CN102352833A

CN102352833A - 游泳池水泵性能检测的总线式智能化数字化装置

Info

Publication number: CN102352833A
Application number: CN2011102323390A
Authority: CN
Inventors: 赵亮; 徐飞亮; 黄长城
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2011-08-15
Filing date: 2011-08-15
Publication date: 2012-02-15

Abstract

本发明公开了一种游泳池水泵性能检测的总线式智能化数字化装置。它由控制柜、PC机、控制柜、电参数变送器、压力传感器、流量传感器、温度传感器、噪声计、显示面板、信号灯以及操作台组成。控制仪表通过RS-485总线与流量压力仪表、温度仪表、噪声仪表、单相电参数变送器和三相电变送器连接，控制仪表控制时间仪表和电参数仪表显示，控制仪表通过CAN总线连接到电脑。本发明可以检测游泳池水泵的进出口压力、流量、泵体温度、噪声、工作电参数。本发明操作简单，实用性强，快速、准确、稳定的对游泳池水泵各项性能指标进行测量，实现实时显示数据、保存数据，以此来检测游泳池水泵的合格与否，提高工作效率，减轻工人的劳动负荷。

Description

游泳池水泵性能检测的总线式智能化数字化装置

技术领域

本发明涉及一种水泵性能检测装置，尤其是涉及一种游泳池水泵性能检测的总线式智能化数字化装置。

背景技术

目前国内的游泳池水泵检测的方法和设备都比较落后，在目前各类检测设备数字化、自动化、智能化发展的大趋势下，采用机械式仪表对游泳池水泵性能进行检测，由工人手动记录数据的方式已经无法满足生产力发展的需求了，同时检测过程不够快速、检测数据不够精确、稳定。目前的游泳池水泵检测装置检测工序比较繁琐，工人需要更改各类的性能参数和记录测试参数，工人工作负荷大，效率不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于游泳池水泵性能检测的总线式数字化智能化装置，是由控制仪表控制测试设备各个继电器动作，继电器控制测试设备各个执行器动作完成各道工序，测试数据由各个传感器、变送器转化为标准信号经过各仪表计算在显示界面显示，同时上传到控制仪表，控制仪表继而通过CAN总线通信上传到PC在上位机软件实时显示、监测、保存。

本发明采用的技术方案是：

本发明包括电参数仪表、流量压力仪表、温度仪表、进口压力传感器、出口压力传感器、三个温度传感器、流量传感器、流量信号放大器、噪声计、控制仪表、时间仪表和噪声仪表和PC机；三个温度传感器分别布置在游泳池水泵外壳上，流量传感器布置在游泳池水泵进口管路上，流量信号放大器连接到流量传感器信号出口端，进口压力传感器布置于游泳池水泵进口管路上，出口压力传感器布置于游泳池水泵出口管路上，噪声计对准游泳池水泵，单相电变送器和三相电变送器穿过游泳池水泵电源线安装在导轨上；流量信号放大器连接到流量压力仪表的脉冲信号输入端，进口压力传感器连接到流量压力仪表的电流信号输入端，出口压力传感器连接到流量压力仪表的电流信号输入端，三个温度传感器连接到温度仪表的电流信号输入端，噪声计信号输出端连接到噪声仪表的电流信号输入端，控制仪表通过RS-485总线与流量压力仪表、温度仪表、噪声仪表、单相电参数变送器和三相电变送器连接，控制仪表通过显示线与参数仪表连接，控制仪表通过CAN总线连接到PC1。

