專利名稱：防墜器制動性能檢測裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種礦井提升容器防墜器制動性能的檢測方法及裝置，可以測試防墜器動作的空行程時間、制動時間、楔塊位移、緩沖繩抽出長度、制動距離和制動減速度。
背景技術(shù)：
防墜器是礦井提升系統(tǒng)重要的安全設(shè)備之一，其制動性能的好壞直接影響礦工的生命安全及提升容器的正常運行。防墜器必須保證在任何條件下，不論提升速度和終端載荷多大，都要能平穩(wěn)可靠地制動住下墜的罐籠。防墜器的工作環(huán)境差，擔(dān)負(fù)的任務(wù)卻十分重要，而且經(jīng)常是處于備用狀態(tài)，一旦發(fā)生斷繩又要求其動作靈活可靠，因此其制動性能的檢測十分必要。
目前現(xiàn)場主要靠人工用鋼尺測量楔塊位移、罐籠下降距離和緩沖繩抽出長度，測試手段落后，試驗誤差較大由于防墜器動作時間極短，空行程時間和制動時間等都無法測量；計算得到的制動減速度值與真實值往往相差很大，難以判別其是否真正符合要求，但是制動減速度、空行程時間、制動時間是衡量防墜器制動性能的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)；而且目前現(xiàn)場防墜器制動性能檢測都是在罐籠初速為零的情況下進(jìn)行，只能做靜態(tài)模擬試驗，試驗的檢測標(biāo)準(zhǔn)不能反映防墜器的動態(tài)特性，從而無法從根本上判斷防墜器制動性能的好壞。因此針對防墜器制動性能檢測方面存在的諸多問題，防墜器制動性能檢測方法的研究及裝置的研制顯得尤為必要。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明旨在解決目前防墜器制動性能檢測方面存在的問題，提供一種防墜器制動性能檢測裝置及方法，使之能夠?qū)Ψ缐嬈黛o態(tài)、動態(tài)試驗全過程進(jìn)行檢測，精確測量制動距離、楔塊位移、緩沖繩抽出長度、制動減速度、空行程時間、制動時間等各參數(shù)，從而準(zhǔn)確地判定防墜器的制動性能。
技術(shù)方案本發(fā)明的防墜器制動性能檢測裝置包括傳感器、信號調(diào)理模塊、多路模擬開關(guān)、單片機(jī)、地址鎖存器、程序存貯器、數(shù)據(jù)存貯器、并行I/O接口、液晶顯示器、鍵盤、光電耦合器、譯碼器；其中，傳感器、信號調(diào)理模塊、多路模擬開關(guān)、單片機(jī)順序串聯(lián)連接，單片機(jī)的輸出端分別接地址鎖存器、程序存貯器、數(shù)據(jù)存貯器、并行I/O接口、譯碼器的輸入端，地址鎖存器和譯碼器的輸出端分別接程序存貯器、數(shù)據(jù)存貯器、并行I/O接口的輸入端，并行I/O接口的輸出端接鍵盤、光電耦合器。單片機(jī)即單片機(jī)電路IC3的“53～60”端分別接地址鎖存器即地址鎖存器電路IC4的“3、4、5、6、13、14、17、18”端、程序存貯器即程序存貯器電路IC5的“11～19”端、數(shù)據(jù)存貯器即數(shù)據(jù)存貯器電路IC6的“11～19”端、并行I/O接口即并行I/O接口芯片IC7的“27～34”端；單片機(jī)即單片機(jī)電路IC3的“45～52”端分別接地址鎖存器即地址鎖存器電路IC4的“2、7、8、9、12、15、16、19”端、程序存貯器即程序存貯器電路IC5的“3～10”端、數(shù)據(jù)存貯器即數(shù)據(jù)存貯器電路IC6的“3～10”端。
