數據採集式機械壓力機噸位監控儀的製作方法
2023-05-28 02:06:41
專利名稱：數據採集式機械壓力機噸位監控儀的製作方法
技術領域：
本實用新型是用於機械行業中機械壓力機噸位監控系統的一種裝置。
目前國內外機械行業中機械壓力機所採用的噸位監控儀存在著許多不足。一般較先進的機械壓力機噸位監控儀多採用單片微處理機作為儀器的智能中心。如聯邦德國奧姆科公司生產的監控儀，以及瀋陽重型機器廠製造的監控儀等，它們的共同特點是體積大、功耗高、價格昂貴、抗幹擾能力差、係數複雜、維修使用不便等，因此研製一種可靠的數據採集式機械壓力機噸位監控儀一直是國內外急待解決的新課題。
本實用新型的目的是提供一種以單片計算機作為儀器的智能中心，數據採集式取代了以往的峰值保持器，新型元件匹配的輸入接口，線性地反映噸位測量橋路的模似量，簡化了繁瑣的系統標定，測量精度高，體積小，功耗低，價格便宜，抗幹擾能力強的數據採集式機械壓力機噸位監控儀。
本實用新型的目的是通過如下技術方案來實現的它由輸入光電隔離器件、輸入接口、模擬量輸入接口電路、單片計算機、兩個輸出接口、顯示器、故障報警電路及直流工作電源組成。其技術要點是採用單片計算機作為監控系統的掃描、採樣、記錄、數據處理的控制元件，通過固化在單片機擴展件上的系統軟體，實現對輸入開關量的掃描、模擬量採樣開始和結束的判斷，控制模擬量和輸入接口電路工作，將送到計算機內部的採樣結果數據及人工輸入的多種請求進行處理，然後通過輸出接口送至顯示器和故障報警電路。
下面結合實施例及其附圖對本實用新型作進一步描述。
圖1是本實用新型的外部結構示意圖。
圖2是本實用新型的電原理方框圖。
圖3－4是本實用新型電原理圖。
圖5是本實用新型峰值電壓變化曲線圖。
圖1是本實用新型外部結構示意圖，它由內裝有監控儀電路板的殼體1和輸出壓機打擊次數、打擊噸位百分比的顯示器2及設置在殼體表面的標定按鈕3(S1)、監控按鈕4(S2)、校驗按鈕5(S3)、電源開關6(S4)和各種外部信號輸入插座7組成。
參考圖2－4，本實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、單片計算機Ⅳ、輸出接口Ⅴ、顯示器Ⅵ、輸出接口Ⅶ、故障報警電路Ⅷ、直流工作電源Ⅸ組成。其中光電隔離器件Ⅰ(U1)採用4N33光電耦合器，其目的是防止由現場開關量信號所引入的幹擾，使輸入信號在電氣上與控制儀內部完全隔離。
輸入接口Ⅱ採用OC門7406(U2)，經光電隔離器件Ⅰ(U1)輸出的採樣開始與採樣結束信號通過輸入接口U2送至單片計算機內部；模擬量輸入接口電路Ⅲ由放大器AD624(U3)、採樣保持器AD583(U4)、模數轉換器AD574(U4)及四二或非門7402構成，它將測量橋路輸入的模擬信號放大，模數轉換後的數據送至單片計算機內部，經單片計算機離散，峰值比較的結果，通過輸出接口送至顯示器Ⅵ和故障報警電路Ⅷ。
單片計算機Ⅳ由單片機8031(U6)和外附只讀存儲器2732(U7)及鎖存器74LS373(U9)組成。整個系統的監控程序固化在只讀存儲器U7中。
輸出接口Ⅴ，由六個74LS164組成，驅動六個數碼顯示器Ⅵ。輸出接口Ⅶ採用OC門7406(U2)，報警電路Ⅷ由三極體及固態繼電器組成。
工作電源Ⅸ採用變壓器B降壓，二極體D1－D2、D3－D4、D5－D6、D7－D8、D9－D10整流，交流電源經濾波器RF－SA濾波，三端集成穩壓器7805、7812、7824穩壓，有所需的六種電源5V、＋12V、－12V、＋18V、24V及可調電壓。
本實用新型的工作原理如下本實用新型的測時信號由測量橋路輸入，測量橋路由四片七百歐電阻應變片組成，分別粘貼在機械壓力機前後兩對角線立柱上，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；補償片和工作片垂直粘貼，用以消除溫度對測量結果的影響，測量橋路工作電源為18V。模擬量輸入接口電路中的儀用放大器U3、放大係數為K≤1000，線性輸出電壓為0－10V(基線值由運算放大器A741輸出設定，即為系統調零)，因此放大器U3的輸出電壓可以線性地反映測量橋路輸出0－10mV的變化，模數轉換器U5的輸入模擬電壓範圍為0－10V，輸出為12位二進位數，因而平均每位數字相應於0.625MV的輸入變化。
