CN204790465U - 一种手持式矿用设备点检仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种手持式矿用设备点检仪，包括外壳、布设在所述外壳内的电子线路板以及安装在所述外壳上的供电开关、显示器、语音提示模块和键盘输入电路；所述电子线路板上集成有微控制器模块、供电电源、数字信号采集前端、模拟信号采集前端以及与所述微控制器模块相接的数据存储器、USB通信接口电路和无线收发模块，所述数字信号采集前端包括转速传感器、电压信号比较电路、第一信号放大电路、第二信号放大电路以及红外温度传感器，所述模拟信号采集前端包括模拟信号调理电路和模拟信号输入模块，本实用新型设计新颖，结构简单，采集数字信号采集前端和模拟信号采集前端采集矿用设备各项工作参数，操作方便，精度高，实用性强。

Description

一种手持式矿用设备点检仪

技术领域

本实用新型属于矿用设备检测技术领域，具体涉及一种手持式矿用设备点检仪。

背景技术

目前市场上有多种设备点检仪器，而专门应用于煤矿企业的少之又少，而现代综采设备机械化程度已大幅度提高，一旦发生设备故障或事故导致生产中断，极易造成设备损坏、人员伤亡等重大后果。现有的点检仪大多数仅可采集固定的几样参数，功能单一，且采集设备运行温度数据等数字信号时，直接送入微控制器，由于点检仪多采用红外温度传感器，采集设备运行温度时红外信号受环境干扰因素很大，导致采集数据误差大；另外，点检仪监测矿用设备参数大多为模拟信号，采集设备运行模拟信号或所处环境的模拟信号时，只能采集指定功能参数，效率低；因此，现如今缺少一种结构简单、体积小、成本低、设计合理、精度高的手持式矿用设备点检仪，通过对红外温度传感器发出的红外微弱信号进行信号放大的同时采集环境温度微弱信号并对其信号进行放大，抗干扰性强，信号处理精度高，检测数据可靠；另外，设置模拟信号输入接口，可自主选择检测多种可燃性气体浓度，通过插拔更换方式更换传感器，并对采集的数据去噪放大，拆卸安装均方便可靠，并通过USB有线方式和WIFI无线方式数据传输，具有实用价值。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种手持式矿用设备点检仪，其设计新颖合理，结构简单，采集数字信号采集前端和模拟信号采集前端采集矿用设备各项工作参数，操作方便，精度高，实用性强，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种手持式矿用设备点检仪，其特征在于：包括外壳、布设在所述外壳内的电子线路板以及安装在所述外壳上的供电开关、显示器、语音提示模块和键盘输入电路；所述电子线路板上集成有微控制器模块、供电电源、用于检测所述矿用设备数字信号参数的数字信号采集前端、用于检测所述矿用设备模拟信号参数的模拟信号采集前端以及与所述微控制器模块相接的数据存储器、用于有线通用数据交换的USB通信接口电路和用于无线数据交换的无线收发模块，所述无线收发模块为无线WIFI模块；所述数字信号采集前端包括与所述微控制器模块输入端相接的转速传感器、电压信号比较电路、第一信号放大电路和第二信号放大电路，以及与所述第一信号放大电路的输入端和所述第二信号放大电路的输入端均相接的红外温度传感器，所述电压信号比较电路的输入端与所述第一信号放大电路的输出端相接；所述模拟信号采集前端包括与所述微控制器模块输入端相接的模拟信号调理电路和与所述模拟信号调理电路输入端相接的模拟信号输入模块；所述供电开关串接在供电电源为所述电子线路板各用电模块供电的回路中，所述显示器和所述语音提示模块均与所述微控制器模块的输出端相接，所述键盘输入电路与所述微控制器模块的输入端相接；所述微控制器模块包括PSoC单片机。

