專利名稱：單片機控制的減速器綜合監(jiān)測設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種機電一體化設備，特別涉及一種采用單片機控制的減速器綜合監(jiān)測設備，用于煤礦井下輸送機、轉載機、破碎機的減速器的工作狀況監(jiān)測。
背景技術：
在煤礦井下的運輸設備如輸送機、轉載機、破碎機中，減速器的故障將對煤礦出煤量造成直接影響，其中減速器的油位、油溫和冷卻水的水壓、流量的不穩(wěn)定是減速器出現故障的主要因素。目前在我國煤礦井下的輸送機、轉載機和破碎機的減速器上采用工作狀態(tài)實時監(jiān)測系統(tǒng)還是一個空白。

發(fā)明內容
本實用新型的目的和所要解決的主要技術問題是設計成功以單片機為設備控制核心的基本結構，通過單片機的運算、控制、輸出組成一臺智能化的減速器綜合監(jiān)測設備。
本實用新型解決其主要技術問題是采用以下技術方案來實現的依據本實用新型提出的單片機控制的減速器綜合監(jiān)測設備，主要由溫度傳感器采樣電路、液位傳感器采樣電路、壓力傳感器采樣電路和流量傳感器采樣電路構成的傳感器采樣電路組和一個礦用隔爆兼本質安全型控制箱組成，在礦用隔爆兼本質安全型控制箱的主控制電路板上，包括溫度信號調理電路、液位信號調理電路、標準電流信號調理電路、模數轉換電路、光電隔離電路、靜態(tài)存貯電路、單片機電路、本安電源電路、液晶顯示輸出電路、鍵盤輸入電路、通訊電路、報警電路。其中所述的溫度傳感器采樣電路與溫度信號調理電路連接；其中所述的液位傳感器采樣電路、壓力傳感器采樣電路和流量傳感器采樣電路與液位信號調理電路連接；標準電流信號與標準電流信號調理電路連接；所述的溫度信號調理電路、液位信號調理電路、標準電流信號調理電路與模數轉換電路連接；所述的模數轉換電路與光電隔離電路連接；所述的光電隔離電路與單片機電路連接；所述的靜態(tài)存貯電路與單片機電路連接；所述的本安電源電路與單片機電路連接；所述的單片機電路與液晶顯示輸出電路連接；所述的單片機電路與鍵盤輸入電路連接；所述的單片機電路與通訊電路連接；所述的單片機電路與報警電路連接。
本實用新型由于采用單片機控制，在可靠性、抗干擾性、節(jié)電性、可操作性方面有著明顯的優(yōu)勢，作為智能化的監(jiān)測設備，完全適用于煤礦井下的惡劣的環(huán)境，并能實現對運輸設備的減速器進行油溫、油位、冷卻水壓力和流量的實時監(jiān)測，在非正常工作狀況時進行報警，大大減少了減速器故障的發(fā)生。該系統(tǒng)結構緊湊，經濟適用。


以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細說明圖1是本實用新型單片機控制的減速器綜合監(jiān)測設備的電路方框圖。
圖2是本實用新型單片機控制的減速器綜合監(jiān)測設備的電路控制原理圖。
圖3是本實用新型單片機控制的減速器綜合監(jiān)測設備的主流程圖。
圖4是本實用新型單片機控制的減速器綜合監(jiān)測設備的本安電源原理圖。
圖5是本實用新型單片機控制的減速器綜合監(jiān)測設備的數據采集電路原理圖。
圖6是本實用新型單片機控制的減速器綜合監(jiān)測設備的溫度變送電路原理圖。
圖7是本實用新型單片機控制的減速器綜合監(jiān)測設備的液位信號放大電路圖。
具體實施方式
下面結合具體實施方式
說明本實用新型的構造與監(jiān)測工作過程。
首先參閱圖1、圖2，圖1是本實用新型單片機控制的減速器綜合監(jiān)測設備的電路方框圖，圖2是本實用新型單片機控制的減速器綜合監(jiān)測設備的電路控制原理圖，圖中包括溫度傳感器采樣電路1、液位傳感器采樣電路2、壓力傳感器采樣電路3和流量傳感器采樣電路4組成的傳感器采樣電路組和溫度信號調理電路5、液位信號調理電路6、標準電流信號調理電路7、模數轉換電路8、光電隔離電路9、靜態(tài)存貯電路10、單片機電路11、本安電源電路12、液晶顯示輸出電路13、鍵盤輸入電路14、通訊電路15、報警電路16；其中所述的溫度傳感器采樣電路1與溫度信號調理電路5連接；其中所述的液位傳感器采樣電路2、壓力傳感器采樣電路3和流量傳感器采樣電路4與液位信號調理電路6連接；標準電流信號與標準電流信號調理電路7連接；所述的溫度信號調理電路5、液位信號調理電路6、標準電流信號調理電路7與模數轉換電路8連接；所述的模數轉換電路8與光電隔離電路9連接；所述的光電隔離電路9與單片機電路11連接；所述的靜態(tài)存貯電路10與單片機電路11連接；所述的本安電源電路12與單片機電路11連接；所述的單片機電路11與液晶顯示輸出電路13連接；所述的單片機電路11與鍵盤輸入電路14連接；所述的單片機電路11與通訊電路15連接；所述的單片機電路11與報警電路16連接。
