專利名稱：數(shù)據(jù)采集式機(jī)械壓力機(jī)噸位監(jiān)控儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是用于機(jī)械行業(yè)中機(jī)械壓力機(jī)噸位監(jiān)控系統(tǒng)的一種裝置。
目前國(guó)內(nèi)外機(jī)械行業(yè)中機(jī)械壓力機(jī)所采用的噸位監(jiān)控儀存在著許多不足。一般較先進(jìn)的機(jī)械壓力機(jī)噸位監(jiān)控儀多采用單片微處理機(jī)作為儀器的智能中心。如聯(lián)邦德國(guó)奧姆科公司生產(chǎn)的監(jiān)控儀，以及沈陽(yáng)重型機(jī)器廠制造的監(jiān)控儀等，它們的共同特點(diǎn)是體積大、功耗高、價(jià)格昂貴、抗干擾能力差、系數(shù)復(fù)雜、維修使用不便等，因此研制一種可靠的數(shù)據(jù)采集式機(jī)械壓力機(jī)噸位監(jiān)控儀一直是國(guó)內(nèi)外急待解決的新課題。
本實(shí)用新型的目的是提供一種以單片計(jì)算機(jī)作為儀器的智能中心，數(shù)據(jù)采集式取代了以往的峰值保持器，新型元件匹配的輸入接口，線性地反映噸位測(cè)量橋路的模似量，簡(jiǎn)化了繁瑣的系統(tǒng)標(biāo)定，測(cè)量精度高，體積小，功耗低，價(jià)格便宜，抗干擾能力強(qiáng)的數(shù)據(jù)采集式機(jī)械壓力機(jī)噸位監(jiān)控儀。
本實(shí)用新型的目的是通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的它由輸入光電隔離器件、輸入接口、模擬量輸入接口電路、單片計(jì)算機(jī)、兩個(gè)輸出接口、顯示器、故障報(bào)警電路及直流工作電源組成。其技術(shù)要點(diǎn)是采用單片計(jì)算機(jī)作為監(jiān)控系統(tǒng)的掃描、采樣、記錄、數(shù)據(jù)處理的控制元件，通過固化在單片機(jī)擴(kuò)展件上的系統(tǒng)軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入開關(guān)量的掃描、模擬量采樣開始和結(jié)束的判斷，控制模擬量和輸入接口電路工作，將送到計(jì)算機(jī)內(nèi)部的采樣結(jié)果數(shù)據(jù)及人工輸入的多種請(qǐng)求進(jìn)行處理，然后通過輸出接口送至顯示器和故障報(bào)警電路。
下面結(jié)合實(shí)施例及其附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。


圖1是本實(shí)用新型的外部結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型的電原理方框圖。
圖3－4是本實(shí)用新型電原理圖。
圖5是本實(shí)用新型峰值電壓變化曲線圖。
圖1是本實(shí)用新型外部結(jié)構(gòu)示意圖，它由內(nèi)裝有監(jiān)控儀電路板的殼體1和輸出壓機(jī)打擊次數(shù)、打擊噸位百分比的顯示器2及設(shè)置在殼體表面的標(biāo)定按鈕3(S1)、監(jiān)控按鈕4(S2)、校驗(yàn)按鈕5(S3)、電源開關(guān)6(S4)和各種外部信號(hào)輸入插座7組成。
參考圖2－4，本實(shí)用新型由輸入光電隔離器件Ⅰ、輸入接口Ⅱ、模擬量輸入接口電路Ⅲ、單片計(jì)算機(jī)Ⅳ、輸出接口Ⅴ、顯示器Ⅵ、輸出接口Ⅶ、故障報(bào)警電路Ⅷ、直流工作電源Ⅸ組成。其中光電隔離器件Ⅰ(U1)采用4N33光電耦合器，其目的是防止由現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)量信號(hào)所引入的干擾，使輸入信號(hào)在電氣上與控制儀內(nèi)部完全隔離。
