CN103411664A - 便携式电牵引采煤机动态信号采集仪 - Google Patents

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CN103411664A CN2013103414080A CN201310341408A CN103411664A CN 103411664 A CN103411664 A CN 103411664A CN 2013103414080 A CN2013103414080 A CN 2013103414080A CN 201310341408 A CN201310341408 A CN 201310341408A CN 103411664 A CN103411664 A CN 103411664A
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程刚
倪建明
毛成果
邱锦波
吴行标
刘后广
周常飞
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Abstract

本发明公开了一种便携式电牵引采煤机动态信号采集仪，属于采煤机动态信号采集领域；该便携式电牵引采煤机动态信号采集仪包括微处理器模块、数据采集模块、数据存储模块、人机交互模块、以太网模块、实时时钟模块以及电源管理模块，数据采集模块把采集到的数据传送给微处理器模块，微处理器模块对数据进行分析和处理，然后把数据传送给人机交互模块和数据存储模块分别进行显示和存储；通过人机交互模块可以对动态信号采集仪的工作方式进行设置；以太网模块可实现有线和无线两种方式和煤矿井上监控中心通信。本发明所述的便携式电牵引采煤机动态信号采集仪采用双核微处理器和高速A/D转换器，很好的满足了采煤机动态信号实时采集的工作。