所述的控制仪表包括单片机引脚和外围电路、CAN控制器电路、485控制电路、输入信号控制电路和输出信号控制电路；控制仪表采用ATMEGA32A芯片，控制仪表单片机引脚中的22-29脚分别与CAN控制器电路中8路同相三态双向总线收发器74ALS245的A0-A7脚相连，同时与输入控制电路的12-19脚相连，同时又与输出信号控制电路的2-9脚相连，74ALS245的1、19脚分别与控制仪表单片机引脚中的20、21脚相连，CAN控制器SJA1000的3、5、6、16脚分别与控制仪表单片机引脚中的18、19、4、16相连；控制仪表单片机引脚的14、37、3、15脚分别与485通讯电路的1、2、3、4脚相连，控制仪表单片机引脚中的38、39脚分别与输入信号控制电路中的74ALS573芯片引脚中的11脚和输出信号控制电路中的74ALS573芯片引脚中的11脚相连。

所述的流量压力仪表包括仪表单片机引脚和外围电路、电流信号检测电路、脉冲信号检测电路和485控制电路；流量压力仪表采用ATMEGA16A芯片，电流信号检测电路分别连接到流量压力仪表单片机的39、40脚，脉冲信号检测电路连接到流量压力仪表单片机2脚，噪声仪表单片机的4、37、3、15脚分别与485通讯电路中485控制芯片MAX485EPA的1、2、3、4脚相连。

所述的温度仪表包括仪表单片机引脚和外围电路、电流信号检测电路、485控制电路；温度仪表采用ATMEGA16A芯片，电流信号检测电路分别连接到温度仪表单片机的38、39、40脚，温度仪表单片机的4、37、3、15脚分别与485通讯电路中485控制芯片MAX485EPA的1、2、3、4脚相连。

所述的噪声仪表包括仪表单片机引脚和外围电路、电流信号检测电路、485控制电路；噪声仪表采用ATMEGA16A芯片，电流信号检测电路连接到噪声仪表单片机的40脚，噪声仪表单片机的14、37、3、15脚分别与485通讯电路中485控制芯片MAX485EPA的1、2、3、4脚相连。

所述的电参数仪表包括仪表单相电变送器和三相电变送器；单相电变送器采用青智ZWD414型号，三相电变送器采用青智ZWD433型号。

本发明所具有的有益效果是：

本发明不同于以往的水泵检测使用的机械式仪表、复杂操作以及手工记录检测数据，集中在一种装置上，操作简单，实用性强，快速、准确、稳定的对游泳池水泵各项性能指标进行测量，实现实时显示数据、保存数据，以此来检测游泳池水泵的合格与否，可以极大的提高工作效率，减轻工人的劳动负荷。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的原理图。

图3是本发明的测试流程示意图。

图4是本发明的控制仪表单片机引脚与外围电路图。

图5是本发明的控制仪表外部输入控制信号电路图。

图6是本发明的控制仪表单片机输出控制信号电路图。

图7是本发明的控制仪表与各仪表的RS-485通讯电路图。

图8是本发明的控制仪表和PC的CAN通讯电路图。

图9是本发明的电流信号检测电路图。

图10是本发明的脉冲信号检测电路图。

图11是本发明的ATMEGA16A单片机引脚和外围电路图。

图中：1、电脑柜，2、仪表箱，3、电参数仪表，4、流量压力仪表， 5、温度仪表，6、进口压力传感器，7、出口压力传感器，8、三个温度传感器，9、游泳池水泵，10、操作台，11、流量传感器，12、流量信号放大器，13、噪声计，14、控制仪表，15、时间仪表，16、噪声仪表。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

如图1所示，PC柜1上半部分用于放置PC机显示器，中间放置鼠标和键盘，下半部分放置PC机主机。控制柜2自上而下依次为电参数仪表3、流量压力仪表4、温度仪表5、噪声仪表16、时间仪表15和控制仪表14。控制仪表14面板上有启动，开始，停机，保存按钮以及各种状态信号灯。游泳池水泵9安装于操作台10上，游泳池水泵进口管路安装有流量传感器11及流量信号放大器12、进口压力传感器6，游泳池水泵出口管路安装有出口压力传感器7，游泳池水泵外壳上贴有三个温度传感器8，测试人员在游泳池水泵9附近手持噪声计13测量噪声。