圖3中說明了本實用新型單片機控制的減速器綜合監(jiān)測設備的主流程，它的主要功能是進行設備工作狀況的在線監(jiān)測。有3個工作模式1、正常工作模式，即實現同時采集所監(jiān)測的各個工作狀況參數，并完成數據的處理、顯示、報警、遠傳；2、報警值設置模式，即針對不同的減速器，其溫度范圍和油位也有所不同，根據具體情況來設定不同的報警值；3、報警值查看模式，即可以使井下工程技術人員方便地查看當前設定的報警參數。其中主工作流程包括的功能有數據的采集與顯示；數據的遠傳；工作狀況不正常時進行報警；作為整套程序的后臺，控制所有程序的執(zhí)行。該單片機的設計程序對溫度、液位、壓力、流量的采樣信號進行控制與運算，并輸出相應指令驅動顯示器和報警電路。
圖4是本實用新型單片機控制的減速器綜合監(jiān)測設備的本安電源原理圖，上述的本安電源電路在本實施例中的本安輸出為兩個獨立的回路，電源箱輸出直接送入控制箱，其中+5VDC為微機系統(tǒng)及顯示提供電源，+12VDC和+21VDC為輸入/輸出回路提供電源。在所有電源電路板中均設有熔斷器，任意支路電源故障引起的熔斷器保護，只影響該路電源板，克服了以往產品在交流電源出線側僅設一只熔斷器的缺點。
圖5是本實用新型單片機控制的減速器綜合監(jiān)測設備的數據采集電路原理圖。上述的模數轉換電路在本實施例中采用了12位開關電容逐次逼近模數轉換器的A/D轉換芯片，例如TLC2543。器件有三個控制輸入端片選(CS)、輸入輸出時鐘(I/O CLOCK)、以及地址輸入端(DATA INPUT)。除了高速的轉換器和通用的控制能力外，本器件有一個片內的14通道多路選擇器可以在11個輸入通道和3個內部自測電壓(self_test)之間選擇一路進行轉換。自動進行采樣保持。本器件的轉換器結合外部輸入的差分高阻態(tài)輸入電壓，可簡化比率轉換，使刻度以及模擬電路與數字電路電源噪聲隔離，開關電容的設計使器件在整個轉換溫度范圍內具有良好的轉換誤差；在數模轉換芯片的輸入端用穩(wěn)壓管限幅，穩(wěn)壓管的額定電壓為5.1V。保護數模轉換芯片不被意外的模擬輸入端的高壓燒毀；上述的光電隔離電路在本實施例中利用光耦器件6N137隔離數據采集模塊和數據處理模塊，使數據采集單元與數據處理單元僅保持光的聯系而不存在電氣聯系，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力，對于溫度、液位等變化緩慢地被測參數采用中位值濾波法克服因偶然因素引起的波動干擾。
圖6是本實用新型單片機控制的減速器綜合監(jiān)測設備的溫度變送電路原理圖，上述的傳感器采樣電路組輸入接口電路在本實施例中與溫度變送電路原理相同，例如可由TIP29C和2N2222三極管及XTR105信號處理芯片等元件組成，對外部輸入油溫、油位、水壓和水流量信號跟隨、處理和放大并送入主機系統(tǒng)，其中油溫傳感器輸入電源+12VDC，油位傳感器輸入電源+12VDC，水壓和水流量傳感器輸入電源+21VDC，在本實施例中采取了傳感與變送相分離的方法，將變送器做在本實施例的主電路板上，減小了安裝在減速器上部分的體積，輸出的溫度信號經過帶傳感器激勵和線性化的4～20mA電流發(fā)送器(XTR105)將信號調理到標準的4～20mA電流信號，可以方便的用于熱電阻溫度傳感器的信號條理和橋測量電路的信號條理上。具有高共模抑制比、高噪聲抑制能力、電路輸出的低噪聲、低溫漂、寬電壓供電等優(yōu)點。
圖7是本實用新型單片機控制的減速器綜合監(jiān)測設備的液位信號放大電路圖，在本實施例中液位信號放大，采用12VDC電源給液位傳感器供電，滿量程輸出電壓為60mV。因為數模轉換芯片的轉換范圍為0～5V，所以為了利用單片機對液位信號進行處理，必須對毫伏信號進行放大。
