專(zhuān)利名稱(chēng)：礦用本安型超聲煤位傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電子學(xué)領(lǐng)域，尤其是礦用本安型超聲煤位傳感器。
背景技術(shù)：
煤礦皮帶機(jī)作為物料輸送系統(tǒng)，長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、高速度、大功率的帶式輸送機(jī)獲 得了廣泛應(yīng)用，煤礦皮帶機(jī)綜合保護(hù)系統(tǒng)是煤礦的煤炭安全運(yùn)輸系統(tǒng)的重要保證。當(dāng)前皮 帶機(jī)綜合保護(hù)系統(tǒng) 一般分以下功能皮帶跑偏，速度、超溫、斷帶、速度、堆煤保護(hù)等功能。煤 位傳感器是皮帶機(jī)堆煤保護(hù)中不可缺少的重要單元，由于井下皮帶機(jī)運(yùn)行的特殊性，當(dāng)前 皮帶機(jī)綜合保護(hù)系統(tǒng)煤位傳感器主要采取以下方式1)采用兩根導(dǎo)線(xiàn)形成的電接點(diǎn)或接 觸到煤后，通過(guò)接點(diǎn)電阻變化形成電信號(hào)；2)采用水銀接點(diǎn)，碰到煤后，傳感器產(chