專利名稱：礦工下井自動考勤裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及礦山企業(yè)自動化管理設(shè)備，進(jìn)一步講是一種供礦山職工下井考勤用的礦工下井自動考勤裝置。
已有技術(shù)的礦工下井自動考勤裝置，以煤礦為例，目前，國內(nèi)引進(jìn)和開發(fā)了多種自動考勤裝置，或稱考勤打卡機(jī)。按卡分類主要有磁卡、打孔卡、條形碼卡。磁卡和條形碼卡考勤，有攜帶使用方便、誤碼率低、信息量大的特點(diǎn)，但磁卡、磁卡機(jī)和條形碼閱讀器對環(huán)境因素要求較高，難于在煤礦井下惡劣的條件下長期使用。已有產(chǎn)品問世的打孔卡式考勤機(jī)，比較適合煤礦井上、下環(huán)境條件，這種金屬卡堅固耐用、成本低，但這種卡在井下環(huán)境條件下長期使用也存在著因環(huán)境污染，誤碼率增高的弊病。
本實(shí)用新型的設(shè)計目的在于克服已有技術(shù)中的不足之處，而提供一種礦山職工下井考勤方便、無需另攜帶考勤卡，又不易丟失、損壞和污染，同時能杜絕代替他人下井考勤現(xiàn)象發(fā)生的，利用紅外線編碼信號收發(fā)的、非接觸式礦工下井自動考勤裝置。
本實(shí)用新型的設(shè)計目的可以通過以下措施來達(dá)到在由礦工下井?dāng)y帶、帶有礦工考勤代碼的編碼器件，和對編碼器件的代碼進(jìn)行解碼、存儲的考勤機(jī)組成的礦工下井自動考勤裝置中，其編碼器件采用安裝在礦燈燈頭內(nèi)的紅外線編碼信號發(fā)射器，其考勤機(jī)采用具有紅外線編碼信號接收電路的考勤機(jī)。
本實(shí)用新型的設(shè)計目的還可以通過以下措施來達(dá)到自動考勤裝置的礦燈燈頭內(nèi)的紅外線編碼信號發(fā)射器，有編碼電路，其后經(jīng)調(diào)制電路接紅外線發(fā)射元件，以礦燈蓄電池為供電電源。
自動考勤裝置的編碼電路采用編碼集成電路2，調(diào)制電路采用時基電路，紅外線發(fā)射元件采用紅外發(fā)光二極管3，安裝以上各件的電路板8位于燈頭內(nèi)聚光罩4后面，聚光罩4有透光孔K，孔位對準(zhǔn)紅外發(fā)光二極管3。
自動考勤裝置的考勤機(jī)的紅外線編碼信號接收電路，采用紅外線接收元件，其后經(jīng)放大檢波整形電路，接完成信號鑒別、解碼、數(shù)據(jù)處理、存儲功能的單片微處理機(jī)，和單片微處理機(jī)連接的還有顯示考勤代碼的數(shù)字顯示電路。
自動考勤裝置的考勤機(jī)采用后備輸入鍵盤和直流不間斷電源。
自動考勤裝置的考勤機(jī)為隔爆兼本安型設(shè)備。
自動考勤裝置的考勤機(jī)設(shè)有將考勤數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離傳輸至地面微機(jī)的輸出接口，該接口采用雙線、半雙工基帶數(shù)據(jù)信號傳輸接口。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)①使用了紅外線編碼、發(fā)射技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了非接觸考勤，提高了設(shè)備長期運(yùn)行的可靠性。所使用編碼集成電路芯片，體積小、編碼容量大。
②將編碼器與紅外線發(fā)射器裝置于礦燈燈頭內(nèi)，對井下工人來說，使用、攜帶十分方便，無攜卡、丟卡、損壞卡之慮。
③使用單片微處理機(jī)對接收的紅外線編碼信號進(jìn)行多重鑒別和解碼，速度快、抗干擾能力強(qiáng)、誤碼率極低。
④具有遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸功能，便于實(shí)現(xiàn)井上、下考勤裝置與地面數(shù)據(jù)處理聯(lián)成一體，豐富的微機(jī)應(yīng)用軟件把職工考勤與煤礦生產(chǎn)管理緊密聯(lián)系起來。適應(yīng)工礦企業(yè)日益增長的現(xiàn)代化管理的要求。
附圖的圖面說明如下

