X射線球管工作狀況在線檢測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及X射線發(fā)射裝置，尤其是涉及X射線球管工作狀況在線檢測系統(tǒng)
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，溫度和濕度對(duì)儀器的的正常運(yùn)行有很大的影響。當(dāng)濕度過高時(shí)，電氣設(shè)備的絕緣性降低，容易產(chǎn)生事故，易生銹，電氣設(shè)備壽命降低。當(dāng)溫度過高時(shí)，金屬材料軟化，機(jī)械強(qiáng)度降低。振動(dòng)情況則直接反映電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及振動(dòng)強(qiáng)度。因此對(duì)電氣設(shè)備的維護(hù)造成很大的不便，使實(shí)驗(yàn)人員不能掌握電氣設(shè)備的狀況，進(jìn)而形成不可預(yù)知的危險(xiǎn)隱患。
[0003]目前，公知的X射線電氣設(shè)備在線檢測系統(tǒng)中并沒有對(duì)表面溫度、環(huán)境濕度、溫度、振動(dòng)加速度等情況的檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種X射線球管工作狀況在線檢測系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明設(shè)有環(huán)境溫濕度傳感器、溫度傳感器、加速度傳感器、微處理器；所述環(huán)境溫濕度傳感器放置于電器設(shè)備環(huán)境中，溫度傳感器和加速度傳感器放置于X射線球管表面，環(huán)境溫濕度傳感器的電氣設(shè)備環(huán)境溫度與濕度信號(hào)輸出端接微處理器的輸入端，溫度傳感器的X射線球管表面溫度信號(hào)輸出端和加速度傳感器的X射線球管振動(dòng)加速度信號(hào)輸出端分別接微處理器的輸入端，微處理器的電氣設(shè)備狀況輸出端口通過RS232發(fā)送至PS端，或/和通過GSM發(fā)送至移動(dòng)用戶端。
[0006]所述環(huán)境溫濕度傳感器可采用型號(hào)為DHTll的溫濕度傳感器，所述溫度傳感器可采用型號(hào)為18B20的溫度傳感器；所述加速度傳感器可采用型號(hào)為MPU6050的加速度傳感器。
[0007]所述微處理器可采用單片機(jī)STC12C5A32S2。
[0008]本發(fā)明采用環(huán)境溫濕度傳感器、溫度傳感器、加速度傳感器三者組合對(duì)X射線球管進(jìn)行在線工作狀況檢測，并以PC端實(shí)時(shí)監(jiān)控、短信遠(yuǎn)程通知、SD卡在線記錄和存儲(chǔ)三重安全機(jī)制組合對(duì)信息進(jìn)行傳輸和存儲(chǔ)。為此，本發(fā)明能夠?qū)崟r(shí)檢測X射線電氣設(shè)備的表面溫度、環(huán)境濕度、環(huán)境溫度和振動(dòng)加速度情況并將采集到的信息遠(yuǎn)程傳輸至操作人員的移動(dòng)終端上，使X射線電氣設(shè)備能夠高效正常運(yùn)轉(zhuǎn)工作。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)組成示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]參見圖1，本發(fā)明實(shí)施例設(shè)有環(huán)境溫濕度傳感器1、溫度傳感器2、加速度傳感器3、微處理器4 ;所述環(huán)境溫濕度傳感器I放置于電器設(shè)備環(huán)境中，溫度傳感器2和加速度傳感器3放置于X射線球管表面，環(huán)境溫濕度傳感器I的電氣設(shè)備環(huán)境溫度與濕度信號(hào)輸出端接微處理器4的輸入端，溫度傳感器2的X射線球管表面溫度信號(hào)輸出端和加速度傳感器3的X射線球管振動(dòng)加速度信號(hào)輸出端分別接微處理器4的輸入端，微處理器4的電氣設(shè)備狀況輸出端口通過RS232發(fā)送至PS端5，或/和通過GSM發(fā)送至移動(dòng)用戶端6。
[0011]所述環(huán)境溫濕度傳感器I可采用型號(hào)為DHTll的溫濕度傳感器，所述溫度傳感器可采用型號(hào)為18B20的溫度傳感器；所述加速度傳感器可采用型號(hào)為MPU6050的加速度傳感器。
