CN208459820U - 一种用于重锤式料位计的控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于重锤式料位计的控制器，该控制器对探测料位的重锤在电机的带动下进行下降、上升或停运控制，包括电源模块、控制模块、探测模块和行程模块，电源模块提供直流电压，控制模块完成运行参数设置并控制电机带动重锤下降、上升或停运，探测模块探测重锤下降接触到料位面后，产生接触感应信号至所述控制模块，控制模块再控制电机反转带动重锤上升。还进一步公开了电源模块、控制模块、探测模块和行程模块的电路组成。该控制器能够对重锤探测物料过程进行精准控制，对物料面的测量准确可靠，具有多种通信接口，适用于多种工业场合适用，并且电路实现成本低、安全性高。

Description

一种用于重锤式料位计的控制器

技术领域

本实用新型涉及料位检测技术领域，特别是涉及一种用于重锤式料位计的控制器。

背景技术

当在密闭的料仓中盛装各种原材料时，如在水泥搅拌料仓中加入水泥粉料，需要对料仓中的原材料的多少进行探测，以便于缺料时及时加料或者防止加料时加多而过压冒顶。

现有技术中，对料仓中原材料进行探测的技术手段有多种，但是普遍存在有探测精度不高、可靠性不强、不能进行网络互联和数据查询等问题。

为此，需要提供一种能够解决上述技术问题的用于重锤式料位计的控制器。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种用于重锤式料位计的控制器，解决现有技术中对料仓中的原料检测精度不高、可靠性不强、不能进行网络互联和数据查询的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种用于重锤式料位计的控制器，所述控制器包括电源模块、控制模块和探测模块，所述电源模块向所述控制模块和探测模块提供直流供电，所述控制模块完成运行参数设置并控制所述电机带动重锤下降、上升或停运，所述探测模块探测所述重锤下降接触到料位面后，产生接触感应信号至所述控制模块，所述控制模块再控制所述电机反转带动所述重锤上升。

在本实用新型用于重锤式料位计的控制器的另一实施例中，所述控制器还包括行程模块，所述行程模块对所述重锤下降的行程进行探测记录并传输给所述控制模块，在所述重锤下降接触到料位面后，所述控制模块记录存储所述重锤的最大下降行程，当所述重锤反向上升时，所述行程模块对所述重锤上升的行程进行探测记录，当上升行程等于所述最大下降行程时，所述控制模块控制所述电机停转。

在本实用新型用于重锤式料位计的控制器的另一实施例中，所述行程模块包括旋转编码器，所述旋转编码器与通过钢丝绳悬挂所述重锤的卷筒同轴旋转，所述旋转编码器的电源端接直流5V电压，接地端接地，逆时针旋转信号输出端和顺时针旋转信号输出端分别与控制模块中的单片机的两个引脚电连接，并且这两个引脚均通过上拉电阻接直流5V电压，再分别通过电容接地。

在本实用新型用于重锤式料位计的控制器的另一实施例中，所述控制模块还包括电机控制电路，所述电机控制电路包括芯片LMD18200；其中，所述芯片LMD18200的PWM引脚通过串接第一限流电阻与所述单片机输出的PWM信号的引脚电连接，由此所述单片机向所述芯片LMD18200输出PWM信号来控制电机的运转速度；所述芯片LMD18200的BRAKE引脚通过串接第二限流电阻与所述单片机输出的BRAKE信号的引脚电连接，由此所述单片机向所述芯片LMD18200输出BRAKE信号来制动电机的运转；所述芯片LMD18200的DIR引脚通过串接第三限流电阻与所述单片机输出的DIR信号的引脚电连接，由此所述单片机向所述芯片LMD18200输出DIR信号来改变电机的运转方向；所述芯片LMD18200的OUT1引脚通过第一耦合电容与BootS1引脚电连接，并且所述OUT1引脚接电机的正电压控制端；所述芯片LMD18200的OUT2引脚通过第二耦合电容与BootS2引脚电连接，并且所述OUT2引脚接电机的负电压控制端。

