便攜式煤礦機(jī)械設(shè)備性能測(cè)試儀用信號(hào)采集及傳輸裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種便攜式煤礦機(jī)械設(shè)備性能測(cè)試儀用信號(hào)采集及傳輸裝置，包括信號(hào)調(diào)理單元、數(shù)據(jù)采集傳輸單元和供電電源，信號(hào)調(diào)理單元包括電流信號(hào)調(diào)理電路模塊、電壓信號(hào)調(diào)理電路模塊和數(shù)字信號(hào)調(diào)理電路模塊，電流信號(hào)調(diào)理電路模塊由I/V變換電路和抗頻混濾波電路構(gòu)成，電壓信號(hào)調(diào)理電路模塊由前置放大電路和后置放大電路構(gòu)成；數(shù)據(jù)采集傳輸單元內(nèi)部集成有A/D轉(zhuǎn)換電路模塊和脈沖計(jì)數(shù)器電路模塊，抗頻混濾波電路輸出端和后置放大電路輸出端均與A/D轉(zhuǎn)換電路模塊輸入端相接，數(shù)字信號(hào)調(diào)理電路模塊輸出端與脈沖計(jì)數(shù)器電路模塊輸入端相接。本實(shí)用新型集成度高，使用操作便捷，數(shù)據(jù)采集和傳輸精度高，能夠減小測(cè)試誤差，人工工作量小。
【專利說(shuō)明】便攜式煤礦機(jī)械設(shè)備性能測(cè)試儀用信號(hào)采集及傳輸裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于煤礦機(jī)械設(shè)備性能測(cè)試【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是涉及一種便攜式煤礦機(jī)械設(shè)備性能測(cè)試儀用信號(hào)采集及傳輸裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]煤礦機(jī)械作為煤礦生產(chǎn)的主要設(shè)備，在煤炭生產(chǎn)中尤其是在綜合機(jī)械化采煤中起著十分重要的作用。煤炭生產(chǎn)由于受客觀自然條件的影響，機(jī)械設(shè)備工作條件惡劣，其故障與事故率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它工業(yè)設(shè)備。我國(guó)在《煤礦安全規(guī)程》和《煤礦機(jī)電設(shè)備完好標(biāo)準(zhǔn)》、《中華人民共和國(guó)安全生產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》及《安全技術(shù)檢測(cè)檢驗(yàn)規(guī)范》中對(duì)各類煤礦機(jī)械設(shè)備技術(shù)要求和性能指標(biāo)都做出了明確規(guī)定。近年來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速增長(zhǎng)，能源的需求量日益加大，同時(shí)事故隱患和安全風(fēng)險(xiǎn)也逐漸增加。為保證煤礦生產(chǎn)安全高效，各煤礦企業(yè)迫切需要科學(xué)的檢測(cè)方法和先進(jìn)的檢測(cè)儀器，對(duì)在用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行準(zhǔn)確有效地檢測(cè)與評(píng)價(jià)。但目前有效的檢測(cè)手段比較缺乏，傳統(tǒng)的一些檢測(cè)方法存在缺陷，致使煤礦在用機(jī)械設(shè)備存在安全隱患，直接危及礦工生命安全，制約了煤礦生產(chǎn)。
[0003]目前在我國(guó)，煤礦在用機(jī)械設(shè)備的安全檢測(cè)主要是以傳統(tǒng)的測(cè)量方法為主，采用各種不同的儀器對(duì)各個(gè)參數(shù)進(jìn)行單獨(dú)測(cè)量，獲得孤立的數(shù)據(jù)，后續(xù)需經(jīng)過(guò)人工計(jì)算和整合。這樣不僅數(shù)據(jù)量小、測(cè)量精度低、工作量大，而且無(wú)法綜合評(píng)判煤礦在用機(jī)械設(shè)備的安全性能。針對(duì)所存在的問(wèn)題，部分行業(yè)院校和單位開(kāi)展了一些相應(yīng)的研究，如河南省普泰安全科技有限公司研制了移動(dòng)式設(shè)備安全檢測(cè)虛擬工作站，該系統(tǒng)可用于煤礦絞車、起重機(jī)、電梯等特種設(shè)備的安全檢測(cè)；哈爾濱工業(yè)大學(xué)利用虛擬儀器技術(shù)研制了提升機(jī)鋼絲繩張力檢測(cè)系統(tǒng)；徐州東方測(cè)控技術(shù)公司基于單片機(jī)研制了四種固定設(shè)備安全性能測(cè)試系統(tǒng)等。但目前大多數(shù)研究一方面主要為單個(gè)項(xiàng)目指標(biāo)的測(cè)量，在各參量的測(cè)量中多為傳統(tǒng)的測(cè)試方法；另一方面采用的主機(jī)多為單片機(jī)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)分析處理能力差。