本發(fā)明的防墜器制動性能檢測裝置的制動性能檢測方法初始化后按測試鍵選擇測試數(shù)據(jù)存儲位置，等待檢測信號，一旦發(fā)生斷繩，開關(guān)量檢測到斷繩信號即發(fā)給制動性能檢測裝置，該裝置即開始自動測量防墜器動作的空行程時間、制動時間、楔塊位移、緩沖繩抽出長度、制動距離和制動減速度等性能參數(shù)，測試完畢后，在液晶顯示屏上顯示出相應(yīng)的曲線以及位移，根據(jù)所測曲線，可得出防墜器制動減速度值，空行程時間以及制動時間，結(jié)合測得的各位移數(shù)據(jù)，對照標(biāo)準(zhǔn)對各參數(shù)的具體規(guī)定，即可判斷防墜器的制動性能好壞，同時與計算機(jī)進(jìn)行通訊，利用計算機(jī)來分析試驗數(shù)據(jù)。
防墜器制動性能的檢測方法主要是指利用由傳感器、單片機(jī)等組成的檢測裝置代替人工測量，實現(xiàn)檢測過程的自動化。不但能夠精確測得數(shù)據(jù)，而且可以測出人工無法測量的制動減速度、空行程時間和制動時間。
防墜器制動性能檢測裝置包括有位移傳感器、非接觸式測距傳感器和加速度傳感器位移傳感器用于測量防墜器動作時楔塊位移以及緩沖繩抽出長度；非接觸式測距傳感器用于測量制動距離，通過加速度傳感器可以測得罐籠加速度曲線，從而得出防墜器制動減速度、空行程時間和制動時間。傳感器檢測到的各種模擬信號由信號處理模塊轉(zhuǎn)化成電信號，經(jīng)過多路模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)送入A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送給單片機(jī)，單片機(jī)完成數(shù)據(jù)采集和分析處理工作。通過鍵盤可以輸入相關(guān)的操作命令，檢測的有關(guān)信息通過液晶顯示屏實時顯示。另有一路光耦開關(guān)量用于檢測防墜器動作信號的開始，即實現(xiàn)動態(tài)檢測。
有益效果本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點該防墜器制動性能檢測方法及裝置能實現(xiàn)動態(tài)檢測，測試參數(shù)較全，實時采樣，數(shù)據(jù)精確，運行速度快，能適應(yīng)現(xiàn)場快速沖擊試驗的要求。工作性能穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強(qiáng)，測試安全、方便快速，能夠?qū)Ψ缐嬈黛o態(tài)、動態(tài)試驗全過程進(jìn)行檢測，精確測量制動距離、楔塊位移、緩沖繩抽出長度、制動減速度、空行程時間、制動時間等各參數(shù)，從而準(zhǔn)確地判定防墜器的制動性能。解決了目前防墜器制動性能檢測方面存在的諸多問題。


圖1是本發(fā)明的電路原理框圖。
圖2是本發(fā)明的電路原理圖。
圖3是本發(fā)明檢測方法的流程示意圖。
以上的圖中有傳感器1、信號調(diào)理模塊2、多路模擬開關(guān)3、單片機(jī)4、地址鎖存器5、程序存貯器6、數(shù)據(jù)存貯器7、并行I/O接口8、液晶顯示器9、鍵盤10、光電耦合器11、譯碼器12。
具體實施例方式
參照附圖1防墜器制動性能檢測裝置原理框圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述防墜器制動性能檢測裝置，包括有加速度傳感器、位移傳感器、非接觸式測距傳感器(如圖中1所示)，各傳感器檢測到的模擬信號經(jīng)信號處理模塊2分別轉(zhuǎn)化成單片機(jī)4(80C196KB)可接收的電壓或電流信號，電信號經(jīng)過多路模擬開關(guān)3進(jìn)入單片機(jī)4的A/D轉(zhuǎn)換接口。