圖1本實(shí)用新型自動考勤裝置的原理框圖圖2本實(shí)用新型的紅外線編碼發(fā)射器的電氣原理圖圖3本實(shí)用新型的紅外線編碼信號發(fā)射器在礦燈燈頭內(nèi)安裝示意圖圖4本實(shí)用新型隔爆兼本安型考勤機(jī)的外形結(jié)構(gòu)示意圖圖5本實(shí)用新型的考勤機(jī)的電氣原理圖圖6本實(shí)用新型后備輸入鍵盤的電氣原理框圖圖7本實(shí)用新型考勤機(jī)通過遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸線路與地面微機(jī)聯(lián)結(jié)的系統(tǒng)框圖本實(shí)用新型下面將結(jié)合附圖作進(jìn)一步詳述圖1示出了本實(shí)用新型自動考勤裝置主要由紅外線編碼信號發(fā)射器和考勤機(jī)兩部分組成?？记跈C(jī)由紅外線編碼信號接收電路、8031單片機(jī)、數(shù)字顯示電路、分機(jī)編號設(shè)定開關(guān)、數(shù)據(jù)輸出接口、后備輸入鍵盤接口及電源部分組成。電源部分包括供+5V的直流不間斷電源——整流穩(wěn)壓電路和后備直流電源，以及供后備輸入鍵盤的本安電源組成。
圖2示出了紅外線編碼信號發(fā)射器的電路。由編碼電路、調(diào)制電路、紅外線發(fā)射元件組成，以礦燈的蓄電池為供電電源。編碼電路采用編碼集成電路(V1)ED5026，調(diào)制、驅(qū)動電路采用時基電路(V2)NE555，紅外線發(fā)射元件采用紅外發(fā)光二極管(D2)PH303。
集成編碼器ED5026是一種12位編碼發(fā)射電路，其A1～A8腳為編碼地址輸入端，D0～D3腳為編碼數(shù)據(jù)輸入端，OUT為輸出端，R01、R02腳外接電阻R1，R1用于調(diào)節(jié)片內(nèi)時鐘，TE為接地端。當(dāng)每個地址輸入端用″0″、″1″或″開路″三態(tài)編碼，編碼數(shù)據(jù)輸入端為″0″或″1″二態(tài)編碼，總共可組成6561×16＝104976個編碼狀態(tài)。在本裝置中，12位編碼輸入端均按″0″或者″1″二種狀態(tài)編碼，其中8位地址輸入端為下井人員個人編碼代號，4位數(shù)據(jù)輸入端為所在單位編碼代號，這樣可實(shí)現(xiàn)16個單位，總計4096個編碼。
時基電路NE555與外圍元件R2、D1、R3、C1構(gòu)成40KHz調(diào)制器，編碼信號經(jīng)40KHz調(diào)制后，由V2的輸出端3腳輸出，驅(qū)動紅外發(fā)光二極管D2將紅外線編碼信號發(fā)射出去。其放電端7腳接D1正端，輸入端6、2腳接C1，4、8腳接電源正極，1、5腳接地。
編碼、調(diào)制、紅外線發(fā)射電路電源取自礦燈電源，X1、X2為礦燈電源的正、負(fù)接線端，可與礦燈同步工作，即打開燈頭開關(guān)時，電路即工作，并不斷的發(fā)射紅外線編碼、調(diào)制信號；由于電路工作電流小于20毫安，故對礦燈的照明使用時間影響很小。根據(jù)需要也可以改造成關(guān)燈時發(fā)射紅外線信號考勤。
圖3示出了紅外線編碼信號發(fā)射器在礦燈燈頭內(nèi)的安裝情況。由于發(fā)射器電路板8體積不大，對原礦燈無須大的改動，只需在原聚光燈罩4上用鉆頭打一個5毫米的圓孔作透光孔K，孔位對準(zhǔn)紅外發(fā)光二極管3，以便紅外發(fā)光二極管3(即D2)的信號發(fā)出。編碼信號發(fā)射器的電路板8裝在聚光燈罩4后，用礦燈殼體9內(nèi)的電源正極線壓線螺絲7緊固在燈頭內(nèi)，即作為固定螺絲，又作為電路正電源接線；紅外發(fā)光二極管3不露出燈罩，便于燈頭安裝與維修時的裝卸。其余為礦燈電纜線1、編碼集成電路2(即V1)、礦燈聚光鏡片5、燈泡6。每盞礦燈按使用人的單位及排列順序編號，因燈頭內(nèi)空間所限，編碼電路不采用撥碼開關(guān)設(shè)置，而采用切斷印刷電路板連線的方法設(shè)置。該法簡單、占空間小、成本低。
圖4示出了本實(shí)用新型隔爆兼本安型考勤機(jī)的外形結(jié)構(gòu)。該型式的考勤機(jī)具有隔爆外殼，可以在有瓦斯、煤塵等爆炸危險的場合下使用，適用于設(shè)在井下的考勤站。