對(duì)于具有集成化功能的便攜式煤礦機(jī)械設(shè)備性能測(cè)試儀，國(guó)內(nèi)外尚無(wú)實(shí)用產(chǎn)品，各參量的測(cè)量尚無(wú)其它更有效實(shí)用的方法，而要制作能夠?qū)崿F(xiàn)煤礦提升系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備、煤礦通風(fēng)系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備、煤礦排水系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備、煤礦壓風(fēng)系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備和煤礦運(yùn)輸系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備性能測(cè)試的通用性強(qiáng)的便攜式煤礦機(jī)械設(shè)備性能測(cè)試儀，由于需要采用多種傳感器進(jìn)行各系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備性能測(cè)試，因此其中的信號(hào)采集及傳輸裝置是關(guān)鍵，但是現(xiàn)有技術(shù)中還沒(méi)有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能完備的應(yīng)用于便攜式煤礦機(jī)械設(shè)備性能測(cè)試儀的信號(hào)采集及傳輸裝置。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種便攜式煤礦機(jī)械設(shè)備性能測(cè)試儀用信號(hào)采集及傳輸裝置，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，集成度高，功能完備，使用操作便捷，數(shù)據(jù)采集和傳輸精度高，能夠減小測(cè)試誤差，人工工作量小，實(shí)用性強(qiáng)，便于推廣使用。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種便攜式煤礦機(jī)械設(shè)備性能測(cè)試儀用信號(hào)采集及傳輸裝置，其特征在于:包括信號(hào)調(diào)理單元和數(shù)據(jù)采集傳輸單元，以及為信號(hào)調(diào)理單元和數(shù)據(jù)采集傳輸單元供電的供電電源，所述信號(hào)調(diào)理單元包括用于對(duì)輸出電流信號(hào)的傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行調(diào)理的電流信號(hào)調(diào)理電路模塊、用于對(duì)輸出電壓信號(hào)的傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行調(diào)理的電壓信號(hào)調(diào)理電路模塊和用于對(duì)輸出數(shù)字信號(hào)的傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行調(diào)理的數(shù)字信號(hào)調(diào)理電路模塊，所述電流信號(hào)調(diào)理電路模塊由依次相接的Ι/v變換電路和抗頻混濾波電路構(gòu)成，所述電壓信號(hào)調(diào)理電路模塊由依次相接的前置放大電路和后置放大電路構(gòu)成；所述數(shù)據(jù)采集傳輸單元內(nèi)部集成有A/D轉(zhuǎn)換電路模塊和脈沖計(jì)數(shù)器電路模塊，所述抗頻混濾波電路的輸出端和后置放大電路的輸出端均與A/D轉(zhuǎn)換電路模塊的輸入端相接，所述數(shù)字信號(hào)調(diào)理電路模塊的輸出端與脈沖計(jì)數(shù)器電路模塊的輸入端相接。
[0006]上述的便攜式煤礦機(jī)械設(shè)備性能測(cè)試儀用信號(hào)采集及傳輸裝置，其特征在于:所述電流信號(hào)調(diào)理電路模塊的數(shù)量為十路，所述電壓信號(hào)調(diào)理電路模塊的數(shù)量為四路，所述數(shù)字信號(hào)調(diào)理電路模塊的數(shù)量為兩路。
[0007]上述的便攜式煤礦機(jī)械設(shè)備性能測(cè)試儀用信號(hào)采集及傳輸裝置，其特征在于:所述I/V變換電路由第一運(yùn)算放大器芯片LM324，滑動(dòng)變阻器VR1，電容C2，以及電阻Rl、R2、R3、R4、R5和Rf組成；所述第一運(yùn)算放大器芯片LM324的引腳4和滑動(dòng)變阻器VRl的一個(gè)固定端均與供電電源的+15V電壓輸出端VCC+15V相接，所述滑動(dòng)變阻器VRl的另一個(gè)固定端、電阻Rl的一端、電阻R4的一端和電容C2的一端均接地，所述滑動(dòng)變阻器VRl的滑動(dòng)端與電阻R3的一端相接，所述第一運(yùn)算放大器芯片LM324的引腳2與電阻R3的另一端、電阻R4的另一端和電阻Rf的一端相接，所述第一運(yùn)算放大器芯片LM324的引腳3與電阻R2的一端相接，所述電阻R2的另一端與電阻Rl的另一端、電容C2的另一端相接且為I/V變換電路的電流信號(hào)輸入端1-1N，所述第一運(yùn)算放大器芯片LM324的引腳I通過(guò)電阻R5與電阻Rf的另一端相接且為所述I/V變換電路的電壓信號(hào)輸出端，所述第一運(yùn)算放大器芯片LM324的引腳11接地；所述抗頻混濾波電路由電阻R6和電容Cl組成，所述電阻R6的一端與所述I/V變換電路的電壓信號(hào)輸出端相接,所述電阻R6的另一端與電容Cl的一端相接且為所述抗頻混濾波電路的信號(hào)輸出端U-0UT1，所述電容Cl的另一端接地。