[0012]所述微處理器可采用單片機(jī)STC12C5A32S2。
[0013]本發(fā)明將環(huán)境溫濕度傳感器DHT11、溫度傳感器18B20和加速度傳感器MPU6050三者組合形成一個(gè)測量機(jī)制，溫濕度傳感器DHTll測量環(huán)境溫度和環(huán)境濕度，溫度傳感器18B20測量X射線球管表面溫度，加速度傳感器MPU6050測量X射線球管的振動(dòng)加速度，以組合的形式對(duì)X射線球管進(jìn)行在線工作狀況檢測。單片機(jī)STC12C5A32S2也是硬件模塊之一，單片機(jī)接受傳感器組合傳輸過來的數(shù)據(jù)并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，再將信息處理結(jié)果輸出。由PC端實(shí)時(shí)監(jiān)控、短信遠(yuǎn)程通知、SD卡在線記錄和存儲(chǔ)組合而成的三重安全機(jī)制對(duì)信息進(jìn)行傳輸和存儲(chǔ)。本發(fā)明有兩個(gè)組合機(jī)制，一是環(huán)境溫濕度傳感器DHT11、溫度傳感器18B20和加速度傳感器MPU6050構(gòu)成的組合，二是PC端實(shí)時(shí)監(jiān)控、短信遠(yuǎn)程通知、SD卡在線記錄和存儲(chǔ)的組合。單片機(jī)作為硬件的核心結(jié)構(gòu)，將兩個(gè)組合機(jī)制連接起來，起到中樞協(xié)調(diào)的作用。這也是本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)之一。
[0014]以下對(duì)本發(fā)明所采用的軟件模塊進(jìn)行說明:
[0015]本發(fā)明采用KEIL軟件編程，Keil C51兼容單片機(jī)C語言。Keil通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境(Vis1n)將C編譯器、宏匯編、鏈接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等部分組合在一起，實(shí)現(xiàn)了完整的開發(fā)方案。本發(fā)明使用C語言編程，KEIL軟件提供一個(gè)完整的開發(fā)環(huán)境，是程序的編寫最佳助手。
[0016]1、信息采集部分
[0017]這部分主要由溫度傳感器18B20、溫濕度傳感器DHTll和加速度傳感MPU6050組成。前兩者是用單總線的形式，數(shù)據(jù)傳輸是雙向的。后者是I2C協(xié)議，I2C總線以同步串行兩線方式工作條時(shí)鐘線，I條數(shù)據(jù)線，因?yàn)閱纹瑱C(jī)沒有內(nèi)部硬件I2C，所以需要程序上進(jìn)行模擬。
[0018]2、信息傳輸部分
[0019]這部分主要由RS232和GSM模塊組成。RS232是串行數(shù)據(jù)通信的接口標(biāo)準(zhǔn)，本發(fā)明采用9針的調(diào)制器，本發(fā)明只用到9針中的3個(gè)引腳，RXD、TXD和GND。GSM模塊程序設(shè)計(jì)，這一模塊要全部說明，理論非常龐大，需要用到的東西非常之多。本發(fā)明只用到發(fā)短信功能。
[0020]3、SD卡程序設(shè)計(jì)
[0021]本發(fā)明采用SPI總線模式讀寫高容量SD卡。本發(fā)明需要不斷地將采集到的信息寫入SD卡中，SD卡的存儲(chǔ)空間被劃分為扇區(qū)形式，每個(gè)扇區(qū)512字節(jié)。
[0022]本發(fā)明著眼于實(shí)驗(yàn)儀器內(nèi)部溫濕度信息、振動(dòng)信息的采集、傳輸與儲(chǔ)存。建立一個(gè)完整的系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)溫濕度信息、振動(dòng)信息的準(zhǔn)確采集，能夠?qū)崿F(xiàn)所采集信息的實(shí)時(shí)傳輸以及及時(shí)儲(chǔ)存。
[0023]X射線發(fā)射裝置的表面溫度、環(huán)境濕度和溫度、振動(dòng)加速度情況的在線檢測技術(shù)領(lǐng)域，并且能夠?qū)㈦姎庠O(shè)備信息實(shí)時(shí)傳送至PC端和移動(dòng)終端，能夠應(yīng)用于包含X射線裝置的設(shè)備中，是一種能夠在線檢測X射線裝置設(shè)備工作狀況的系統(tǒng)，為操作人員提供技術(shù)參考。