輸入接口Ⅱ采用OC門7406(U2)，經(jīng)光電隔離器件Ⅰ(U1)輸出的采樣開始與采樣結(jié)束信號(hào)通過輸入接口U2送至單片計(jì)算機(jī)內(nèi)部；模擬量輸入接口電路Ⅲ由放大器AD624(U3)、采樣保持器AD583(U4)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD574(U4)及四二或非門7402構(gòu)成，它將測(cè)量橋路輸入的模擬信號(hào)放大，模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)送至單片計(jì)算機(jī)內(nèi)部，經(jīng)單片計(jì)算機(jī)離散，峰值比較的結(jié)果，通過輸出接口送至顯示器Ⅵ和故障報(bào)警電路Ⅷ。
單片計(jì)算機(jī)Ⅳ由單片機(jī)8031(U6)和外附只讀存儲(chǔ)器2732(U7)及鎖存器74LS373(U9)組成。整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控程序固化在只讀存儲(chǔ)器U7中。
輸出接口Ⅴ，由六個(gè)74LS164組成，驅(qū)動(dòng)六個(gè)數(shù)碼顯示器Ⅵ。輸出接口Ⅶ采用OC門7406(U2)，報(bào)警電路Ⅷ由三極管及固態(tài)繼電器組成。
工作電源Ⅸ采用變壓器B降壓，二極管D1－D2、D3－D4、D5－D6、D7－D8、D9－D10整流，交流電源經(jīng)濾波器RF－SA濾波，三端集成穩(wěn)壓器7805、7812、7824穩(wěn)壓，有所需的六種電源5V、＋12V、－12V、＋18V、24V及可調(diào)電壓。
本實(shí)用新型的工作原理如下本實(shí)用新型的測(cè)時(shí)信號(hào)由測(cè)量橋路輸入，測(cè)量橋路由四片七百歐電阻應(yīng)變片組成，分別粘貼在機(jī)械壓力機(jī)前后兩對(duì)角線立柱上，工作片粘貼方向與力線方向一致，其阻值變化與打擊力成正比；補(bǔ)償片和工作片垂直粘貼，用以消除溫度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，測(cè)量橋路工作電源為18V。模擬量輸入接口電路中的儀用放大器U3、放大系數(shù)為K≤1000，線性輸出電壓為0－10V(基線值由運(yùn)算放大器A741輸出設(shè)定，即為系統(tǒng)調(diào)零)，因此放大器U3的輸出電壓可以線性地反映測(cè)量橋路輸出0－10mV的變化，模數(shù)轉(zhuǎn)換器U5的輸入模擬電壓范圍為0－10V，輸出為12位二進(jìn)制數(shù)，因而平均每位數(shù)字相應(yīng)于0.625MV的輸入變化。
經(jīng)光電隔離器件進(jìn)入輸入接口的采樣開始和采樣結(jié)束信號(hào)即為測(cè)量周期信號(hào)，取自機(jī)械壓力機(jī)的凸輪控制器，當(dāng)壓機(jī)每次打擊工作，它們均動(dòng)作一次，單片計(jì)算機(jī)根據(jù)進(jìn)入內(nèi)部的測(cè)量周期信號(hào)，執(zhí)行系統(tǒng)指令程序，完成系統(tǒng)的監(jiān)控工作，輸出顯示打擊噸位百分比和打擊次數(shù)并給于報(bào)警。DISPLYER1－3顯示壓機(jī)打擊噸位的最大值百分比。DISPLYER4－6顯示壓機(jī)的打擊噸位次數(shù)。DISPLYER1－6由單片機(jī)U6串行口RXD、TXD輸出，A／D轉(zhuǎn)換器AD574(U5)直接接在數(shù)據(jù)／地址總線Po口上，使系統(tǒng)更為簡(jiǎn)單。程序存儲(chǔ)器U7的容量為4K。
為了消除測(cè)量橋路和放大器零漂影響，在開始測(cè)量前把機(jī)器靜態(tài)(即未受力)時(shí)的基線值存入其工作單元。本系統(tǒng)特定的基線值是3.84V，它以數(shù)據(jù)形式(384D＝300H)存在系統(tǒng)軟件中，選用這一常數(shù)是考慮放大器U3的最大輸出電壓為10V，當(dāng)基線值在10MV－7.65V范圍內(nèi)偏移時(shí)，儀器在最壞的情況下(基線值為7.68V)，仍能正確地測(cè)出235％的打擊力。
由圖5可見，當(dāng)測(cè)量瞬間基線值接近3.84伏時(shí)，可正確測(cè)出0－600％的打擊力，當(dāng)基線值上偏移接近7.68伏時(shí)，仍可測(cè)出235％的打擊力；基線值偏移超過7.68伏或小于10MV時(shí)，一般是由于測(cè)量橋路出現(xiàn)了故障(如橋臂或引線結(jié)點(diǎn)斷開等)，此時(shí)系統(tǒng)已不能正常工作，因此單片機(jī)對(duì)基線值隨時(shí)進(jìn)行測(cè)試并監(jiān)視，當(dāng)發(fā)現(xiàn)基線值超過上限或下限時(shí)，立即顯示故障，并禁止壓機(jī)工作。