[0008]上述的便攜式煤礦機(jī)械設(shè)備性能測(cè)試儀用信號(hào)采集及傳輸裝置，其特征在于:所述前置放大電路由第二運(yùn)算放大器芯片LM324，以及電阻R9和RlO組成；所述第二運(yùn)算放大器芯片LM324的引腳3與電阻R9的一端相接且為所述前置放大電路的電壓信號(hào)輸入端U-1N，所述第二運(yùn)算放大器芯片LM324的引腳4與供電電源的+15V電壓輸出端VCC+15V相接，所述第二運(yùn)算放大器芯片LM324的引腳I和引腳2均與電阻RlO的一端相接且為所述前置放大電路的電壓信號(hào)輸出端，所述電阻R9的另一端、第二運(yùn)算放大器芯片LM324的引腳11和電阻RlO的另一端均接地；所述后置放大電路由運(yùn)算放大器芯片0P-07、電阻Rll和可變電阻VR2組成，所述運(yùn)算放大器芯片0P-07的引腳3與所述前置放大電路的電壓信號(hào)輸出端相接，所述運(yùn)算放大器芯片0P-07的引腳2與電阻Rll的一端和可變電阻VR2的一端相接，所述運(yùn)算放大器芯片0P-07的引腳4和電阻Rll的另一端均接地，所述運(yùn)算放大器芯片0P-07的引腳6為所述后置放大電路的電壓信號(hào)輸出端U-0UT2且與可變電阻VR2的另一端相接，所述運(yùn)算放大器芯片0P-07的引腳7與供電電源的+15V電壓輸出端VCC+15V相接。[0009]上述的便攜式煤礦機(jī)械設(shè)備性能測(cè)試儀用信號(hào)采集及傳輸裝置，其特征在于:所述數(shù)字信號(hào)調(diào)理電路模塊為由光電耦合器芯片0PT0IS02和非門74LS04，以及電阻R7和R8組成的光電隔離及濾波整形電路；所述光電耦合器芯片0PT0IS02的引腳I與電阻R7的一端相接，所述電阻R7的另一端為所述光電隔離及濾波整形電路的數(shù)字信號(hào)輸入端D-1N，所述光電耦合器芯片OPTOIS02的引腳2和引腳3均接地，所述光電耦合器芯片OPTOIS02的引腳4與所述非門74LS04的引腳I相接且通過(guò)電阻R8與供電電源的+5V電壓輸出端VCC+5V相接；所述非門74LS04的引腳2為所述光電隔離及濾波整形電路的輸出端U-0UT3。
[0010]上述的便攜式煤礦機(jī)械設(shè)備性能測(cè)試儀用信號(hào)采集及傳輸裝置，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集傳輸單元為NI公司M系列的數(shù)據(jù)采集卡NIUSB-6221。
[0011]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0012]1、本實(shí)用新型采用了集成化、模塊化的設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，接線方便。
[0013]2、本實(shí)用新型能夠外接輸出電流信號(hào)、電壓信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的傳感器，能夠與外接傳感器一起構(gòu)成煤礦機(jī)械設(shè)備性能測(cè)試儀，用于對(duì)煤礦提升系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備、煤礦通風(fēng)系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備、煤礦排水系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備、煤礦壓風(fēng)系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備和煤礦運(yùn)輸系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的性能進(jìn)行測(cè)試，信號(hào)采集量大，信號(hào)傳輸速度快，集成度高，功能完備，使用操作便捷，人工工作量小。
[0014]3、本實(shí)用新型采用信號(hào)調(diào)理單元對(duì)外接傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行調(diào)理后，再通過(guò)數(shù)據(jù)采集傳輸單元傳輸給外部計(jì)算機(jī)，能夠提高數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)木龋瑴p小測(cè)試誤差。
[0015]4、本實(shí)用 新型數(shù)據(jù)采集傳輸單元采用了 NI公司M系列的數(shù)據(jù)采集卡NIUSB-6221，一次性能夠完成的數(shù)據(jù)采集量大，數(shù)據(jù)采集傳輸速率快，實(shí)時(shí)性能好。
[0016]5、本實(shí)用新型能夠用于制作能夠?qū)崿F(xiàn)煤礦提升系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備、煤礦通風(fēng)系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備、煤礦排水系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備、煤礦壓風(fēng)系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備和煤礦運(yùn)輸系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備性能測(cè)試的通用性強(qiáng)的便攜式煤礦機(jī)械設(shè)備性能測(cè)試儀，實(shí)用性強(qiáng)，便于推廣使用。