單片機(jī)通過編程完成數(shù)據(jù)采集和信號處理工作。單片機(jī)3設(shè)置成八位數(shù)據(jù)總線、十六位地址總線方式。由于單片機(jī)自身的存儲器和I/O口資源有限，不能滿足系統(tǒng)設(shè)計的需要，因此應(yīng)進(jìn)行擴(kuò)展。地址鎖存器5(74LS373)用于單片機(jī)系統(tǒng)總線的擴(kuò)展，程序存貯器6(27256)和數(shù)據(jù)存貯器7(DS1225)作為系統(tǒng)擴(kuò)展的片外ROM和RAM。8是并行I/O接口8255，作為擴(kuò)展I/O口之用。單片機(jī)3的數(shù)據(jù)信號分別緩送至地址鎖存器5(74LS373)、程序存貯器6(27256)和數(shù)據(jù)存貯器7(DS1225)和并行I/O接口8(8255)；地址鎖存器5(74LS373)的輸出信號分別送到程序存貯器6和數(shù)據(jù)存貯器7；單片機(jī)3的地址信號經(jīng)譯碼器12(74LS139)片選程序存貯器6、數(shù)據(jù)存貯器7和并行I/O接口8(8255)。8255片內(nèi)有3個8位的并行I/O，分別用作液晶顯示器9、鍵盤10和單片機(jī)的接口以及光電耦合器11的輸入，光電耦合器11用于檢測防墜器動作信號的開始，從而達(dá)到自動檢測目的。
該裝置包括傳感器1、信號調(diào)理模塊2、多路模擬開關(guān)3、單片機(jī)4、地址鎖存器5、程序存貯器6、數(shù)據(jù)存貯器7、并行I/O接口8、液晶顯示器9、鍵盤10、光電耦合器11、譯碼器12；其中，傳感器1、信號調(diào)理模塊2、多路模擬開關(guān)3、單片機(jī)4順序串聯(lián)連接，單片機(jī)4的輸出端分別接地址鎖存器5、程序存貯器6、數(shù)據(jù)存貯器7、并行I/O接口8、譯碼器12的輸入端，地址鎖存器5和譯碼器12的輸出端分別接程序存貯器6、數(shù)據(jù)存貯器7、并行I/O接口8的輸入端，并行I/O接口8的輸出端接鍵盤10、光電耦合器11。
具體組成為單片機(jī)4即單片機(jī)電路IC3的“53～60”端分別接地址鎖存器5即地址鎖存器電路IC4的“3、4、5、6、13、14、17、18”端、程序存貯器6即程序存貯器電路IC5的“11～19”端、數(shù)據(jù)存貯器(7)即數(shù)據(jù)存貯器電路IC6的“11～19”端、并行I/O接口8即并行I/O接口芯片IC7的“27～34”端；單片機(jī)4即單片機(jī)電路IC3的“45～52”端分別接地址鎖存器5即地址鎖存器電路IC4的“2、7、8、9、12、15、16、19”端、程序存貯器6即程序存貯器電路IC5的“3～10”端、數(shù)據(jù)存貯器7即數(shù)據(jù)存貯器電路IC6的“3～10”端。
參照附圖2防墜器制動性能檢測裝置電路原理圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述附圖2防墜器制動性能檢測裝置電路原理圖中各芯片列表IC1MAX232C，用于實現(xiàn)TTL和RS-232C的雙向電平轉(zhuǎn)換。
IC274LS245，液晶顯示器的驅(qū)動芯片。
IC380C196KB，單片機(jī)。
IC474LS373，地址鎖存器，用于單片機(jī)系統(tǒng)總線的擴(kuò)展。
IC527256，程序存貯器。
IC6DS1225，數(shù)據(jù)存貯器。
IC78255，并行I/O接口芯片，作為擴(kuò)展I/O口之用。
IC8、IC974LS139，二選4全地址譯碼器，用于片選。
IC10、IC11ADG508，A/D轉(zhuǎn)換時模擬多路開關(guān)。