在本实用新型用于重锤式料位计的控制器的另一实施例中，所述控制模块还包括人机接口电路，所述人机接口电路包括显示屏和按键，所述显示屏和按键均与所述单片机电连接。

在本实用新型用于重锤式料位计的控制器的另一实施例中，所述控制模块设置在控制电路板上，所述电源模块设置在电源电路板上，所述探测模块设置在探测电路板上，所述行程模块设置在行程电路板上，所述控制电路板、电源电路板、探测电路板和行程电路板分别布设在所述重锤式料位计的壳体内，并通过导线电连接。

在本实用新型用于重锤式料位计的控制器的另一实施例中，所述探测模块包括至少一个霍尔传感器，所述霍尔传感器的电源端接直流5V电压，接地端接地，信号输出端与所述单片机的一个引脚电连接，并且所述信号输出端通过限流电阻接所述直流5V电压，当有磁铁接近所述霍尔传感器时，所述信号输出端输出低电压，当所述磁铁远离所述霍尔传感器时，所述信号输出端输出高电压，所述单片机测量到与所述信号输出端相连的引脚出现电压由高到底的变化后，即为探测到重锤下降接触到料位面。

在本实用新型用于重锤式料位计的控制器的另一实施例中，所述电源模块包括交流220V接线端，与所述交流220V接线端电连接的变压器，所述变压器将220V交流电变压为交流24V和交流5V两种电压输出，其中，交流24V经过第一整流滤波电路后得到直流24V，并且分两路输出，一路经过24V直流电压变换后再经过第一输出滤波电路后作为直流电机的供电电压，另一路经过直流电压变换后再经过第二输出滤波电路后，通过直流24V稳压电路输出；交流5V经过第二整流滤波电路后得到直流5V，经过直流电压变换后再经过第三输出滤波电路后，通过直流5V稳压电路后作为所述单片机的供电电压。

在本实用新型用于重锤式料位计的控制器的另一实施例中，所述控制模块还包括电流信号通信接口、MODBUS通信接口或者干接点通信接口。

在本实用新型用于重锤式料位计的控制器的另一实施例中，所述电流信号通信接口包括所述单片机通过光电耦合器与电流接口电路电连接，其中所述电流接口电路包括芯片AD421。

本实用新型的有益效果是：本实用新型公开了一种用于重锤式料位计的控制器，该控制器对探测料位的重锤在电机的带动下进行下降、上升或停运控制，包括电源模块、控制模块、探测模块和行程模块，电源模块提供直流电压，控制模块完成运行参数设置并控制电机带动重锤下降、上升或停运，探测模块探测重锤下降接触到料位面后，产生接触感应信号至所述控制模块，控制模块再控制电机反转带动重锤上升。还进一步公开了电源模块、控制模块、探测模块和行程模块的电路组成。该控制器能够对重锤探测物料过程进行精准控制，对物料面的测量准确可靠，具有多种通信接口，适用于多种工业场合适用，并且电路实现成本低、安全性高。

附图说明

图1是本实用新型用于重锤式料位计的控制器一实施例的组成图；

图2是本实用新型用于重锤式料位计的控制器另一实施例中行程模块电路组成原理图；

图3是本实用新型用于重锤式料位计的控制器另一实施例中控制模块电路组成原理图；

图4是本实用新型用于重锤式料位计的控制器另一实施例中探测模块电路组成原理图；

图5是本实用新型用于重锤式料位计的控制器另一实施例中探测电路板组成示意图；

图6是本实用新型用于重锤式料位计的控制器另一实施例中电源模块组成示意图；

图7是本实用新型用于重锤式料位计的控制器另一实施例中电流信号通信接口组成示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。

下面结合附图，对本实用新型的各实施例进行详细说明。

如图1所示是用于重锤式料位计的控制器一实施例的组成框图，该控制器对探测料位的重锤11在电机12的带动下进行下降、上升或停运控制，所述控制器包括电源模块13、控制模块14和探测模块15，所述电源模块13向所述控制模块14和探测模块15提供直流电压，所述控制模块14完成运行参数设置并控制所述电机12带动重锤11下降、上升或停运，所述探测模块15探测所述重锤11下降接触到料位面后，产生接触感应信号至所述控制模块14，所述控制模块14再控制所述电机12反转带动所述重锤11上升。