[0017]綜上所述，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，集成度高，功能完備，使用操作便捷，數(shù)據(jù)采集和傳輸精度高，能夠減小測(cè)試誤差，人工工作量小，實(shí)用性強(qiáng)，便于推廣使用。
[0018]下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型的電路原理框圖。
[0020]圖2為本實(shí)用新型電流信號(hào)調(diào)理電路模塊的電路原理圖。
[0021]圖3為本實(shí)用新型電壓信號(hào)調(diào)理電路模塊的電路原理圖。
[0022]圖4為本實(shí)用新型數(shù)字信號(hào)調(diào)理電路模塊的電路原理圖。
[0023]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0024]I一/[目號(hào)調(diào)理單兀；1-1 一電流/[目號(hào)調(diào)理電路模塊；
[0025]1-1 一電流信號(hào)調(diào)理電路模塊； 1-11 一I/V變換電路；
[0026]1-12一抗頻混濾波電路；1-2 —電壓/[目號(hào)調(diào)理電路模塊；
[0027]1-3—數(shù)字信號(hào)調(diào)理電路模塊； 1-21—前置放大電路；
[0028]1-22—后置放大電路；2—數(shù)據(jù)采集傳輸單元；
[0029]2-1—A/D轉(zhuǎn)換電路模塊；2-2—脈沖計(jì)數(shù)器電路模塊；[0030]3—供電電源。
【具體實(shí)施方式】
[0031]如圖1所示，本實(shí)用新型包括信號(hào)調(diào)理單元I和數(shù)據(jù)采集傳輸單元2，以及為信號(hào)調(diào)理單元I和數(shù)據(jù)采集傳輸單元2供電的供電電源3，所述信號(hào)調(diào)理單元I包括用于對(duì)輸出電流信號(hào)的傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行調(diào)理的電流信號(hào)調(diào)理電路模塊1-1、用于對(duì)輸出電壓信號(hào)的傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行調(diào)理的電壓信號(hào)調(diào)理電路模塊1-2和用于對(duì)輸出數(shù)字信號(hào)的傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行調(diào)理的數(shù)字信號(hào)調(diào)理電路模塊1-3，所述電流信號(hào)調(diào)理電路模塊1-1由依次相接的ΙΛ變換電路1-11和抗頻混濾波電路1-12構(gòu)成，所述電壓信號(hào)調(diào)理電路模塊1-2由依次相接的前置放大電路1-21和后置放大電路1-22構(gòu)成；所述數(shù)據(jù)采集傳輸單元2內(nèi)部集成有A/D轉(zhuǎn)換電路模塊2-1和脈沖計(jì)數(shù)器電路模塊2-2，所述抗頻混濾波電路1-12的輸出端和后置放大電路1-22的輸出端均與A/D轉(zhuǎn)換電路模塊2-1的輸入端相接，所述數(shù)字信號(hào)調(diào)理電路模塊1-3的輸出端與脈沖計(jì)數(shù)器電路模塊2-2的輸入端相接。
[0032]本實(shí)施例中，所述電流信號(hào)調(diào)理電路模塊1-1的數(shù)量為十路，所述電壓信號(hào)調(diào)理電路模塊1-2的數(shù)量為四路，所述數(shù)字信號(hào)調(diào)理電路模塊1-3的數(shù)量為兩路。
[0033]如圖2所示，本實(shí)施例中，所述I/V變換電路1-11由第一運(yùn)算放大器芯片LM324，滑動(dòng)變阻器VRl，電容C2，以及電阻Rl、R2、R3、R4、R5和Rf組成；所述第一運(yùn)算放大器芯片LM324的引腳4和滑動(dòng)變阻器VRl的一個(gè)固定端均與供電電源3的+15V電壓輸出端VCC+15V相接，所述滑動(dòng)變阻器VRl的另一個(gè)固定端、電阻Rl的一端、電阻R4的一端和電容C2的一端均接地，所述滑動(dòng)變阻器VRl的滑動(dòng)端與電阻R3的一端相接，所述第一運(yùn)算放大器芯片LM324的引腳2與電阻R3的另一端、電阻R4的另一端和電阻Rf的一端相接，所述第一運(yùn)算放大器芯片LM324的引腳3與電阻R2的一端相接，所述電阻R2的另一端與電阻Rl的另一端、電容C2的另一端相接且為I/V變換電路1-11的電流信號(hào)輸入端1-1N，所述第一運(yùn)算放大器芯片LM324的引腳I通過(guò)電阻R5與電阻Rf的另一端相接且為所述I/V變換電路1-11的電壓信號(hào)輸出端，所述第一運(yùn)算放大器芯片LM324的引腳11接地；所述抗頻混濾波電路1-12由電阻R6和電容Cl組成，所述電阻R6的一端與所述I/V變換電路1_11的電壓信號(hào)輸出端相接，所述電阻R6的另一端與電容Cl的一端相接且為所述抗頻混濾波電路1-12的信號(hào)輸出端U-OUTl，所述電容Cl的另一端接地。其中，所述I/V變換電路1-11用于將4mA?20mA的電流信號(hào)變換為O?5V的電壓信號(hào)，通過(guò)調(diào)整滑動(dòng)變阻器VRl，能夠使得電路誤差減?。凰隹诡l混濾波電路1-12實(shí)質(zhì)為由電阻R6和電容Cl組成的RC低通濾波電路，僅允許30Hz以下頻率的信號(hào)通過(guò)，降低了外界高頻噪聲對(duì)信號(hào)的干擾。