IC12521，光電耦合器，用于檢測動作信號的開始。
U9A、U9B74LS14，反向器，由于80C196是高電平復(fù)位，而8255是低電平復(fù)位。因此在系統(tǒng)復(fù)位電路中，必須使用74LS14反向器。
J1通訊接口。
J2光電耦合器接口。
J3液晶顯示器接口。
J4鍵盤接口。
J5傳感器信號輸入接口。
J6電量隔離模塊，A/D轉(zhuǎn)換時用。
防墜器制動性能檢測裝置，包括有加速度傳感器、位移傳感器、非接觸式測距傳感器，各傳感器檢測到的模擬信號由傳感器信號輸入接口J5接入經(jīng)多路模擬開關(guān)IC10和IC11和信號處理模塊J6進(jìn)入單片機(jī)IC3的A/D轉(zhuǎn)換接口(IC3的6端)。IC3片內(nèi)附帶有一個逐次逼近型的10位A/D轉(zhuǎn)換器，其對模擬信號要求為單極性的0～5V電壓，所以需要將輸入信號通過信號處理模塊變換后送入A/D轉(zhuǎn)換口。
單片機(jī)IC3有一個16位分時切換的地址/數(shù)據(jù)總線AD0-AD15?？晒ぷ饔跇?biāo)準(zhǔn)16位總線方式、8位總線方式和8位/16位動態(tài)切換方式。本裝置配置成16位地址/8位數(shù)據(jù)總線工作方式，芯片配置寄存器CCR設(shè)置為3DH。由于IC3是高電平復(fù)位，而IC7是低電平復(fù)位。因此在系統(tǒng)復(fù)位電路中，必須將低電平復(fù)位信號，經(jīng)U9A反相成高電平復(fù)位，再經(jīng)U9B反相成低電平復(fù)位。
由于單片機(jī)IC3自身的存儲器和I/O口資源有限，不能滿足系統(tǒng)設(shè)計的需要，因此應(yīng)進(jìn)行擴(kuò)展。系統(tǒng)外圍器件的擴(kuò)展如下擴(kuò)展IC5程序存貯器27256用于存放程序；擴(kuò)展IC6數(shù)據(jù)存貯器DS1225用于存放數(shù)據(jù)；擴(kuò)展IC7并行I/O接口芯片8255用于鍵盤、顯示器以及光電耦合器的輸入；單片機(jī)IC3的程序存儲器空間、數(shù)據(jù)存儲器空間及I/O口是統(tǒng)一編址的，因此，它們之間的地址不能重疊；IC5和IC6數(shù)據(jù)、地址都是通過總線與IC3的總線相連；再將讀寫線與CPU連接，這樣才能正常讀寫程序和數(shù)據(jù)。IC3的P3口是分時復(fù)用的地址/數(shù)據(jù)總線。因此在進(jìn)行程序存儲器擴(kuò)展時，必須利用地址鎖存器將地址信號從地址/數(shù)據(jù)總線中分離開來。用IC4作為地址鎖存器時，它的鎖存控制端11可直接與CPU的鎖存控制信號ALE相連，在ALE下降沿進(jìn)行地址鎖存。片選采用IC8和IC9，二選4全地址譯碼，IC8的第2腳接地址總線的A14，第3腳接地址總線的A15，第1腳使能端接地，第6腳為IC6的片選信號，第7腳接第15腳選通第二組信號的使能端，第14腳接地址總線的A9，第13腳接地址總線的A10，第11腳為IC7的片選信號，IC5的片選信號直接接地址總線的A15。
并行I/O接口芯片IC7的并行I/O端口，包括A口、B口、C口。A口用于鍵盤J4輸入，B口用于控制多路模擬開關(guān)IC10和IC11，C口用于控制液晶顯示器接口J3以及輸入光電耦合器IC13。液晶顯示器接口J3與IC7的C口連接，單片機(jī)通過對該I/O接口的操作間接的實現(xiàn)對液晶模塊的控制。該口的14端與模塊的數(shù)據(jù)線連接，作為數(shù)據(jù)總線，IC7的15、16、17這3端作為時序控制信號線C/D，WR和RD。由于使用了專用的并行接口連接模塊，而且該并行接口自身在計算機(jī)系統(tǒng)中有相應(yīng)的片選地址，所以模塊的片選信號可以直接接地作選通態(tài)，間接控制方式的接口電路與時序無關(guān)，時序完全靠軟件編程實現(xiàn)。液晶顯示器接口J3的4端所接的電位器RP4是作為液晶驅(qū)動電源的調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)顯示的對比度。由于IC3的負(fù)載能力有限，因此需增加IC2作為液晶顯示器的驅(qū)動。
