CN2107650U

CN2107650U - 袖珍式微机控制测振仪

Info

Publication number: CN2107650U
Application number: CN 91203770
Authority: CN
Inventors: 赵刚
Original assignee: Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy
Current assignee: Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy
Priority date: 1991-03-16
Filing date: 1991-03-16
Publication date: 1992-06-17

Abstract

一种应用微机技术控制的袖珍式测振仪，它包括微机系统、衰减与放大单元、触发单元、电源及欠压指示单元等。当振动信号进入衰减与放大单元后，触发单元使微机系统中的高性能CPU芯片中三个A/D 转换通道启动工作，三维振动信号经CPU转换后，送入RAM内，RAM可以更换，以增大存储量。本仪器克服了现有技术中仪器体积庞大。信号传输电缆抗干扰性差等缺点，是一种较理想的便携式袖珍测振仪，具有高精度、使用方便等特点。

Description

本发明涉及微机应用技术，属爆破振动测试装置。

爆破振动测试系统是各类矿山、武器发射、冶金地质勘探与石油勘探、城市改造与建设、铁道、桥梁及机械制造等工程与工艺必不可少的检测系统之一。现有的测振仪一般均采用传感器、电缆传输线、放大器和光线示波器、计算机或磁带仪等终端设备一同构成。其基本原理是：用传感器（也称为拾振仪）将所测定的振动参数转换为电信号，经电缆送至测振仪的放大器后，由记录仪记录振动的波形，然后再对波形进行处理。

现有的测振仪在振动参数测试中都发挥了很大的作用，但也存在着一些不足之处：

1.光线示波器记录系统输出为紫外线记录纸上的波形图，波形的后期分析与处理困难非常大，其体积庞大、笨重（重量约为30公斤）。

2.磁带记录系统的价格昂贵，比较笨重，波形的后期处理必须接专用仪器，它的输出仍为电信号，若进行数值化处理，必须再经A／D转换器，增加了系统的误差。

3.现有的测试系统的传感器与记录仪之间都必须通过几十米至几百米的电缆线来完成信号传递，这样在测试中，环境噪声（杂参电流、高压线等）都会加至于放大器的输入端，系统误差很大，既使进行一些特殊处理，效果也不理想；另外敷设电缆线的工作劳动强度很大，系统工作的可靠性较差；电缆故障查找也十分困难。

本发明的目的是提供一种由单片机控制的小型测振仪，其体积小，重量轻，灵敏度高，系统误差小，功能齐全，使用方便灵活，速度快，内存容量大。

本发明主要由以下几部分组成：（1）衰减与放大单元；（2）自动触发单元；（3）中央处理器（准16位带A／D转换器的CPU）单元，（4）程序存储器单元；（5）数据存储器单元；（6）电源及欠压指示单元等。

衰减与放大单元是将振动传感器的模拟信号衰减或放大，放大器采用四运放LM324担任，最大放大倍数为25倍，为适应CPU片内单极性A／D转换器（量程为0～5V）的工作需要，模拟信号经放大器放大后，在进入A／D转换器之前，对放大器的输出（－2.5V～＋2.5V）进行偏置处理，使任一档的满量程电压经放大或衰减后，其电平调整在0～5V之间，保证了A／D转换器的需要。经上述处理后，模拟输入电压与A／D转换器的数码输出及十进制的关系见下表：

输入电压 A／D输入口电压二进制十进制

－5V 0伏 00000000 0

0V 2.5伏 01111111 127

＋5V 5伏 11111111 255

所得数据在计算机处理后加以还原，并根据用户输入到计算机的量程与传感器的灵敏度输出实际的振动值。

模拟信号经衰减或放大后，形成满量程－2.5V～＋2.5V的电压信号，此电压信号经电容C₉送至自动触发单元的运算放大器LM358的第2、5脚，该运算放大器接成了电压比较器，当LM358第2脚电压大于或等于转换开关KS₃所设定之触发电平，则其输出端给三极管Qi提供基极偏压，三极管Q₁导通，其集电集电平由低变高，当CPU判读到其第47脚为高电平后，立即开始A／D转换，并将所得的转换结果转存至数据存储器RAM内，直至存满为止。

