CN205103416U - 皮带输送机金属探测器的控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型所述的皮带输送机金属探测器的控制装置，通过主控芯片DSP控制整个控制装置工作，主控芯片分别与输出驱动、人机界面、通信模块、存储器EPROM、A/D转换、发射电路相连接，发射电路与发射线圈连接，多重放大滤波电路分别与A/D转换、接收电路相连接，接收线圈与接收电路连接，其中放大器、滤波器顺次连接后构成多重放大滤波电路；主控芯片DSP结构连接关系为主控芯片DSP分别与存储器EPROM、电源模块、复位电路、时钟相连接，其特点是金属检测灵敏度高，可用于检测最小尺寸的金属碎块为￠1.5mm铁球、￠2×3mm铁棍、1×2×3mm铁块，特别适用于各种皮带输送机含有金属物的散状物料输送过程中的使用。

Description

皮带输送机金属探测器的控制装置

技术领域

本实用新型涉及金属探测器技术领域，尤其涉及一种皮带输送机金属探测器的控制装置。

背景技术

金属探测器安装在皮带输送机上，用于检测皮带输送机上散装物料中的金属碎块，并通过机械方式，手动或自动将其从皮带输送机上除去，从而保护下道工序的破碎机、磨机、输送机和其他过程设备免招破坏，保证设备的运行安全。中国专利授权公告号为CN1865952U，授权公告日为2010年10月13日，发明名称为：可存储工业用金属探测器，中国专利授权公告号为CN201698032U，授权公告日为2011年1月5日，实用新型名称为：一种金属探测器，中国专利授权公告号为CN204269851U，授权公告日为2015年4月5日，实用新型名称为：金属探测器调校装置；都是采用单片机进行智能控制的金属探测器，由于受到单片机自身的处理速度和处理能力的限制，使得整个控制装置的显示速率低下，无法实现比较复杂的显示内容，另外由于受到单片机输入口、输出口的限制，使得整个系统只能完成有限的控制功能，由此，存在无法对控制装置比较复杂的大型金属探测器实施有效控制的问题。因此，需要一种技术方案解决上述问题。

发明内容

针对以上现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种基于数字信号处理器DSP技术的皮带输送机金属探测器的控制装置，保证设备运行安全生产的顺利进行。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

皮带输送机金属探测器的控制装置包括输出驱动、人机界面、主控芯片DSP、通信模块、存储器EPROM、A/D转换、发射电路、发射线圈、多重放大滤波电路、放大器、滤波器、接收电路、接收线圈；电源模块、复位电路、时钟；其相互连接关系：主控芯片分别与输出驱动、人机界面、通信模块、存储器EPROM、A/D转换、发射电路相连接，发射电路与发射线圈连接，多重放大滤波电路分别与A/D转换、接收电路相连接，接收线圈与接收电路连接，其中放大器、滤波器顺次连接后构成多重放大滤波电路。主控芯片DSP结构其相互连接关系：主控芯片DSP分别与存储器EPROM、电源模块、复位电路、时钟相连接。

有益效果：本实用新型所述的皮带输送机金属探测器的控制装置，通过主控芯片DSP控制整个控制装置工作，主控芯片分别与输出驱动、人机界面、通信模块、存储器EPROM、A/D转换、发射电路相连接，发射电路与发射线圈连接，多重放大滤波电路分别与A/D转换、接收电路相连接，接收线圈与接收电路连接，其中放大器、滤波器顺次连接后构成多重放大滤波电路；主控芯片DSP结构连接关系为主控芯片DSP分别与存储器EPROM、电源模块、复位电路、时钟相连接，其特点是金属检测灵敏度高，可用于检测最小尺寸的金属碎块为￠1.5mm铁球、￠2×3mm铁棍、1×2×3mm铁块，特别适用于各种皮带输送机含有金属物的散状物料输送过程中的使用。

附图说明

图1是本实用新型的系统组成结构框图；

图2是本实用新型的主控芯片DSP3最小系统示意图；

图中：1-输出驱动、2-人机界面、3-主控芯片DSP、4-通信模块、5-存储器EPROM、6-A/D转换、7-发射电路、8-发射线圈、9-多重放大滤波电路、10-放大器、11-滤波器、12-接收电路、13-接收线圈、14-电源模块、15-复位电路、16-时钟。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型进行详细地描述，但是应该指出本实用新型的实施不限于以下的实施方式。

