CN203191028U - 煤仓物位检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种煤仓物料检测系统，包括电源模块、单片机控制模块、检测模块与通讯模块，电源模块的输出端与单片机控制模块的输入端相连接，检测模块的输出端与单片机控制模块的输入端相连接，单片机控制模块接收来自检测模块的数据信息，单片机控制模块的输出端与通讯模块的输入端相连接，将检测模块的数据信息进行处理后传送至通讯模块，其中检测模块包括用于检测煤仓内壁侧向压强信号的机械部分和用于进行电信号转换的电气部分，不仅能检测煤仓内部物料的多少，可以有效地降低检测装置仪器的成本问题，并将仓内信息及时告知煤仓工人及其相关人员。

Description

煤仓物位检测系统

技术领域

本实用新型属于电子检测技术领域，具体涉及一种煤仓物位检测系统，安装于煤仓外壁作为辅助设备。 

背景技术

我国是用煤大国。据《（2012）中国能源发展报告》显示，2011年，中国煤炭消费为34.25亿吨，占一次能源消费总量近7成。而煤炭又涉及到贮存问题，常使用煤仓来进行贮存。现阶段煤仓内环境具有以下几点特点： 

1、内部高粉尘弥漫，无光，能见度为零；

2、煤仓内壁由于长时间接触煤尘煤粉，因而容易出现板结或挂煤等情况；

3、煤仓内部煤粉弥漫略带瓦斯，属于易燃易爆环境。

因而煤仓内料位检测一直是一个具有现实意义而又存在技术难关的一个症结。现阶段我国常用于煤仓物料的方式有：重锤式、超声波回声检测、雷达检测等，而这些在实际工程领域内都各自的适用场合，同时也各有缺陷存在。重锤式检测方法存在工作寿命短、维修量大、传动部分频繁转动容易卡涩等问题，超声波检测方式存在检测结果不稳定、容易受到噪声和粉尘干扰等问题，雷达检测方式存在初期投资成本费用高等问题。 

发明内容

本实用新型旨在解决现有检测技术中存在的初期投资成本高、后期维修工作量大的问题，针对于高粉尘、高噪音、可见度为零且内部易燃易爆的煤仓环境而提出的一种煤仓物位检测系统。 

本实用新型的目的是这样实现的：一种煤仓物料检测系统，包括电源模块、单片机控制模块、检测模块与通讯模块，其特征在于：电源模块的输出端与单片机控制模块的输入端相连接，检测模块的输出端与单片机控制模块的输入端相连接，单片机控制模块接收来自检测模块的数据信息，单片机控制模块的输出端与通讯模块的输入端相连接，将检测模块的数据信息进行处理后传送至通讯模块，其中检测模块包括用于检测煤仓内壁侧向压强信号的机械部分和用于进行电信号转换的电气部分。 

所述电源模块包括降压整流部分、滤波及稳压部分，其中降压整流部分包括降压变压器T1、降压变压器T2、降压变压器T3和整流二极管D19、整流二极管D20、整流二极管D21、整流二极管D22、整流二极管D24、整流二极管D25、整流二极管D26、整流二极管D27、整流二极管D28、整流二极管D29、整流二极管D30、整流二极管D31，其中整流二极管D19的阳极和整流二极管D24的阴极接在一起并连接变压器T1的一端，整流二极管D20的阳极和整流二极管D25的阴极接在一起并连接变压器T1的另一端，整流二极管D19和整流二极管D20的阴极相连接构成整流输出的正极，整流二极管D24和整流二极管D25的阳极相连接构成整流输出的负极，与此类似整流二极管D21的阳极和整流二极管D26的阴极接在一起并连接变压器T2的一端，整流二极管D22的阳极和整流二极管D27的阴极接在一起并连接变压器T2的另一端，整流二极管D21和整流二极管D22的阴极相连接构成整流输出的正极，整流二极管D26和整流二极管D27的阳极相连接构成整流输出的负极，整流二极管D28的阳极和整流二极管D30的阴极接在一起并连接变压器T3的一端，整流二极管D29的阳极和整流二极管D31的阴极接在一起并连接变压器T3的另一端，整流二极管D28和整流二极管D29的阴极相连接构成整流输出的正极，整流二极管D30和整流二极管D31的阳极相连接构成整流输出的负极； 