[0034]如圖3所示，本實(shí)施例中，所述前置放大電路1-21由第二運(yùn)算放大器芯片LM324，以及電阻R9和RlO組成；所述第二運(yùn)算放大器芯片LM324的引腳3與電阻R9的一端相接且為所述前置放大電路1-21的電壓信號(hào)輸入端U-1N，所述第二運(yùn)算放大器芯片LM324的引腳4與供電電源3的+15V電壓輸出端VCC+15V相接，所述第二運(yùn)算放大器芯片LM324的引腳I和引腳2均與電阻RlO的一端相接且為所述前置放大電路1-21的電壓信號(hào)輸出端，所述電阻R9的另一端、第二運(yùn)算放大器芯片LM324的引腳11和電阻RlO的另一端均接地；所述后置放大電路1-22由運(yùn)算放大器芯片0P-07、電阻Rll和可變電阻VR2組成，所述運(yùn)算放大器芯片0P-07的引腳3與所述前置放大電路1-21的電壓信號(hào)輸出端相接，所述運(yùn)算放大器芯片0P-07的引腳2與電阻Rll的一端和可變電阻VR2的一端相接，所述運(yùn)算放大器芯片0P-07的引腳4和電阻Rll的另一端均接地，所述運(yùn)算放大器芯片0P-07的引腳6為所述后置放大電路1-22的電壓信號(hào)輸出端U-0UT2且與可變電阻VR2的另一端相接，所述運(yùn)算放大器芯片0P-07的引腳7與供電電源3的+15V電壓輸出端VCC+15V相接。其中，所述前置放大電路1-21為電壓跟隨器電路，用于提高輸入阻抗，減小輸出阻抗，減少電路對(duì)信號(hào)的干擾；所述后置放大電路1-22為同相放大器電路，通過(guò)調(diào)整可變電阻VR2，能夠改變后置放大電路1-22的放大倍數(shù)，放大倍數(shù)為I?2倍。
[0035]如圖4所示，本實(shí)施例中，所述數(shù)字信號(hào)調(diào)理電路模塊1-3為由光電耦合器芯片OPTOIS02和非門74LS04，以及電阻R7和R8組成的光電隔離及濾波整形電路；所述光電耦合器芯片0PT0IS02的引腳I與電阻R7的一端相接，所述電阻R7的另一端為所述光電隔離及濾波整形電路的數(shù)字信號(hào)輸入端D-1N，所述光電耦合器芯片0PT0IS02的引腳2和引腳3均接地，所述光電耦合器芯片0PT0IS02的引腳4與所述非門74LS04的引腳I相接且通過(guò)電阻R8與供電電源3的+5V電壓輸出端VCC+5V相接；所述非門74LS04的引腳2為所述光電隔離及濾波整形電路的輸出端U-0UT3。當(dāng)輸入所述光電隔離及濾波整形電路的信號(hào)為高電平時(shí)，光電耦合器芯片0PT0IS02中的發(fā)光二極管發(fā)光，光電耦合器芯片0PT0IS02中的三極管導(dǎo)通，輸入到所述非門74LS04的引腳I的為低電平，所述非門74LS04的引腳2輸出為高電平；當(dāng)輸入所述光電隔離及濾波整形電路的信號(hào)為低電平時(shí)，光電耦合器芯片OPTOIS02中的發(fā)光二極管不發(fā)光，光電耦合器芯片0PT0IS02中的三極管截止，輸入到所述非門74LS04的引腳I的為高電平，所述非門74LS04的引腳2輸出為低電平；由于外界干擾等造成信號(hào)的抖動(dòng)不足以使光電耦合器芯片0PT0IS02中的發(fā)光二極管發(fā)光，因此該光電隔離及濾波整形電路能夠有效隔離干擾，使數(shù)字信號(hào)的高低電平準(zhǔn)確平穩(wěn)易于處理。
[0036]本實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)采集傳輸單元2為NI公司M系列的數(shù)據(jù)采集卡NIUSB-6221。
[0037]本實(shí)用新型使用時(shí)，根據(jù)所測(cè)設(shè)備選擇相應(yīng)的外接傳感器，例如，當(dāng)對(duì)煤礦提升系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備性能進(jìn)行測(cè)試時(shí)，選擇用于對(duì)端面跳動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)的第一渦流傳感器、用于對(duì)閘瓦間隙進(jìn)行檢測(cè)的第一位移傳感器、用于對(duì)提升電流進(jìn)行檢測(cè)的電流傳感器、用于對(duì)提升系統(tǒng)制動(dòng)機(jī)構(gòu)的制動(dòng)力進(jìn)行檢測(cè)的力傳感器、用于對(duì)提升系統(tǒng)制動(dòng)機(jī)構(gòu)的油壓進(jìn)行檢測(cè)的第一油壓傳感器、用于對(duì)提升系統(tǒng)制動(dòng)機(jī)構(gòu)的溫度進(jìn)行檢測(cè)的第一溫度傳感器和用于對(duì)提升速度進(jìn)行檢測(cè)的第一光電轉(zhuǎn