隔爆兼本安型考勤機(jī)面板上設(shè)有兩個觀察窗，上部為紅外線接收窗口11，礦燈燈頭發(fā)出的紅外線編碼信號就是由此進(jìn)入；下面的一個觀察窗為數(shù)字顯示器觀察口16，用以顯示考勤者的考勤代碼，以便觀察及驗證。該考勤機(jī)殼體由薄鋼板制成，共設(shè)四個壓盤式引入口，其中兩個數(shù)據(jù)通信電纜引入口12、19，一個接地面微機(jī)或上臺考勤機(jī)，另一個接下一臺考勤機(jī)的數(shù)據(jù)通信電纜的輸出口；外殼右下側(cè)的引入口為后備輸入鍵盤連接電纜引入口14；殼體下部的引入口為交流電源電纜引入口15。其余為便于搬運(yùn)和懸掛安裝的提手10、隔爆兼本安型標(biāo)志13、箱蓋17、緊固螺栓18。
使用時，考勤人員應(yīng)當(dāng)順序通過考勤機(jī)，打開礦燈，并把燈頭指向考勤機(jī)上的紅外線接收窗口11，當(dāng)考勤機(jī)的數(shù)字顯示器觀察口16顯示出本人的編碼后，即完成考勤；兩人或多人同時將燈頭指向紅外線接收窗口時，考勤機(jī)將判為錯誤信息、而拒絕考勤。
圖5示出了本實(shí)用新型的考勤機(jī)的電路。主要由七部分組成①紅外線編碼信號接收電路由紅外接收二極管D6，紅外線編碼信號前置放大集成電路(V6)CX20106及其外圍元件C5、R15、C6、C7、R17，三極管T2及其基極電阻R16、集電極電阻R33構(gòu)成，它將紅外接收二極管接收到的紅外線編碼信號放大、檢波、整形，還原成串行脈沖信號送到單片微處理機(jī)的P3.5腳。
②單片微處理機(jī)由單片機(jī)(V7)80C31、地址鎖存器(V8)74HC373、程序存儲器(V9)27C64，構(gòu)成一個單片微處理機(jī)最小系統(tǒng)。它作為整個電路的核心，指揮各部分電路協(xié)調(diào)工作，完成紅外線編碼信號的鑒別、解碼、數(shù)據(jù)處理、存儲、數(shù)字顯示控制以及數(shù)據(jù)發(fā)送等工作。
由單片機(jī)80C31的P3.5腳送入的串行脈沖信號，經(jīng)單片機(jī)對信號寬度、間隔進(jìn)行量化，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、鑒別、解碼，經(jīng)多次甄別無誤后，將考勤者的代碼用數(shù)字顯示器顯示出來，并存入內(nèi)存，等待發(fā)送。整個考勤過程不到1秒鐘。由于單片微處理機(jī)對輸入的脈沖信號有著嚴(yán)格的、多層次的鑒別，因此考勤裝置對環(huán)境的抗干擾能力很強(qiáng)、誤碼率也極低。
單片機(jī)80C31的P0口輸出接數(shù)字顯示器的譯碼器、地址鎖存器V8。
單片機(jī)80C31的P1口輸出接數(shù)字顯示器的位選端、后備輸入鍵盤的接口電路、考勤數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離傳輸?shù)慕涌陔娐贰?br> 單片機(jī)80C31的P3口接考勤機(jī)編號設(shè)定開關(guān)、紅外線編碼信號接收電路，以及后備輸入鍵盤的接口電路。
單片機(jī)80C31的P2口接程序存儲器V9；它的XT1、XT2腳接晶振Q1、C9、C18；其RESET腳接C8、R22為80C31提供加電復(fù)位信號。
③數(shù)字顯示電路由單片機(jī)V7的P0口輸出，接V10、V11兩片鎖存/譯碼/驅(qū)動集成電路4511，經(jīng)排電阻R26、R27接至數(shù)字顯示器的五個LED數(shù)碼管LED1～5。LED1～5的位選通電路，由單片機(jī)V7的P1.0～P1.2腳輸出，經(jīng)反相器V5D～V5F、R23～R25、T3～T5的集電極接至LED1～5的共陰極。
④分機(jī)編號設(shè)定開關(guān)機(jī)內(nèi)設(shè)有一個四位撥動開關(guān)SW1，其前三位用來設(shè)置1～8號考勤機(jī)的編碼，第四位用于設(shè)定考勤機(jī)的上、下井的標(biāo)志。四位撥動開關(guān)一側(cè)共同接地，另一側(cè)分別通過R18～R21接電源正極，以及單片機(jī)V7的P3.0～P3.3腳。
