絕對值編碼器信號測控儀及其檢測方法
2024-01-27 20:10:15 2
絕對值編碼器信號測控儀及其檢測方法
【專利摘要】本發明提供絕對值編碼器信號測控儀及其檢測方法，絕對值編碼器信號測控儀包括殼體，殼體內部設有單片機、SSI接口轉換電路與RS-485轉換電路，所述單片機分別與SSI接口轉換電路、RS-485轉換電路交互式連接；所述殼體的側壁設有SSI通訊輸入、輸出接口與RS-485輸入、輸出接口。使用本發明的信號測控儀可以減少設備實際運轉所帶來的能源損耗及由此而來的潛在的不安全因素，有利於大型系統設備的分階段安裝調試和驗收。從而提高了水利設備生產、安裝和維修過程的安全性和可靠性，適應各種條件的現場環境，並提高水利工程施工管理水平與工作效率。
【專利說明】絕對值編碼器信號測控儀及其檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明主要涉及水利設備自動化控制【技術領域】，具體涉及絕對值編碼器信號測控儀及其檢測方法。
[0002]
【背景技術】
[0003]水利是農業與人生存的命脈，是國民經濟建設的基礎，對國家的經濟建設以及社會和諧發展起著重要的作用。在國民經濟高速發展的形勢下，水利設備自動化控制行業也得到了高速的發展，只有積極應用科學技術來開發新產品，提高水利設備的自動化控制水平，才能夠更好滿足社會需求。本發明可在閘門啟閉機等自動化控制設備的生產、檢測、現場安裝以及後期設備聯調過程中使用，用於檢測和生成絕對值編碼器控制信號，確認設備狀態，提高設備安裝精度。也便於工程的分階段施工和驗收，加快施工進度，提高工程質量。
[0004]隨著自動化控制水平不斷提高，閘門啟閉機等自動化控制設備的應用越來越廣泛。而現場閘門開度多由絕對值編碼器來進行檢測，絕對值編碼器運用鐘錶齒輪機械的原理，具有抗幹擾特性強、數據的可靠性強等特點。其是由機械位置決定的每個位置是唯一的，它無需記憶，無需找參考點，而且不用一直計數，什麼時候需要知道位置，什麼時候就去讀取它的位置。這樣，編碼器大大提高了現場閘門開度的精度。
[0005]閘門啟閉機設備的測試、維護以及現場安裝調試需要使用測量儀表對絕對值編碼器性能進行測試，以達到準確檢測現場閘門的開度，否則會導致最終數據不準或在安裝調試中對閘門啟閉機造成損壞。並且目前還沒有針對絕對值編碼器進行測試的可攜式設備，可同時檢測和提供現地絕對值編碼器數據信號，以適應各種條件下、各個施工階段的現場要求。
[0006]
【發明內容】
[0007]本發明就是要解決上述不便，提供一種絕對值編碼器信號測控儀及其檢測方法，以達到在各種條件的現場環境下都能測試絕對值編碼器的輸出信號，或向使用此類信號的設備發出相應控制信號。
[0008]為了達到上述目的，本發明提供絕對值編碼器信號測控儀，包括殼體，所述殼體內部設有單片機、SSI接口轉換電路與RS-485轉換電路，所述單片機分別與SSI接口轉換電路、RS-485轉換電路交互式連接；所述殼體的側壁設有SSI通訊輸入、輸出接口與RS-485輸入、輸出接口，所述SSI通訊輸入接口的輸入端與絕對值編碼器的輸出端連接，SSI通訊輸入接口的輸出端與SSI接口轉換電路的輸入端連接；所述SSI通訊輸出接口的輸入端與SSI接口轉換電路的輸出端連接，SSI通訊輸出接口的輸出端與檢測設備的輸入端連接；所述RS-485輸入、輸出接口的一端均與所述RS-485轉換電路連接，另一端均與上位機連接。
[0009]進一步，所述單片機連接有為其提供工作電源的電池與外部電源接口 ；所述單片機輸出端連接有顯示屏，用於顯示絕對值編碼器輸入信號，或者顯示本儀表正在輸出的模擬SSI接口標準信號。
