CN103913587A - 一种矿用本质安全型红外速度传感器检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种矿用本质安全型红外速度传感器检测系统，包括红外速度传感器，由红外测速模组、单片机处理电路和无线发射装置组成，所述红外测速模组用来采集输送机皮带的速度信息，并将光信号转化为电信号；单片机处理电路接收红外测速模组的电信号并进行计算、显示和传输；无线发射装置接收单片机处理电路输出的信号并进行发射；无线接收电站，用来接收无线发射装置发射的无线信号；主控设备用来接收无线接收电站接收到的信息，并对信息进行计算和比较。本发明的有益效果是，避免直接与皮带接触；采用无接触式传感技术，提高了井下监控的实时性；解决了煤矿井下接触式传感技术测试系统由于煤矿粉尘环境造成的失效或误差大，使用寿命短等问题。

Description

一种矿用本质安全型红外速度传感器检测系统

技术领域

本发明属于检测装置技术领域，尤其是涉及一种矿用本质安全型红外速度传感器检测系统。

背景技术

矿用的胶带输送机的速度需要实时进行检测，以确保胶带输送机的正常运行，如检测到速度异常，及时进行自动或人工控制处理。公知的通过速度传感器检测系统检测胶带输送机的速度。

在现有的技术中，矿用的输送机皮带速度检测是采用霍尔传感器进行采集，具体为将霍尔传感器安装在皮带下侧或侧面，传感器上的滚筒与皮带紧密接触并随皮带转动，两者的线速度相等，滚筒上的磁铁随着滚筒的转动不断掠过速度传感器的霍尔探头，检测单位时间内磁头掠过的次数，通过电路转变成相应的频率信号，最后通过很长的线缆输出给控制系统，实现实时保护。

上述测速装置存在的问题有：由于长时间接触摩擦，速度传感器易发生损耗，灵敏度降低，使用寿命短等问题，且安装不方便；采用线缆传输，为发生因线缆老化或破损而引起的信息传输延迟等问题。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种矿用本质安全型红外速度传感器检测系统，尤其适合适用于煤矿井下，有煤尘及爆炸性气体的环境下，用作胶带输送机的速度检测。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种矿用本质安全型红外速度传感器检测系统，其特征在于：包括

红外速度传感器，由红外测速模组、单片机处理电路和无线发射装置组成，所述红外测速模组用来采集输送机皮带的速度信息，并将光信号转化为电信号；单片机处理电路接收红外测速模组的电信号并进行计算、显示和传输；无线发射装置接收单片机处理电路输出的信号并进行发射；

无线接收电站，用来接收无线发射装置发射的无线信号；

主控设备，与无线接收电站网络连接，用来接收无线接收电站接收到的信息，并对信息进行计算和比较，根据比较结果控制皮带电机的运行；

电源，为红外测速模组、单片机处理电路和无线发射装置提供电能。

优选的，所述红外测速模组包括由一个红外发射二极管和一个红外接收二级管组成的一套光电管、光信号处理器，所述红外接收二级管接收红外发射二极管发出的光线，并转换成电流，光信号处理器将红外接收二级管输出的电流与一个额定值进行比较，将比较后的逻辑电平发送到单片机处理电路。

优选的，所述单片机处理电路将接收的红外测速模组的电信号进行处理后，通过放大器后传输给无线发射装置，单片机处理电路上连接有显示器或数码显示管，对处理后的数据进行速度显示，所述单片机处理电路上还连接有报警器，当运输皮带的速度检测异常时，可进行声光提示。

优选的，所述无线发射装置由驱动芯片和天线组成，采用Wifi或蓝牙模式与无线接收电站进行通信。

优选的，所述无线接收电站由天线、接收芯片和以太网模块连接构成，采用2.4G无线频率与无线超声波堆煤传感器进行通信，其通信模式为Wifi或蓝牙模式。

优选的，所述主控设备由安装有监控软件的计算机及显示设备构成，计算机通过其内安装的以太网卡连接到监控网络中；主控设备负责将接收的红外速度传感器的速度数据和设定速度值进行比较，并根据比较结构控制皮带电机工作。