經光電隔離器件進入輸入接口的採樣開始和採樣結束信號即為測量周期信號，取自機械壓力機的凸輪控制器，當壓機每次打擊工作，它們均動作一次，單片計算機根據進入內部的測量周期信號，執行系統指令程序，完成系統的監控工作，輸出顯示打擊噸位百分比和打擊次數並給於報警。DISPLYER1－3顯示壓機打擊噸位的最大值百分比。DISPLYER4－6顯示壓機的打擊噸位次數。DISPLYER1－6由單片機U6串行口RXD、TXD輸出，A／D轉換器AD574(U5)直接接在數據／地址總線Po口上，使系統更為簡單。程序存儲器U7的容量為4K。
為了消除測量橋路和放大器零漂影響，在開始測量前把機器靜態(即未受力)時的基線值存入其工作單元。本系統特定的基線值是3.84V，它以數據形式(384D＝300H)存在系統軟體中，選用這一常數是考慮放大器U3的最大輸出電壓為10V，當基線值在10MV－7.65V範圍內偏移時，儀器在最壞的情況下(基線值為7.68V)，仍能正確地測出235％的打擊力。
由圖5可見，當測量瞬間基線值接近3.84伏時，可正確測出0－600％的打擊力，當基線值上偏移接近7.68伏時，仍可測出235％的打擊力；基線值偏移超過7.68伏或小於10MV時，一般是由於測量橋路出現了故障(如橋臂或引線結點斷開等)，此時系統已不能正常工作，因此單片機對基線值隨時進行測試並監視，當發現基線值超過上限或下限時，立即顯示故障，並禁止壓機工作。
數據採集式機械壓力機噸位監控儀由於採用單片計算機作為監控系統的掃描、採樣、記錄、數據處理的控制元件，因而與現有技術相比大大簡化了電路結構，由此提高了監控儀的可靠性，具有體積小，功耗低，價格便宜、測量精度高、抗幹擾能力強、系統標定簡單、便於維護等特點，適用於各種機械壓力機，本儀器將把機械壓力的監控向前提高一步，將廣泛地應用於鍛壓機械行業中。
權利要求1.一種用於機械行業中的數據採集式機械壓力機噸位監控儀，它包括輸入光電隔離器件、輸入接口、模擬量輸入接口電路、單片計算機、兩個輸出接口、顯示器、故障報警電路及直流工作電源，其特徵是採用單片計算機作為監控系統的掃描、採樣、記錄、數據處理的控制元件，輸入接口與光電隔離器件相連，模擬量輸入接口電路與測量橋路相連，其中A/D轉換器件直接接在單片機上，兩個輸出接口其一與顯示器相連，其二與故障報警電路相連。
2.根據權利要求1所述的數據採集式機械壓力機噸位監控儀，其特徵是所述的單片計算機由單片機8031和外附只讀存儲器2732及鎖存器74LS373組成。
3.根據權利要求1所述的數據採集式機械壓力機噸位監控儀，其特徵是測量橋路輸入採用電阻應變板，板上的電阻應變片採用電阻串聯，分別粘於板的兩面。
4.根據權利要求1所述的數據採集式機械壓力機噸位監控儀，其特徵是模擬量輸入接口電路由儀用運算放大器、採樣保持器、模數轉換器及程序附加電路組成。
5.根據權利要求1所述的數據採集式機械壓力機噸位監控儀，其特徵是兩個輸出接口其一由六個74LS164組成，驅動六個數碼顯示器，其二採用OC門7406驅動故障報警電路。
專利摘要一種用於機械行業中數據採集式機械壓力機噸位監控儀，它由輸入光電隔離器件、輸入接口、模擬量輸入接口電路、單片計算機、兩個輸出接口、顯示器、故障報警電路及直流工作電源組成。其特點是採用單片計算機作為監控儀的智能中心，通過固化在單片計算機擴展件上的系統軟體對輸入的模擬量及開關量進行控制，不僅能以數據採集方式尋找並顯示壓力機最大打擊力百分比及打擊次數，而且能給予故障報警。
文檔編號G01G19/413GK2082855SQ90219438
公開日1991年8月14日 申請日期1990年9月18日 優先權日1990年9月18日
發明者曹毅, 諾玲, 張毓德, 鄒根元 申請人:瀋陽重型機器廠