一種本安型超聲波煤流傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種煤流傳感器，尤其涉及一種適用于煤礦井下有甲烷、煤塵等爆炸性氣體的環(huán)境中，用于膠帶機(jī)上煤量的實(shí)時(shí)監(jiān)控，為膠帶機(jī)控制系統(tǒng)提供負(fù)載信息，為膠帶機(jī)的智能化運(yùn)行提供了有力保障的本安型超聲波煤流傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著煤礦自動(dòng)化水平的不斷提高，煤礦井下運(yùn)輸幾乎全部采用膠帶機(jī)進(jìn)行運(yùn)輸。但在膠帶機(jī)輸送煤炭的過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)“斷料”、膠帶機(jī)空開(kāi)的現(xiàn)象，所以需要一種設(shè)備來(lái)檢測(cè)膠帶機(jī)上的煤量。目前煤礦大部分采用接觸式煤流傳感器，傳感器帶有吊桿，當(dāng)有煤時(shí)，吊桿與煤炭接觸，傳感器輸出有料信號(hào)，無(wú)煤時(shí)，吊桿懸空，輸出無(wú)料信號(hào)。但上述接觸式煤流傳感器的吊桿易被磨損，使用壽命短；而且吊桿易跳動(dòng)，檢測(cè)可靠性差；接觸式傳感器只能檢測(cè)煤炭的有無(wú)，不能檢測(cè)煤量的多少。
[0003]有鑒于上述的缺陷，本設(shè)計(jì)人，積極加以研宄創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新型的本安型超聲波煤流傳感器，使其更具有產(chǎn)業(yè)上的利用價(jià)值。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提供一種懸掛在膠帶機(jī)的上方，不與膠帶機(jī)上的煤炭接觸，有效的增加了產(chǎn)品的使用壽命和可靠性，利用超聲波測(cè)量膠帶機(jī)上煤炭的厚度，方便實(shí)現(xiàn)膠帶機(jī)上煤量的檢測(cè)的本安型超聲波煤流傳感器。
[0005]本實(shí)用新型的本安型超聲波煤流傳感器，包括單片機(jī)、超聲波發(fā)生器、超聲波換能器和回波處理裝置，所述超聲波發(fā)生器接收單片機(jī)發(fā)出方波，超聲波發(fā)生器對(duì)方波進(jìn)行諧振載波調(diào)制，并將調(diào)制后的信號(hào)通過(guò)超聲波換能器發(fā)出，超聲波換能器將接收到回波信號(hào)傳輸給回波處理裝置，回波處理裝置對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大處理后傳輸給計(jì)時(shí)器，所述單片機(jī)與計(jì)時(shí)器相連，單片機(jī)發(fā)出方波的同時(shí)，計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)回波處理裝置對(duì)回波放大處理后傳輸給計(jì)時(shí)器時(shí)，計(jì)時(shí)器停止計(jì)時(shí)。
[0006]進(jìn)一步的，所述回波處理裝置括放大器和比較器，放大器對(duì)超聲波換能器發(fā)回的回波進(jìn)行放大傳輸給比較器，比較器對(duì)回波信號(hào)進(jìn)一步放大處理后傳輸給計(jì)時(shí)器。
[0007]進(jìn)一步的，所述單片機(jī)通過(guò)鍵盤(pán)輸入命令，用于參數(shù)設(shè)置及功能選擇。
[0008]進(jìn)一步的，所述單片機(jī)通過(guò)液晶顯示裝置實(shí)時(shí)顯示膠帶機(jī)上煤炭的厚度、系統(tǒng)時(shí)間、系統(tǒng)參數(shù)。
[0009]進(jìn)一步的，所述單片機(jī)與溫度傳感器相連。
[0010]進(jìn)一步的，所述單片機(jī)與輸出接口相連，輸出接口包括模擬量輸出接口、開(kāi)關(guān)量輸出接口和通訊信號(hào)輸出接口。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型至少具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0012]1、超聲波可在惡劣條件下連續(xù)準(zhǔn)確的運(yùn)行，性能穩(wěn)定可靠。
[0013]2、超聲波煤流傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、操作簡(jiǎn)單，調(diào)試方便
[0014]3、不與煤炭直接接觸，增強(qiáng)了檢測(cè)的準(zhǔn)確性和增強(qiáng)了設(shè)備的使用壽命。
[0015]4、可以檢測(cè)膠帶機(jī)上煤量的大小。