如图2所示，包括电参数仪表3、流量压力仪表4、温度仪表5、进口压力传感器6、出口压力传感器7、三个温度传感器8、流量传感器11、流量信号放大器12、噪声计13、控制仪表14、时间仪表15和噪声仪表16和PC机1；三个温度传感器8分别布置在游泳池水泵9外壳上，流量传感器11布置在游泳池水泵9进口管路上，流量信号放大器12连接到流量传感器11信号出口端，进口压力传感器6布置于游泳池水泵9进口管路上，出口压力传感器7布置于游泳池水泵9出口管路上，噪声计13对准游泳池水泵9，单相电变送器和三相电变送器穿过游泳池水泵9电源线安装在导轨上；流量信号放大器12连接到流量压力仪表4的脉冲信号输入端，进口压力传感器6连接到流量压力仪表4的电流信号输入端，出口压力传感器7连接到流量压力仪表4的电流信号输入端，三个温度传感器8连接到温度仪表5的电流信号输入端，噪声计13信号输出端连接到噪声仪表16的电流信号输入端，控制仪表14通过RS-485总线与流量压力仪表4、温度仪表5、噪声仪表16、单相电参数变送器和三相电变送器连接，控制仪表14通过显示线分别与电参数仪表3和时间仪表15连接，控制仪表14通过CAN总线连接到PC1；

进口压力传感器6和出口压力传感器7将进口压力信号和出口压力信号输入到流量压力仪表的电流信号检测电路，进口压力信号和出口压力信号为4~20mA标准电流信号，流量信号放大器12将流量传感器11输出的流量信号放大输入到流量压力仪表4的脉冲信号检测电路，温度传感器8将温度信号输入到温度仪表5的电流信号检测电路，噪声计13将噪声信号输入到噪声仪表16的电流检测电路。控制仪表14通过485总线发送招测命令分别招测流量压力仪表4、温度仪表5、噪声仪表16、单相电参数变送器和三相电变送器数据，对数据进行处理后，通过CAN总线发送到安装在PC的上位机软件，上位机软件接收到数据后进行实时显示和保存。控制仪表14控制电参数仪表3和时间仪表15显示，将从单相电变送器和三相电变送器接收到的数据在电参数仪表3显示面板相应参数显示区域上进行显示。控制仪表14具有计时功能，时间仪表15由控制仪表控制14显示，可以记录水泵测试时间，控制仪表14将测试时间显示到时间仪表15显示面板相应参数显示区域。

如图4、5、6、7、8所示，所述的控制仪表14包括单片机引脚和外围电路、CAN控制器电路、485控制电路、输入信号控制电路和输出信号控制电路；控制仪表14采用ATMEGA32A芯片，控制仪表单片机引脚中的22-29脚分别与CAN控制器电路中8路同相三态双向总线收发器74ALS245的A0-A7脚相连，同时与输入控制电路的12-19脚相连，同时又与输出信号控制电路的2-9脚相连，74ALS245的1、19脚分别与控制仪表单片机引脚中的20、21脚相连，CAN控制器SJA1000的3、5、6、16脚分别与控制仪表单片机引脚中的18、19、4、16相连；控制仪表单片机引脚的14、37、3、15脚分别与485通讯电路的1、2、3、4脚相连，控制仪表单片机引脚中的38、39脚分别与输入信号控制电路中的74ALS573芯片引脚中的11脚和输出信号控制电路中的74ALS573芯片引脚中的11脚相连。

输入控制信号经过调理电路输入到74ALS573的2~9脚，单片机的39脚PA1与74ALS573的11脚相连，当PA1置高电平时，输入信号输入到控制仪表单片机22-29脚，单片机通过扫描22-29脚识别输入信号，控制装置进行测试。