[0010]進一步，所述殼體內設有數字和時鐘信號轉換電路，所述數字和時鐘信號轉換電路與SSI接口轉換電路進行交互式連接，數字和時鐘信號轉換電路的輸入端與所述的SSI通訊輸入接口的輸出端連接、其輸出端與SSI接口轉換電路的輸入端連接。
[0011]進一步，所述殼體表面設有用於設置單片機參數的按鍵，所述按鍵的輸出端與所述單片機連接。
[0012]進一步，所述檢測設備為開度儀或位移測量儀。
[0013]本發明的另一個目的是提供上述絕對值編碼器的信號測控儀的檢測方法，包括如下步驟:
(1)打開電源開關，單片機自動檢測電池電壓值，如果電量不足，則發出警告信息；
(2)選擇工作類型與設置單片機參數:檢測絕對值編碼器輸入信號，或者模擬輸出絕對值編碼器控制信號；
(3)如選擇檢測絕對值編碼器輸入信號，則絕對值編碼器輸出的數據信號經單片機處理後，保存並發送到顯示屏進行顯示，並按照設定的時間間隔不斷的刷新；單片機同時向安裝設備發送SSI格式的數據信號，同時通過RS-485轉換電路與上位機進行實時通訊，上位機接收信號並驅動單片機對絕對值編碼器進行現場實時檢測；
(4)如選擇模擬輸出絕對值編碼器控制信號，則單片機通過SSI通訊輸出接口向需要這些信號的檢測設備提供受控的SSI格式編碼信號，根據需要對信號的幅度、周期以及數據的增減等進行改變；或設置固定的編碼增減量，依次發出SSI格式數據信號，以檢測該檢測設備能否及時做出正確的反應。
[0014]本發明信號測控儀提供電源檢測功能，在低於系統可靠工作電壓的情況下，則會發出報警的聲音。由於信號測控儀主要依靠電池供電，在做一般測試的情況下，可連續正常工作約有2個月左右，而如果為現場設備提供4-20mA的電流信號，則連續工作時間最多不超過8個工作日，所以需要及時對電池進行更換充電。如現場能夠提供電源，應儘可能給本設備接入外部供電電源，以保證本設備能夠提供穩定的電流信號、電壓信號以及可靠的無畸變通訊脈衝信號。
[0015]RS-485輸入、輸出接口用於和上位機進行通訊，用戶可以通過計算機讀取信號測控儀的測試數據，也可以通過此接口控制信號測控儀發出相應的控制信號；RS-485輸入、輸出接口還可以作為信號測控儀的擴展之用，通過級聯的方式將諸多控制板級聯在一起；也可使用該總線來連接RS-485總線協議的傳感器來採集相應的數據。
[0016]絕對值編碼器為該裝置的主要測控設備，當閘門開度發生變化時，絕對值編碼器就會做出相應反應，將形成的編碼信息在儀表時鐘脈衝的控制下，通過數字和時鐘信號轉換電路、SSI接口轉換電路發送至單片機進行分析處理，在顯示屏上顯示出來，同時將數據存儲在存儲器中。通過RS-485輸出接口可將處理後的數據發送至上位機上，這樣上位機在控制室就可以獲取現場檢測到的閘門開度數據以及其變化值。使用戶可根據實際情況來分析設備的運轉狀態是否正常，採取相應的控制措施，對設備進行調試。
[0017]使用信號測控儀可以減少設備實際運轉所帶來的能源損耗及由此而來的潛在的不安全因素，有利於大型系統設備的分階段安裝調試和驗收。從而提高了水利設備生產、安裝和維修過程的安全性和可靠性，適應各種條件的現場環境，既可以在現場進行監視控制，又可以利用現地計算機進行自動調試。對提高水利工程施工管理水平，提高工作效率等發揮相當大的作用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明。
[0019]圖1:本發明信號測控儀的原理框圖；
圖2:SSI接口轉換電路原理圖；
圖3:RS-485轉換電路圖；
圖4:數字和時鐘信號轉換電路圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合實例對本發明做進一步的闡述。
[0021]實施例一:
如圖1所示絕對值編碼器的信號測控儀，包括殼體，所述殼體內部設有單片機1、SSI接口轉換電路3與RS-485轉換電路2，所述單片機I分別與SSI接口轉換電路3、RS-485轉換電路2交互式連接；所述殼體的側壁設有SSI通訊輸入接口 7、SSI通訊輸出接口 5與RS-485輸入接口 13、RS-485輸出接口 14 ;所述SSI通訊輸入接口 7的輸入端與絕對值編碼器8的輸出端連接，SSI通訊輸入接口 7的輸出端通過數字和時鐘信號轉換電路4與SSI接口轉換電路3的輸入端交互式連接；所述SSI通訊輸出接口 5的輸入端通過數字和時鐘信號轉換電路4與SSI接口轉換電路3的輸出端交互式連接，SSI通訊輸出接口 5的輸出端與檢測設備6的輸入端連接；所述RS-485輸入接口 13、RS-485輸出接口 14的一端均與所述RS-485轉換電路2連接，另一端均與上位機15連接。
[0022]進一步，所述單片機I連接有為其提供工作電源的電池10與外部電源接口 9 ;所述單片機I輸出端連接有顯示屏12用於顯示絕對值編碼器輸入信號，或者顯示本儀表正在輸出的模擬SSI接口標準信號。
[0023]進一步，所述殼體表面設有用於設置單片機參數的按鍵11，所述按鍵11的輸出端與所述單片機I連接。
[0024]進一步，所述檢測設備6為開度儀或位移測量儀。
[0025]其中SSI接口轉換電路3是一種主機主動式讀出方式，即在主控者發出的同步脈衝的控制下從最高位開始傳輸。為了防止幹擾信號對數據的影響，絕對值編碼器傳送過來的數據是格雷碼數據，因此必須對其接收或發送的SSI格式編碼數據進行轉換。SSI接口轉換電路3作為主控方式讀出絕對值編碼器的位置信息的電路原理圖如圖2所示。
[0026]RS-485轉換電路2是採用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗共模幹擾能力增強，即抗噪聲幹擾性好。考慮到儀表現場使用距離較近，未接終端匹配電阻，該電路具有數據傳送方向使能位，實現數據信號轉換為RS-485信號的發送和接收，具體電路見圖3.信號測控儀提供受控的SSI格式的信號時，需要由數字和時鐘信號轉換電路4實現轉換，其電路原理圖見圖4所示。
[0027]實施例二: 上述絕對值編碼器信號測控儀的檢測方法，包括如下步驟:
(I)打開電源開關，單片機自動檢測電池電壓值，如果電量不足，則發出警告信息；
(2 )選擇工作類型與設置單片機參數:檢測絕對值編碼器輸入信號，或者模擬輸出絕對值編碼器控制信號；
(3)如選擇檢測絕對值編碼器輸入信號，則絕對值編碼器輸出的數據信號經單片機處理後，保存並發送到顯示屏進行顯示，並按照設定的時間間隔不斷的刷新；單片機同時向安裝設備發送SSI格式的數據信號，並同時通過RS-485轉換電路與上位機進行實時通訊，上位機接收信號並驅動單片機對絕對值編碼器進行現場實時檢測；
(4)如選擇模擬輸出絕對值編碼器控制信號，則單片機通過SSI通訊輸出接口向需要這些信號的檢測設備提供受控的SSI格式編碼信號，根據需要對信號的幅度、周期以及數據的增減等進行改變；或設置固定的編碼增減量，依次發出SSI格式數據信號，以檢測該檢測設備能否及時做出正確的反應。
[0028]當絕對值編碼器的轉軸旋轉時，其編碼數據也將發生變化，在絕對值編碼器信號測控儀的同步控制下，將數據通過信號線傳輸至單片機進行處理分析，單片機通過RS-485輸入、輸出接口將數據發送至上位機中。這樣信號測控儀或上位機就可以獲取檢測現場開度數據值以及其變化量，然後根據實際情況來判斷絕對值編碼器的工作狀態及測試精度。此外，信號測控儀也可根據實際需要，模擬輸出信號，提供給現場設備使用，以驅使現場的設備工作，確定控制信息能否在這些設備上得到正確的響應和做出正確的動作。所以本發明絕對值編碼器信號測控儀提高了水利系統設備的安全性和可靠性，使得水務自動化設備現場安裝、調試、測試、維護、維修等均可獨立進行，本發明適應各種條件的現場環境，既可以使用上位機進行監視控制，又可以在現場進行人工或自動監測。提供快捷方便的信息為設備的精細調試提供保證，也提高了水利工程現代化管理水平，提高了工作效率，發揮了相當大的經濟效益。