[0016]上述說(shuō)明僅是本實(shí)用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實(shí)用新型的技術(shù)手段，并可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如后。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型本安型超聲波煤流傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是輸出接口的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3是本實(shí)用新型本安型超聲波煤流傳感器的使用狀態(tài)參考圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本實(shí)用新型，但不用來(lái)限制本實(shí)用新型的范圍。
[0021]參見(jiàn)圖1-3，本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例所述的一種本安型超聲波煤流傳感器，包括單片機(jī)1、超聲波發(fā)生器2、超聲波換能器3和回波處理裝置4，所述超聲波發(fā)生器2接收單片機(jī)I發(fā)出方波，超聲波發(fā)生器2對(duì)方波進(jìn)行諧振載波調(diào)制，并將調(diào)制后的信號(hào)通過(guò)超聲波換能器3發(fā)出，超聲波換能器3將接收到回波信號(hào)傳輸給回波處理裝置4，回波處理裝置4對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大處理后傳輸給計(jì)時(shí)器5，所述單片機(jī)I與計(jì)時(shí)器5相連，單片機(jī)I發(fā)出方波的同時(shí)，計(jì)時(shí)器5開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)回波處理裝置4對(duì)回波放大處理后傳輸給計(jì)時(shí)器5時(shí)，計(jì)時(shí)器5停止計(jì)時(shí)，超聲波換能器3發(fā)出的超聲波遇到膠帶機(jī)10上的煤流11時(shí)產(chǎn)生回波，由于膠帶機(jī)10與超聲波換能器3之間的距離固定，根據(jù)測(cè)得的發(fā)出方波到回波的時(shí)間，即可計(jì)算出煤流11的厚度。
[0022]所述回波處理裝置4包括放大器41和比較器42，放大器41對(duì)超聲波換能器3發(fā)回的回波進(jìn)行放大傳輸給比較器42，比較器42對(duì)回波信號(hào)進(jìn)一步放大處理后傳輸給計(jì)時(shí)器5ο
[0023]所述單片機(jī)I通過(guò)鍵盤(pán)6輸入命令，用于參數(shù)設(shè)置及功能選擇；單片機(jī)I通過(guò)液晶顯示裝置7實(shí)時(shí)顯示膠帶機(jī)上煤炭的厚度、系統(tǒng)時(shí)間、系統(tǒng)參數(shù)，所述液晶顯示裝置7采用2時(shí)液晶顯不屏。
[0024]所述單片機(jī)I與溫度傳感器8相連，以測(cè)得工作區(qū)域溫度，保證整體的工作溫度處于良好的狀態(tài)。所示的溫度傳感器8采用ΡΤ100鉑電阻，溫度范圍O?100°C。
[0025]所述單片機(jī)I與輸出接口 9相連，輸出接口 9包括模擬量輸出接口 91、開(kāi)關(guān)量輸出接口 92和通訊信號(hào)輸出接口 93，以滿(mǎn)足不同需求。模擬量輸出接口 91有4?20mA、0?1V及200?1000Hz，頻率信號(hào)采用光電隔離形式，輸出200?1000Hz的無(wú)源半導(dǎo)體接點(diǎn)型信號(hào)；通訊信號(hào)輸出接口 93有RS485、CAN、TCP/IP信號(hào)，通訊接口通過(guò)芯片進(jìn)行隔離處理，滿(mǎn)足本安要求。
[0026]所述單片機(jī)I采用的是基于ARM Cortex M4內(nèi)核的STM32F407VG高性能的單片機(jī)。
[0027]所述的本安型超聲波煤流傳感器測(cè)量范圍20cm?350cm，O?20cm為測(cè)量盲區(qū)。所述的本安型超聲波煤流傳感器防護(hù)等級(jí)滿(mǎn)足IP54要求。所述的本安型超聲波煤流傳感器使用DC12V?DC24V本安電源供電，電源用于給超聲波換能器3、超聲波發(fā)生器2、回波處理裝置4、單片機(jī)1、液晶顯示裝置7及輸出接口 9供電。
[0028]本實(shí)用新型的工作過(guò)程如下:
[0029]工作時(shí)，本安型超聲波煤流傳感器安裝在膠帶機(jī)的上方，單片機(jī)I發(fā)射一種超聲波，超聲波遇到煤碳放生反射，反射回傳感器，本安型超聲波煤流傳感器通過(guò)計(jì)算聲波從聲源發(fā)出到接受到回波的時(shí)間，并利用超聲波在空氣中傳輸速度及本安型超聲波煤流傳感器到膠帶機(jī)的距離計(jì)算出膠帶機(jī)上煤的厚度，將數(shù)據(jù)傳輸給監(jiān)控系統(tǒng)，獲知膠帶機(jī)上煤流的大小，用于膠帶機(jī)的智能化控制，實(shí)現(xiàn)省電節(jié)能。