上述的液晶顯示輸出電路在本實施例中采用公有技術中的大規(guī)模點陣液晶顯示器(LCD)，可同時顯示數字、字母、圖形、曲線和漢字及特殊字符，該系統(tǒng)內部電路采用CMOS大規(guī)模集成電路，因此具有高速操作，低功耗等優(yōu)點。顯示原理是外部信號和控制信號通過接口電路送入CPU進行數據處理，再由雙向總線收發(fā)器送入顯示器。
上述的通訊電路在本實施例中利用串行口電路由MAX3471(485)芯片和光電隔離器組成，與外部微機系統(tǒng)進行數據和信息交換；上述的靜態(tài)存貯電路在本實施例中使用CAT1161靜態(tài)存儲器，用來存儲一些較為重要的參數，例如掉電后又重新運行時保持不變的參數，比如各個工況參數的報警值以及通訊中的本機機位號碼等。當然，這里需要說明的是本實用新型主要發(fā)明點是設計成功以單片機為設備控制核心的基本結構，通過單片機的運算、控制、輸出組成一臺智能化的減速器綜合監(jiān)測設備，凡僅僅靠變換不同的電子芯片而達到本實用新型發(fā)明目的的各種變換，均應落在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種單片機控制的減速器綜合監(jiān)測設備，包括有傳感器采樣電路、放大電路、單片機控制電路、顯示器電路及向各部分供電的電源部分；其特征在于包括有溫度傳感器采樣電路、液位傳感器采樣電路、壓力傳感器采樣電路和流量傳感器采樣電路構成的傳感器采樣電路組和一個礦用隔爆兼本質安全型控制箱，在礦用隔爆兼本質安全型控制箱的主控制電路板上，包括溫度信號調理電路、液位信號調理電路、標準電流信號調理電路、模數轉換電路、光電隔離電路、靜態(tài)存貯電路、單片機電路、本安電源電路、液晶顯示輸出電路、鍵盤輸入電路、通訊電路、報警電路；其中所述的溫度傳感器采樣電路與溫度信號調理電路連接，其中所述的液位傳感器采樣電路、壓力傳感器采樣電路和流量傳感器采樣電路與液位信號調理電路連接，標準電流信號與標準電流信號調理電路連接，所述的溫度信號調理電路、液位信號調理電路、標準電流信號調理電路與模數轉換電路連接，所述的模數轉換電路與光電隔離電路連接，所述的光電隔離電路與單片機電路連接，所述的靜態(tài)存貯電路與單片機電路連接，所述的本安電源電路與單片機電路連接，所述的單片機電路與液晶顯示輸出電路連接，所述的單片機電路與鍵盤輸入電路連接，所述的單片機電路與通訊電路連接，所述的單片機電路與報警電路連接。
2.根據權利要求1所述的一種單片機控制的減速器綜合監(jiān)測設備，其特征在于其中所述的本安電源電路的本安輸出為兩個獨立的回路，電源箱輸出直接送入控制箱，其中+5VDC為微機系統(tǒng)及顯示提供電源，+12VDC和+21VDC為輸入/輸出回路提供電源，在所有電源電路板中均設有熔斷器。
3.根據權利要求1所述的一種單片機控制的減速器綜合監(jiān)測設備，其特征在于其中所述的溫度傳感器采樣電路、液位傳感器采樣電路、壓力傳感器采樣電路和流量傳感器采樣電路構成的傳感器采樣電路組組成獲取采樣信號的電回路。
專利摘要本實用新型公開了一種單片機控制的減速器綜合監(jiān)測設備，涉及機電一體化設備技術領域。技術上設計成功以單片機為設備控制核心的基本結構。主要由采樣溫度、液位、壓力、流量的傳感器采樣電路組和一個礦用隔爆兼本質安全型控制箱組成，本實用新型由于采用單片機控制，在可靠性、抗干擾性、節(jié)電性、可操作性方面有著明顯的優(yōu)勢，完全適用于煤礦井下有甲烷、煤塵等易爆的惡劣環(huán)境，可實現對工作面運輸設備(輸送機、轉載機、破碎機等)減速器的油溫、油位、冷卻水壓及水流量進行實時監(jiān)測，在非正常工作狀況時進行報警，大大減少了減速器故障的發(fā)生。該系統(tǒng)結構緊湊，經濟適用。
文檔編號G05B9/02GK2921903SQ200620004320
公開日2007年7月11日 申請日期2006年2月23日 優(yōu)先權日2006年2月23日
發(fā)明者李國平, 孟國營, 穆潤青, 冀貴, 曹云新, 王力軍, 徐文明, 呂輝, 王遠洋 申請人:中煤張家口煤礦機械有限責任公司