CN2921903Y

CN2921903Y - 单片机控制的减速器综合监测设备

Info

Publication number: CN2921903Y
Application number: CN 200620004320
Authority: CN
Inventors: 李国平; 孟国营; 穆润青; 冀贵; 曹云新; 王力军; 徐文明; 吕辉; 王远洋
Original assignee: China Coal Zhangjiakou Coal Mining Machinery Co Ltd
Current assignee: China Coal Zhangjiakou Coal Mining Machinery Co Ltd
Priority date: 2006-02-23
Filing date: 2006-02-23
Publication date: 2007-07-11
Anticipated expiration: 2016-02-23

Abstract

本实用新型公开了一种单片机控制的减速器综合监测设备，涉及机电一体化设备技术领域。技术上设计成功以单片机为设备控制核心的基本结构。主要由采样温度、液位、压力、流量的传感器采样电路组和一个矿用隔爆兼本质安全型控制箱组成，本实用新型由于采用单片机控制，在可靠性、抗干扰性、节电性、可操作性方面有着明显的优势，完全适用于煤矿井下有甲烷、煤尘等易爆的恶劣环境，可实现对工作面运输设备(输送机、转载机、破碎机等)减速器的油温、油位、冷却水压及水流量进行实时监测，在非正常工作状况时进行报警，大大减少了减速器故障的发生。该系统结构紧凑，经济适用。

Description

单片机控制的减速器综合监测设备

所属技术领域：

本实用新型涉及一种机电一体化设备，特别涉及一种采用单片机控制的减速器综合监测设备，用于煤矿井下输送机、转载机、破碎机的减速器的工作状况监测。

背景技术：

在煤矿井下的运输设备如输送机、转载机、破碎机中，减速器的故障将对煤矿出煤量造成直接影响，其中减速器的油位、油温和冷却水的水压、流量的不稳定是减速器出现故障的主要因素。目前在我国煤矿井下的输送机、转载机和破碎机的减速器上采用工作状态实时监测系统还是一个空白。

发明内容

本实用新型的目的和所要解决的主要技术问题是设计成功以单片机为设备控制核心的基本结构，通过单片机的运算、控制、输出组成一台智能化的减速器综合监测设备。

本实用新型解决其主要技术问题是采用以下技术方案来实现的：依据本实用新型提出的单片机控制的减速器综合监测设备，主要由温度传感器采样电路、液位传感器采样电路、压力传感器采样电路和流量传感器采样电路构成的传感器采样电路组和一个矿用隔爆兼本质安全型控制箱组成，在矿用隔爆兼本质安全型控制箱的主控制电路板上，包括温度信号调理电路、液位信号调理电路、标准电流信号调理电路、模数转换电路、光电隔离电路、静态存贮电路、单片机电路、本安电源电路、液晶显示输出电路、键盘输入电路、通讯电路、报警电路。其中所述的温度传感器采样电路与温度信号调理电路连接；其中所述的液位传感器采样电路、压力传感器采样电路和流量传感器采样电路与液位信号调理电路连接；标准电流信号与标准电流信号调理电路连接；所述的温度信号调理电路、液位信号调理电路、标准电流信号调理电路与模数转换电路连接；所述的模数转换电路与光电隔离电路连接；所述的光电隔离电路与单片机电路连接；所述的静态存贮电路与单片机电路连接；所述的本安电源电路与单片机电路连接；所述的单片机电路与液晶显示输出电路连接；所述的单片机电路与键盘输入电路连接；所述的单片机电路与通讯电路连接；所述的单片机电路与报警电路连接。

本实用新型由于采用单片机控制，在可靠性、抗干扰性、节电性、可操作性方面有着明显的优势，作为智能化的监测设备，完全适用于煤矿井下的恶劣的环境，并能实现对运输设备的减速器进行油温、油位、冷却水压力和流量的实时监测，在非正常工作状况时进行报警，大大减少了减速器故障的发生。该系统结构紧凑，经济适用。

