【成功案例】基于MLX90609EEA-N2角速率传感器的加油站安防护栏防撞击报警器的设计

时间： 2019-04-05 来源：世强

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加油站属于安全防护的重点区域，因此需要在加油机和油罐的位置加装安防护栏，但是很多时候会发生碰撞而损坏，如果加油站的人不能及时发现护栏损坏，就会造成一定的财产损失，因此需要设计一款可以检测护栏撞击损坏的产品，以便及时提醒加油站人员。

最初我们采用了，磁铁加霍尔开关的方案。在防撞柱体中间添加了磁铁，传感器为霍尔开关，当发生撞击时，霍尔开关会靠近磁铁，当达到足够近的距离时，磁铁的磁力会触发霍尔开关输出高电平信号，传感器的MCU检测到高电平信号后，判断为发生了撞击，驱动声光报警器进行报警，并通过无线模块将报警信号发送给控制室，通知室内人员。图1和图2为设备的工作原理示意图。

图1 传感器正常状态

图2 传感器报警状态

该方案存在的缺点是是成本太高、施工安装复杂、强磁铁严重衰减了无线信号的发送，导致控制器无法及时收到报警信息，因此必须使用更加行之有效的方案。

MELEXIS推出的可以同时具有模拟量和SPI通讯的角速率传感器 MLX90609EEA-N2，可以通过检测撞击的角速率判断防撞柱是否被撞击，并且其具有低加速度和角速率交叉敏感度，可以有效保证数据输出的准确性。

MLX90609EEA-N2具有高分辨率和动态范围，同时具备数字（SPI）和模拟输出，方便与多种MCU进行连接，同时具有可编程带宽和工厂设定满量程范围，更好的提高MCU的工作效率，-40°C至85°C的工作温度也使得MLX90609EEA-N2可以使用在严苛的工业环境中。

图3 基于MLX90609传感器正常状态示意图

图4 基于MLX90609传感器报警状态示意图

图5 MLX90609EEA-N2的SPI通讯原理图

MCU通过SPI与MLX90609EEA-N2读取角速度，在角度超过设定的阈值时，MCU判断为报警状态，发出声光报警信号，提醒现场工作人员，有效降低了霍尔开关和磁铁方案的安装施工难度和成本。工作原理示意图如图3和图4。

值得注意的是，电源端的滤波电容建议采用X5R或者X7R等级的，才能保证低温环境下的温漂保持在正常范围，其中C1和C2推荐使用1uF（105），C3使用0.1uF（104）作为去耦电容。如图5所示。

另外笔者采用的是MCU模拟的SPI串口与MLX90609EEA-N2进行通讯，如果采用ADC输出的形式需要通过FLT引脚连接适当的电容来选择MLX90609的带宽，CFLT实现了级联内部4阶的一阶低通滤波器。 CFLT设置的-3dB带宽为：fOUT = 0.16 /（ROUT * CFLT），ROUT =200kΩ（典型值）。即使未指定截止频率降低，也建议使用CFLT。图6为ADC模式下的原理图：

图6 MLX90609EEA-N2的ADC模式原理图

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用户56731903 Lv9. 科学家 2019-04-05

方案不错！！！
沉浮 Lv7. 资深专家 2019-04-05

不错

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