进一步优选的，所述控制器还包括行程模块16，所述行程模块16对所述重锤11下降的行程进行探测记录并传输给所述控制模块14，在所述重锤11下降接触到料位面后，所述控制模块14记录存储所述重锤11的最大下降行程，当所述重锤11反向上升时，所述行程模块16对所述重锤11上升的行程进行探测记录，当上升行程等于所述最大下降行程时，所述控制模块16控制所述电机12停转。

优选的，所述行程模块包括旋转编码器，所述旋转编码器与通过钢丝绳与悬挂所述重锤的卷筒同轴旋转，如图2所示，所述旋转编码器161的电源端VCC接直流+5V电压，接地端GND接地，逆时针旋转信号输出端A和顺时针旋转信号输出端B分别与控制模块中的单片机141的两个引脚电连接，并且这两个引脚分别通过上拉电阻R161、R162接直流+5V电压，再分别通过电容C161、C162接地。

由此，该编码器是将重锤上升或下降的位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。就是每转过单位的角度就发出一个脉冲信号，例如每转0.1°发出一个脉冲，可以使得对位移测量的精度达到1mm的精度。通常A端、B端输出的脉冲信号彼此有相互延迟，根据延迟关系可以区别正转还是反转。

进一步优选的，所述控制模块包括单片机和电机控制电路，所述电机控制电路包括芯片LMD18200。

如图3所示，U1代表芯片LMD18200，其PWM引脚通过串接第一限流电阻R3与所述单片机输出的PWM信号的引脚电连接，由此所述单片机141向所述芯片LMD18200输出PWM信号来控制电机的运转速度；所述芯片LMD18200的BRAKE引脚通过串接第二限流电阻R2与所述单片机141输出的BRAKE信号的引脚电连接，由此所述单片机141向所述芯片LMD18200输出BRAKE信号来制动电机的运转；所述芯片LMD18200的DIR引脚通过串接第三限流电阻R1与所述单片机141输出的DIR信号的引脚电连接，由此所述单片机141向所述芯片LMD18200输出DIR信号来改变电机的运转方向。优选的，在所述PWM引脚、BRAKE引脚、DIR引脚还分别通过上拉电阻R6、R5、R4接直流+5V。

进一步的，所述芯片LMD18200的OUT1引脚通过第一耦合电容C5与BootS1引脚电连接，并且所述OUT1引脚接电机的正电压控制端，例如可以接电机的+24V端；所述芯片LMD18200的OUT2引脚通过第二耦合电容C6与BootS2引脚电连接，并且所述OUT2引脚接电机的负电压控制端，例如可以接电机的-24V端。

另外，该芯片LMD18200的电源引脚VS接24V，接地引脚GND则接地。

优选的，所述控制模块还包括人机接口电路，所述人机接口电路包括显示屏和按键，所述显示屏和按键均与所述单片机电连接。通过按键与显示屏配合可以对料位计进行参数设置，例如可以对下降的高度进行设置，设置多种工作模式，如测试模式、运行模式等，还可以设置该料位计的设备号，设定定时进行料位探测的时间间隔，以及出现重锤被物料埋没之后还可以提出重锤。

进一步优选的，所述控制模块设置在控制电路板上，所述电源模块设置在电源电路板上，所述探测模块设置在探测电路板上，所述行程模块设置在行程电路板上，所述控制电路板、电源电路板、探测电路板和行程电路板分别布设在所述重锤式料位计的壳体内，并通过导线电连接。优选的，所述控制电路板上设置有探测接口，所述探测接口与所述单片机电连接，所述探测接口还通过排线与所述探测电路板电连接。

进一步的，所述探测模块包括至少一个霍尔传感器，如图4所示，所述霍尔传感器151的电源端VCC接直流+5V电压，接地端GND接地，信号输出端OUT与单片机141的一个引脚电连接，并且所述信号输出端OUT通过第四限流电阻R152接所述直流+5V电压，当有磁铁接近所述霍尔传感器151时，所述信号输出端OUT输出低电压，当所述磁铁远离所述霍尔传感器151时，所述信号输出端OUT输出高电压，所述单片机141测量到与所述信号输出端OUT相连的引脚出现电压由高到底的变化后，即为探测到重锤下降接触到料位面。