附图说明：

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：

图1是本实用新型单片机控制的减速器综合监测设备的电路方框图。

图2是本实用新型单片机控制的减速器综合监测设备的电路控制原理图。

图3是本实用新型单片机控制的减速器综合监测设备的主流程图。

图4是本实用新型单片机控制的减速器综合监测设备的本安电源原理图。

图5是本实用新型单片机控制的减速器综合监测设备的数据采集电路原理图。

图6是本实用新型单片机控制的减速器综合监测设备的温度变送电路原理图。

图7是本实用新型单片机控制的减速器综合监测设备的液位信号放大电路图。

具体实施方式：

下面结合具体实施方式说明本实用新型的构造与监测工作过程。

首先参阅图1、图2，图1是本实用新型单片机控制的减速器综合监测设备的电路方框图，图2是本实用新型单片机控制的减速器综合监测设备的电路控制原理图，图中包括温度传感器采样电路1、液位传感器采样电路2、压力传感器采样电路3和流量传感器采样电路4组成的传感器采样电路组和温度信号调理电路5、液位信号调理电路6、标准电流信号调理电路7、模数转换电路8、光电隔离电路9、静态存贮电路10、单片机电路11、本安电源电路12、液晶显示输出电路13、键盘输入电路14、通讯电路15、报警电路16；其中所述的温度传感器采样电路1与温度信号调理电路5连接；其中所述的液位传感器采样电路2、压力传感器采样电路3和流量传感器采样电路4与液位信号调理电路6连接；标准电流信号与标准电流信号调理电路7连接；所述的温度信号调理电路5、液位信号调理电路6、标准电流信号调理电路7与模数转换电路8连接；所述的模数转换电路8与光电隔离电路9连接；所述的光电隔离电路9与单片机电路11连接；所述的静态存贮电路10与单片机电路11连接；所述的本安电源电路12与单片机电路11连接；所述的单片机电路11与液晶显示输出电路13连接；所述的单片机电路11与键盘输入电路14连接；所述的单片机电路11与通讯电路15连接；所述的单片机电路11与报警电路16连接。

图3中说明了本实用新型单片机控制的减速器综合监测设备的主流程，它的主要功能是进行设备工作状况的在线监测。有3个工作模式：1、正常工作模式，即实现同时采集所监测的各个工作状况参数，并完成数据的处理、显示、报警、远传；2、报警值设置模式，即针对不同的减速器，其温度范围和油位也有所不同，根据具体情况来设定不同的报警值；3、报警值查看模式，即可以使井下工程技术人员方便地查看当前设定的报警参数。其中主工作流程包括的功能有：数据的采集与显示；数据的远传；工作状况不正常时进行报警；作为整套程序的后台，控制所有程序的执行。该单片机的设计程序对温度、液位、压力、流量的采样信号进行控制与运算，并输出相应指令驱动显示器和报警电路。

图4是本实用新型单片机控制的减速器综合监测设备的本安电源原理图，上述的本安电源电路在本实施例中的本安输出为两个独立的回路，电源箱输出直接送入控制箱，其中+5VDC为微机系统及显示提供电源，+12VDC和+21VDC为输入/输出回路提供电源。在所有电源电路板中均设有熔断器，任意支路电源故障引起的熔断器保护，只影响该路电源板，克服了以往产品在交流电源出线侧仅设一只熔断器的缺点。

图5是本实用新型单片机控制的减速器综合监测设备的数据采集电路原理图。上述的模数转换电路在本实施例中采用了12位开关电容逐次逼近模数转换器的A/D转换芯片，例如TLC2543。器件有三个控制输入端：片选(CS)、输入输出时钟(I/O CLOCK)、以及地址输入端(DATA INPUT)。除了高速的转换器和通用的控制能力外，本器件有一个片内的14通道多路选择器可以在11个输入通道和3个内部自测电压(self_test)之间选择一路进行转换。自动进行采样保持。本器件的转换器结合外部输入的差分高阻态输入电压，可简化比率转换，使刻度以及模拟电路与数字电路电源噪声隔离，开关电容的设计使器件在整个转换温度范围内具有良好的转换误差；在数模转换芯片的输入端用稳压管限幅，稳压管的额定电压为5.1V。保护数模转换芯片不被意外的模拟输入端的高压烧毁；上述的光电隔离电路在本实施例中利用光耦器件6N137隔离数据采集模块和数据处理模块，使数据采集单元与数据处理单元仅保持光的联系而不存在电气联系，提高了系统的稳定性和抗干扰能力，对于温度、液位等变化缓慢地被测参数采用中位值滤波法克服因偶然因素引起的波动干扰。

