CN2082855U - 数据采集式机械压力机吨位监控仪 - Google Patents

Abstract

一种用于机械行业中数据采集式机械压力机吨 位监控仪，它由输入光电隔离器件、输入接口、模拟量 输入接口电路、单片计算机、两个输出接口、显示器、 故障报警电路及直流工作电源组成。其特点是采用 单片计算机作为监控仪的智能中心，通过固化在单片 计算机扩展件上的系统软件对输入的模拟量及开关 量进行控制，不仅能以数据采集方式寻找并显示压力 机最大打击力百分比及打击次数，而且能给予故障报 警。

Description

本实用新型是用于机械行业中机械压力机吨位监控系统的一种装置。

目前国内外机械行业中机械压力机所采用的吨位监控仪存在着许多不足。一般较先进的机械压力机吨位监控仪多采用单片微处理机作为仪器的智能中心。如联邦德国奥姆科公司生产的监控仪，以及沈阳重型机器厂制造的监控仪等，它们的共同特点是体积大、功耗高、价格昂贵、抗干扰能力差、系数复杂、维修使用不便等，因此研制一种可靠的数据采集式机械压力机吨位监控仪一直是国内外急待解决的新课题。

本实用新型的目的是提供一种以单片计算机作为仪器的智能中心，数据采集式取代了以往的峰值保持器，新型元件匹配的输入接口，线性地反映吨位测量桥路的模似量，简化了繁琐的系统标定，测量精度高，体积小，功耗低，价格便宜，抗干扰能力强的数据采集式机械压力机吨位监控仪。

本实用新型的目的是通过如下技术方案来实现的：它由输入光电隔离器件、输入接口、模拟量输入接口电路、单片计算机、两个输出接口、显示器、故障报警电路及直流工作电源组成。其技术要点是采用单片计算机作为监控系统的扫描、采样、记录、数据处理的控制元件，通过固化在单片机扩展件上的系统软件，实现对输入开关量的扫描、模拟量采样开始和结束的判断，控制模拟量和输入接口电路工作，将送到计算机内部的采样结果数据及人工输入的多种请求进行处理，然后通过输出接口送至显示器和故障报警电路。

下面结合实施例及其附图对本实用新型作进一步描述。

图1是本实用新型的外部结构示意图。

图2是本实用新型的电原理方框图。

图3－4是本实用新型电原理图。

图5是本实用新型峰值电压变化曲线图。

图1是本实用新型外部结构示意图，它由内装有监控仪电路板的壳体1和输出压机打击次数、打击吨位百分比的显示器2及设置在壳体表面的标定按钮3（S1）、监控按钮4（S2）、校验按钮5（S3）、电源开关6（S4）和各种外部信号输入插座7组成。

参考图2－4，本实用新型由输入光电隔离器件Ⅰ、输入接口Ⅱ、模拟量输入接口电路Ⅲ、单片计算机Ⅳ、输出接口Ⅴ、显示器Ⅵ、输出接口Ⅶ、故障报警电路Ⅷ、直流工作电源Ⅸ组成。其中光电隔离器件Ⅰ（U1）采用4N33光电耦合器，其目的是防止由现场开关量信号所引入的干扰，使输入信号在电气上与控制仪内部完全隔离。

输入接口Ⅱ采用OC门7406（U2），经光电隔离器件Ⅰ（U1）输出的采样开始与采样结束信号通过输入接口U2送至单片计算机内部；模拟量输入接口电路Ⅲ由放大器AD624（U3）、采样保持器AD583（U4）、模数转换器AD574（U4）及四二或非门7402构成，它将测量桥路输入的模拟信号放大，模数转换后的数据送至单片计算机内部，经单片计算机离散，峰值比较的结果，通过输出接口送至显示器Ⅵ和故障报警电路Ⅷ。

单片计算机Ⅳ由单片机8031（U6）和外附只读存储器2732（U7）及锁存器74LS373（U9）组成。整个系统的监控程序固化在只读存储器U7中。

输出接口Ⅴ，由六个74LS164组成，驱动六个数码显示器Ⅵ。输出接口Ⅶ采用OC门7406（U2），报警电路Ⅷ由三极管及固态继电器组成。

工作电源Ⅸ采用变压器B降压，二极管D1－D2、D3－D4、D5－D6、D7－D8、D9－D10整流，交流电源经滤波器RF－SA滤波，三端集成稳压器7805、7812、7824稳压，有所需的六种电源：5V、＋12V、－12V、＋18V、24V及可调电压。