)速傳感器，其中，第一渦流傳感器、第一位移傳感器、電流傳感器、力傳感器、第一油壓傳感器和第一溫度傳感器輸出的信號(hào)均為電流信號(hào)，第一光電轉(zhuǎn)速傳感器輸出的信號(hào)為數(shù)字信號(hào)；當(dāng)對(duì)煤礦通風(fēng)系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備性能進(jìn)行測(cè)試時(shí)，選擇用于對(duì)大氣溫度進(jìn)行檢測(cè)的第二溫度傳感器、用于對(duì)大氣濕度進(jìn)行檢測(cè)的濕度傳感器、用于對(duì)風(fēng)速進(jìn)行檢測(cè)的風(fēng)速傳感器、用于對(duì)靜壓進(jìn)行檢測(cè)的第一壓力傳感器、用于對(duì)全壓進(jìn)行檢測(cè)的第二壓力傳感器、用于對(duì)大氣壓進(jìn)行檢測(cè)的第三壓力傳感器、用于對(duì)電機(jī)功率進(jìn)行檢測(cè)的電機(jī)功率傳感器和用于對(duì)風(fēng)機(jī)振動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)的第一振動(dòng)傳感器，其中，第二溫度傳感器、濕度傳感器、風(fēng)速傳感器、第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第三壓力傳感器和電機(jī)功率傳感器輸出的信號(hào)均為電流信號(hào)，第一振動(dòng)傳感器輸出的信號(hào)為電壓信號(hào)；當(dāng)對(duì)煤礦排水系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備性能進(jìn)行測(cè)試時(shí)，選擇用于對(duì)排水系統(tǒng)入口壓力進(jìn)行檢測(cè)的第三壓力傳感器、用于對(duì)排水系統(tǒng)出口壓力進(jìn)行檢測(cè)的第四壓力傳感器、用于對(duì)水泵流量進(jìn)行檢測(cè)的超聲波流量傳感器、用于對(duì)水泵功率進(jìn)行檢測(cè)的水泵功率傳感器和用于對(duì)水泵轉(zhuǎn)速進(jìn)行檢測(cè)的第二光電轉(zhuǎn)速傳感器，其中，第三壓力傳感器、第四壓力傳感器、超聲波流量傳感器和水泵功率傳感器輸出的信號(hào)均為電流信號(hào)，第二光電轉(zhuǎn)速傳感器輸出的信號(hào)為數(shù)字信號(hào)；當(dāng)對(duì)煤礦壓風(fēng)系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備性能進(jìn)行測(cè)試時(shí)，選擇用于對(duì)排氣量進(jìn)行檢測(cè)的熱球風(fēng)速傳感器、用于對(duì)排氣溫度進(jìn)行檢測(cè)的第三溫度傳感器、用于對(duì)風(fēng)包溫度進(jìn)行檢測(cè)的第四溫度傳感器、用于對(duì)排氣壓力進(jìn)行檢測(cè)的第五壓力傳感器、用于對(duì)大氣壓進(jìn)行檢測(cè)的第六壓力傳感器、用于對(duì)空壓機(jī)功率進(jìn)行檢測(cè)的空壓機(jī)功率傳感器、用于對(duì)空壓機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行檢測(cè)的第三光電轉(zhuǎn)速傳感器和用于對(duì)風(fēng)機(jī)振動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)的第二振動(dòng)傳感器，其中，熱球風(fēng)速傳感器和第二振動(dòng)傳感器輸出的信號(hào)均為電壓信號(hào)，第三溫度傳感器、第四溫度傳感器、第五壓力傳感器、第六壓力傳感器和空壓機(jī)功率傳感器輸出的信號(hào)均為電流信號(hào)，第三光電轉(zhuǎn)速傳感器輸出的信號(hào)為數(shù)字信號(hào)；當(dāng)對(duì)煤礦運(yùn)輸系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備性能進(jìn)行測(cè)試時(shí)，選擇用于對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)滾筒表面溫度進(jìn)行檢測(cè)的第五溫度傳感器、用于對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)制動(dòng)部件表面溫度進(jìn)行檢測(cè)的第六溫度傳感器、用于對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)潤(rùn)滑油溫度進(jìn)行檢測(cè)的第七溫度傳感器、用于對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)制動(dòng)盤運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的偏擺量進(jìn)行檢測(cè)的第二渦流傳感器、用于對(duì)閘瓦間隙進(jìn)行檢測(cè)的第二位移傳感器、用于對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)油壓進(jìn)行檢測(cè)的第二油壓傳感器、用于對