如图1所示，是本实用新型的控制装置组成结构框图，包括输出驱动1、人机界面2、主控芯片DSP3、通信模块4、存储器EPROM5、A/D转换6、发射电路7、发射线圈8、多重放大滤波电路9、放大器10、滤波器11、接收电路12、接收线圈13；其相互连接关系：主控芯片3分别与输出驱动1、人机界面2、通信模块4、存储器EPROM5、A/D转换6、发射电路7相连接，发射电路7与发射线圈8连接，多重放大滤波电路9分别与A/D转换6、接收电路12相连接，接收线圈13与接收电路12连接，其中放大器10、滤波器11顺次连接后构成多重放大滤波电路9。

如图2所示，是本实用新型的主控芯片DSP3最小系统示意图，包括主控芯片DSP3、存储器EPROM5、电源模块14、复位电路15、时钟16；其相互连接关系：主控芯片DSP3分别与存储器EPROM5、电源模块14、复位电路15、时钟16相连接。

输出驱动1包括报警显示电路、输出驱动电路两部分，用于报警显示或者直接与除铁装置相连，或者直接与皮带输送机相连，其中输出驱动电路由光耦和继电器组成，使得控制器与除铁装置或皮带输送机实现双重隔离，增强了系统的稳定性，报警显示电路由STC12C5A60S2型单片机控制声光报警器发出声光报警信息，单片机通过高速同步串行口实现与DSP通信。

人机界面2包括键盘电路、显示电路两部分，其中显示电路包括LCD液晶显示和LED指示灯两部分组成，均由STC12C5A60S2型单片机控制显示，单片机通过高速同步串行口实现与DSP通信；LED指示灯电路与LCD液晶显示屏配合使用，使显示内容更加简单明了，LCD液晶显示屏能够简单灵活地调节探测器的参数、及时显示检测到的金属块的个数等功能。键盘电路是触摸屏MPI键盘，设有6个按键，分别是复位键、确认键、增值键、减值键、上翻键、下翻键。人机界面2主要由单片机控制，通过与主控芯片DSP3串行通信，接收主控芯片DSP3发送的指令或数据，控制LED指示灯的亮灭或向LCD液晶显示屏发送数据；读取键盘电路数据实时向主控芯片DSP3发送。

主控芯片DSP3采用TMS320F2812型DSP芯片，使用主控芯片DSP3控制发射信号的频率，通过发射电路中MOS管的关断控制发射脉冲信号；电源选用了TPS767D301型供电芯片，是一款双路低压差电源调整器，有单独供电的双路输出，一路为固定输出，双路输出各有一个复位电路15输出；根据数据计算速度的要求选择频率为22.1184MHz的晶体振荡器，为了提高运算速度启用DSP内部的PLL锁相环对时钟16模块加以倍频，为DSP提供精准的时钟16信号；DSP的复位引脚上输入低电平信号时，产生一个外部中断信号，使DSP产生复位信号，主控芯片DSP3从存储器EPROM5读入数据，用快速傅里叶变换，计算出相应的相位和幅值，与提前设定的阈值比较。

通信模块4选用RS485串行通信电路设计，因为当本实用新型通过PLC或上位机与除铁装置间接相连时，需要通信电路来完成连接，主控芯片DSP3数据的输出端、数据的输入端，通过高速光耦6N137与芯片MAX3430相连，通过P1、P2端子与外部设备--除铁装置相连，RS485电路具有的传输速度率最高可达10Mbp/s，工作时分别用RS485通信两导线之间的电压差(2-6V)的正负代表通信逻辑中的1和0。通信过程中，主控芯片DSP3作为主机负责启动异步串行通讯，发送指令或数据。主控芯片DSP3与输出驱动1、人机界面2中的STC12C5A60S2单片机通过SPI串口通信模式，主控芯片DSP3作为主机负责启动同步串行通讯，向输出驱动1、人机界面2中的从机、即单片机发送指令或数据并接收从机的应答；从机负责接收主机发送的指令或数据，应答并回送状态或数据。

存储器EPROM5是型号为M27C1024型芯片，具有较大内存，并且操作简单方便，其使用功能是接收信号经过放大、滤波后进入A/D转换6，将转化好的数据存储到存储器EPROM5中；并且主控芯片DSP3的程序也存储在存储器EPROM5中。检测系统供电后，将程序从存储器EPROM5中调入到主控芯片DSP3，完成初始化后，系统开始工作，A/D转换6将转化好后的数据存入存储器EPROM5中，供主控芯片DSP3调用。

A/D转换6选用MAX1338型芯片的一路通道，它的引脚与DSP的引脚相连、选用转换结束信号作为主控芯片DSP3的外部中断、连接存储器EPROM5的数据端，其使用功能是接收信号经过放大、滤波后进入A/D转换6，将模拟量转化成数字量后、并将转化好的数据存储到存储器EPROM5中；探测器正常开机后，A/D转换6芯片收到主控芯片DSP3的控制信号后开始工作，将转化好的数据存入存储器EPROM5芯片中，等待主控芯片DSP3的调用。