滤波及稳压部分包括三块，第一块为单片机控制模块的稳压电源，包括稳压芯片LM2596、输入电容C4、调节电感L1、吸纳二极管V1、输出电容C5，其中稳压芯片LM2596的输入端引脚1接整流二极管D19的阴极，输入电容C4的正极性端接稳压芯片LM2596的输入端引脚1,负极性端接地，吸纳二极管V1负极性端接稳压芯片LM2596的输出端引脚2，正极性端接地，调节电感L1的一端接稳压芯片LM2596的输出端引脚2，另一端输出+5V电压接控制模块的电源正极，输出电容C5的正极性端接控制模块电源正极，负极性端接地；第二块为信号采集模块的稳压电源，包括稳压芯片LM7812、输入端滤波电容C6、输出端滤波电容C7、滤波电容C8，稳压芯片LM7812的输入端1接整流二极管D21的阴极，2脚接地，3脚接信号采集模块的电源正极，电容C6的正极性端接稳压芯片LM7812的输入端1，负极性端接地，电容C7的正极性端接稳压芯片LM7812的输出端3，负极性端接地，电容C8的一端接稳压芯片LM7812的输出端3，另一端接地；第三块为通讯模块的稳压电源，包括稳压芯片LM2596、输入电容C9、调节电感L2、吸纳二极管V2、输出电容C10，其中稳压芯片LM2596的输入端引脚1接整流二极管D28的阴极，输入电容C9的正极性端接稳压芯片LM2596的输入端引脚1,负极性端接地，吸纳二极管V2负极性端接稳压芯片LM2596的输出端引脚2，正极性端接地，调节电感L2的一端接稳压芯片LM2596的输出端引脚2，另一端输出+5V电压接通讯模块电源正极，输出电容C10的正极性端接通讯模块电源正极，负极性端接地。

所述单片机控制模块包括单片机主控芯片、晶振电路、复位电路，其中晶振电路由电容C2、电容C3、晶振Y1组成，其中电容C2一端接地，另一端接单片机主控芯片的时钟输入端XTAL1，电容C3一端接地，另一端接单片机主控芯片的时钟输入端XTAL2，晶振Y1连接在单片机主控芯片时钟输入端XTAL1和XTAL2的两端，复位电路由电容C1、按键S4、电阻R7组成，其中电阻R7一端接地，另一端接单片机主控芯片的复位端RST，按键S4一端接电源，另一端接单片机主控芯片的复位端RST，电容C1一端接负载电源，另一端接单片机复位端RST。 

所述检测模块由机械部分及电气部分组成，所述机械部分由检测头、机械传动装置、弹簧与电极组成，其电极部分分别于光耦隔离器输出端所接开关两个引脚相连，机械部分检测的信号为煤仓墙体不同高度处所承受煤料侧向压力信号的有无，并由该信号作为煤仓内煤位高低的判断信号；所述电气部分由16个电路结构完全相同的电路模块组成，每个模块都由光电耦合器、高亮度LED、按键开关或电极触点、光电耦合器输入端限流电阻、光电耦合器输出端上拉电阻组成，光电耦合器的1脚通过一个光电耦合器输入端限流电阻接至12V电源，2脚接高亮度LED的正极，高亮度LED负极接按键开关一端，按键开关另一端接地，光电耦合器3脚接地，4脚通过一个光电耦合器输出端上拉电阻接至5V电源。 

所述的通讯模块由三个光电耦合器与通信转换芯片SN75LBC184组成，其中，通信转换芯片SN75LBC184的R端为信号接收端，通过光耦隔离电路接单片机的RXD端，具体是通信转换芯片SN75LBC184的R端接光电耦合器2脚，光电耦合器1脚通过限流电阻接电源，光电耦合器3脚接地，4脚通过一个上拉电阻接至电源，4脚同时也接单片机的RXD端，通信转换芯片SN75LBC184的D端为信号发送端，通过光耦隔离电路接单片机的TXD端，具体是通信转换芯片SN75LBC184的D端接光电耦合器4脚，4脚同时也通过一个上拉电阻接至电源，光电耦合器3脚接地，光电耦合器2脚接单片机的TXD端，光电耦合器1脚通过一个限流电阻接至电源，通信转换芯片SN75LBC184的RE和DE分别为收发控制端，通过光耦隔离电路接单片机控制端，具体是通信转换芯片SN75LBC184的RE和DE 接一起并接在光电耦合器3脚，3脚同时通过一个下拉电阻接地，光电耦合器4脚接电源，光电耦合器2脚接单片机控制端，光电耦合器1脚通过一个限流电阻接电源，通信转换芯片SN75LBC184的B端和A端共同构成了RS-485通讯总线端，通信转换芯片SN75LBC184的A端通过一个上拉电阻接电源，B端通过一个下拉电阻接地，通信转换芯片SN75LBC184的A端和B端之间还接有一个阻抗匹配电阻，另外通信转换芯片SN75LBC184的VCC和GND分别接电源和地。 