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)功率進(jìn)行檢測(cè)的皮帶運(yùn)輸機(jī)功率傳感器、用于對(duì)帶速進(jìn)行檢測(cè)的第四光電轉(zhuǎn)速傳感器和用于對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行檢測(cè)的第五光電轉(zhuǎn)速傳感器，其中，所述第五溫度傳感器、第六溫度傳感器、第七溫度傳感器、第二渦流傳感器、第二位移傳感器、第二油壓傳感器和皮帶運(yùn)輸機(jī)功率傳感器輸出的信號(hào)均為電流信號(hào)，第四光電轉(zhuǎn)速傳感器和第五光電轉(zhuǎn)速傳感器輸出的信號(hào)均為數(shù)字信號(hào)；根據(jù)外接傳感器輸出信號(hào)的不同，將傳感器連接至相應(yīng)的信號(hào)調(diào)理電路模塊，構(gòu)成便攜式煤礦機(jī)械設(shè)備性能測(cè)試儀；具體而言，將輸出信號(hào)為電流信號(hào)的傳感器連接在電流信號(hào)調(diào)理電路模塊1-1上，將輸出信號(hào)為電壓信號(hào)的傳感器連接在電壓信號(hào)調(diào)理電路模塊1-2上，將輸出信號(hào)為數(shù)字信號(hào)的傳感器連接在數(shù)字信號(hào)調(diào)理電路模塊1-3上，構(gòu)成電流信號(hào)調(diào)理電路模塊1-1的I/V變換電路1-11和抗頻混濾波電路1-12依次對(duì)傳感器輸出的4mA?20mA的電流信號(hào)進(jìn)行I/V變換和抗頻混濾波處理后輸出給A/D轉(zhuǎn)換電路模塊2-1，構(gòu)成電壓信號(hào)調(diào)理電路模塊1-2的前置放大電路1-21和后置放大電路1-22依次對(duì)傳感器輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行前置放大和后置放大后輸出給數(shù)據(jù)采集傳輸單元2內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換電路模塊2-1，數(shù)字信號(hào)調(diào)理電路模塊1-3對(duì)傳感器輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行光電隔離和濾波整形后輸出給數(shù)據(jù)采集傳輸單元2內(nèi)部的脈沖計(jì)數(shù)器電路模塊2-2，數(shù)據(jù)采集傳輸單元2將其接收到的信號(hào)傳輸給計(jì)算機(jī)，供計(jì)算機(jī)作進(jìn)一步分析處理。
[0038]綜上所述，本實(shí)用新型能夠與外接傳感器一起構(gòu)成煤礦機(jī)械設(shè)備性能測(cè)試儀，用于對(duì)煤礦提升系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備、煤礦通風(fēng)系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備、煤礦排水系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備、煤礦壓風(fēng)系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備和煤礦運(yùn)輸系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的性能進(jìn)行測(cè)試，信號(hào)采集量大，信號(hào)傳輸速度快。
[0039]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種便攜式煤礦機(jī)械設(shè)備性能測(cè)試儀用信號(hào)采集及傳輸裝置，其特征在于:包括信號(hào)調(diào)理單元(I)和數(shù)據(jù)采集傳輸單元(2)，以及為信號(hào)調(diào)理單元(I)和數(shù)據(jù)采集傳輸單元(2)供電的供電電源(3)，所述信號(hào)調(diào)理單元(I)包括用于對(duì)輸出電流信號(hào)的傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行調(diào)理的電流信號(hào)調(diào)理電路模塊(1-1)、用于對(duì)輸出電壓信號(hào)的傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行調(diào)理的電壓信號(hào)調(diào)理電路模塊(1-2)和用于對(duì)輸出數(shù)字信號(hào)的傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行調(diào)理的數(shù)字信號(hào)調(diào)理電路模塊(1-3)，所述電流信號(hào)調(diào)理電路模塊(1-1)由依次相接的I/V變換電路(1-11)和抗頻混濾波電路(1-12)構(gòu)成，所述電壓信號(hào)調(diào)理電路模塊(1-2)由依次相接的前置放大電路(1-21)和后置放大電路(1-22)構(gòu)成；所述數(shù)據(jù)采集傳輸單元(2)內(nèi)部集成有A/D轉(zhuǎn)換電路模塊(2-1)和脈沖計(jì)數(shù)器電路模塊(2-2 )，所述抗頻混濾波電路(1-12 )的輸出端和后置放大電路(1-22)的輸出端均與A/D轉(zhuǎn)換電路模塊(2-1)的輸入端相接，所述數(shù)字信號(hào)調(diào)理電路模塊(1-3)的輸出端與脈沖計(jì)數(shù)器電路模塊(2-2)的輸入端相接。