數(shù)據(jù)采集式機(jī)械壓力機(jī)噸位監(jiān)控儀由于采用單片計(jì)算機(jī)作為監(jiān)控系統(tǒng)的掃描、采樣、記錄、數(shù)據(jù)處理的控制元件，因而與現(xiàn)有技術(shù)相比大大簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)，由此提高了監(jiān)控儀的可靠性，具有體積小，功耗低，價(jià)格便宜、測(cè)量精度高、抗干擾能力強(qiáng)、系統(tǒng)標(biāo)定簡(jiǎn)單、便于維護(hù)等特點(diǎn)，適用于各種機(jī)械壓力機(jī)，本儀器將把機(jī)械壓力的監(jiān)控向前提高一步，將廣泛地應(yīng)用于鍛壓機(jī)械行業(yè)中。
權(quán)利要求1.一種用于機(jī)械行業(yè)中的數(shù)據(jù)采集式機(jī)械壓力機(jī)噸位監(jiān)控儀，它包括輸入光電隔離器件、輸入接口、模擬量輸入接口電路、單片計(jì)算機(jī)、兩個(gè)輸出接口、顯示器、故障報(bào)警電路及直流工作電源，其特征是采用單片計(jì)算機(jī)作為監(jiān)控系統(tǒng)的掃描、采樣、記錄、數(shù)據(jù)處理的控制元件，輸入接口與光電隔離器件相連，模擬量輸入接口電路與測(cè)量橋路相連，其中A/D轉(zhuǎn)換器件直接接在單片機(jī)上，兩個(gè)輸出接口其一與顯示器相連，其二與故障報(bào)警電路相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)采集式機(jī)械壓力機(jī)噸位監(jiān)控儀，其特征是所述的單片計(jì)算機(jī)由單片機(jī)8031和外附只讀存儲(chǔ)器2732及鎖存器74LS373組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)采集式機(jī)械壓力機(jī)噸位監(jiān)控儀，其特征是測(cè)量橋路輸入采用電阻應(yīng)變板，板上的電阻應(yīng)變片采用電阻串聯(lián)，分別粘于板的兩面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)采集式機(jī)械壓力機(jī)噸位監(jiān)控儀，其特征是模擬量輸入接口電路由儀用運(yùn)算放大器、采樣保持器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器及程序附加電路組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)采集式機(jī)械壓力機(jī)噸位監(jiān)控儀，其特征是兩個(gè)輸出接口其一由六個(gè)74LS164組成，驅(qū)動(dòng)六個(gè)數(shù)碼顯示器，其二采用OC門7406驅(qū)動(dòng)故障報(bào)警電路。
專利摘要一種用于機(jī)械行業(yè)中數(shù)據(jù)采集式機(jī)械壓力機(jī)噸位監(jiān)控儀，它由輸入光電隔離器件、輸入接口、模擬量輸入接口電路、單片計(jì)算機(jī)、兩個(gè)輸出接口、顯示器、故障報(bào)警電路及直流工作電源組成。其特點(diǎn)是采用單片計(jì)算機(jī)作為監(jiān)控儀的智能中心，通過固化在單片計(jì)算機(jī)擴(kuò)展件上的系統(tǒng)軟件對(duì)輸入的模擬量及開關(guān)量進(jìn)行控制，不僅能以數(shù)據(jù)采集方式尋找并顯示壓力機(jī)最大打擊力百分比及打擊次數(shù)，而且能給予故障報(bào)警。
文檔編號(hào)G01G19/413GK2082855SQ90219438
公開日1991年8月14日 申請(qǐng)日期1990年9月18日 優(yōu)先權(quán)日1990年9月18日
發(fā)明者曹毅, 諾玲, 張毓德, 鄒根元 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)重型機(jī)器廠