礦用傳感器信號分離器的製造方法
2023-06-28 20:26:36 1
礦用傳感器信號分離器的製造方法
【專利摘要】一種礦用傳感器信號分離器，其特徵在於包括頻率輸入電路、第一電壓跟隨電路、頻壓轉化電路、第二電壓跟隨電路、減法電路、V-I電路、第一頻率輸出電路、第二頻率輸出電路；頻率輸入電路的信號輸出端連接第一電壓跟隨電路的信號輸入端，第一電壓跟隨電路的信號輸出端連接第一頻率輸出電路的信號輸入端、第二頻率輸出電路的信號輸入端、頻壓轉化電路的信號輸入端，頻壓轉化電路的信號輸出端連接第二電壓跟隨電路的信號輸入端，第二電壓跟隨電路的信號輸出端連接減法電路的信號輸入端，減法電路的信號輸出端連接V-I電路的信號輸入端；本發明可以實現採用不同信號輸出制式的礦用設備之間的兼容性，以及信號的多路上傳。
【專利說明】礦用傳感器信號分離器
【技術領域】
[0001]本發明涉及信號傳輸裝置，特別是涉及一種傳感器信號處理裝置。
【背景技術】
[0002]目前，礦用傳感器的信號輸出制式已有相應行標規範，大致分為電流型信號，頻率型信號，數字型信號。一般生產廠家會選擇其中一種作為設備產品的輸入或輸出信號的制式，由此產生不同廠家生產出的設備，並不能完全相互兼容的問題。此外在信號的產生與識別上，廠家並沒有統一的規範，即使用同一種信號制式，仍會有接收不到信號的情況發生，這就需要對輸出的信號進行處理。頻率型信號，是大多數礦用傳感器輸出信號採用的制式，產生容易，識別簡單，多路上傳信號時對附加電路要求低，或者不用附加電路，也是目前煤礦模擬量傳輸中使用最多的信號制式。
[0003]對頻率型信號的傳輸與轉換，實現不同礦用設備採用不同信號輸入輸出制式時相互之間的通信，以及實現信號的多路上傳，是目前煤礦傳感器亟待解決的新問題。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種礦用傳感器信號分離器用於解決上述技術問題。
[0005]本發明礦用傳感器信號分離器，包括頻率輸入電路、第一電壓跟隨電路、頻壓轉化電路、第二電壓跟隨電路、減法電路、V-1電路、第一頻率輸出電路、第二頻率輸出電路；
[0006]頻率輸入電路的信號輸出端連接第一電壓跟隨電路的信號輸入端，第一電壓跟隨電路的信號輸出端連接第一頻率輸出電路的信號輸入端、第二頻率輸出電路的信號輸入端、頻壓轉化電路的信號輸入端，頻壓轉化電路的信號輸出端連接第二電壓跟隨電路的信號輸入端，第二電壓跟隨電路的信號輸出端連接減法電路的信號輸入端，減法電路的信號輸出端連接V-1電路的信號輸入端；
[0007]頻率輸入電路用於將輸入的頻率信號進行反向放大，將頻率信號的幅值提高；
[0008]第一電壓跟隨電路用於減小頻率信號的輸出電阻，提高驅動能力，保證與後續多路頻率信號的接收電路的對接；
[0009]頻壓轉化電路用於將接收的頻率信號轉化成電壓信號；
[0010]第二電壓跟隨電路用於減小電壓信號的輸出電阻；
[0011 ] 減法電路用於將第二電壓跟隨電路輸出的電壓處理成適於V-1電路處理的的電壓值；
[0012]V-1電路用於將接收的電壓信號轉化成電流信號，並最終輸出；
[0013]第一頻率輸出電路、第二頻率輸出電路用於放大接收的頻率信號，同時減小輸出電阻。
[0014]所述頻率輸入電路包括電阻R1、電阻R2、電阻R3、第一三極體構成頻率輸入電路，第一三極體的基極串聯電阻R2、電阻Rl後接地，第一三極體的發射機接地，第一三極體的集電極經電阻R3接電源VDD。