Description

便携式电牵引采煤机动态信号采集仪
技术领域
本发明属于采煤机传感信号采集领域，尤其涉及的是一种便携式电牵引采煤机动态信号采集仪。
背景技术
采煤机作为煤矿井下最重要的综采设备之一，在一定程度上决定了煤矿的产量，影响煤矿产业结构的调整，国家建设现代化矿井的规划对采煤机提出了大功率、自动化和管理信息化的要求。采煤机朝着大功率和自动化方向发展的同时，也使其自身的结构变的复杂化，故障模式多样化。因此，对采煤机的故障进行预判和诊断显得尤为重要。采煤机机身传感信号采集是故障预判和诊断的基础和前提，快速、高效、不失真的采集采煤机传感信号对迅速排除摇臂故障，对于降低摇臂故障率，保证采煤机的健康运行，促进综采工作面均衡生产等方面，均有着重要的实际工程意义。
现有的便携式电牵引采煤机动态信号采集设备多以8位、16位的单片机或PLC为控制核心，采样频率低，实时性差，并不能满足对采煤机上关键部位的轴承、齿轮等处进行振动信号采集的功能，成为阻碍采煤机故障诊断技术发展的一大障碍。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术的不足，提出一种高速、高精度的便携式电牵引采煤机动态信号采集仪，能够实现实时、高效的采煤机实时动态信号采集的功能。
为了实现以上目的，本发明所述的便携式电牵引采煤机动态信号采集仪，其特征在于：包括微处理器模块、数据采集模块、数据存储模块、人机交互模块、以太网模块、实时时钟模块以及电源管理模块，它们集成在一块PCB电路板上，并在其上移植了嵌入式linux实时操作系统；数据采集模块、数据存储模块、人机交互模块、以太网模块、实时时钟模块以及电源管理模块均与微处理器模块连接，数据采集模块同时连接电牵引采煤机传感器，以太网模块连接煤矿井上监控中心；
所述的微处理模块采用ARM+DSP的双核处理器OMAP-L138为控制核心，ARM用于系统控制，DSP用于数据处理；
所述的数据采集模块采用ADS8556作为A/D转换器，ADS8556具有六个高速采集通道，模数转换精度为16位，它的DB[0:15]引脚依次和OMAP-L138的EMA_D[0:15]引脚相连，进行数据交互，CH_A0、CH_A1、CH_B0、CH_B1、CH_C0、CH_C1六个引脚为模拟量输入通道,它的为片选引脚，和OMAP-L138的AD_CS引脚相连；
所述的以太网模块以采用KSZ8001L为收发器，KSZ8001L的LED0/TEST、LED1/SPD100引脚分别和OMAP-L138的LEDL-、LEDR-引脚相连，实现以太网口LED等的控制，它的引脚和OMAP-L138的RESET引脚相连，实现复位的控制；
所述的数据存储模块采用K9F4G08UOA来完成数据存储，它的I/O[0～7]引脚依次与OMAP-L138的EMA_D[0～7]相连，实现数据的读写；它的
Figure BDA00003633560400023
引脚分别和OMAP-L138的EMA_OE、EMA_WE引脚相连，通过OAMP-L138输出高低电平来实现对K9F4G08UOA的读写控制；OMAP-L138通过EMA_A2引脚向其提供时钟信号；
所述的实时时钟模块采用CY22381，该器件具有三个PLL允许每个输出工作在一个独立的频率，这三个PLL是完全可编程的，它的X1和X2引脚和外部晶振相连，外部晶振为10MHZ，通过CLKA、CLKB、CLKC三个引脚和OMAP-L138相连，向其输出三个分别为31MHZ、50MHZ、100MHZ的频率；
所述的人机交互模块中采用了触摸屏来提高人机交互性能，采用TSC2046IPWR作为触摸屏控制器，它的DOUT、DCLK、DIN引脚分别和OMAP-L138的SPI串口的三个引脚相连，以进行数据的传输；它的X+、X-、Y+、Y-引脚依次与OMAP-L138的X2、X1、Y2、Y1引脚相连，获取接触点的坐标；
所述的电源管理模块采用TPS65053RGE芯片来进行电压的转换，TPS65053RGE是TI公司生产的5通道的电源管理芯片，它可将输入的+5V电压转换为+1.2V、+3.3V、+1.8V等的电压，提供给系统使用。
有益效果：本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明所述的便携式电牵引采煤机动态信号采集仪的实时性好、采样频率高、通信方式多样、人机交互性好，能够满足对电牵引采煤机机身传感信号进行实时、高效、不失真的采集的功能。
附图说明
图1为本发明的系统结构原理图；
图2为本发明数据采集模块的电路图；
图3为本发明以太网模块的电路图；
图4为本发明数据存储模块的电路图；
图5为本发明实时时钟模块的电路图；
图6为本发明人机交互模块的电路图；
图7为本发明电源管理模块的电路图。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
如图1所示，本发明所述的便携式电牵引采煤机动态信号采集仪包括微处理器模块、数据采集模块、数据存储模块、人机交互模块、以太网模块、实时时钟模块以及电源管理模块，它们集成在一块电路板上，并移植了嵌入式linux操作系统；数据采集模块、数据存储模块、人机交互模块、以太网模块、实时时钟模块以及电源管理模块均与微处理器模块连接，数据采集模块同时连接电牵引采煤机传感器，以太网模块连接煤矿井上监控中心。
所述的微处理模块采用ARM+DSP的双核处理器OMAP-L138为控制核心，ARM用于系统控制，DSP用于数据处理，充分利用微处理器特点，能够提高动态信号采集仪的工作效率。
如图2所示，所述的数据采集模块采用ADS8556作为A/D转换器，ADS8556具有六个高速采集通道，模数转换精度为16位，它的DB[0:15]引脚依次和OMAP-L138的EMA_D[0:15]引脚相连，进行数据交互，CH_A0、CH_A1、CH_B0、CH_B1、CH_C0、CH_C1等六个引脚为模拟量输入通道,它的
Figure BDA00003633560400041
为片选引脚，和OMAP-L138的AD_CS引脚相连。
如图3所示，所述的以太网模块以采用KSZ8001L为收发器，KSZ8001L的LED0/TEST、LED1/SPD100引脚分别和OMAP-L138的LEDL-、LEDR-引脚相连，实现以太网口LED等的控制，它的
Figure BDA00003633560400042
引脚和OMAP-L138的RESET引脚相连，实现复位的控制。
如图4所示，所述的数据存储模块采用K9F4G08UOA来完成数据存储，它的I/O[0～7]引脚依次与OMAP-L138的EMA_D[0～7]相连，实现数据的读写；它的
Figure BDA00003633560400043
引脚分别和OMAP-L138的EMA_OE、EMA_WE引脚相连，通过OAMP-L138输出高低电平来实现对K9F4G08UOA的读写控制；OMAP-L138通过EMA_A2引脚向其提供时钟信号。
如图5所示，所述的实时时钟模块采用CY22381，该器件具有三个PLL允许每个输出工作在一个独立的频率，这三个PLL是完全可编程的，它的X1和X2引脚和外部晶振相连，外部晶振为10MHZ，通过CLKA、CLKB、CLKC三个引脚和OMAP-L138相连，向其输出三个分别为31MHZ、50MHZ、100MHZ的频率。
如图6所示，所述的人机交互模块中采用了触摸屏来提高人机交互性能，采用TSC2046IPWR作为触摸屏控制器，它的DOUT、DCLK、DIN引脚分别和OMAP-L138的SPI串口的三个引脚相连，以进行数据的传输；它的X+、X-、Y+、Y-引脚依次与OMAP-L138的X2、X1、Y2、Y1引脚相连，获取接触点的坐标。
如图7所示，所述的电源管理模块采用TPS65053RGE芯片来进行电压的转换，TPS65053RGE是TI公司生产的5通道的电源管理芯片，它可将输入的+5V电压转换为+1.2V、+3.3V、+1.8V等的电压，提供给系统使用。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (1)