為了對所測數(shù)據(jù)作進(jìn)一步分析處理，本裝置實現(xiàn)了單片機(jī)IC3與計算機(jī)的雙向通訊。由于單片機(jī)IC3采用的是TTL電平，而PC機(jī)的串行口多是RS-232C的電平，兩者電平不同，不能直接連接，需要外接接口進(jìn)行電平匹配。本系統(tǒng)采用IC1芯片來實現(xiàn)TTL和RS-232C的雙向電平轉(zhuǎn)換。IIC3的17、18腳分別接IC1的11、9腳實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸。
防墜器制動性能檢測方法一、安裝各傳感器1、)將量程為±5g加速度傳感器安裝在罐籠內(nèi)，用于測量防墜器制動減速度；2、)四個位移傳感器安裝于楔塊底部，用于測量防墜器動作時楔塊位移；3、)兩個位移傳感器安裝于緩沖器上，用于測量緩沖繩抽出長度；4、)兩個位移傳感器安裝于罐籠上，用于測量罐籠相對于制動繩位移；5、)將一個超聲波非接觸式位移傳感器安裝于井口，測量罐籠相對井架的位移。
二、當(dāng)各傳感器安裝完畢后，即可用防墜器制動性能檢測裝置進(jìn)行測試。
打開裝置電源，按測試鍵選擇測試數(shù)據(jù)存儲位置，等待檢測信號。一旦發(fā)生斷繩，開關(guān)量檢測到斷繩信號即發(fā)給制動性能檢測裝置，裝置即開始自動測量各性能參數(shù)。測試完畢后，可以在液晶顯示屏上顯示出相應(yīng)的曲線以及位移。同時，可以與計算機(jī)進(jìn)行通訊，利用計算機(jī)來分析試驗數(shù)據(jù)。檢測裝置測試流程圖如下三、根據(jù)所測曲線，可得出防墜器制動減速度值，空行程時間以及制動時間，結(jié)合測得的各位移數(shù)據(jù)，對照煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對各參數(shù)的具體規(guī)定，即可判斷防墜器的制動性能好壞。
初始化后按測試鍵選擇測試數(shù)據(jù)存儲位置，等待檢測信號，一旦發(fā)生斷繩，開關(guān)量檢測到斷繩信號即發(fā)給制動性能檢測裝置，該裝置即開始自動測量防墜器動作的空行程時間、制動時間、楔塊位移、緩沖繩抽出長度、制動距離和制動減速度等性能參數(shù)，測試完畢后，在液晶顯示屏上顯示出相應(yīng)的曲線以及位移，根據(jù)所測曲線，可得出防墜器制動減速度值，空行程時間以及制動時間，結(jié)合測得的各位移數(shù)據(jù)，對照標(biāo)準(zhǔn)對各參數(shù)的具體規(guī)定，即可判斷防墜器的制動性能好壞，同時與計算機(jī)進(jìn)行通訊，利用計算機(jī)來分析試驗數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1.