控制仪表单片机22-29脚输出控制信号到74ALS573的2~9脚，控制仪表单片机的38脚PA2与74ALS573的11脚相连，当PA2置高电平时，输出数据输出到74ALS573的12-19脚，当PA2置低电平，74ALS573的12~19脚数据保持不变。

如图7、9、10、11所示，所述的流量压力仪表4包括仪表单片机引脚和外围电路、电流信号检测电路、脉冲信号检测电路和485控制电路；流量压力仪表采用ATMEGA16A芯片，电流信号检测电路分别连接到流量压力仪表单片机的39、40脚，脉冲信号检测电路连接到流量压力仪表单片机的2脚，噪声仪表单片机的4、37、3、15脚分别与485通讯电路中485控制芯片MAX485EPA的1、2、3、4脚相连；

如图9所示，所述电流信号检测电路将微弱电流通过电阻转变为微弱电压，之后进入CA3140进行放大，再进入流量压力仪表单片机的PA脚处理；

如图10所示，流量信号是脉冲式的不规则矩形波，通过电阻后进入三极管基极，当集电极电压接通后，三极管导通，脉冲信号进入光耦，光耦起隔离干扰信号作用，再通过施密特反相器40106做波形整形,将任意波形整成方波的形式，同时，方波的电压幅值是流量压力仪表单片机可以处理的，最终进入流量压力仪表单片机的PB1脚进行计算处理；

如图7、9、11所示，所述的温度仪表5包括仪表单片机引脚和外围电路、电流信号检测电路、485控制电路；温度仪表采用ATMEGA16A芯片，电流信号检测电路分别连接到温度仪表单片机的38、39、40脚，温度仪表单片机的4、37、3、15脚分别与485通讯电路中485控制芯片MAX485EPA的1、2、3、4脚相连，温度信号为4~20mA标准电流信号。

如图7、9、11所示，所述的噪声仪表16包括仪表单片机引脚和外围电路、电流信号检测电路、485控制电路；噪声仪表采用ATMEGA16A芯片，电流信号检测电路连接到噪声仪表单片机的40脚，噪声仪表单片机的14、37、3、15脚分别与485通讯电路中485控制芯片MAX485EPA的1、2、3、4脚相连，噪声信号由噪声计输出为10mV/dB的电压信号，噪声信号经过信号调理电路和噪声仪表单片机处理在显示面板相应参数显示区域显示。

所述的电参数仪表3包括仪表单相电变送器和三相电变送器；单相电变送器采用青智ZWD414型号，三相电变送器采用青智ZWD433型号。电参数仪表由控制仪表单片机控制显示，控制仪表向单相电参数变送器和三相电参数变送器由RS-485通信发送招测命令，将电参数变送器上传的16进制数据转化成浮点数，通过数码管显示电路显示到电参数仪表显示面板相应参数显示区域。

如图3所示，是装置的测试流程。当开启启动按钮后，装置通电，按开始按钮3秒种，设备自动开始检测工序，此时继电器控制的工序动作元件相继动作，完成检测工序。同时各仪表检测到信号，通过单片机处理后在显示面板显示。控制仪表向各个仪表采集测试数据，处理后通过CAN总线上传到PC，在PC上位机实时显示。当按停机按钮3秒后，装置停机。当按保存按钮3秒后，控制仪表将保存数据时刻的数据发送到PC上位机保存。