本实用新型的积极效果在于该发明针对于煤仓这一特殊环境而设计，该系统检测装置独特，它由机械部分及电气部分组成，机械部分检测的信号为煤仓墙体不同高度处所承受煤料侧向压力信号的有无，并由该信号作为煤仓内煤位高低的判断信号，电气部分主要为一个由光耦构成的信号隔离传输电路。由于煤仓具有内部高粉尘且易燃易爆等特点。通过这个检测系统，能够检测煤仓内部物料的多少，同时有效地降低检测装置仪器的成本问题，并将仓内信息及时告知煤仓工人及其相关人员。因此本实用新型具有结构简单，安装方便，电路简单可靠以及便于扩展的特点，非常适合于煤仓物料检测的廉价解决方案，可以有效解决现有检测技术中存在的初期投资成本高、后期维修工作量大的问题，适用于高粉尘、高噪音、可见度为零且内部易燃易爆的煤仓环境。 

附图说明

图1为本实用新型的模块连接关系框图。 

图2为本实用新型中的降压及整流模块的电路图。 

图3为本实用新型中的7812稳压及电源指示模块的电路图。 

图4为本实用新型中的2596稳压及电源指示模块的电路图。 

图5为本实用新型中的单片机控制模块的电路图。 

图6为本实用新型中的光耦信号采集模块的电路图。 

图7为本实用新型的RS-485通讯模块的电路图。 

图8为本实用新型中的机械检测模块的电路图。 

图9为本实用新型的整体电路连接图。 

具体实施方式

如图1所示，一种煤仓物料检测系统，包括电源模块、单片机控制模块、检测模块与通讯模块，电源模块的输出端与单片机控制模块的输入端相连接，检测模块的输出端与单片机控制模块的输入端相连接，单片机控制模块接收来自检测模块的数据信息，单片机控制模块的输出端与通讯模块的输入端相连接， 

将检测模块的数据信息进行处理后传送至通讯模块，其中检测模块包括用于检测煤仓内壁侧向压强信号的机械部分和用于进行电信号转换的电气部分。所述电源模块采用三路独立电源，分别用于信号采集、单片机控制以及通讯，所述单片机控制模块接收来自检测模块的数据信息，并对该信息进行处理并传送至通讯模块使其进行远程通讯；所述检测模块由机械部分和电气部分共同构成，机械部分用于检测煤仓内壁侧向压强信号，电气部分用于进行电信号的转换，二者共同完成对煤料物位的检测；所述的通讯模块，用于实现单片机串行通讯信号与RS-485协议信号间的转换，从而实现远程RS-485通讯。

如图2所示，所述电源模块包括降压整流部分、滤波及稳压部分，其中降压整流部分包括降压变压器T1、降压变压器T2、降压变压器T3和整流二极管D19、整流二极管D20、整流二极管D21、整流二极管D22、整流二极管D24、整流二极管D25、整流二极管D26、整流二极管D27、整流二极管D28、整流二极管D29、整流二极管D30、整流二极管D31，其中整流二极管D19的阳极和整流二极管D24的阴极接在一起并连接变压器T1的一端，整流二极管D20的阳极和整流二极管D25的阴极接在一起并连接变压器T1的另一端，整流二极管D19和整流二极管D20的阴极相连接构成整流输出的正极，整流二极管D24和整流二极管D25的阳极相连接构成整流输出的负极，与此类似整流二极管D21的阳极和整流二极管D26的阴极接在一起并连接变压器T2的一端，整流二极管D22的阳极和整流二极管D27的阴极接在一起并连接变压器T2的另一端，整流二极管D21和整流二极管D22的阴极相连接构成整流输出的正极，整流二极管D26和整流二极管D27的阳极相连接构成整流输出的负极，整流二极管D28的阳极和整流二极管D30的阴极接在一起并连接变压器T3的一端，整流二极管D29的阳极和整流二极管D31的阴极接在一起并连接变压器T3的另一端，整流二极管D28和整流二极管D29的阴极相连接构成整流输出的正极，整流二极管D30和整流二极管D31的阳极相连接构成整流输出的负极； 

