷»ú¶Ë¿ÚºÅ /***************----- ¶Ë¿ÚµÄÔËÐÐÄ£Ê½ -----***************/ unsigned char S0_Mode =3; //¶Ë¿Ú0µÄÔËÐÐÄ£Ê½,0:TCP·þÎñÆ÷Ä£Ê½,1:TCP¿Í»§¶ËÄ£Ê½,2:UDP(¹ã²¥)Ä£Ê½ #define TCP_SERVER 0x00 //TCP·þÎñÆ÷Ä£Ê½ #define TCP_CLIENT 0x01 //TCP¿Í»§¶ËÄ£Ê½ #define UDP_MODE 0x02 //UDP(¹ã²¥)Ä£Ê½ /***************----- ¶Ë¿ÚµÄÔËÐÐ×´Ì¬ -----***************/ unsigned char S0_State =0; //¶Ë¿Ú0×´Ì¬¼ÇÂ¼,1:¶Ë¿ÚÍê³É³õÊ¼»¯,2¶Ë¿ÚÍê³ÉÁ¬½Ó(¿ÉÒÔÕý³£´«ÊäÊý¾Ý) #define S_INIT 0x01 //¶Ë¿ÚÍê³É³õÊ¼»¯ #define S_CONN 0x02 //¶Ë¿ÚÍê³ÉÁ¬½Ó,¿ÉÒÔÕý³£´«ÊäÊý¾Ý /***************----- ¶Ë¿ÚÊÕ·¢Êý¾ÝµÄ×´Ì¬ -----***************/ unsigned char S0_Data; //¶Ë¿Ú0½ÓÊÕºÍ·¢ËÍÊý¾ÝµÄ×´Ì¬,1:¶Ë¿Ú½ÓÊÕµ½Êý¾Ý,2:¶Ë¿Ú·¢ËÍÊý¾ÝÍê³É #define S_RECEIVE 0x01 //¶Ë¿Ú½ÓÊÕµ½Ò»¸öÊý¾Ý°ü #define S_TRANSMITOK 0x02 //¶Ë¿Ú·¢ËÍÒ»¸öÊý¾Ý°üÍê³É /***************----- ¶Ë¿ÚÊý¾Ý»º³åÇø -----***************/ unsigned char Rx_Buffer[2048]; //¶Ë¿Ú½ÓÊÕÊý¾Ý»º³åÇø unsigned char Tx_Buffer[2048]; //¶Ë¿Ú·¢ËÍÊý¾Ý»º³åÇø unsigned char W5500_Interrupt; //W5500ÖÐ¶Ï±êÖ¾(0:ÎÞÖÐ¶Ï,1:ÓÐÖÐ¶Ï) <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">*6、BOM清单</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 如下图所示 <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">*7、大赛LOGO验证</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 请上传包含大赛logo的项目图片，logo以丝印形式印刷在PCB上面。 点击zip下载大赛logo标识！ <a href="https://image.lceda.cn/easyedaResource/images/%E7%AB%8B%E5%88%9B%E7%94%B5%E8%B5%9B%E6%A0%87%E8%AF%86.rar" target="_blank">（大赛标识）.zip</a> <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">* 8、演示您的项目并录制成视频上传</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 更多详情：<a href="/posts/15a52db9fd7d40c492eb505280278e45" target="_blank">https://diy.szlcsc.com/posts/15a52db9fd7d40c492eb505280278e45</a> </div>