发射电路7的工作原理是有四个MOS管、即场效应晶体管交替工作，MOS管的触发信号由主控芯片DSP3控制，当发射回路不能正常工作，需要保护电路给主控芯片DSP3发送信号，主控芯片DSP3控制报警显示电路中的单片机，报警灯亮和显示屏显示故障。探测器开机，初始化后，主控芯片DSP3发触发信号给MOS管，发射回路正向导通，停止正向导通；延时，反向导通，停止反向导通。保护电路是一直工作的，发射回路发射一次，保护电路就会检测一次；当发射回路故障时，保护电路就会给主控芯片DSP3发送信号，主控芯片DSP3与报警显示电路中的单片机通信，单片机控制显示屏和LED灯报警。LED灯中的报警指示灯亮，正常指示灯灭，同时显示屏显示故障代码。

发射线圈8被封装在耐冲击的聚氯乙烯板内，固定在一个不导电的玻璃钢材料制作而成的倒U型支撑架上，并可承受高达十倍重力的冲击应力，发射线圈8以摆动的方式固定在皮带输送机的上面，发射线圈8内通入固定频率的正弦电流，便在检测区域内周围空间产生一个交变磁场，就会在皮带输送机输送的被检测物料中的金属上产生涡电流现象，当切断发射线圈8两端电流时，被测物中的金属上涡电流不会立即消失，会以某种方式衰弱。

多重放大滤波电路9包括放大器10、滤波器11两部分，放大器10最大限度的防止信号失真，根据信号的频率匹配合适的电阻、电容，应用负反馈原理和滤波器11增加放大信号的稳定性，由于信号放大倍数要求较高，应用中还需要多重放大滤波电路，对接收信号进行放大滤波，AD620和MAX5432构成可编程放大器，从低通二阶滤波器，及后面的高通滤波器。

接收电路12接收信号经过简单的RC和LC滤波后，进入初级放大器，选取合适的放大芯片INA128芯片，它自身经过两级放大送人多重放大滤波电路9。

接收线圈13被封装在耐冲击的聚氯乙烯板内，固定在皮带输送机的下面，当切断发射线圈8两端电流时，接收线圈13两端会产生一个感应电动势EMF，测量EMF的大小也可以判断被测物是否为金属，甚至可以判定金属的种类；接收线圈13上产生EMF，发射电路7脉冲信号关闭后，被测物中金属上的涡电流在周围空间产生一个新的磁场，这个新的磁场比原磁场弱，此时接收线圈13上便产生一个新的EMF，这个新的感应电动势EMF是整个控制装置需要的接收信号。

电源模块14是整个控制装置用到的电源，包括+5V、-5V、+12V、+24V直流电源，用于给芯片、发射电路、输出驱动电路供电，先用变压器将220V交流电源转换成36V和40V的交流电，再通过整流桥将交流电转换成直流电，最后用MC7805、MC7905、MC7812、MC7815和MC7824系列的稳压芯片，最后通过简单的LC滤波电路获得稳定的直流电源。

复位电路15是利用复位把电路恢复到起始状态，复位电路启动一是在给电路通电时马上进行复位操作；二是在必要时可以由手动操作；三是根据程序或者电路运行的需要自动地进行。复位电路的第一功能是上电复位，一般微机电路正常工作需要供电电源为5V±5％，即4.75～5.25V。由于微机电路是时序数字电路，它需要稳定的时钟信号，因此在电源上电时，只有当VCC超过4.75V低于5.25V以及晶体振荡器稳定工作时，复位信号才会撤除，微机电路开始正常工作。

时钟16在主控芯片DSP3中、是处理数字信息的基础,将输入时钟信号直接连到引脚上有源时钟方式，采用一个3.3V供电的30MHz有源晶振实现，时钟16工作是通过选择5倍频的PLL功能来实现，可实现TMS320F2812型DSP芯片的最高工作频率为150MHz。

Claims (1)

1.一种皮带输送机金属探测器的控制装置，包括输出驱动、人机界面、主控芯片DSP、通信模块、存储器EPROM、A/D转换、发射电路、发射线圈、多重放大滤波电路、放大器、滤波器、接收电路、接收线圈；电源模块、复位电路、时钟；其特征在于：主控芯片DSP分别与输出驱动、人机界面、通信模块、存储器EPROM、A/D转换、发射电路相连接，发射电路与发射线圈连接，多重放大滤波电路分别与A/D转换、接收电路相连接，接收线圈与接收电路连接，其中放大器、滤波器顺次连接后构成多重放大滤波电路。