一種防墜器制動性能檢測裝置，其特征在于該裝置包括傳感器(1)、信號調(diào)理模塊(2)、多路模擬開關(guān)(3)、單片機(jī)(4)、地址鎖存器(5)、程序存貯器(6)、數(shù)據(jù)存貯器(7)、并行I/O接口(8)、液晶顯示器(9)、鍵盤(10)、光電耦合器(11)、譯碼器(12)；其中，傳感器(1)、信號調(diào)理模塊(2)、多路模擬開關(guān)(3)、單片機(jī)(4)順序串聯(lián)連接，單片機(jī)(4)的輸出端分別接地址鎖存器(5)、程序存貯器(6)、數(shù)據(jù)存貯器(7)、并行I/O接口(8)、譯碼器(12)的輸入端，地址鎖存器(5)和譯碼器(12)的輸出端分別接程序存貯器(6)、數(shù)據(jù)存貯器(7)、并行I/O接口(8)的輸入端，并行I/O接口(8)的輸出端接鍵盤(10)、光電耦合器(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防墜器制動性能檢測裝置，其特征在于單片機(jī)(4)即單片機(jī)電路IC3的“53～60”端分別接地址鎖存器(5)即地址鎖存器電路IC4的“3、4、5、6、13、14、17、18”端、程序存貯器(6)即程序存貯器電路IC5的“11～19”端、數(shù)據(jù)存貯器(7)即數(shù)據(jù)存貯器電路IC6的“11～19”端、并行I/O接口(8)即并行I/O接口芯片IC7的“27～34”端；單片機(jī)(4)即單片機(jī)電路IC3的“45～52”端分別接地址鎖存器(5)即地址鎖存器電路IC4的“2、7、8、9、12、15、16、19”端、程序存貯器(6)即程序存貯器電路IC5的“3～10”端、數(shù)據(jù)存貯器(7)即數(shù)據(jù)存貯器電路IC6的“3～10”端。
3.一種如權(quán)利要求1所述的防墜器制動性能檢測裝置的制動性能檢測方法，其特征在于初始化后按測試鍵選擇測試數(shù)據(jù)存儲位置，等待檢測信號，一旦發(fā)生斷繩，開關(guān)量檢測到斷繩信號即發(fā)給制動性能檢測裝置，該裝置即開始自動測量防墜器動作的空行程時間、制動時間、楔塊位移、緩沖繩抽出長度、制動距離和制動減速度等性能參數(shù)，測試完畢后，在液晶顯示屏上顯示出相應(yīng)的曲線以及位移，根據(jù)所測曲線，可得出防墜器制動減速度值，空行程時間以及制動時間，結(jié)合測得的各位移數(shù)據(jù)，對照標(biāo)準(zhǔn)對各參數(shù)的具體規(guī)定，即可判斷防墜器的制動性能好壞，同時與計算機(jī)進(jìn)行通訊，利用計算機(jī)來分析試驗數(shù)據(jù)。
全文摘要
防墜器制動性能檢測裝置及方法涉及一種礦井提升容器防墜器制動性能的檢測方法及裝置，其檢測方法為初始化后按測試鍵選擇測試數(shù)據(jù)存儲位置，等待檢測信號，一旦發(fā)生斷繩，開關(guān)量檢測到斷繩信號即發(fā)給制動性能檢測裝置，該裝置即開始自動測量防墜器動作的空行程時間、制動時間、楔塊位移、緩沖繩抽出長度、制動距離和制動減速度等性能參數(shù)，測試完畢后，在液晶顯示屏上顯示出相應(yīng)的曲線以及位移，根據(jù)所測曲線，可得出防墜器制動減速度值，空行程時間以及制動時間，結(jié)合測得的各位移數(shù)據(jù)，對照標(biāo)準(zhǔn)對各參數(shù)的具體規(guī)定，即可判斷防墜器的制動性能好壞，同時與計算機(jī)進(jìn)行通訊，利用計算機(jī)來分析試驗數(shù)據(jù)。可以測試防墜器動作的空行程時間、制動時間。
文檔編號G01D21/02GK1810620SQ20061003828
公開日2006年8月2日 申請日期2006年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月14日
發(fā)明者朱真才, 陳義強(qiáng), 王雷, 楊建奎, 沈惠霞 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)