滤波及稳压部分包括三块，第一块为单片机控制模块的稳压电源，包括稳压芯片LM2596、输入电容C4、调节电感L1、吸纳二极管V1、输出电容C5，其中稳压芯片LM2596的输入端引脚1接整流二极管D19的阴极，输入电容C4的正极性端接稳压芯片LM2596的输入端引脚1,负极性端接地，吸纳二极管V1负极性端接稳压芯片LM2596的输出端引脚2，正极性端接地，调节电感L1的一端接稳压芯片LM2596的输出端引脚2，另一端输出+5V电压接控制模块的电源正极，输出电容C5的正极性端接控制模块电源正极，负极性端接地；第二块为信号采集模块的稳压电源，包括稳压芯片LM7812、输入端滤波电容C6、输出端滤波电容C7、滤波电容C8，稳压芯片LM7812的输入端1接整流二极管D21的阴极，2脚接地，3脚接信号采集模块的电源正极，电容C6的正极性端接稳压芯片LM7812的输入端1，负极性端接地，电容C7的正极性端接稳压芯片LM7812的输出端3，负极性端接地，电容C8的一端接稳压芯片LM7812的输出端3，另一端接地；第三块为通讯模块的稳压电源，包括稳压芯片LM2596、输入电容C9、调节电感L2、吸纳二极管V2、输出电容C10，其中稳压芯片LM2596的输入端引脚1接整流二极管D28的阴极，输入电容C9的正极性端接稳压芯片LM2596的输入端引脚1,负极性端接地，吸纳二极管V2负极性端接稳压芯片LM2596的输出端引脚2，正极性端接地，调节电感L2的一端接稳压芯片LM2596的输出端引脚2，另一端输出+5V电压接通讯模块电源正极，输出电容C10的正极性端接通讯模块电源正极，负极性端接地。

如图9、3、4所示，滤波及稳压部分包括三块， 

如图4所示，第一块为单片机控制模块的稳压电源，包括稳压芯片LM2596、输入电容C4、调节电感L1、吸纳二极管V1、输出电容C5，其中稳压芯片LM2596的输入端引脚1接整流二极管D19的阴极，输入电容C4的正极性端接稳压芯片LM2596的输入端引脚1,负极性端接地，吸纳二极管V1负极性端接稳压芯片LM2596的输出端引脚2，正极性端接地，调节电感L1的一端接稳压芯片LM2596的输出端引脚2，另一端输出+5V电压接控制模块的电源正极，输出电容C5的正极性端接控制模块电源正极，负极性端接地。

如图3所示，第二块为信号采集模块的稳压电源，包括稳压芯片LM7812、输入端滤波电容C6、输出端滤波电容C7、输出端滤波电容C8，稳压芯片LM7812的输入端1接整流二极管D21的阴极，2脚接地，3脚接信号采集模块的电源正极，电容C6的正极性端接稳压芯片LM7812的输入端1，负极性端接地，输出端滤波电容C7的正极性端接稳压芯片LM7812的输出端3，负极性端接地，输出端滤波电容C8的一端接稳压芯片LM7812的输出端3，另一端接地； 

如图9所示，第三块为通讯模块的稳压电源，包括稳压芯片LM2596、输入电容C9、调节电感L2、吸纳二极管V2、输出电容C10，其中稳压芯片LM2596的输入端引脚1接整流二极管D28的阴极，输入电容C9的正极性端接稳压芯片LM2596的输入端引脚1,负极性端接地，吸纳二极管V2负极性端接稳压芯片LM2596的输出端引脚2，正极性端接地，调节电感L2的一端接稳压芯片LM2596的输出端引脚2，另一端输出+5V电压接通讯模块电源正极，输出电容C10的正极性端接通讯模块电源正极，负极性端接地。