⑤考勤數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離傳輸接口電路該接口采用雙線、半雙工基帶數(shù)據(jù)信號傳輸接口。由地面微機(jī)發(fā)往井下考勤機(jī)的同步控制信號從X9、X10端輸入，由R12、D5箝位，經(jīng)光電耦合器02、反相器V5C輸入單片機(jī)V7的P1.5腳。遠(yuǎn)距離傳輸至地面微機(jī)的考勤數(shù)據(jù)是由單片機(jī)的P1.6腳，經(jīng)三極管T1驅(qū)動光電耦合器01的輸入端，光電耦合器01的輸出端對地面提供的信號電壓進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制信號經(jīng)X9、X10輸出。
⑥后備輸入鍵盤接口考勤機(jī)還設(shè)置一鍵盤輸入接口，根據(jù)需要可外接一臺本安型后備輸入鍵盤，用于非正常狀態(tài)時的人工考勤處理。后備輸入鍵盤接口電路的X5端經(jīng)R8給鍵盤提供電源電壓，X6端輸入由鍵盤輸入的串行代碼信號。該信號經(jīng)R9、R10、反相器V5∶A至單片機(jī)V7的P3.4腳；X7為接地端；X8端將單片機(jī)V7的P1.3腳經(jīng)反相器V5∶B送出的返回信號，輸出至后備輸入鍵盤。
⑦電源部分直流不間斷電源由整流穩(wěn)壓電路和后備直流電源組成。交流電壓由X3、X4端輸入，經(jīng)整流橋B1整流，電容C2、C3、C4濾波，三端集成穩(wěn)壓器V3、V4兩級穩(wěn)壓，為考勤機(jī)的單片機(jī)及各部分電路提供5V工作電壓。E1為后備直流電源的蓄電池組，R7為其限流保護(hù)電阻。D3為提高V3輸出電壓，D4起隔離作用，R5、R6分壓為單片機(jī)V7的P1.4提供正電位，用以監(jiān)視交流整流電壓的輸入。后備輸入鍵盤用的本安電源電壓，自穩(wěn)壓器V3的輸出經(jīng)D4、R8，由X5端提供。
圖6示出了后備輸入鍵盤的電路構(gòu)成。由小型3×4數(shù)字鍵盤、一個六位液晶數(shù)字顯示器、一個8031單片微處理機(jī)、接口及集成穩(wěn)壓電路組成。按下考勤人的五位數(shù)字代碼，確認(rèn)無誤后，再按一下發(fā)送鍵，即可將考勤者的代碼送入考勤裝置。它可根據(jù)需要而配置。
圖7示出了本實(shí)用新型考勤機(jī)通過遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸線路與地面微機(jī)聯(lián)成的系統(tǒng)?？记跀?shù)據(jù)傳輸線路或稱傳輸通道，為帶屏蔽層的雙芯傳輸線，即敷設(shè)專用電纜，也可利用一對空余的電話電纜線作數(shù)據(jù)傳輸通道。每條考勤數(shù)據(jù)傳輸通道可同時并掛八臺考勤機(jī)。1#～8#隔爆兼本安型考勤機(jī)用于井下，1#～8#地面考勤機(jī)不需要用紅外線收發(fā)方式考勤，使用條形碼考勤卡和帶條形碼閱讀器的地面考勤機(jī)即可。
礦井管理微機(jī)可選286以上的機(jī)型，并帶打印機(jī)。在礦井管理微機(jī)之前增設(shè)一個由MCS-51單片機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)前臺處理機(jī)，由該機(jī)分別通過兩個數(shù)據(jù)通信接口與井下隔爆兼本安型考勤機(jī)和地面考勤機(jī)相連接；并且通過RS-232接口與礦井管理微機(jī)相連接，定時打開礦井管理微機(jī)，并將內(nèi)存數(shù)據(jù)發(fā)送給礦井管理微機(jī)。礦井管理微機(jī)將考勤數(shù)據(jù)按單位與編號存入數(shù)據(jù)庫。在鍵盤操作下，可以菜單選擇方式，完成數(shù)據(jù)管理、查詢、顯示、統(tǒng)計、報表打印、修改、輸入等功能。礦井管理微機(jī)也可以人工隨時開啟進(jìn)行各種操作或打印。