上述的一种手持式矿用设备点检仪，其特征在于：所述PSoC单片机包括芯片CY8C3866。

上述的一种手持式矿用设备点检仪，其特征在于：所述键盘输入电路为4×4键盘，所述4×4键盘8个接线端JP1、JP2、JP3、JP4、JP5、JP6、JP7和JP8分别与芯片CY8C3866的第95引脚、第96引脚、第97引脚、第98引脚、第99引脚、第1引脚、第2引脚和第3引脚相接。

上述的一种手持式矿用设备点检仪，其特征在于：所述红外温度传感器包括传感器TS118-3。

上述的一种手持式矿用设备点检仪，其特征在于：所述第一信号放大电路包括型号为CLC1200的运放U1，所述运放U1的同相输入端与所述传感器TS118-3的第1管脚相接，运放U1的反相输入端与所述传感器TS118-3的第3管脚相接，运放U1的输出端与芯片CY8C3866的第80管脚相接；

所述第二信号放大电路包括型号为OPA2134的运放U4，所述运放U4的同相输入端分两路，一路与所述传感器TS118-3的第2管脚相接，另一路与电阻R8的一端和电阻R12的一端的连接端相接；电阻R8的另一端与5V电源输出端相接，电阻R12的另一端接地，运放U4的输出端分两路，一路与运放U4的反相输入端，另一路与芯片CY8C3866的第72管脚相接；

所述电压信号比较电路包括型号为OPA2134的运放U5，所述运放U5的同相输入端分两路，一路与运放U1的第5管脚相接，另一路与电阻R7的一端和电阻R11的一端的连接端相接；电阻R7的另一端与5V电源输出端相接，电阻R11的另一端接地，运放U5的输出端分两路，一路与运放U5的反相输入端，另一路与芯片CY8C3866的第76管脚相接。

上述的一种手持式矿用设备点检仪，其特征在于：所述模拟信号输入模块包括端口P1，所述端口P1的第1管脚、第2管脚、第3管脚和第4管脚均与5V电源输出端相接，端口P1的第5管脚、第6管脚、第7管脚和第8管脚均接地，端口P1的第9管脚、第10管脚、第11管脚和第12管脚均为所述模拟信号输入模块的第一信号输入端，端口P1的第13管脚、第14管脚、第15管脚和第16管脚均为所述模拟信号输入模块的第二信号输入端。

上述的一种手持式矿用设备点检仪，其特征在于：所述模拟信号调理电路包括型号为CLC1200的芯片U2和型号为CLC1200的芯片U3；所述芯片U2的反向输入端经电阻R4和电阻R3与模拟信号输入模块的第一信号输入端相接，芯片U2的同向输入端经电阻R6接地，芯片U2的输出端接电阻R5的一端，电阻R5的另一端分两路，一路与芯片CY8C3866的第73管脚相接，另一路经可变电阻R1和电阻R2与电阻R4和电阻R3的连接端相接；所述芯片U3的反向输入端经电阻R13和电阻R15与模拟信号输入模块的第二信号输入端相接，芯片U3的同向输入端经电阻R16接地，芯片U3的输出端接电阻R14的一端，电阻R14的另一端分两路，一路与芯片CY8C3866的第74管脚相接，另一路经可变电阻R9和电阻R10与电阻R13和电阻R15的连接端相接，芯片U2的第7管脚和芯片U3的第7管脚均与5V电源输出端相接。

上述的一种手持式矿用设备点检仪，其特征在于：所述转速传感器包括传感器SGD-1，所述传感器SGD-1的信号输出端与芯片CY8C3866的第77管脚相接。

上述的一种手持式矿用设备点检仪，其特征在于：所述无线WIFI模块包括芯片USR-WIFI232-X。

上述的一种手持式矿用设备点检仪，其特征在于：所述显示器为2.8寸TFT-LCD液晶屏。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型通过采用PSoC单片机作为微控制器，PSoC内部集成的大量的数字信号接收端口和模拟信号接收端口，同时集成了显示器驱动资源，使用方便，控制简单。