[0015]所述頻壓轉化電路包括電容Cl、電容C2、電容C3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、第一變阻器、頻壓轉化晶片；頻壓轉化晶片第一引腳經電容C2接地，電阻R7並聯在電容C2兩端，頻壓轉化晶片第二引腳經第一變阻器接地，頻壓轉化晶片第三引腳、第四引腳接地，頻壓轉化晶片第五引腳經電阻R6接電源VDD，頻壓轉化晶片第五引腳經電容C3接地，頻壓轉化晶片第六引腳經電阻R4接電源VDD，頻壓轉化晶片第七引腳經電阻R5接電源VDD，頻壓轉化晶片第八引腳接電源VDD ;頻壓轉化晶片第六引腳接電容Cl的一端。
[0016]所述減法電路包括第一運算放大器、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻R11，第一運算放大器同相輸入端經電阻R9接VDD，第一運算放大器同相輸入端經電阻Rll接地，第一運算放大器反向輸入端、輸出端之間接電阻RlO ;第一運算放大器反向輸入端接電阻R8的一端。
[0017]所述V-1電路包括第二運算放大器、電阻R12、電阻R13、第二變阻器、第二三極體、第一二極體，第二運算放大器反向輸入端接第二三極體的發射極，第二運算放大器輸出端串聯電阻R12後接第二三極體的基極，第二三極體的集電極接第一二極體的正極，第二三極體的發射極依次串聯第二變阻器、電阻R13後接電源VDD。
[0018]所述第一頻率輸出電路包括電阻R14、電阻R15、電阻R16、電阻R17、第三三極體、第四三極體、第二二極體，第三三極體發射機接地，第三三極體集電極串聯電阻R15後接電源VDD，第三三極體集電極串聯電阻R16後接第四三極體基極，第四三極體發射極接電源VDD，第四三極體集電極串聯電阻R17後接第二二極體的正極；第三三極體基極接電阻R14
的一端。
[0019]所述第一運算放大器、第二運算放大器、第三運算放大器和第四運算放大器可由型號為LM324的四運放集成器件代替。
[0020]所述頻壓轉化晶片的型號為LM331。
[0021]本發明的礦用傳感器信號分離器有效的解決了不同的礦用設備採用不同的信號輸入輸出制式時相互之間通信的存在的兼容性問題，以及信號的多路上傳的技術問題。
[0022]下面結合附圖對本發明的礦用傳感器信號分離器作進一步說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1為本發明的礦用傳感器信號分離器的原理框圖；
[0024]圖2為本發明的礦用傳感器信號分離器的電路連接圖。
【具體實施方式】
[0025]如圖1所示，包括頻率輸入電路、第一電壓跟隨電路、頻壓轉化電路、第二電壓跟隨電路、減法電路、V-1電路、第一頻率輸出電路、第二頻率輸出電路，頻率輸入電路的信號輸出端連接第一電壓跟隨電路的信號輸入端，第一電壓跟隨電路的信號輸出端分別連接第一頻率輸出電路的信號輸入端、第二頻率輸出電路的信號輸入端、頻壓轉化電路的信號輸入端，頻壓轉化電路的信號輸出端連接第二電壓跟隨電路的信號輸入端，第二電壓跟隨電路的信號輸出端連接減法電路的信號輸入端，減法電路的信號輸出端連接V-1電路的信號輸入端，V-1電路的信號輸出端連接採用電流輸入輸出制式的礦用設備；
[0026]頻率輸入電路用於將輸入的頻率信號進行反向放大，將頻率信號的幅值提高；
[0027]第一電壓跟隨電路用於減小頻率信號的輸出電阻，提高驅動能力，保證與後續多路頻率信號的接收電路的對接；
[0028]頻壓轉化電路用於將接收的頻率信號轉化成電壓信號；
[0029]第二電壓跟隨電路用於減小電壓信號的輸出電阻；
[0030]減法電路用於將第二電壓跟隨電路輸出的電壓處理成適於V-1電路處理的的電壓值；
[0031]V-1電路用於將接收的電壓信號轉化成電流信號，並最終輸出；
[0032]第一頻率輸出電路、第二頻率輸出電路用於放大接收的頻率信號，同時減小輸出電阻，實現頻率信號的同時多路上傳。
