CN201932677U - Avr单片机控制的刮板输送机工况监控设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种AVR单片机控制的刮板输送机工况监控设备，涉及机电一体化设备技术领域。以AVR单片机为设备控制核心的基本结构，主要由传感器采样电路组、电磁阀控制电路组和一个矿用隔爆兼本质安全型控制箱组成，本实用新型由于采用AVR单片机控制，在可靠性、抗干扰性、节电性、可操作性方面有着明显的优势，完全适用于煤矿井下有甲烷、煤尘等易爆的恶劣环境，可实现对工作面刮板机减速器油温、电机绕组温度、减速器油位、伸缩机尾油缸位置、马达转速、冷却水压及水流量等进行实时监测和显示，并可控制伸缩机尾油缸电磁阀和紧链马达电磁阀等，在系统故障时进行报警，减少了刮板机故障的发生。该系统结构紧凑，经济适用。

Description

AVR单片机控制的刮板输送机工况监控设备

所属技术领域：

本实用新型涉及机电一体化设备技术领域，具体的说是一种AVR单片机控制的刮板输送机工况监控设备，用于煤矿井下刮板输送机的工作状况监控。

背景技术：

煤矿井下刮板输送机的故障将对煤矿出煤量造成直接影响，链条张力、传动系统中减速器的油温和油位、减速器和电动机冷却水的压力和流量是刮板输送机故障的主要因素。目前在我国煤矿井下刮板输送机上还没有采用工作状态实时监控系统。

发明内容：

本实用新型的目的和所要解决的主要技术问题是设计成功以AVR单片机为设备控制核心的基本结构，通过AVR单片机的运算、控制、输出组成一台智能化的刮板输送机工况监控设备。

本实用新型解决其主要技术问题是采用以下技术方案来实现的：包括温度传感器采样电路、液位传感器采样电路、压力传感器采样电路、流量传感器采样电路、位置传感器采样电路、位移传感器采样电路、转速传感器采样电路构成的传感器采样电路组，伸缩机尾电磁阀和紧链马达电磁阀构成的电磁阀控制电路组和一个矿用隔爆兼本质安全型控制箱，在矿用隔爆兼本质安全型控制箱的主控制电路板上，包括温度信号调整电路、液位信号调整电路、压力信号调整电路、流量信号调整电路、位置信号调整电路、位移信号调整电路、模拟开关电路、模数转换电路、光电隔离电路、计数器电路、锁存器电路、AVR单片机电路、液晶显示电路、信号锁存电路、键盘电路、报警电路、伸缩机尾电磁 阀电路、紧链马达电磁阀电路和通讯电路。其中所述的温度传感器采样电路与温度信号调整电路连接，液位传感器采样电路与液位信号调整电路连接，压力传感器采样电路与压力信号调整电路连接，流量传感器采样电路与流量信号调整电路连接，位置传感器采样电路与位置信号调整电路连接，位移传感器采样电路与位移信号调整电路连接，所述的温度信号调整电路、液位信号调整电路、压力信号调整电路、流量信号调整电路、位置信号调整电路、位移信号调整电路与模拟开关电路连接，所述的模拟开关电路与模数转换电路和光电隔离电路连接，所述的模拟开关电路通过光电隔离电路与AVR单片机电路连接，所述的模数转换电路通过光电隔离电路与AVR单片机电路连接，所述的转速传感器采样电路通过光电隔离电路与计数器电路连接，计数器电路与锁存器电路连接，所述的锁存器电路与AVR单片机电路连接，所述的AVR单片机电路与液晶显示电路连接，所述的AVR单片机电路通过信号锁存电路与键盘电路连接，所述的AVR单片机电路通过光电隔离电路与报警电路连接，所述的AVR单片机电路通过光电隔离电路与伸缩机尾电磁阀电路连接，所述的AVR单片机电路通过光电隔离电路与紧链马达电磁阀电路连接，所述的AVR单片机电路通过光电隔离电路与通讯电路连接。

本实用新型由于采用AVR单片机控制，作为智能化的监控设备，完全适用于煤矿井下的恶劣的环境，并能实现对工作面刮板机减速器油温、电机绕组温度、减速器油位、伸缩机尾油缸位置、马达转速、冷却水压及水流量等进行实时监测和显示，并可控制伸缩机尾油缸电磁阀和紧链马达电磁阀等，在系统故障时进行报警，大大减少了刮板机故障的发生，在可靠性、抗干扰性、节电性、可操作性方面有着明显的优势，该系统结构紧凑，经济适用。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：