2、本实用新型通过设置红外温度传感器采集矿用设备温度数据和环境温度数据，并采用第一信号放大电路对矿用设备温度微弱信号进行信号放大，并采用第二信号放大电路对环境温度微弱信号进行信号放大，采用电压信号比较电路作为参考电压信号，对比比较矿用设备当前温度数据和前一时刻温度数据，对比性强，电路简单,使用效果好。

3、本实用新型通过设置模拟信号输入模块，通过可插拔的方式更换传感器选择采集不同种类的模拟信号，功能完备，并设置模拟信号调理电路将采集的去噪放大送入到PSoC单片机的模拟信号接收端口，可靠稳定，使用效果好。

4、本实用新型设计新颖合理，体积小，数据传输方式多样，语音报错提示，拆卸安装方便，实用性强，便于推广使用。

综上所述，本实用新型设计新颖合理，结构简单，采集数字信号采集前端和模拟信号采集前端采集矿用设备各项工作参数，操作方便，精度高，体积小，实用性强，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理框图。

图2为本实用新型微控制器模块和键盘输入电路的电路连接关系示意图。

图3为本实用新型红外温度传感器、电压信号比较电路、第一信号放大电路和第二信号放大电路的电路连接关系示意图。

图4为本实用新型模拟信号采集前端的电路原理图。

附图标记说明:

1—微控制器模块；2—数字信号采集前端；2-1—红外温度传感器；

2-2—电压信号比较电路；2-3—第一信号放大电路；

2-4—第二信号放大电路；2-5—转速传感器；

3—模拟信号采集前端；3-1—模拟信号输入模块；

3-2—模拟信号调理电路；4—供电开关；

5—供电电源；6—显示器；7—语音提示模块；

8—键盘输入电路；9—数据存储器；10—USB通信接口电路；

11—无线收发模块。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包外壳、布设在所述外壳内的电子线路板以及安装在所述外壳上的供电开关4、显示器6、语音提示模块7和键盘输入电路8；所述电子线路板上集成有微控制器模块1、供电电源5、用于检测所述矿用设备数字信号参数的数字信号采集前端2、用于检测所述矿用设备模拟信号参数的模拟信号采集前端3以及与所述微控制器模块1相接的数据存储器9、用于有线通用数据交换的USB通信接口电路10和用于无线数据交换的无线收发模块11，所述无线收发模块11为无线WIFI模块；所述数字信号采集前端2包括与所述微控制器模块1输入端相接的转速传感器2-5、电压信号比较电路2-2、第一信号放大电路2-3和第二信号放大电路2-4，以及与所述第一信号放大电路2-3的输入端和所述第二信号放大电路2-4的输入端均相接的红外温度传感器2-1，所述电压信号比较电路2-2的输入端与所述第一信号放大电路2-3的输出端相接；所述模拟信号采集前端3包括与所述微控制器模块1输入端相接的模拟信号调理电路3-2和与所述模拟信号调理电路3-2输入端相接的模拟信号输入模块3-1；所述供电开关4串接在供电电源5为所述电子线路板各用电模块供电的回路中，所述显示器6和所述语音提示模块7均与所述微控制器模块1的输出端相接，所述键盘输入电路8与所述微控制器模块1的输入端相接；所述微控制器模块1包括PSoC单片机。

如图2所示，本实施例中，所述PSoC单片机包括芯片CY8C3866。

如图2所示，本实施例中，所述键盘输入电路8为4×4键盘，所述4×4键盘8个接线端JP1、JP2、JP3、JP4、JP5、JP6、JP7和JP8分别与芯片CY8C3866的第95引脚、第96引脚、第97引脚、第98引脚、第99引脚、第1引脚、第2引脚和第3引脚相接。