如图5所示，所述单片机控制模块包括单片机主控芯片、晶振电路、复位电路，其中晶振电路由电容C2、电容C3、晶振Y1组成，其中电容C2一端接地，另一端接单片机主控芯片的时钟输入端XTAL1，电容C3一端接地，另一端接单片机主控芯片的时钟输入端XTAL2，晶振Y1连接在单片机主控芯片时钟输入端XTAL1和XTAL2的两端，复位电路由电容C1、按键S4、电阻R7组成，其中电阻R7一端接地，另一端接单片机主控芯片的复位端RST，按键S4一端接电源，另一端接单片机主控芯片的复位端RST，电容C1一端接负载电源，另一端接单片机复位端RST。 

如图8所示，所述检测模块由机械部分及电气部分组成，所述机械部分由检测头、机械传动装置、弹簧与电极组成，其电极部分分别于光耦隔离器输出端所接开关两个引脚相连，机械部分检测的信号为煤仓墙体不同高度处所承受煤料侧向压力信号的有无，并由该信号作为煤仓内煤位高低的判断信号；所述电气部分由16个电路结构完全相同的电路模块组成，每个模块都由光电耦合器、高亮度LED、按键开关或电极触点、光耦输入端限流电阻、光耦输出端上拉电阻组成，光耦的1脚通过一个输入端限流电阻接至12V电源，2脚接LED的正极，LED负极接按键一端，按键另一端接地，光耦3脚接地，4脚通过一个输出端上拉电阻接至5V电源。 

如图7所示，所述的通讯模块由三个光电耦合器与通信转换芯片SN75LBC184组成，其中，SN75LBC184的R端为信号接收端，通过光耦隔离电路接单片机的RXD端，具体是R端接光耦2脚，光耦1脚通过限流电阻接电源，光耦3脚接地，4脚通过一个上拉电阻接至电源，4脚同时也接单片机的RXD端，D端为信号发送端，通过光耦隔离电路接单片机的TXD端，具体是D端接光耦4脚，4脚同时也通过一个上拉电阻接至电源，光耦3脚接地，光耦2脚接单片机的TXD端，光耦1脚通过一个限流电阻接至电源，RE和DE分别为收发控制端，通过光耦隔离电路接单片机控制端，具体是RE和DE 接一起并接在光耦3脚，3脚同时通过一个下拉电阻接地，光耦4脚接电源，光耦2脚接单片机控制端，光耦1脚通过一个限流电阻接电源，B端和A端共同构成了RS-485通讯总线端，A端通过一个上拉电阻接电源，B端通过一个下拉电阻接地，A端和B端之间还接有一个阻抗匹配电阻，另外芯片的VCC和GND分别接电源和地。 

所述的电源模块采用220V交流电，然后分成三路独立电源；一路然经变压器降压后再经过12V线性集成稳压芯片稳压后供给开关装置进行信号采集，一路经变压器降压后再经过LM2596开关电源稳压后供给单片机控制电路，一路经变压器降压后再经过LM2596开关电源稳压后供给通讯模块。 其具体实现为220V市电分别经三路变压器降为12V左右的交流电（如图2所示），再分别经过整流及滤波环节，得到三路脉动较小的直流电；两路分别经过LM2596-5.0型号的开关稳压芯片稳压至5V后分别为单片机以及通讯部分供电（如图4所示），一路经线性稳压芯片7812稳压至12V后供给信号采集电路（如图3所示）。 

LM7812为3端集成稳压芯片，属于线性稳压器件，能够输出12V的固定电压；它内部集成了过流、过热以及过载保护电路，带散热片能够输出最大1A的负载电流；使用时外部只需接几个滤波电容即可。LM2596 开关电压调节器是降压型电源管理单片集成电路，能够输出3A的驱动电流，同时具有很好的线性和负载调节特性。固定输出5V，该器件内部集成频率补偿和固定频率发生器，开关频率为150KHz，与低频开关调节器相比较，可以使用更小规格的滤波元件。由于该器件只需4个外接元件，可以使用通用的标准电感，这更优化了LM2596 的使用，简化了开关电源电路的设计，极大地提高了电源的可靠性。 

所述的单片机控制模块采用中国宏晶公司的增强型51单片机STC12C5A60S2作为核心处理器，该单片机采用宏晶第六代加密技术无法解密，超强抗干扰能力，速度快，多IO口（双串口，集成AD转换），片内RAM存储量大，支持掉电唤醒功能，超低功耗，适用于电池供电系统。价格低廉，功能强大，非常适用于本系统。单片机部分电路（如图5所示）包括晶体振荡电路为其提供时钟信号，复位电路为其上电后实现自复位以及手动复位，以及16个I/O口接光耦的输出端以采集各个传感器节点的信号，再者是异步串行接口与RS485通讯模块的连接以完成远程数据通讯。同时多余的I/O口可用以日后功能的拓展使用。 