1.一种便携式电牵引采煤机动态信号采集仪，其特征在于：包括微处理器模块、数据采集模块、数据存储模块、人机交互模块、以太网模块、实时时钟模块以及电源管理模块，它们集成在一块PCB电路板上，并在其上移植了嵌入式linux实时操作系统；数据采集模块、数据存储模块、人机交互模块、以太网模块、实时时钟模块以及电源管理模块均与微处理器模块连接，数据采集模块同时连接电牵引采煤机传感器，以太网模块连接煤矿井上监控中心；
所述的微处理模块采用ARM+DSP的双核处理器OMAP-L138为控制核心，ARM用于系统控制，DSP用于数据处理；
所述的数据采集模块采用ADS8556作为A/D转换器，ADS8556具有六个高速采集通道，模数转换精度为16位，它的DB[0:15]引脚依次和OMAP-L138的EMA_D[0:15]引脚相连，进行数据交互，CH_A0、CH_A1、CH_B0、CH_B1、CH_C0、CH_C1六个引脚为模拟量输入通道,它的
Figure FDA00003633560300011
为片选引脚，和OMAP-L138的AD_CS引脚相连；
所述的以太网模块以采用KSZ8001L为收发器，KSZ8001L的LED0/TEST、LED1/SPD100引脚分别和OMAP-L138的LEDL-、LEDR-引脚相连，实现以太网口LED等的控制，它的
Figure FDA00003633560300012
引脚和OMAP-L138的RESET引脚相连，实现复位的控制；
所述的数据存储模块采用K9F4G08UOA来完成数据存储，它的I/O[0～7]引脚依次与OMAP-L138的EMA_D[0～7]相连，实现数据的读写；它的
Figure FDA00003633560300013
引脚分别和OMAP-L138的EMA_OE、EMA_WE引脚相连，通过OAMP-L138输出高低电平来实现对K9F4G08UOA的读写控制；OMAP-L138通过EMA_A2引脚向其提供时钟信号；
所述的实时时钟模块采用CY22381，该器件具有三个PLL允许每个输出工作在一个独立的频率，这三个PLL是完全可编程的，它的X1和X2引脚和外部晶振相连，外部晶振为10MHZ，通过CLKA、CLKB、CLKC三个引脚和OMAP-L138相连，向其输出三个分别为31MHZ、50MHZ、100MHZ的频率；
所述的人机交互模块中采用了触摸屏来提高人机交互性能，采用TSC2046IPWR作为触摸屏控制器，它的DOUT、DCLK、DIN引脚分别和OMAP-L138的SPI串口的三个引脚相连，以进行数据的传输；它的X+、X-、Y+、Y-引脚依次与OMAP-L138的X2、X1、Y2、Y1引脚相连，获取接触点的坐标；
所述的电源管理模块采用TPS65053RGE芯片来进行电压的转换，TPS65053RGE是TI公司生产的5通道的电源管理芯片，它可将输入的+5V电压转换为+1.2V、+3.3V、+1.8V等的电压，提供给系统使用。
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