优选的，在探测电路板上设置有多个霍尔传感器，如图5所示，在该探测板电路板19上设置有霍尔传感器6-1至6-7，这些霍尔传感器彼此独立，同时还组成了一个弧形线路，这是与重锤料位计中的摆杆的摆动路线相对应，而摆杆上安装有磁铁。在实际应用中，当重锤接触到料面时，重锤瞬间失重，摆杆瞬间向上摆动，当这些霍尔传感器中的任意一个霍尔传感器感应到摆杆上的磁铁时，产生上述的电压变化的电信号，该电信号传输给单片机，单片机接收该信号并判断重锤已经接触到了料面，单片机再通过图3所示实施例给电机一个反转信号，电机带动卷筒反向转动，使重锤上升，在重锤由失重状态到稳定上升过程。进一步的，如图6所示，电源模块包括交流220V接线端151，与所述交流220V接线端电连接的变压器152，所述变压器将220V交流电变压为交流24V和交流5V两种电压输出，其中，交流AC24V经过第一整流滤波电路153后得到直流24V，并且分两路输出，一路经过24V直流电压变换后再经过第一输出滤波电路154后作为直流电机的供电电压，另一路经过直流电压DC-DC变换后再经过第二输出滤波电路155后，通过直流24V稳压电路156输出；交流AC5V经过第二整流滤波电路157后得到直流5V，经过直流电压DC-DC变换后再经过第三输出滤波电路158后，通过直流5V稳压电路159后作为对各模块中的集成电路IC的供电电压。

进一步的，控制模块中的单片机还通过多种通信接口进行数据输出和输入。优选的，如图7所示，单片机141通过光电耦合器143与电流接口电路电连接，其中的电流接口电路以芯片AD421为核心，图中对应为142，对外的电流接口端为V_LOOP+和V_LOOP-，可以输入/输出的电流范围是4mA-20mA，该芯片的CLOCK端和DATA端构成同步串行数据通信接口，LATCH端为锁存端，COM端为公共接地端。通过光电耦合器143可以将电流接口电路与单片机141进行隔离保护，防止电流接口电路出现大电流而进入单片机141而造成稳定性问题。优选的，通信接口还包括Modbus接口、干接点接口等类型，通过设置这些接口类型以适应不同的工业通信标准。

因此，通过上述本实用新型用于重锤式料位计的控制器实施例，该控制器对探测料位的重锤在电机的带动下进行下降、上升或停运控制，包括电源模块、控制模块、探测模块和行程模块，电源模块提供直流电压，控制模块完成运行参数设置并控制电机带动重锤下降、上升或停运，探测模块探测重锤下降接触到料位面后，产生接触感应信号至所述控制模块，控制模块再控制电机反转带动重锤上升。还进一步公开了电源模块、控制模块、探测模块和行程模块的电路组成。该控制器能够对重锤探测物料过程进行精准控制，对物料面的测量准确可靠，具有多种通信接口，适用于多种工业场合适用，并且电路实现成本低、安全性高。

以上该仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于重锤式料位计的控制器，其特征在于，所述控制器包括电源模块、控制模块和探测模块，所述电源模块向所述控制模块和探测模块提供直流供电，所述控制模块完成运行参数设置并控制电机带动重锤下降、上升或停运，所述探测模块探测所述重锤下降接触到料位面后，产生接触感应信号至所述控制模块，所述控制模块再控制所述电机反转带动所述重锤上升。

2.根据权利要求1所述的用于重锤式料位计的控制器，其特征在于，所述控制器还包括行程模块，所述行程模块对所述重锤下降的行程进行探测记录并传输给所述控制模块，在所述重锤下降接触到料位面后，所述控制模块记录存储所述重锤的最大下降行程，当所述重锤反向上升时，所述行程模块对所述重锤上升的行程进行探测记录，当上升行程等于所述最大下降行程时，所述控制模块控制所述电机停转。