Claims

1.一种游泳池水泵性能检测的总线式智能化数字化装置，其特征在于：包括电参数仪表(3)、流量压力仪表(4)、温度仪表(5)、进口压力传感器(6)、出口压力传感器(7)、三个温度传感器(8)、流量传感器(11)、流量信号放大器(12)、噪声计(13)、控制仪表(14)、时间仪表(15)和噪声仪表(16)和PC机(1)；三个温度传感器(8)分别布置在游泳池水泵(9)外壳上，流量传感器(11)布置在游泳池水泵(9)进口管路上，流量信号放大器(12)连接到流量传感器(11)信号出口端，进口压力传感器(6)布置于游泳池水泵(9)进口管路上，出口压力传感器(7)布置于游泳池水泵(9)出口管路上，噪声计(13)对准游泳池水泵(9)，单相电变送器和三相电变送器穿过游泳池水泵(9)电源线安装在导轨上；流量信号放大器(12)连接到流量压力仪表(4)的脉冲信号输入端，进口压力传感器(6)连接到流量压力仪表(4)的电流信号输入端，出口压力传感器(7)连接到流量压力仪表(4)的电流信号输入端，三个温度传感器(8)连接到温度仪表(5)的电流信号输入端，噪声计(13)信号输出端连接到噪声仪表(16)的电流信号输入端，控制仪表(14)通过RS-485总线与流量压力仪表(4)、温度仪表(5)、噪声仪表(16)、单相电参数变送器和三相电变送器连接，控制仪表(14)通过显示线分别与电参数仪表(3)和时间仪表(15)连接，控制仪表(14)通过CAN总线连接到PC1。

2.根据权利要求1所述的一种游泳池水泵性能检测的总线式智能化数字化装置，其特征在于：所述的控制仪表(14)包括单片机引脚和外围电路、CAN控制器电路、485控制电路、输入信号控制电路和输出信号控制电路；控制仪表14采用ATMEGA32A芯片，控制仪表单片机引脚中的22-29脚分别与CAN控制器电路中8路同相三态双向总线收发器74ALS245的A0-A7脚相连，同时与输入控制电路的12-19脚相连，同时又与输出信号控制电路的2-9脚相连，74ALS245的1、19脚分别与控制仪表单片机引脚中的20、21脚相连，CAN控制器SJA1000的3、5、6、16脚分别与控制仪表单片机引脚中的18、19、4、16相连；控制仪表单片机引脚的14、37、3、15脚分别与485通讯电路的1、2、3、4脚相连，控制仪表单片机引脚中的38、39脚分别与输入信号控制电路中的74ALS573芯片引脚中的11脚和输出信号控制电路中的74ALS573芯片引脚中的11脚相连。

3.根据权利要求1所述的一种游泳池水泵性能检测的总线式智能化数字化装置，其特征在于：所述的流量压力仪表(4)包括仪表单片机引脚和外围电路、电流信号检测电路、脉冲信号检测电路和485控制电路；流量压力仪表采用ATMEGA16A芯片，电流信号检测电路分别连接到流量压力仪表单片机的39、40脚，脉冲信号检测电路连接到流量压力仪表单片机的2脚，噪声仪表单片机的4、37、3、15脚分别与485通讯电路中485控制芯片MAX485EPA的1、2、3、4脚相连。

4.根据权利要求1所述的一种游泳池水泵性能检测的总线式智能化数字化装置，其特征在于：所述的温度仪表(5)包括仪表单片机引脚和外围电路、电流信号检测电路、485控制电路；温度仪表采用ATMEGA16A芯片，电流信号检测电路分别连接到温度仪表单片机的38、39、40脚，温度仪表单片机的4、37、3、15脚分别与485通讯电路中485控制芯片MAX485EPA的1、2、3、4脚相连。

5.根据权利要求1所述的一种游泳池水泵性能检测的总线式智能化数字化装置，其特征在于：所述的噪声仪表(16)包括仪表单片机引脚和外围电路、电流信号检测电路、485控制电路；噪声仪表采用ATMEGA16A芯片，电流信号检测电路连接到噪声仪表单片机的40脚，噪声仪表单片机的14、37、3、15脚分别与485通讯电路中485控制芯片MAX485EPA的1、2、3、4脚相连。

6.根据权利要求1所述的一种游泳池水泵性能检测的总线式智能化数字化装置，其特征在于：所述的电参数仪表(3)包括仪表单相电变送器和三相电变送器；单相电变送器采用青智ZWD414型号，三相电变送器采用青智ZWD433型号。