本實(shí)用新型實(shí)施例電路中電子元件的型號、主要參數(shù)如下V3W7808R111～1.5KΩV4W7805R1210～200ΩV5CC4069 R13270～300ΩT1～T59013×5 R1410～20KΩD14148 R154.7～10KΩD2PH303R168.2～12KΩD3～D44004×2R1782～120KΩD512V/0.5W R18～R2124～30KΩ×4D6PH302 R22～R258.2～12KΩ×4B14004×4R26、R27RE-7-120Ω×201、02TIL117×2 C11000～2000PFR1150～180KΩ C23300μFR24.3～8.2KΩ C3、C40.1～0.33μFR35.1～10KΩ C51μFR439～51Ω C63.3μFR510～20KΩ C7330PFR612～24KΩ C810～20μFR710～20Ω C9、1020PF×2R8100～180Ω Q16MHZR910～20KΩ SW1SW-DIP4R1082～120KΩ E18V/4A
權(quán)利要求1.一種礦工下井自動考勤裝置，有礦工下井?dāng)y帶、帶有礦工考勤代碼的編碼器件，和對編碼器件的代碼進(jìn)行解碼、存儲的考勤機(jī)，其特征在于編碼器件為安裝于礦燈燈頭內(nèi)的紅外線編碼信號發(fā)射器，考勤機(jī)具有紅外線編碼信號接收電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦工下井自動考勤裝置，其特征在于所說的礦燈燈頭內(nèi)的紅外線編碼信號發(fā)射器，有編碼電路，其后經(jīng)調(diào)制電路接紅外線發(fā)射元件，以礦燈蓄電池為供電電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的礦工下井自動考勤裝置，其特征在于所說的編碼電路為編碼集成電路(2)，調(diào)制電路由時基電路構(gòu)成，紅外線發(fā)射元件為紅外發(fā)光二極管(3)，安裝以上各件的電路板(8)位于燈頭內(nèi)的聚光罩(4)后面，聚光罩(4)有透光孔(K)，孔位對準(zhǔn)紅外發(fā)光二極管(3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦工下井自動考勤裝置，其特征在于所說的考勤機(jī)具有的紅外線編碼信號接收電路，有紅外線接收元件，其后經(jīng)放大檢波整形電路，接完成信號鑒別、解碼、數(shù)據(jù)處理、存儲功能的單片微處理機(jī)，和單片微處理機(jī)連接的還有顯示考勤代碼的數(shù)字顯示電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦工下井自動考勤裝置，其特征在于所說的考勤機(jī)有后備輸入鍵盤，和直流不間斷電源。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦工下井自動考勤裝置，其特征在于所說的考勤機(jī)為隔爆兼本安型設(shè)備。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦工下井自動考勤裝置，其特征在于所說的考勤機(jī)有將考勤數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離傳輸至地面微機(jī)的輸出接口，該接口為雙線、半雙工基帶數(shù)據(jù)信號傳輸接口。
專利摘要一種礦工下井自動考勤裝置，由裝于礦燈內(nèi)的紅外線編碼信號發(fā)射器和有紅外線編碼信號接收電路的考勤機(jī)組成。發(fā)射器由編碼集成電路、調(diào)制電路、紅外發(fā)光二極管構(gòu)成。考勤機(jī)除了紅外接收，還由單片機(jī)、數(shù)字顯示、數(shù)據(jù)傳輸接口、后備鍵盤，不間斷電源等組成。實(shí)現(xiàn)非接觸考勤，考勤機(jī)運(yùn)行可靠。編碼集成電路體積小、容量大，置于礦燈內(nèi)，井下使用方便，無攜卡、丟卡、損壞之慮。用單片機(jī)解碼和多重鑒別，速度快、抗干擾能力強(qiáng)、誤碼率低。
文檔編號G07C1/00GK2225067SQ9424039
公開日1996年4月17日 申請日期1994年5月6日 優(yōu)先權(quán)日1994年5月6日
發(fā)明者皇甫均, 駱為騏, 孟鵬, 康紅, 尹守義 申請人:山東省煤炭科學(xué)研究所