[0033]如圖2所示，本發明礦用傳感器信號分離器電路包括電阻Rl至電阻R21、電容Cl至電容C5、第一三極體Q1、第二三極體Q2、第三三級管Q3第四三極體Q4、第五三極體Q5、第六三極體Q6、第一運算放大器IC2A、第二運算放大器IC2B、第三運算放大器IC2C、第四運算放大器IC2D、電壓轉化晶片ICO、壓頻轉換晶片ICl、第一變阻器Wl、第二變阻器W2、第一二極體D1、第二二極體D2、第三二極體D3;上述元器件之間相互連接形成了電源電路、頻率輸入電路、第一電壓跟隨電路、頻壓轉化電路、第二電壓跟隨電路、減法電路、V-1電路、第一頻率輸出電路、第二頻率輸出電路；
[0034]電源電路包括電壓轉化晶片ICO、電容C4、電容C5，電壓轉化晶片第一引腳I經電容C4接地，電壓轉化晶片第二引腳2經電容C5接地，電壓轉化晶片第三引腳3接地，電壓轉化晶片第一引腳I輸入18V電壓，電壓轉化晶片第二引腳2輸出9V電壓；電壓轉化晶片ICO用於將18V電壓轉化成9V電壓，電壓轉化晶片ICO型號為LM78L09，採用該晶片性能可靠、方便、結構簡單，且價格便宜；
[0035]頻率輸入電路包括電阻R1、電阻R2、電阻R3、第一三極體Ql構成頻率輸入電路，第一三極體Ql的基極串聯電阻R2、電阻Rl後接地，第一三極體Ql的發射機接地，第一三極體Ql的集電極經電阻R3接電源VDD ;頻率信號由電阻R1、電阻R2之間的引出端(即頻率信號輸入端)輸入，由第一三極體Ql的集電極(即頻率信號輸出端)輸出；
[0036]第一電壓跟隨電路由第四運算放大器IC2D構成，第四運算放大器反向輸入端2與第三引腳3相連接，第四運算放大器同相輸入端I即是第一電壓跟隨電路的輸入端，第四運算放大器輸出端3即是第一電壓跟隨電路的輸出端；
[0037]頻壓轉化電路包括電容Cl、電容C2、電容C3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、第一變阻器W1、頻壓轉化晶片ICl ;頻壓轉化晶片第一引腳I經電容C2接地，電阻R7並聯在電容C2兩端，頻壓轉化晶片第二引腳2經第一變阻器Wl接地，頻壓轉化晶片第三引腳3、第四引腳4接地，頻壓轉化晶片第五引腳5經電阻R6接電源VDD，頻壓轉化晶片第五引腳5經電容C3接地，頻壓轉化晶片第六引腳6經電阻R4接電源VDD，頻壓轉化晶片第七引腳7經電阻R5接電源VDD，頻壓轉化晶片第八引腳8接電源VDD ;頻壓轉化晶片第六引腳6接電容Cl的一端，電容Cl的另一端即是頻壓轉化電路的信號輸入端，頻壓轉化晶片第一引腳I即是頻壓轉化電路的信號輸出端；通過調整第一變阻器Wl的大小可以相應的改變頻壓轉化電路的轉化範圍，頻壓轉化晶片ICl型號為LM331 ；
[0038]第二電壓跟隨電路由第三運算放大器IC2C構成，第三運算放大器反向輸入端2與第三引腳3相連接，第三運算放大器同相輸入端I即是第二電壓跟隨電路的輸入端，第三運算放大器輸出端3即是第二電壓跟隨電路的輸出端；
[0039]減法電路包括第一運算放大器IC2A、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻Rl I，第一運算放大器同相輸入端I經電阻R9接VDD，第一運算放大器同相輸入端I經電阻Rll接地，第一運算放大器反向輸入端2、第三引腳3之間接電阻RlO ;第一運算放大器反向輸入端2接電阻R8的一端，電阻R8的另一端即是減法電路的信號輸入端，第一運算放大器輸出端3即是減法電路的信號輸出端；
[0040]V-1電路包括第二運算放大器IC2B、電阻R12、電阻R13、第二變阻器W2、第二三極體Q2、第一二極體Dl，第二運算放大器反向輸入端2接第二三極體Q2的發射極，第二運算放大器輸出端3串聯電阻R12後接第二三極體Q2的基極，第二三極體Q2的集電極接第一二極體Dl的正極，第二三極體Q2的發射極依次串聯第二變阻器W2、電阻R13後接電源VDD ；第二運算放大器同相輸入端I即是V-1電路的信號輸入端，第一二極體Dl的負極即是V-1電路的信號輸出端；