图6是本实用新型单片机控制的减速器综合监测设备的温度变送电路原理图，上述的传感器采样电路组输入接口电路在本实施例中与温度变送电路原理相同，例如可由TIP29C和2N2222三极管及XTR105信号处理芯片等元件组成，对外部输入油温、油位、水压和水流量信号跟随、处理和放大并送入主机系统，其中油温传感器输入电源+12VDC，油位传感器输入电源+12VDC，水压和水流量传感器输入电源+21VDC，在本实施例中采取了传感与变送相分离的方法，将变送器做在本实施例的主电路板上，减小了安装在减速器上部分的体积，输出的温度信号经过带传感器激励和线性化的4～20mA电流发送器(XTR105)将信号调理到标准的4～20mA电流信号，可以方便的用于热电阻温度传感器的信号条理和桥测量电路的信号条理上。具有高共模抑制比、高噪声抑制能力、电路输出的低噪声、低温漂、宽电压供电等优点。

图7是本实用新型单片机控制的减速器综合监测设备的液位信号放大电路图，在本实施例中液位信号放大，采用12VDC电源给液位传感器供电，满量程输出电压为60mV。因为数模转换芯片的转换范围为0～5V，所以为了利用单片机对液位信号进行处理，必须对毫伏信号进行放大。

上述的液晶显示输出电路在本实施例中采用公有技术中的大规模点阵液晶显示器(LCD)，可同时显示数字、字母、图形、曲线和汉字及特殊字符，该系统内部电路采用CMOS大规模集成电路，因此具有高速操作，低功耗等优点。显示原理是外部信号和控制信号通过接口电路送入CPU进行数据处理，再由双向总线收发器送入显示器。

上述的通讯电路在本实施例中利用串行口电路由MAX3471(485)芯片和光电隔离器组成，与外部微机系统进行数据和信息交换；上述的静态存贮电路在本实施例中使用CAT1161静态存储器，用来存储一些较为重要的参数，例如掉电后又重新运行时保持不变的参数，比如各个工况参数的报警值以及通讯中的本机机位号码等。当然，这里需要说明的是：本实用新型主要发明点是设计成功以单片机为设备控制核心的基本结构，通过单片机的运算、控制、输出组成一台智能化的减速器综合监测设备，凡仅仅靠变换不同的电子芯片而达到本实用新型发明目的的各种变换，均应落在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1、一种单片机控制的减速器综合监测设备，包括有传感器采样电路、放大电路、单片机控制电路、显示器电路及向各部分供电的电源部分；

其特征在于：

包括有温度传感器采样电路、液位传感器采样电路、压力传感器采样电路和流量传感器采样电路构成的传感器采样电路组和一个矿用隔爆兼本质安全型控制箱，在矿用隔爆兼本质安全型控制箱的主控制电路板上，包括温度信号调理电路、液位信号调理电路、标准电流信号调理电路、模数转换电路、光电隔离电路、静态存贮电路、单片机电路、本安电源电路、液晶显示输出电路、键盘输入电路、通讯电路、报警电路；

其中所述的温度传感器采样电路与温度信号调理电路连接，其中所述的液位传感器采样电路、压力传感器采样电路和流量传感器采样电路与液位信号调理电路连接，标准电流信号与标准电流信号调理电路连接，所述的温度信号调理电路、液位信号调理电路、标准电流信号调理电路与模数转换电路连接，所述的模数转换电路与光电隔离电路连接，所述的光电隔离电路与单片机电路连接，所述的静态存贮电路与单片机电路连接，所述的本安电源电路与单片机电路连接，所述的单片机电路与液晶显示输出电路连接，所述的单片机电路与键盘输入电路连接，所述的单片机电路与通讯电路连接，所述的单片机电路与报警电路连接。

2、根据权利要求1所述的一种单片机控制的减速器综合监测设备，其特征在于：其中所述的本安电源电路的本安输出为两个独立的回路，电源箱输出直接送入控制箱，其中+5VDC为微机系统及显示提供电源，+12VDC和+21VDC为输入/输出回路提供电源，在所有电源电路板中均设有熔断器。

3、根据权利要求1所述的一种单片机控制的减速器综合监测设备，其特征在于：其中所述的温度传感器采样电路、液位传感器采样电路、压力传感器采样电路和流量传感器采样电路构成的传感器采样电路组组成获取采样信号的电回路。