如图3所示，本实施例中，所述红外温度传感器2-1包括传感器TS118-3。

如图3所示，本实施例中，所述第一信号放大电路2-3包括型号为CLC1200的运放U1，所述运放U1的同相输入端与所述传感器TS118-3的第1管脚相接，运放U1的反相输入端与所述传感器TS118-3的第3管脚相接，运放U1的输出端与芯片CY8C3866的第80管脚相接；

所述第二信号放大电路2-4包括型号为OPA2134的运放U4，所述运放U4的同相输入端分两路，一路与所述传感器TS118-3的第2管脚相接，另一路与电阻R8的一端和电阻R12的一端的连接端相接；电阻R8的另一端与5V电源输出端相接，电阻R12的另一端接地，运放U4的输出端分两路，一路与运放U4的反相输入端，另一路与芯片CY8C3866的第72管脚相接；

所述电压信号比较电路2-2包括型号为OPA2134的运放U5，所述运放U5的同相输入端分两路，一路与运放U1的第5管脚相接，另一路与电阻R7的一端和电阻R11的一端的连接端相接；电阻R7的另一端与5V电源输出端相接，电阻R11的另一端接地，运放U5的输出端分两路，一路与运放U5的反相输入端，另一路与芯片CY8C3866的第76管脚相接。

如图4所示，本实施例中，所述模拟信号输入模块3-1包括端口P1，所述端口P1的第1管脚、第2管脚、第3管脚和第4管脚均与5V电源输出端相接，端口P1的第5管脚、第6管脚、第7管脚和第8管脚均接地，端口P1的第9管脚、第10管脚、第11管脚和第12管脚均为所述模拟信号输入模块3-1的第一信号输入端，端口P1的第13管脚、第14管脚、第15管脚和第16管脚均为所述模拟信号输入模块3-1的第二信号输入端。

如图4所示，本实施例中，所述模拟信号调理电路3-2包括型号为CLC1200的芯片U2和型号为CLC1200的芯片U3；所述芯片U2的反向输入端经电阻R4和电阻R3与模拟信号输入模块3-1的第一信号输入端相接，芯片U2的同向输入端经电阻R6接地，芯片U2的输出端接电阻R5的一端，电阻R5的另一端分两路，一路与芯片CY8C3866的第73管脚相接，另一路经可变电阻R1和电阻R2与电阻R4和电阻R3的连接端相接；所述芯片U3的反向输入端经电阻R13和电阻R15与模拟信号输入模块3-1的第二信号输入端相接，芯片U3的同向输入端经电阻R16接地，芯片U3的输出端接电阻R14的一端，电阻R14的另一端分两路，一路与芯片CY8C3866的第74管脚相接，另一路经可变电阻R9和电阻R10与电阻R13和电阻R15的连接端相接，芯片U2的第7管脚和芯片U3的第7管脚均与5V电源输出端相接。

实际使用中，端口P1为可插拔使用的连接端口，模拟信号输入模块3-1的第一信号输入端连接采集矿井中有害气体浓度数据的气体传感器输出端；其中，气体传感器包括一氧化碳气体传感器或瓦斯气体传感器；模拟信号输入模块3-1的第二信号输入端连接采集矿用设备运行状态的振荡传感器或压力传感器。

本实施例中，所述转速传感器2-5包括传感器SGD-1，所述传感器SGD-1的信号输出端与芯片CY8C3866的第77管脚相接。

如图5所示，本实施例中，所述无线WIFI模块包括芯片USR-WIFI232-X。

实际接线中，芯片USR-WIFI232-X的PHY_TX+管脚、PHY_RX+管脚、PHY_TX-管脚和PHY_RX-管脚分别与芯片CY8C3866的第89管脚、第90管脚、第16管脚和第17管脚相接，芯片USR-WIFI232-X的UART_RTS/GPIO5管脚、UART_CTS/GPIO6管脚、UART_TXD/GPIO3管脚和UART_RXD/GPIO4管脚分别与芯片CY8C3866的第6管脚、第31管脚、第7管脚和第32管脚相接,芯片USR-WIFI232-X的nReady/GPIO9管脚、RESET管脚、nRelosd/GPIO10管脚和uLink/GPIO8管脚分别与芯片CY8C3866的第91管脚、第92管脚、第18管脚和第19管脚相接,芯片USR-WIFI232-X的VCC管脚与3.3V电源输出端相接，芯片USR-WIFI232-X的GND管脚接地。