本发明具有的优点和积极效果是：

由于采用红外线测速，避免直接与皮带接触，减少了皮带之间的摩擦，提高了胶带机运煤效率，延长其使用寿命；

由于采用无接触式传感技术，大大提高了井下监控的实时性，可提前进行预警，提高了井下突发状况调度应急处理速度，并且增加了危险状况预判断时间，最终最大程度上减少了皮带输送机的低速打滑、超速等现象的发生；

使用无线方式接入无线接收电站的交换处，能够自动识别，实时无缝切换传输；

传感器体积小巧，节省安装空间，且便于拆卸与安装；

该系统组成安装方面快捷，减少大量电缆连接，且不会发生因线缆老化或破损而引起的信息传输延迟等问题；

解决了煤矿井下接触式传感技术测试系统由于煤矿粉尘环境造成的失效或误差大，使用寿命短等问题。

附图说明

图1是本发明的功能框图；

图2是本发明的结构示意图；

图3是本发明的红外测速模组部分的电路图。

图中：

1、运输皮带      2、红外速度传感器  3、主控设备4、无线接收电站  5、皮带电机

具体实施方式

如图1、2所示，本发明一种矿用本质安全型红外速度传感器检测系统，包括红外速度传感器2、无线接收电站4、主控设备3和电源；

所述红外速度传感器2，由红外测速模组、单片机处理电路和无线发射装置组成，

其中所述红外测速模组包括由一个红外发射二极管LED和一个红外接收二级管D1组成的一套光电管、光信号处理器；

所述红外发射二极管LED的驱动电路向红外发射二极管LED中输入38kHz方波，红外发射二极管LED即会发射红外射线，红外接收二级管D1接收到反馈信号；

如图3所示，所述光信号处理器为由LM339构成的电压比较器电路，红外发射二级管LED和红外接收二级管D1，红外接收二级管D1接收光强并转换成电流，经电阻R转成电压信号输入到电压比较器的反向输入端，正电压通过一可调电阻RA1接电压比较器的同相输入端；当光线照射到红外接收二级管D1的白色面上时，光线反射强烈，光线照射到黑色面上时，光线反射较弱；因此当光照在不同颜色面上时，电压比较器反向输入端的输入电压会有明显的变化；电压比较器的两个输入电压值进行比较后，从电压比较器的输出端输出逻辑电平给单片机处理电路，红外速度传感器2工作电源电压范围为DC12V到DC18V；

所述单片机处理电路作为红外速度传感器2的主控芯片，包括单片机芯片及其外围基本模块，外围基本模块包括与单片机芯片连接的晶振输入模块、复位电路、显示部分、电源转换模块，当系统存在运行故障时，复位电路即可对单片机处理电路进行复位，显示部分可选数码管；单片机芯片接收光信号处理器发出的电信号，经过运算后，输出端一方面发送给数码显示管，进行速度显示；另一方面经LM358放大器处理芯片放大处理后发送给无线发射装置；所述单片机处理电路上还连接有报警器，所述报警器由扬声器和发光二极管组成，报警器接收单片机处理电路的驱动信号，当运输皮带1的速度检测异常时，可进行声光提示；

所述无线发射装置由驱动芯片和天线组成，其无线通信频率为2.4GHz，采用Wifi节点模式进行通信，同时带有蓝牙接口可以选用；

所述无线接收电站4由天线、接收芯片和以太网模块组成，无线接收电站采用2.4G频段，Wifi热点模式，并带有蓝牙接口选用，同时加入光纤接口和以太网接口可以采用多种接口模式连接到监控网络中；无线接收电站安装在矿井下的不同位置，用来接收无线发射装置发射的无线信号，即采集红外速度传感器2的数据；

所述主控设备3由安装有监控软件的计算机及显示设备构成，在计算机内安装有以太网卡并连接到监控网络中，通过接收红外速度传感器2的数据并通过监控软件进行处理并通过显示设备显示监测结果；主控设备3通过控制继电器的通断，从而控制皮带电机5的工作；