2.按照權(quán)利要求1所述的便攜式煤礦機(jī)械設(shè)備性能測(cè)試儀用信號(hào)采集及傳輸裝置，其特征在于:所述電流信號(hào)調(diào)理電路模塊(1-1)的數(shù)量為十路，所述電壓信號(hào)調(diào)理電路模塊(1-2)的數(shù)量為四路，所述數(shù)字信號(hào)調(diào)理電路模塊(1-3)的數(shù)量為兩路。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的便攜式煤礦機(jī)械設(shè)備性能測(cè)試儀用信號(hào)采集及傳輸裝置，其特征在于:所述I/V變換電路(1-11)由第一運(yùn)算放大器芯片LM324，滑動(dòng)變阻器VR1，電容C2，以及電阻Rl、R2、R3、R4、R5和Rf組成；所述第一運(yùn)算放大器芯片LM324的引腳4和滑動(dòng)變阻器VRl的一個(gè)固定端均與供電電源(3)的+15V電壓輸出端VCC+15V相接，所述滑動(dòng)變阻器VRl的另一個(gè)固定端、電阻Rl的一端、電阻R4的一端和電容C2的一端均接地，所述滑動(dòng)變阻器VRl的滑動(dòng)端與電阻R3的一端相接，所述第一運(yùn)算放大器芯片LM324的引腳2與電阻R3的另一端、電阻R4的另一端和電阻Rf的一端相接，所述第一運(yùn)算放大器芯片LM324的引腳3與電阻R2的一端相接，所述電阻R2的另一端與電阻Rl的另一端、電容C2的另一端相接且為ΙΛ變 換電路(1-11)的電流信號(hào)輸入端1-1N，所述第一運(yùn)算放大器芯片LM324的引腳I通過(guò)電阻R5與電阻Rf的另一端相接且為所述I/V變換電路(1_11)的電壓信號(hào)輸出端，所述第一運(yùn)算放大器芯片LM324的引腳11接地；所述抗頻混濾波電路(1-12)由電阻R6和電容Cl組成,所述電阻R6的一端與所述I/V變換電路(1-11)的電壓信號(hào)輸出端相接，所述電阻R6的另一端與電容Cl的一端相接且為所述抗頻混濾波電路(1-12)的信號(hào)輸出端U-0UT1，所述電容Cl的另一端接地。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的便攜式煤礦機(jī)械設(shè)備性能測(cè)試儀用信號(hào)采集及傳輸裝置，其特征在于:所述前置放大電路(1-21)由第二運(yùn)算放大器芯片LM324，以及電阻R9和RlO組成；所述第二運(yùn)算放大器芯片LM324的引腳3與電阻R9的一端相接且為所述前置放大電路(1-21)的電壓信號(hào)輸入端U-1N，所述第二運(yùn)算放大器芯片LM324的引腳4與供電電源(3)的+15V電壓輸出端VCC+15V相接，所述第二運(yùn)算放大器芯片LM324的引腳I和引腳2均與電阻RlO的一端相接且為所述前置放大電路(1-21)的電壓信號(hào)輸出端，所述電阻R9的另一端、第二運(yùn)算放大器芯片LM324的引腳11和電阻RlO的另一端均接地；所述后置放大電路(1-22)由運(yùn)算放大器芯片0P-07、電阻Rll和可變電阻VR2組成，所述運(yùn)算放大器芯片0P-07的引腳3與所述前置放大電路(1-21)的電壓信號(hào)輸出端相接，所述運(yùn)算放大器芯片0P-07的引腳2與電阻Rll的一端和可變電阻VR2的一端相接，所述運(yùn)算放大器芯片0P-07的引腳4和電阻Rll的另一端均接地，所述運(yùn)算放大器芯片0P-07的引腳6為所述后置放大電路(1-22)的電壓信號(hào)輸出端U-0UT2且與可變電阻VR2的另一端相接，所述運(yùn)算放大器芯片0P-07的引腳7與供電電源(3)的+15V電壓輸出端VCC+15V相接。
5.按照權(quán)利要求1或2所述的便攜式煤礦機(jī)械設(shè)備性能測(cè)試儀用信號(hào)采集及傳輸裝置，其特征在于:所述數(shù)字信號(hào)調(diào)理電路模塊(1-3)為由光電耦合器芯片0PT0IS02和非門74LS04，以及電阻R7和R8組成的光電隔離及濾波整形電路；所述光電耦合器芯片0PT0IS02的引腳I與電阻R7的一端相接，所述電阻R7的另一端為所述光電隔離及濾波整形電路的數(shù)字信號(hào)輸入端D-1N，所述光電耦合器芯片OPTOIS02的引腳2和引腳3均接地，所述光電耦合器芯片0PT0IS02的引腳4與所述非門74LS04的引腳I相接且通過(guò)電阻R8與供電電源(3)的+5V電壓輸出端VCC+5V相接；所述非門74LS04的引腳2為所述光電隔離及濾波整形電路的輸出端U-0UT3。
6.按照權(quán)利要求1或2所述的便攜式煤礦 機(jī)械設(shè)備性能測(cè)試儀用信號(hào)采集及傳輸裝置，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集傳輸單元(2)為NI公司M系列的數(shù)據(jù)采集卡NI USB-6221。
【文檔編號(hào)】H03K19/14GK203732101SQ201420116630
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月14日
【發(fā)明者】李曼, 趙坤 申請(qǐng)人:西安科技大學(xué)