本实用新型的工作原理如下：

本实用新型的测时信号由测量桥路输入，测量桥路由四片七百欧电阻应变片组成，分别粘贴在机械压力机前后两对角线立柱上，工作片粘贴方向与力线方向一致，其阻值变化与打击力成正比；补偿片和工作片垂直粘贴，用以消除温度对测量结果的影响，测量桥路工作电源为18V。模拟量输入接口电路中的仪用放大器U3、放大系数为K≤1000，线性输出电压为0－10V（基线值由运算放大器A741输出设定，即为系统调零），因此放大器U3的输出电压可以线性地反映测量桥路输出0－10mV的变化，模数转换器U5的输入模拟电压范围为0－10V，输出为12位二进制数，因而平均每位数字相应于0.625MV的输入变化。

经光电隔离器件进入输入接口的采样开始和采样结束信号即为测量周期信号，取自机械压力机的凸轮控制器，当压机每次打击工作，它们均动作一次，单片计算机根据进入内部的测量周期信号，执行系统指令程序，完成系统的监控工作，输出显示打击吨位百分比和打击次数并给于报警。DISPLYER1－3显示压机打击吨位的最大值百分比。DISPLYER4－6显示压机的打击吨位次数。DISPLYER1－6由单片机U6串行口RXD、TXD输出，A／D转换器AD574（U5）直接接在数据／地址总线Po口上，使系统更为简单。程序存储器U7的容量为4K。

为了消除测量桥路和放大器零漂影响，在开始测量前把机器静态（即未受力）时的基线值存入其工作单元。本系统特定的基线值是3.84V，它以数据形式（384D＝300H）存在系统软件中，选用这一常数是考虑放大器U3的最大输出电压为10V，当基线值在10MV－7.65V范围内偏移时，仪器在最坏的情况下（基线值为7.68V），仍能正确地测出235％的打击力。

由图5可见，当测量瞬间基线值接近3.84伏时，可正确测出0－600％的打击力，当基线值上偏移接近7.68伏时，仍可测出235％的打击力；基线值偏移超过7.68伏或小于10MV时，一般是由于测量桥路出现了故障（如桥臂或引线结点断开等），此时系统已不能正常工作，因此单片机对基线值随时进行测试并监视，当发现基线值超过上限或下限时，立即显示故障，并禁止压机工作。

数据采集式机械压力机吨位监控仪由于采用单片计算机作为监控系统的扫描、采样、记录、数据处理的控制元件，因而与现有技术相比大大简化了电路结构，由此提高了监控仪的可靠性，具有体积小，功耗低，价格便宜、测量精度高、抗干扰能力强、系统标定简单、便于维护等特点，适用于各种机械压力机，本仪器将把机械压力的监控向前提高一步，将广泛地应用于锻压机械行业中。

Claims (5)

1、一种用于机械行业中的数据采集式机械压力机吨位监控仪，它包括输入光电隔离器件、输入接口、模拟量输入接口电路、单片计算机、两个输出接口、显示器、故障报警电路及直流工作电源，其特征是采用单片计算机作为监控系统的扫描、采样、记录、数据处理的控制元件，输入接口与光电隔离器件相连，模拟量输入接口电路与测量桥路相连，其中A/D转换器件直接接在单片机上，两个输出接口其一与显示器相连，其二与故障报警电路相连。

2、根据权利要求1所述的数据采集式机械压力机吨位监控仪，其特征是所述的单片计算机由单片机8031和外附只读存储器2732及锁存器74LS373组成。

3、根据权利要求1所述的数据采集式机械压力机吨位监控仪，其特征是测量桥路输入采用电阻应变板，板上的电阻应变片采用电阻串联，分别粘于板的两面。

4、根据权利要求1所述的数据采集式机械压力机吨位监控仪，其特征是模拟量输入接口电路由仪用运算放大器、采样保持器、模数转换器及程序附加电路组成。

5、根据权利要求1所述的数据采集式机械压力机吨位监控仪，其特征是两个输出接口其一由六个74LS164组成，驱动六个数码显示器，其二采用OC门7406驱动故障报警电路。

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