附图说明：

图1是本实用新型的电路方框图。

图2是本实用新型的主流程图。

图3是本实用新型的电路原理图。

具体实施方式：

下面结合具体实施方式说明本实用新型的构造与监控工作过程。

图1是本实用新型AVR单片机控制的刮板输送机工况监控设备的电路方框图，图中包括温度传感器采样电路1、液位传感器采样电路2、压力传感器采样电路3、流量传感器采样电路4、位置传感器采样电路5、位移传感器采样电路6、转速传感器采样电路7组成的传感器采样电路组，温度信号调整电路8、液位信号调整电路9、压力信号调整电路10、流量信号调整电路11、位置信号调整电路12、位移信号调整电路13、模拟开关14、光电隔离电路15、模数转换电路16、光电隔离电路17、光电隔离电路18、计数器电路19、锁存器电路20、锁存器电路21、AVR单片机电路22、信号锁存电路23、光电隔离电路24、光电隔离电路25、光电隔离电路26、液晶显示电路27、键盘电路28、报警电路29、通讯电路32，伸缩机尾电磁阀30和紧链马达电磁阀31构成的电磁阀控制电路组；其中所述的温度传感器采样电路1与温度信号调整电路8连接，液位传感器采样电路2与液位信号调整电路连接9、压力传感器采样电路3与压力信号调整电路10连接、流量传感器采样电路4与流量信号调整电路11连接、位置传感器采样电路5与位置信号调整电路12连接、位移传感器采样电路6与位移信号调整电路13连接，所述的温度信号调整电路8、液位信号调整电路9、压力信号调整电路10、流量信号调整电路11、位置信号调整电路12、位移信号调整电路13与模拟开关电路14连接，模拟开关电路14与模数转换电路16和 光电隔离电路15连接，模拟开关电路14通过光电隔离电路15与AVR单片机电路22连接，模数转换电路16通过光电隔离电路17与AVR单片机电路22连接；所述的转速传感器采样电路7通过光电隔离电路18与计数器电路19连接，计数器电路19与锁存器电路20和锁存器电路21连接，锁存器电路20和锁存器电路21与AVR单片机电路22连接，所述的AVR单片机电路22与液晶显示电路27连接，所述的AVR单片机电路22通过信号锁存电路23与键盘电路28连接，所述的AVR单片机电路22通过光电隔离电路24与报警电路29连接，AVR单片机电路22通过光电隔离电路25与伸缩机尾电磁阀电路30连接，AVR单片机电路22通过光电隔离电路25与紧链马达电磁阀电路31连接，AVR单片机电路22通过光电隔离电路26与通讯电路32连接；

其中所述的温度传感器采样电路1、液位传感器采样电路2、压力传感器采样电路3、流量传感器采样电路4、位置传感器采样电路5、位移传感器采样电路6和转速传感器采样电路7构成的传感器采样电路组组成获取采样信号的电回路；所述的伸缩机尾电磁阀30、紧链马达电磁阀31构成的电磁阀控制电路组组成控制信号的电回路。

图2中说明了本实用新型AVR单片机控制的刮板输送机工况监控设备的主流程，它的主要功能是进行设备工作状况的在线监测，有三个工作模式：1、正常工作模式，即实现同时采集所监测的各个工作状况参数，并完成数据的处理、显示、报警、控制、上传；2、报警值设置模式，即针对不同的工作状况，根据具体情况来设定不同的报警值；3、报警值查看模式，即可以使井下工程技术人员方便地查看当前设定的报警参数。主工作流程包括：数据的采集与显示；电磁阀的控制，数据的上传；工作状况不正常时进行报警；作为整套程序的后台，控制所有程序的执行。该单片机的设计程序对减速器油温、电机绕组温度、减 速器油位、伸缩机尾油缸位置、马达转速、冷却水压及水流量的采样信号进行控制与运算，并输出相应指令驱动显示器、控制电路和报警电路。

图3是本实用新型AVR单片机控制的刮板输送机工况监控设备的电路原理图；通过键盘设定温度传感器和位移传感器的上限值、液位传感器、压力传感器、流量传感器的上限值和下限值。当系统监测到温度传感器值超过设定的上限值时，报警器发出声光报警；当系统监测到液位传感器值超过设定的上限值和下限值时，报警器发出声光报警；当系统监测到流量传感器值超过设定的上限值和下限值时，报警器发出声光报警；当系统监测到压力传感器值低于设定的下限值时，伸缩机尾伸电磁阀动作，当达到压力传感器设定的上限值或达到设定的位移传感器的上限值或监测到位置信号时，伸缩机尾伸电磁阀停止动作；当系统监测到压力传感器值高于设定的上限值时，伸缩机尾缩电磁阀动作，当达到压力传感器设定的上限值时，伸缩机尾缩电磁阀停止动作；通过监测到的转速信号和压力信号计算得到链条的张力，如果张力低于设定的下限值，马达紧链电磁阀动作，如果张力高于设定的上限值，马达松链电磁阀动作。