所述的检测模块由机械部分与电气部分构成。机械部分为一个直径为5cm的活塞加弹簧的结构（如图8所示）。金属杆自然状态下由于受弹簧的弹力作用，头部会露出柱状腔外一部分，当受到挤压力的时候，它会逐渐被压入柱状腔，当压入一定程度时，金属杆尾部的弹片就会和固定在柱状腔上的弹片接合，由于弹片是两个电极，故会产生一个电信号传入采集电路。 

电气部分则是通过采集到的电信号从采集点送入单片机电路中间是通过光耦的耦合实现的，其中经过了电信号到光信号再到电信号的转换过程，实现了电气隔离，这样的设计是为了避免采集电路与控制电路的相互干扰。具体的工作原理是，弹片接触相当于图中的开关闭合（如图6所示），这样就接通了光耦的输入端电路，使其发出光信号，接着使光耦输出端光敏三极管饱和导通，以前电平被拉高的引脚变为低电平，成为单片机判断的信号。 

所述的通讯模块可以作为一个从机与终端控制室的主机相联系，通讯方式为RS-485通讯。RS-485是美国电气工业联合会(EIA)制定的利用平衡双绞线作传输线的多点通讯标准。它采用差分信号进行传输，最大传输距离可以达到1.2 km，接收器最小灵敏度可达±200 mV，最大传输速率可达2.5 Mb/s。RS-485协议是针对远距离、高灵敏度、多点通讯制定的标准。考虑到本装置与主机的通讯距离相对较远，以及无线传输的传输距离有限、价格昂贵、信号不稳定缺乏可靠性等特点以及RS-485通讯的优异性能，本装置采用了RS-485有线通讯。该RS-485通讯模块的接口芯片采用的是SN75LBC184，它是半双工RS-485通讯芯片，具有瞬变高压抑制功能的芯片，能够抗击雷电、静电放电及交流电故障引起的非正常高压脉冲冲击，可靠性很高，很适合于在煤仓物料检测这种复杂室外环境下工作；该芯片为双列直插8引脚封装（如图7所示）,其中A、B为RS-485总线接口，RO为接收端，DI为发送端，RE、DE为收发使能端。 

通讯模块电路具体结构如下（如图7所示），光耦合器实现信号的光耦合，同时使控制电路与通讯电路电气隔离，避免了相互干扰，提高了可靠性；RE与DE由于分别为低电平使能和高电平使能，且在半双工通讯下不能同时使能，故接在一起并由一根单片机I/O控制，实现收发功能；在RS-485总线上的始端跨接了一个电阻，是为了使阻抗匹配，减小信号在传输线上的反射，同时A传输线接有一个上拉电阻，B传输线接有一个下拉电阻，这样能够使通讯总线在故障情况下能够有确定的偏置电压，防止错误通讯。该通讯模块的P1口接上平衡双绞线即可连接通讯主机进行通讯。 

所述的单片机控制模块包括单片机主控芯片、晶振电路、复位电路，其中晶振电路由电容C2、电容C3、晶振Y1组成，其中电容C2一端接地，另一端接单片机主控芯片的时钟输入端XTAL1，电容C3一端接地，另一端接单片机主控芯片的时钟输入端XTAL2，晶振Y1连接在单片机主控芯片时钟输入端XTAL1和XTAL2的两端，复位电路由电容C1、按键S4、电阻R7组成，其中电阻R7一端接地，另一端接单片机主控芯片的复位端RST，按键S4一端接电源，另一端接单片机主控芯片的复位端RST，电容C1一端接负载电源，另一端接单片机复位端RST； 

所述的检测模块，其电气部分由16个电路结构完全相同的电路模块组成，每个模块都由光电耦合器、高亮度LED、按键开关（电极触点）、光耦输入端限流电阻、光耦输出端上拉电阻组成。光耦的1脚通过一个输入端限流电阻接至12V电源，2脚接LED的正极，LED负极接按键一端，按键另一端接地，光耦3脚接地，4脚通过一个输出端上拉电阻接至5V电源；