本实施例中，所述显示器6为2.8寸TFT-LCD液晶屏。

本实用新型使用时，通过打开供电开关4，供电电源5为各个用电模块供电，使用4×4键盘提前设置矿用设备运行各项参数阈值和矿用设备运行环境的参数阈值，数字信号采集前端2负责采集矿用设备运行各项数字信号数据，模拟信号采集前端3负责采集矿用设备运行各项模拟信号数据；数字信号采集前端2中的红外温度传感器2-1对准矿用设备发出红外线测量矿用设备运行温度数据，同时会对空气干扰温度进行测量，通过第一信号放大电路2-3对矿用设备温度数据放大，第一信号放大电路2-3输出的数据一路直接送入微控制器模块1另一路送入电压信号比较电路2-2中作为参考电压送入微控制器模块1，通过第二信号放大电路2-4对环境温度数据放大送入微控制器模块1，转速传感器2-5采集矿用设备运转转速数据，数据监测全面；模拟信号采集前端3中的模拟信号输入模块3-1上通过可插拔方式更换不同模拟信号类型的传感器采集矿用设备运行各项模拟信号数据并送入模拟信号调理电路3-2去噪放大；显示器6实时对采集的参数进行显示，当采集的各项数字信号和模拟信号有超出4×4键盘提前设置的参数阈值时，语音提示模块7语音报错提示，同时数据存储在数据存储器9中，当需要数据导出时，可通过USB通信接口电路10或无线收发模块11进行数据交换，使用效果好。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种手持式矿用设备点检仪，其特征在于：包括外壳、布设在所述外壳内的电子线路板以及安装在所述外壳上的供电开关(4)、显示器(6)、语音提示模块(7)和键盘输入电路(8)；所述电子线路板上集成有微控制器模块(1)、供电电源(5)、用于检测所述矿用设备数字信号参数的数字信号采集前端(2)、用于检测所述矿用设备模拟信号参数的模拟信号采集前端(3)以及与所述微控制器模块(1)相接的数据存储器(9)、用于有线通用数据交换的USB通信接口电路(10)和用于无线数据交换的无线收发模块(11)，所述无线收发模块(11)为无线WIFI模块；所述数字信号采集前端(2)包括与所述微控制器模块(1)输入端相接的转速传感器(2-5)、电压信号比较电路(2-2)、第一信号放大电路(2-3)和第二信号放大电路(2-4)，以及与所述第一信号放大电路(2-3)的输入端和所述第二信号放大电路(2-4)的输入端均相接的红外温度传感器(2-1)，所述电压信号比较电路(2-2)的输入端与所述第一信号放大电路(2-3)的输出端相接；所述模拟信号采集前端(3)包括与所述微控制器模块(1)输入端相接的模拟信号调理电路(3-2)和与所述模拟信号调理电路(3-2)输入端相接的模拟信号输入模块(3-1)；所述供电开关(4)串接在供电电源(5)为所述电子线路板各用电模块供电的回路中，所述显示器(6)和所述语音提示模块(7)均与所述微控制器模块(1)的输出端相接，所述键盘输入电路(8)与所述微控制器模块(1)的输入端相接；所述微控制器模块(1)包括PSoC单片机。

2.按照权利要求1所述的一种手持式矿用设备点检仪，其特征在于：所述PSoC单片机包括芯片CY8C3866。

3.按照权利要求2所述的一种手持式矿用设备点检仪，其特征在于：所述键盘输入电路(8)为4×4键盘，所述4×4键盘8个接线端JP1、JP2、JP3、JP4、JP5、JP6、JP7和JP8分别与芯片CY8C3866的第95引脚、第96引脚、第97引脚、第98引脚、第99引脚、第1引脚、第2引脚和第3引脚相接。