3.根据权利要求2所述的用于重锤式料位计的控制器，其特征在于，所述行程模块包括旋转编码器，所述旋转编码器与通过钢丝绳悬挂所述重锤的卷筒同轴旋转，所述旋转编码器的电源端接直流5V电压，接地端接地，逆时针旋转信号输出端和顺时针旋转信号输出端分别与控制模块中的单片机的两个引脚电连接，并且这两个引脚均通过上拉电阻接直流5V电压，再分别通过电容接地。

4.根据权利要求3所述的用于重锤式料位计的控制器，其特征在于，所述控制模块还包括电机控制电路，所述电机控制电路包括芯片LMD18200；

其中，所述芯片LMD18200的PWM引脚通过串接第一限流电阻与所述单片机输出的PWM信号的引脚电连接，由此所述单片机向所述芯片LMD18200输出PWM信号来控制电机的运转速度；所述芯片LMD18200的BRAKE引脚通过串接第二限流电阻与所述单片机输出的BRAKE信号的引脚电连接，由此所述单片机向所述芯片LMD18200输出BRAKE信号来制动电机的运转；所述芯片LMD18200的DIR引脚通过串接第三限流电阻与所述单片机输出的DIR信号的引脚电连接，由此所述单片机向所述芯片LMD18200输出DIR信号来改变电机的运转方向；

所述芯片LMD18200的OUT1引脚通过第一耦合电容与BootS1引脚电连接，并且所述OUT1引脚接电机的正电压控制端；所述芯片LMD18200的OUT2引脚通过第二耦合电容与BootS2引脚电连接，并且所述OUT2引脚接电机的负电压控制端。

5.根据权利要求4所述的用于重锤式料位计的控制器，其特征在于，所述控制模块还包括人机接口电路，所述人机接口电路包括显示屏和按键，所述显示屏和按键均与所述单片机电连接。

6.根据权利要求5所述的用于重锤式料位计的控制器，其特征在于，所述控制模块设置在控制电路板上，所述电源模块设置在电源电路板上，所述探测模块设置在探测电路板上，所述行程模块设置在行程电路板上，所述控制电路板、电源电路板、探测电路板和行程电路板分别布设在所述重锤式料位计的壳体内，并通过导线电连接。

7.根据权利要求6所述的用于重锤式料位计的控制器，其特征在于，所述探测模块包括至少一个霍尔传感器，所述霍尔传感器的电源端接直流5V电压，接地端接地，信号输出端与所述单片机的一个引脚电连接，并且所述信号输出端通过第四限流电阻接所述直流5V电压，当有磁铁接近所述霍尔传感器时，所述信号输出端输出低电压，当所述磁铁远离所述霍尔传感器时，所述信号输出端输出高电压，所述单片机测量到与所述信号输出端相连的引脚出现电压由高到底的变化后，即为探测到重锤下降接触到料位面。

8.根据权利要求7所述的用于重锤式料位计的控制器，其特征在于，所述电源模块包括交流220V接线端，与所述交流220V接线端电连接的变压器，所述变压器将220V交流电变压为交流24V和交流5V两种电压输出，其中，交流24V经过第一整流滤波电路后得到直流24V，并且分两路输出，一路经过24V直流电压变换后再经过第一输出滤波电路后作为直流电机的供电电压，另一路经过直流电压变换后再经过第二输出滤波电路后，通过直流24V稳压电路输出；交流5V经过第二整流滤波电路后得到直流5V，经过直流电压变换后再经过第三输出滤波电路后，通过直流5V稳压电路后作为所述单片机的供电电压。

9.根据权利要求8所述的用于重锤式料位计的控制器，其特征在于，所述控制模块还包括电流信号通信接口、MODBUS通信接口或者干接点通信接口。

10.根据权利要求9所述的用于重锤式料位计的控制器，其特征在于，所述电流信号通信接口包括所述单片机通过光电耦合器与电流接口电路电连接，其中所述电流接口电路包括芯片AD421。