[0024]本發(fā)明能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，可以實(shí)時(shí)檢測電氣設(shè)備的表面溫度、環(huán)境溫度情況、環(huán)境濕度情況，振動(dòng)加速度情況，可以保證設(shè)備的安全運(yùn)行防止惡性事故的發(fā)生。測量表面和環(huán)境溫度比單一表面測溫來判斷X射線球管的健康狀況更有效。對(duì)設(shè)備的振動(dòng)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，可以準(zhǔn)確的知道設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的問題，有利于故障診斷。
[0025]同時(shí)，本發(fā)明還具有將采集到的信息進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸?shù)墓δ?，將?shí)時(shí)采集到的信息通過短信的方式發(fā)送到用戶移動(dòng)端；當(dāng)電氣設(shè)備的工作系數(shù)不正常或發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)將實(shí)時(shí)發(fā)送警報(bào)短信至操作人員的移動(dòng)終端上。
[0026]本發(fā)明將溫度傳感器、溫濕度傳感器置于最能體現(xiàn)電氣設(shè)備環(huán)境的位置，加速度傳感器置于X射線裝置的表面。當(dāng)電氣設(shè)備開始工作后，各傳感器也便開始工作，各傳感器將采集到的數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)，單片機(jī)經(jīng)過數(shù)據(jù)處理將結(jié)果傳出，通過RS232以及GSM分別將電氣設(shè)備的狀況傳至電腦端和移動(dòng)端，同時(shí)，寫一份數(shù)據(jù)進(jìn)入集成在主板上的SD卡用來存儲(chǔ)。具體如下:
[0027]RS232硬件設(shè)計(jì)以PC端作為上位機(jī)，單片機(jī)作為下位機(jī)。RS232串口通信是PC和單片機(jī)之間信息通道。芯片MAX232實(shí)現(xiàn)TTL邏輯電平和RS232電平之間的轉(zhuǎn)換。
[0028]GSM短信發(fā)送硬件接口這部分是外接模塊，沒有集成在主板上，主板上留出了 RXD和TXD 口，也就是單片機(jī)的第一個(gè)串口，這個(gè)串口用排針引出，作用有兩個(gè):程序的下載和GSM模塊的接入口。本發(fā)明采用S頂900A作為主芯片，板上集成了 MP2303，是電源管理芯片，輸出(5V，3A)的電源；板上還集成了 SP3232，是電平轉(zhuǎn)換芯片，與RS232連接。該模塊還提供了電池的電源接入口，如果需要，可以接外接電池，這樣更方面攜帶。
[0029]SD卡外圍電路中，5V單片機(jī)的與3.3V的SD卡電平不匹配，所以需要將電平進(jìn)行轉(zhuǎn)換，本發(fā)明采用電阻分壓法:即5V電平，經(jīng)1.6k+3.3k電阻分壓，就是3.3V。SD卡采用SPI協(xié)議，STC12C5A系列單片機(jī)有硬件SPI也就是Pl.4?Pl.7，分別復(fù)用SPI的CS、M0S1、MISO、CLK。這里要注意，由于單片機(jī)作為主機(jī)使用，不使用Pl.4的CS片選口，SD卡的CS口接入單片機(jī)的普通1 口即可。本發(fā)明用的是P2.0。
[0030]18B20程序設(shè)計(jì)思路，第一和第二字節(jié)是測量的溫度，乘以相應(yīng)的工作模式的分辨率就是要求的溫度值。剛上電的默認(rèn)溫度值是+85攝氏度。下面介紹是18B20的驅(qū)動(dòng)程序流程:
[0031]①初始化。
[0032]②讀一個(gè)字節(jié)。
[0033]③寫一個(gè)字節(jié)。
[0034]④讀取溫度。