4.按照权利要求1所述的一种手持式矿用设备点检仪，其特征在于：所述红外温度传感器(2-1)包括传感器TS118-3。

5.按照权利要求4所述的一种手持式矿用设备点检仪，其特征在于：所述第一信号放大电路(2-3)包括型号为CLC1200的运放U1，所述运放U1的同相输入端与所述传感器TS118-3的第1管脚相接，运放U1的反相输入端与所述传感器TS118-3的第3管脚相接，运放U1的输出端与芯片CY8C3866的第80管脚相接；

所述第二信号放大电路(2-4)包括型号为OPA2134的运放U4，所述运放U4的同相输入端分两路，一路与所述传感器TS118-3的第2管脚相接，另一路与电阻R8的一端和电阻R12的一端的连接端相接；电阻R8的另一端与5V电源输出端相接，电阻R12的另一端接地，运放U4的输出端分两路，一路与运放U4的反相输入端，另一路与芯片CY8C3866的第72管脚相接；

所述电压信号比较电路(2-2)包括型号为OPA2134的运放U5，所述运放U5的同相输入端分两路，一路与运放U1的第5管脚相接，另一路与电阻R7的一端和电阻R11的一端的连接端相接；电阻R7的另一端与5V电源输出端相接，电阻R11的另一端接地，运放U5的输出端分两路，一路与运放U5的反相输入端，另一路与芯片CY8C3866的第76管脚相接。

6.按照权利要求1所述的一种手持式矿用设备点检仪，其特征在于：所述模拟信号输入模块(3-1)包括端口P1，所述端口P1的第1管脚、第2管脚、第3管脚和第4管脚均与5V电源输出端相接，端口P1的第5管脚、第6管脚、第7管脚和第8管脚均接地，端口P1的第9管脚、第10管脚、第11管脚和第12管脚均为所述模拟信号输入模块(3-1)的第一信号输入端，端口P1的第13管脚、第14管脚、第15管脚和第16管脚均为所述模拟信号输入模块(3-1)的第二信号输入端。

7.按照权利要求6所述的一种手持式矿用设备点检仪，其特征在于：所述模拟信号调理电路(3-2)包括型号为CLC1200的芯片U2和型号为CLC1200的芯片U3；所述芯片U2的反向输入端经电阻R4和电阻R3与模拟信号输入模块(3-1)的第一信号输入端相接，芯片U2的同向输入端经电阻R6接地，芯片U2的输出端接电阻R5的一端，电阻R5的另一端分两路，一路与芯片CY8C3866的第73管脚相接，另一路经可变电阻R1和电阻R2与电阻R4和电阻R3的连接端相接；所述芯片U3的反向输入端经电阻R13和电阻R15与模拟信号输入模块(3-1)的第二信号输入端相接，芯片U3的同向输入端经电阻R16接地，芯片U3的输出端接电阻R14的一端，电阻R14的另一端分两路，一路与芯片CY8C3866的第74管脚相接，另一路经可变电阻R9和电阻R10与电阻R13和电阻R15的连接端相接，芯片U2的第7管脚和芯片U3的第7管脚均与5V电源输出端相接。

8.按照权利要求2所述的一种手持式矿用设备点检仪，其特征在于：所述转速传感器(2-5)包括传感器SGD-1，所述传感器SGD-1的信号输出端与芯片CY8C3866的第77管脚相接。

9.按照权利要求2所述的一种手持式矿用设备点检仪，其特征在于：所述无线WIFI模块包括芯片USR-WIFI232-X。

10.按照权利要求1所述的一种手持式矿用设备点检仪，其特征在于：所述显示器(6)为2.8寸TFT-LCD液晶屏。