[0041]第一頻率輸出電路包括電阻R14、電阻R15、電阻R16、電阻R17、第三三極體Q3、第四三極體Q4、第二二極體D2，第三三極體發射極接地，第三三極體集電極串聯電阻R15後接電源VDD，第三三極體集電極串聯電阻R16後接第四三極體基極，第四三極體發射極接電源VDD，第四三極體集電極串聯電阻R17後接第二二極體D2的正極；第三三極體基極接電阻R14的一端，電阻R14的另一端即是第一頻率輸出電路的信號輸入端，第二二極體D2的負極即是第一頻率輸出電路的信號輸出端；
[0042]第二頻率輸出電路包括電阻R18、電阻R19、電阻R20、電阻R21、第五三極體Q5、第六三極體Q6、第三二極體D3，第五三極體發射機接地，第五三極體集電極串聯電阻R19後接電源VDD，第五三極體集電極串聯電阻R20後接第六三極體基極，第六三極體發射極接電源VDD，第六三極體集電極串聯電阻R21後接第三二極體D3的正極；第五三極體基極接電阻R18的一端，電阻R18的另一端即是第二頻率輸出電路的信號輸入端，第三二極體D3的負極即是第二頻率輸出電路的信號輸出端。
[0043]上述實施例中的第一運算放大器IC2A、第二運算放大器IC2B、第三運算放大器IC2C和第四運算放大器IC2D優選的可以由型號為LM324的四運放集成器件代替，按照圖2的連接關係，相應的將LM324的引腳接入電路中即可，使得電路結構更加簡單。
[0044]實際應用中當頻率信號輸入本發明礦用傳感器信號分離器時，首先頻率信號被頻率輸入電路中的第一三極體Ql反向放大後，再經第一電壓跟隨器處理減小信號的輸出電阻，以便實現頻率信號的多路接收，不至於多路接收後將電平拉太低；之後直接將頻率信號分為三路處理，其中兩路分別轉到第一頻率輸出電路、第二頻率輸出電路，兩路中頻率信號分別經第三三極體Q3、第五三極體Q5反相放大後送入對應的第四三極體Q4、第六三極體Q6，減小輸出電阻，便於後面頻率信號接收設備配接時檢測到頻率信號，實現同時多路上傳；另一路是頻率信號轉化成電流信號，首先頻率信號進入頻壓轉化電路轉化成電壓信號，之後依次經第二電壓跟隨電路、減法電路處理後送入V-1電路轉化成相應的電流信號輸出，電流信號輸出在4-20mA之間。
[0045]以上所述的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，並非對本發明的範圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發明權利要求書確定的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種礦用傳感器信號分離器，其特徵在於包括頻率輸入電路、第一電壓跟隨電路、頻壓轉化電路、第二電壓跟隨電路、減法電路、V-1電路、第一頻率輸出電路、第二頻率輸出電路； 頻率輸入電路的信號輸出端連接第一電壓跟隨電路的信號輸入端，第一電壓跟隨電路的信號輸出端連接第一頻率輸出電路的信號輸入端、第二頻率輸出電路的信號輸入端、頻壓轉化電路的信號輸入端，頻壓轉化電路的信號輸出端連接第二電壓跟隨電路的信號輸入端，第二電壓跟隨電路的信號輸出端連接減法電路的信號輸入端，減法電路的信號輸出端連接V-1電路的信號輸入端； 頻率輸入電路用於將輸入的頻率信號進行反向放大，將頻率信號的幅值提高； 第一電壓跟隨電路用於減小頻率信號的輸出電阻，提高驅動能力，保證與後續多路頻率信號的接收電路的對接； 頻壓轉化電路用於將接收的頻率信號轉化成電壓信號； 第二電壓跟隨電路用於減小電壓信號的輸出電阻； 減法電路用於將第二電壓跟隨電路輸出的電壓處理成適於V-1電路處理的電壓值； V-1電路用於將接收的電壓信號轉化成電流信號，並最終輸出； 第一頻率輸出電路、第二頻率輸出電路用於放大接收的頻率信號，同時減小輸出電阻。