[0029]上面所述僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，並非對本發明的使用範圍進行限定，在不脫離本發明設計精神前提下，本領域普通工程技術人員對本發明技術方案做出的各種變形和改進，均應落入本發明的權利要求書確定的保護範圍內。
【權利要求】
1.絕對值編碼器信號測控儀，包括殼體，其特徵在於:所述殼體內部設有單片機、SSI接口轉換電路與RS-485轉換電路，所述單片機分別與SSI接口轉換電路、RS-485轉換電路交互式連接；所述殼體的側壁設有SSI通訊輸入、輸出接口與RS-485輸入、輸出接口，所述SSI通訊輸入接口的輸入端與絕對值編碼器的輸出端連接，SSI通訊輸入接口的輸出端與SSI接口轉換電路的輸入端連接；所述SSI通訊輸出接口的輸入端與SSI接口轉換電路的輸出端連接，SSI通訊輸出接口的輸出端與檢測設備的輸入端連接；所述RS-485輸入、輸出接口的一端均與所述RS-485轉換電路連接，另一端均與上位機連接。
2.根據權利要求1所述的絕對值編碼器的信號測控儀，其特徵在於:所述單片機連接有為其提供工作電源的電池與外部電源接口 ；所述單片機輸出端連接有顯示屏，用於顯示絕對值編碼器輸入信號，或者顯示本儀表正在輸出的模擬SSI接口標準信號。
3.根據權利要求1所述的絕對值編碼器信號測控儀，其特徵在於:所述殼體內設有數字和時鐘信號轉換電路，所述數字和時鐘信號轉換電路與SSI接口轉換電路進行交互式連接，數字和時鐘信號轉換電路的輸入端與所述的SSI通訊輸入接口的輸出端連接、其輸出端與SSI接口轉換電路的輸入端連接。
4.根據權利要求1所述的絕對值編碼器信號測控儀，其特徵在於:所述殼體表面設有用於設置單片機參數的按鍵，所述按鍵的輸出端與所述單片機連接。
5.根據權利要求1所述的絕對值編碼器信號測控儀，其特徵在於:所述檢測設備為開度儀或位移測量儀。
6.一種如權利要求1所述的絕對值編碼器信號測控儀的檢測方法，其特徵在於:包括如下步驟， (1)打開電源開關，單片機自動檢測電池電壓值，如果電量不足，則發出警告信息； (2)選擇工作類型與設置單片機參數:檢測絕對值編碼器輸入信號，或者模擬輸出絕對值編碼器控制信號； (3)如選擇檢測絕對值編碼器輸入信號，則絕對值編碼器輸出的數據信號經單片機處理後，保存並發送到顯示屏進行顯示，並按照設定的時間間隔不斷的刷新；單片機同時向安裝設備發送SSI格式的數據信號，同時通過RS-485轉換電路與上位機進行實時通訊，上位機接收信號並驅動單片機對絕對值編碼器進行現場實時檢測； (4)如選擇模擬輸出絕對值編碼器控制信號，則單片機通過SSI通訊輸出接口向需要這些信號的檢測設備提供受控的SSI接口編碼信號，根據需要對信號的幅度、周期以及數據的增減等進行改變；或設置固定的編碼增減量，依次發出SSI格式數據信號，以檢測該檢測設備能否及時做出正確的反應。
【文檔編號】G05B23/02GK103792939SQ201410041810
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月28日 優先權日:2014年1月28日
【發明者】李兵, 李之軍, 張希俊, 葉陽 申請人:合肥三立自動化工程有限公司