所述的检测模块，其机械部分由检测头、机械传动装置、弹簧与电极组成。其电极部分分别于光耦隔离器输出端所接开关两个引脚相连。检测头则可以根据实际工程需要进行进一步的选择。

所述的通讯模块主要由三个光电耦合器与通信转换芯片SN75LBC184组成。其中，SN75LBC184的R端为信号接收端，通过光耦隔离电路接单片机的RXD端，具体是R端接光耦2脚，光耦1脚通过限流电阻接电源，光耦3脚接地，4脚通过一个上拉电阻接至电源，4脚同时也接单片机的RXD端，D端为信号发送端，通过光耦隔离电路接单片机的TXD端，具体是D端接光耦4脚，4脚同时也通过一个上拉电阻接至电源，光耦3脚接地，光耦2脚接单片机的TXD端，光耦1脚通过一个限流电阻接至电源，RE和DE分别为收发控制端，通过光耦隔离电路接单片机控制端，具体是RE和DE 接一起并接在光耦3脚，3脚同时通过一个下拉电阻接地，光耦4脚接电源，光耦2脚接单片机控制端，光耦1脚通过一个限流电阻接电源，B端和A端共同构成了RS-485通讯总线端，A端通过一个上拉电阻接电源，B端通过一个下拉电阻接地，A端和B端之间还接有一个阻抗匹配电阻，另外芯片的VCC和GND分别接电源和地。 

Claims (5)

1.一种煤仓物料检测系统，包括电源模块、单片机控制模块、检测模块与通讯模块，其特征在于：电源模块的输出端与单片机控制模块的输入端相连接，检测模块的输出端与单片机控制模块的输入端相连接，单片机控制模块接收来自检测模块的数据信息，单片机控制模块的输出端与通讯模块的输入端相连接，

将检测模块的数据信息进行处理后传送至通讯模块，其中检测模块包括用于检测煤仓内壁侧向压强信号的机械部分和用于进行电信号转换的电气部分。

2.根据权利要求1所述的煤仓物料检测系统，其特征在于：所述电源模块包括降压整流部分、滤波及稳压部分，其中降压整流部分包括降压变压器T1、降压变压器T2、降压变压器T3和整流二极管D19、整流二极管D20、整流二极管D21、整流二极管D22、整流二极管D24、整流二极管D25、整流二极管D26、整流二极管D27、整流二极管D28、整流二极管D29、整流二极管D30、整流二极管D31，其中整流二极管D19的阳极和整流二极管D24的阴极接在一起并连接变压器T1的一端，整流二极管D20的阳极和整流二极管D25的阴极接在一起并连接变压器T1的另一端，整流二极管D19和整流二极管D20的阴极相连接构成整流输出的正极，整流二极管D24和整流二极管D25的阳极相连接构成整流输出的负极，与此类似整流二极管D21的阳极和整流二极管D26的阴极接在一起并连接变压器T2的一端，整流二极管D22的阳极和整流二极管D27的阴极接在一起并连接变压器T2的另一端，整流二极管D21和整流二极管D22的阴极相连接构成整流输出的正极，整流二极管D26和整流二极管D27的阳极相连接构成整流输出的负极，整流二极管D28的阳极和整流二极管D30的阴极接在一起并连接变压器T3的一端，整流二极管D29的阳极和整流二极管D31的阴极接在一起并连接变压器T3的另一端，整流二极管D28和整流二极管D29的阴极相连接构成整流输出的正极，整流二极管D30和整流二极管D31的阳极相连接构成整流输出的负极；