[0030]單片機(jī)I向超聲波發(fā)生器2和計(jì)時(shí)器5發(fā)出320kHz的方波，超聲波發(fā)生器2對(duì)方波進(jìn)行諧振載波調(diào)制，并通過(guò)超聲波換能器3發(fā)送出去，計(jì)時(shí)器5開(kāi)始計(jì)時(shí)，超聲波換能器3接受到回波信號(hào)，回波信號(hào)通過(guò)放大器41、比較器42進(jìn)行放大處理，計(jì)時(shí)器5接收到回波信號(hào)停止計(jì)時(shí)，并將計(jì)時(shí)信號(hào)傳輸給單片機(jī)處理中心，單片機(jī)處理中心通過(guò)計(jì)算時(shí)間差，依次計(jì)算出膠帶機(jī)上煤炭的厚度。
[0031]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，并不用于限制本實(shí)用新型，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種本安型超聲波煤流傳感器，其特征在于:包括單片機(jī)、超聲波發(fā)生器、超聲波換能器和回波處理裝置，所述超聲波發(fā)生器接收單片機(jī)發(fā)出方波，超聲波發(fā)生器對(duì)方波進(jìn)行諧振載波調(diào)制，并將調(diào)制后的信號(hào)通過(guò)超聲波換能器發(fā)出，超聲波換能器將接收到回波信號(hào)傳輸給回波處理裝置，回波處理裝置對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大處理后傳輸給計(jì)時(shí)器，所述單片機(jī)與計(jì)時(shí)器相連，單片機(jī)發(fā)出方波的同時(shí)，計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)回波處理裝置對(duì)回波放大處理后傳輸給計(jì)時(shí)器時(shí)，計(jì)時(shí)器停止計(jì)時(shí)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的本安型超聲波煤流傳感器，其特征在于:所述回波處理裝置括放大器和比較器，放大器對(duì)超聲波換能器發(fā)回的回波進(jìn)行放大傳輸給比較器，比較器對(duì)回波信號(hào)進(jìn)一步放大處理后傳輸給計(jì)時(shí)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的本安型超聲波煤流傳感器，其特征在于:所述單片機(jī)通過(guò)鍵盤(pán)輸入命令，用于參數(shù)設(shè)置及功能選擇。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的本安型超聲波煤流傳感器，其特征在于:所述單片機(jī)通過(guò)液晶顯示裝置實(shí)時(shí)顯示膠帶機(jī)上煤炭的厚度、系統(tǒng)時(shí)間、系統(tǒng)參數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的本安型超聲波煤流傳感器，其特征在于:所述單片機(jī)與溫度傳感器相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的本安型超聲波煤流傳感器，其特征在于:所述單片機(jī)與輸出接口相連，輸出接口包括模擬量輸出接口、開(kāi)關(guān)量輸出接口和通訊信號(hào)輸出接口。
【專(zhuān)利摘要】實(shí)用新型涉及一種本安型超聲波煤流傳感器，包括單片機(jī)、超聲波發(fā)生器、超聲波換能器和回波處理裝置，所述超聲波發(fā)生器接收單片機(jī)發(fā)出方波，超聲波發(fā)生器對(duì)方波進(jìn)行諧振載波調(diào)制，并將調(diào)制后的信號(hào)通過(guò)超聲波換能器發(fā)出，超聲波換能器將接收到回波信號(hào)傳輸給回波處理裝置，回波處理裝置對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大處理后傳輸給計(jì)時(shí)器，所述單片機(jī)與計(jì)時(shí)器相連，單片機(jī)發(fā)出方波的同時(shí)，計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)回波處理裝置對(duì)回波放大處理后傳輸給計(jì)時(shí)器，計(jì)時(shí)器停止計(jì)時(shí)。本實(shí)用新型的有益效果為：本實(shí)用新型懸掛在膠帶機(jī)的上方，不與膠帶機(jī)上的煤炭接觸，有效的增加了產(chǎn)品的使用壽命和可靠性，利用超聲波測(cè)量膠帶機(jī)上煤炭的厚度，方便實(shí)現(xiàn)膠帶機(jī)上煤量的檢測(cè)。
【IPC分類(lèi)】G01B17-02
【公開(kāi)號(hào)】CN204612679
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520103926
【發(fā)明人】張遠(yuǎn), 張賀才, 張雅楠
【申請(qǐng)人】天津華寧電子有限公司
【公開(kāi)日】2015年9月2日
【申請(qǐng)日】2015年2月12日