[0035]DHTll溫濕度傳感器程序設(shè)計(jì)采用單總線數(shù)據(jù)方式使MCU與DHTll之間的通信和同步，4ms左右進(jìn)行一次通訊，數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分，小數(shù)讀出為零，用于擴(kuò)展。一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為40bit，高位在前。數(shù)據(jù)格式:Sbit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+Sbit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+Sbi溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+Sbit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)+Sbit校驗(yàn)和數(shù)據(jù)。如果傳送正確，校驗(yàn)和數(shù)據(jù)=〃8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+Sbit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bi溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+Sbit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)”所得結(jié)果的末8位。下面是DHTll的驅(qū)動(dòng)過程:
[0036]①定義數(shù)據(jù)。
[0037]②處理8位數(shù)據(jù)。
[0038]③讀取溫濕度，即在步驟②的基礎(chǔ)上處理40位數(shù)據(jù)，并生成溫濕度。這里由于有用的只有濕度的高八位和溫度的高八位，也就是它們的整數(shù)部分，小數(shù)部分都是00000000，所以在返回值的時(shí)候可以簡化處理，返回高位的數(shù)據(jù)就好，這也符合本發(fā)明的精度要求。
[0039]MPU650加速度計(jì)用了三個(gè)16位ADC，會(huì)把測量的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量輸出。傳感器的量程是可控的，加速度計(jì)量程有:±2g，±4g，±8g，±16g。由于此次發(fā)明只用到加速度計(jì)的部分，沒有用到陀螺儀的功能，所以下面講解加速度計(jì)的寄存器。
[0040]①SMPLRT_DIV
[0041]SMPLRT_DIV產(chǎn)生8位無符號(hào)值，通過該值分頻得到采樣頻率，傳感器寄存器的輸出是基于該采樣率。采樣率的計(jì)算公式:
[0042]采樣率=陀螺儀的輸出率/ (1+SMPLRT_DIV)
[0043]②CONFIG
[0044]EXT_SYNC_SET是3位無符號(hào)值，作用是幀同步引腳的采樣配置。
[0045]③ACCEL_C0NFIG
[0046]AFS_SEL 2位無符號(hào)值。選擇加速度計(jì)的量程。
[0047]④ACCEL_X0UT_H, ACCEL_X0UT_L, ACCEL_Y0UT_H, ACCEL_Y0UT_L, ACCEL_Z0UT_
H,ACCEL_Z0UT_L
[0048]ACCEL_X0UT存儲(chǔ)最近一次測量的X軸加速度。
[0049]ACCEL_Y0UT存儲(chǔ)最近一次測量的Y軸加速度。
[0050]ACCEL_Z0UT存儲(chǔ)最近一次測量的Z軸加速度。
[0051 ] ⑤下面是MPU6050的初始化程序:
[0052]void InitMPU6050()
[0053]{
[0054]Single_ffriteI2C (PffR_MGMT_l, 0x00) ;//解除休眠狀態(tài)
[0055]Single_ffriteI2C (SMPLRT_DIV, 0x07) ;//設(shè)置采樣頻率
[0056]Single_ffriteI2C (CONFIG, 0x06) ;//采樣濾波
[0057]Single_ffriteI2C(ACCEL_C0NFIG, 0x01) ;//量程、自檢功能的設(shè)置
[0058]}
[0059]int GetData(uchar REG_Address)
[0060]{
[0061 ] char H, L ；
[0062]H = Single_Re