滤波及稳压部分包括三块，第一块为单片机控制模块的稳压电源，包括稳压芯片LM2596、输入电容C4、调节电感L1、吸纳二极管V1、输出电容C5，其中稳压芯片LM2596的输入端引脚1接整流二极管D19的阴极，输入电容C4的正极性端接稳压芯片LM2596的输入端引脚1,负极性端接地，吸纳二极管V1负极性端接稳压芯片LM2596的输出端引脚2，正极性端接地，调节电感L1的一端接稳压芯片LM2596的输出端引脚2，另一端输出+5V电压接控制模块的电源正极，输出电容C5的正极性端接控制模块电源正极，负极性端接地；第二块为信号采集模块的稳压电源，包括稳压芯片LM7812、输入端滤波电容C6、输出端滤波电容C7、滤波电容C8，稳压芯片LM7812的输入端1接整流二极管D21的阴极，2脚接地，3脚接信号采集模块的电源正极，电容C6的正极性端接稳压芯片LM7812的输入端1，负极性端接地，电容C7的正极性端接稳压芯片LM7812的输出端3，负极性端接地，电容C8的一端接稳压芯片LM7812的输出端3，另一端接地；第三块为通讯模块的稳压电源，包括稳压芯片LM2596、输入电容C9、调节电感L2、吸纳二极管V2、输出电容C10，其中稳压芯片LM2596的输入端引脚1接整流二极管D28的阴极，输入电容C9的正极性端接稳压芯片LM2596的输入端引脚1,负极性端接地，吸纳二极管V2负极性端接稳压芯片LM2596的输出端引脚2，正极性端接地，调节电感L2的一端接稳压芯片LM2596的输出端引脚2，另一端输出+5V电压接通讯模块电源正极，输出电容C10的正极性端接通讯模块电源正极，负极性端接地。

3.根据权利要求1所述的煤仓物料检测系统，其特征在于：所述单片机控制模块包括单片机主控芯片、晶振电路、复位电路，其中晶振电路由电容C2、电容C3、晶振Y1组成，其中电容C2一端接地，另一端接单片机主控芯片的时钟输入端XTAL1，电容C3一端接地，另一端接单片机主控芯片的时钟输入端XTAL2，晶振Y1连接在单片机主控芯片时钟输入端XTAL1和XTAL2的两端，复位电路由电容C1、按键S4、电阻R7组成，其中电阻R7一端接地，另一端接单片机主控芯片的复位端RST，按键S4一端接电源，另一端接单片机主控芯片的复位端RST，电容C1一端接负载电源，另一端接单片机复位端RST。

4.根据权利要求1所述的煤仓物料检测系统，其特征在于：所述检测模块由机械部分及电气部分组成，所述机械部分由检测头、机械传动装置、弹簧与电极组成，其电极部分分别于光耦隔离器输出端所接开关两个引脚相连，机械部分检测的信号为煤仓墙体不同高度处所承受煤料侧向压力信号的有无，并由该信号作为煤仓内煤位高低的判断信号；所述电气部分由16个电路结构完全相同的电路模块组成，每个模块都由光电耦合器、高亮度LED、按键开关或电极触点、光电耦合器输入端限流电阻、光电耦合器输出端上拉电阻组成，光电耦合器的1脚通过一个光电耦合器输入端限流电阻接至12V电源，2脚接高亮度LED的正极，高亮度LED负极接按键开关一端，按键开关另一端接地，光电耦合器3脚接地，4脚通过一个光电耦合器输出端上拉电阻接至5V电源。

5.根据权利要求1所述的煤仓物料检测系统，其特征在于：所述的通讯模块由三个光电耦合器与通信转换芯片SN75LBC184组成，其中，通信转换芯片SN75LBC184的R端为信号接收端，通过光耦隔离电路接单片机的RXD端，具体是通信转换芯片SN75LBC184的R端接光电耦合器2脚，光电耦合器1脚通过限流电阻接电源，光电耦合器3脚接地，4脚通过一个上拉电阻接至电源，4脚同时也接单片机的RXD端，通信转换芯片SN75LBC184的D端为信号发送端，通过光耦隔离电路接单片机的TXD端，具体是通信转换芯片SN75LBC184的D端接光电耦合器4脚，4脚同时也通过一个上拉电阻接至电源，光电耦合器3脚接地，光电耦合器2脚接单片机的TXD端，光电耦合器1脚通过一个限流电阻接至电源，通信转换芯片SN75LBC184的RE和DE分别为收发控制端，通过光耦隔离电路接单片机控制端，具体是通信转换芯片SN75LBC184的RE和DE 接一起并接在光电耦合器3脚，3脚同时通过一个下拉电阻接地，光电耦合器4脚接电源，光电耦合器2脚接单片机控制端，光电耦合器1脚通过一个限流电阻接电源，通信转换芯片SN75LBC184的B端和A端共同构成了RS-485通讯总线端，通信转换芯片SN75LBC184的A端通过一个上拉电阻接电源，B端通过一个下拉电阻接地，通信转换芯片SN75LBC184的A端和B端之间还接有一个阻抗匹配电阻，另外通信转换芯片SN75LBC184的VCC和GND分别接电源和地。

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