稳压电源与欠压指示单元是本系统的供电单元，由8.75V可充电电源供电，此电压经三端稳压块LM7805稳压并经滤波电容C₁₁后对系统提供＋5V的工作电压。8.75伏电源同时又与RV和R₇相接，分别接到单节晶体管UN₁的发射极和第一基极，当电源电压小于7.5V时，稳压二极管Z₁截止，电源经RV向电容C₁₈充电，当C₁₃两端电压≥UN₁的峰点电压时，UN₁导通，电容C₁₃通过UN₁向L₂放电，使L₂发光，当C₁₃两端电压小于单节晶体管的谷点电压时，UN₁截止，欠压指示灯熄灭，电源再次对C₃充电，实现了欠压闪光报警，本测振仪在发出欠压报警后仍可维持约30分钟的正常测试工作。

CPU单元在上电或复位后，首先对各寄存器和初始位进行初始化工作，然后判读功能开关所处的状态。当功能开关PRO处于测试位置时，测振仪进入测试状态，然后CPU判读触发器的输出，一旦触发器的输入电压上跳，则CPU立即依次启动其片内的A／D转换器的三个通道，实现A／D转换的启动工作，当转换结束后，CPU再将其转换结果送至数据存储单元，然后判别数据存储器是否已经存满，若未存满，则进入软件延时，然后再次等待启动A／D转换器的各通道，直至整个数据存储器存满为止。

若功能开关处于通讯状态，则使测振仪进入通讯状态，可实现将数据存储器内的数据以顺序文件的方式存入计算机盘内，待分析及保存之。

本发明由于选用高性能单片微控制测振仪的工作，所以能够达到测量误差小、抗干扰性能强、体积小、重量轻、结果保存时间长等效果，同时消除了测振时敷设和回收大量电缆线的工作，使用起来方便、灵活。

图面说明：

图1图2是本发明的电路实施例图

本发明的实施例见图2，振动传感器直接将振动参数的电信号送入由衰减器KS₁和放大器LM324组成的衰减与放大单元，其输出端分别与触发器单元和中央处理器单元相连；触发器单元由选择开关KS₃、电压比较器LM358和一个三极管构成，上述电压比较器由选择开关KS₃为其提供一个比较电压，第2、5脚为输入端，接收衰减与放大单元的输出信号，其输出端1、7脚通过隔离二极管D₁、D₂为三极管Q提供基极偏置电压，三极管Q₁的集电极与CPU第47脚相连。本测试系统的另一特点在于数据存储器与测振仪的电路连接可通过一组多触头插接件活动连接，当一个数据存储器存满后，可另行更换另一个新的数据存储器。本测试系统的性能参数如下：

1.输入阻抗 1MΩ

2.量程 ±0.1V～±11.5V（满度）共20档

3.采样频率 2000～4000次／秒共2档

4.A／D转换精度 10位（二进制）

5.通道数 3

6.内存容量 16K×8bit（ROM＋RAM）可扩至64K

7.触发方式自动内触发

8.误差小于0.6％

9.体积 14cm×12cm×5cm

10.重量 430克（不包括电池）

Claims

一种由单片微机控制的测振仪，它由中央处理器单元、程序存储器单元、数据存储器单元、电源及欠压指示单元、触发器等共同组成，其特征在于：

(1).振动传感器直接将振动参数电信号送入衰减与放大单元，上述衰减与放大单元由衰减器KS₁和放大器LM324组成，其最大放大倍数为25倍，为适应CPU单元内单极性A/D转换器的工作需要模拟信号经放大或衰减后，在进入A/D转换器之前，对放大器的输出进行偏置处理，使任一档的满量程电压经放大或衰减后，其电平调整在0～5V之间，保证了A/D转换器的需要：

(2).触发器由选择开关KS₃、电压比较器和一个三极管构成，选择开关KS₃为电压比较器3、6脚提供一个比较电压信号，电压比较器的2、5脚为输入端，接收衰减与放大单元的输出模拟信号，上述电压比较器的输出端1、7脚分别通过隔离二极管D₁、D₂同三极管Q₁基极相连，为其提供基极偏置电压，三极管Q₁的集电极与CPU第47脚相连，当比较器LM358第2脚电压大于或等于KS₃所设之触发电平，则三极管Q导通，集电极电平由低变高，CPU立即依次启动其片内的A/D转换器的三个通道，实现A/D转换的启动工作：

(3).上述的中央处理器单元选用准16位带A/D转换器的高性能CPU芯片，在片内A/D转换器转换结束后，将其转换结果送至数据存储单元：

(4).上述的数据存储器与测振仪的电路连接采用一组插接件活动连接，当一个数据存储器存满后，可以另行更换另一个待用。