上述的模拟开关电路在本实施例中采用了CD4051，CD4051是八通道的单端输入模拟开关，有三个地址控制端，使用哪个通道由地址控制端决定，CD4051还设有一个电源端VEE，以做为电平位移使用，从而使得通常在单组电源供电条件开关，并使这种多路开关可传输峰-峰值达15V的交流信号。上述的光电隔离电路在本实施例中利用光耦器件TLP521隔离数据采集模块和数据处理模块，使数据采集单元与数据处理单元仅保持光的联系而不存在电气联系，提高了系统的稳定性和抗干扰能力，对于温度、液位等变化缓慢地被测参数采用中位值滤波法克服因偶然因素引起的波动干扰。

上述的输出控制采用了ULN2003A，ULN2003A是高耐压、大电流达林顿 陈列，由7个NPN达林顿管组成，ULN2003A的每一对达林顿都串联一个2.7K的基极电阻，在5V的工作电压下它能与TTL和CMOS电路直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。ULN2003A工作电压高，工作电流大，灌电路可达500mA，并且能够在关态时承受50V的电压，输出还可以在高负载电流并行运行。

上述的液晶显示输出电路在本实施例中采用中英文文字与绘图模式的点矩阵液晶显示模块，内建512Kbyte的ROM字形码，可以显示中文字型、数字符号、英日欧文等子母，并且内建双图层的显示内存。该系统内部电路采用CMOS大规模集成电路，因此具有高速操作，低功耗等优点。显示原理是外部信号和控制信号通过接口电路送入CPU进行数据处理，再由双向总线收发器送入显示器。

上述的通讯电路在本实施例中利用串行口电路由MAX485芯片和光电隔离器组成，与外部微机系统进行数据和信息交换。

本实用新型主要以AVR单片机为设备控制核心的基本结构，通过AVR单片机的运算、控制、输出组成一台智能化的刮板输送机工况监控设备。凡仅仅靠变换不同的电子芯片而达到本实用新型发明目的的各种变换，均应落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种AVR单片机控制的刮板输送机工况监控设备，其特征在于：包括温度传感器采样电路、液位传感器采样电路、压力传感器采样电路、流量传感器采样电路、位置传感器采样电路、位移传感器采样电路、转速传感器采样电路构成的传感器采样电路组，伸缩机尾电磁阀和紧链马达电磁阀构成的电磁阀控制电路组和一个矿用隔爆兼本质安全型控制箱；在矿用隔爆兼本质安全型控制箱的主控制电路板上，包括温度信号调整电路、液位信号调整电路、压力信号调整电路、流量信号调整电路、位置信号调整电路、位移信号调整电路、模拟开关电路、模数转换电路、光电隔离电路、计数器电路、锁存器电路、AVR单片机电路、液晶显示电路、键盘电路、信号锁存电路、报警电路、伸缩机尾电磁阀电路、紧链马达电磁阀电路和通讯电路；

所述的温度传感器采样电路与温度信号调整电路连接，液位传感器采样电路与液位信号调整电路连接、压力传感器采样电路与压力信号调整电路连接、流量传感器采样电路与流量信号调整电路连接、位置传感器采样电路与位置信号调整电路连接、位移传感器采样电路与位移信号调整电路连接，所述的温度信号调整电路、液位信号调整电路、压力信号调整电路、流量信号调整电路、位置信号调整电路、位移信号调整电路与模拟开关电路连接，所述的模拟开关电路与模数转换电路和光电隔离电路连接，所述的模拟开关电路通过光电隔离电路与AVR单片机电路连接，所述的模数转换电路通过光电隔离电路与AVR单片机电路连接，所述的转速传感器采样电路通过光电隔离电路与计数器电路连接，所述的计数器电路与锁存器电路连接，所述的锁存器电路与AVR单片机电路连接，所述的AVR单片机电路与液晶显示电路连接，所述的AVR单片机电路通过信号锁存电路与键盘电路连接，所述的AVR单片机电路通过光电隔离电路与报警电路连接，所述的AVR单片机电路通过光电隔离电路与伸缩机尾电 磁阀电路连接，所述的AVR单片机电路通过光电隔离电路与紧链马达电磁阀电路连接，所述的AVR单片机电路通过光电隔离电路与通讯电路连接。

2.根据权利要求1所述的一种AVR单片机控制的刮板输送机工况监控设备，其特征在于：其中所述的温度传感器采样电路、液位传感器采样电路、压力传感器采样电路、流量传感器采样电路、位置传感器采样电路、位移传感器采样电路和转速传感器采样电路构成的传感器采样电路组组成获取采样信号的电回路。

3.根据权利要求1所述的一种AVR单片机控制的刮板输送机工况监控设备，其特征在于：所述的伸缩机尾电磁阀、紧链马达电磁阀构成的电磁阀控制电路组组成控制信号的电回路。 

Images