本系统应用于煤矿井下输送皮带设备，红外速度传感器2利用红外信号来检测运输皮带1的速度，并进行数据显示，提前预警或停车的方式，以防止皮带低速打滑、超速等状况发生。预警或停车的方式处理是通过红外速度传感器2中的无线发射装置发射到无线接收电站4，使用无线接收电站4的传输网络上传至主控设备3内，主控设备3通过接收无线信号，下发指令给皮带电机5是否停机或预警；

当单片机处理电路判断皮带速度超过程序设定速度范围时，发出驱动信号给报警器，速度检测异常，报警器可进行声光报警提示；根据煤矿井下皮带运行速度，本检测系统速度检测范围为0～6m/s，配合主控设备3的监控软件设定的速度保护，可实现超速，低速，打滑等故障的报警驱动信号的输出；

具体的为，所述主控设备3内安装的监控软件可根据设定的额定检测速度和红外速度传感器2检测的皮带的速度进行比较，根据比较结果通过控制皮带电机5对皮带进行保护；具体的，监控软件程序设定逻辑为：检测范围为0～6m/s，额定值可设，超过额定值a%时，报超速，低于额定值b%时，报低速，n长时间低于c%时，报打滑；当发生上述任一种情况时，主控设备3进行报警，并且发出控制指令，使皮带电机5进行停机。

本检测系统将无线通信和红外测速结合在一起，并应用于井下六大保护系统中，其采用稳定可靠的红外线和单片机处理技术并经过无线传输，通过无线接收电站4传达给主控设备3，主控设备3接收信号后，来下达给主控设备3预警及停车指令，并适时的显示，解决了煤矿井下接触式传感技术测试系统由于煤矿粉尘环境造成的失效或误差大，使用寿命短等问题。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (6)

1.一种矿用本质安全型红外速度传感器检测系统，其特征在于：包括

红外速度传感器，由红外测速模组、单片机处理电路和无线发射装置组成，所述红外测速模组用来采集输送机皮带的速度信息，并将光信号转化为电信号；单片机处理电路接收红外测速模组的电信号并进行计算、显示和传输；无线发射装置接收单片机处理电路输出的信号并进行发射；

无线接收电站，用来接收无线发射装置发射的无线信号；

主控设备，与无线接收电站网络连接，用来接收无线接收电站接收到的信息，并对信息进行计算和比较，根据比较结果控制皮带电机的运行；

电源，为红外测速模组、单片机处理电路和无线发射装置提供电能。

2.根据权利要求1所述的矿用本质安全型红外速度传感器检测系统，其特征在于：所述红外测速模组包括由一个红外发射二极管和一个红外接收二级管组成的一套光电管、光信号处理器，所述红外接收二级管接收红外发射二极管发出的光线，并转换成电流，光信号处理器将红外接收二级管输出的电流与一个额定值进行比较，将比较后的逻辑电平发送到单片机处理电路。

3.根据权利要求1或2所述的矿用本质安全型红外速度传感器检测系统，其特征在于：所述单片机处理电路将接收的红外测速模组的电信号进行处理后，通过放大器后传输给无线发射装置，单片机处理电路上连接有显示器或数码显示管，对处理后的数据进行速度显示，所述单片机处理电路上还连接有报警器，当运输皮带的速度检测异常时，可进行声光提示。

4.根据权利要求3所述的矿用本质安全型红外速度传感器检测系统，其特征在于：所述无线发射装置由驱动芯片和天线组成，采用Wifi或蓝牙模式与无线接收电站进行通信。

5.根据权利要求3所述的矿用本质安全型红外速度传感器检测系统，其特征在于：所述无线接收电站由天线、接收芯片和以太网模块连接构成，采用2.4G无线频率与无线超声波堆煤传感器进行通信，其通信模式为Wifi或蓝牙模式。

6.根据权利要求3所述的矿用本质安全型红外速度传感器检测系统，其特征在于：所述主控设备由安装有监控软件的计算机及显示设备构成，计算机通过其内安装的以太网卡连接到监控网络中；主控设备负责将接收的红外速度传感器的速度数据和设定速度值进行比较，并根据比较结构控制皮带电机工作。