2.根據權利要求1所述的礦用傳感器信號分離器，其特徵在於，所述頻率輸入電路包括電阻R1、電阻R2、電阻R3、第一三極體(Ql)構成頻率輸入電路，第一三極體(Ql)的基極串聯電阻R2、電阻Rl後接地，第一三極體(Ql)的發射機接地，第一三極體(Ql)的集電極經電阻R3接電源VDD。
3.根據權利要求2所述的礦用傳感器信號分離器，其特徵在於，所述頻壓轉化電路包括電容Cl、電容C2、電容C3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、第一變阻器(Wl)、頻壓轉化晶片(ICl);頻壓轉化晶片第一引腳⑴經電容C2接地，電阻R7並聯在電容C2兩端，頻壓轉化晶片第二引腳(2)經第一變阻器(Wl)接地，頻壓轉化晶片第三引腳(3)、第四引腳(4)接地，頻壓轉化晶片第五引腳(5)經電阻R6接電源VDD，頻壓轉化晶片第五引腳(5)經電容C3接地，頻壓轉化晶片第六引腳(6)經電阻R4接電源VDD，頻壓轉化晶片第七引腳(7)經電阻R5接電源VDD，頻壓轉化晶片第八引腳⑶接電源VDD;頻壓轉化晶片第六引腳(6)接電容Cl的一端。
4.根據權利要求3所述的礦用傳感器信號分離器，其特徵在於，所述減法電路包括第一運算放大器(IC2A)、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻R11，第一運算放大器同相輸入端(I)經電阻R9接VDD，第一運算放大器同相輸入端(I)經電阻Rll接地，第一運算放大器反向輸入端(2)、輸出端(3)之間接電阻RlO ;第一運算放大器反向輸入端(2)接電阻R8的一端。
5.根據權利要求4所述的礦用傳感器信號分離器，其特徵在於，所述V-1電路包括第二運算放大器(IC2B)、電阻R12、電阻R13、第二變阻器(W2)、第二三極體(Q2)、第一二極體(Dl)，第二運算放大器反向輸入端(2)接第二三極體(Q2)的發射極，第二運算放大器輸出端(3)串聯電阻R12後接第二三極體(Q2)的基極，第二三極體(Q2)的集電極接第一二極體(Dl)的正極，第二三極體(Q2)的發射極依次串聯第二變阻器(W2)、電阻R13後接電源VDD。
6.根據權利要求5所述的礦用傳感器信號分離器，其特徵在於，所述第一頻率輸出電路包括電阻R14、電阻R15、電阻R16、電阻R17、第三三極體(Q3)、第四三極體(Q4)、第二二極體(D2)，第三三極體發射極接地，第三三極體集電極串聯電阻Rl5後接電源VDD，第三三極體集電極串聯電阻R16後接第四三極體基極，第四三極體發射極接電源VDD，第四三極體集電極串聯電阻R17後接第二二極體(D2)的正極；第三三極體基極接電阻R14的一端。
7.根據權利要求6所述的礦用傳感器信號分離器，其特徵在於，所述第一運算放大器(IC2A)、第二運算放大器(IC2B)、第三運算放大器(IC2C)和第四運算放大器(IC2D)可由一個型號為LM324的四運放集成器件代替。
8.根據權利要求6所述的礦用傳感器信號分離器，其特徵在於，所述頻壓轉化晶片(!Cl)的型號為LM331。
【文檔編號】G01D11/00GK104135373SQ201410376787
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年8月1日 優先權日:2014年8月1日
【發明者】孫超, 孫強, 張龍淮, 廖尉和 申請人:淮南潤成科技股份有限公司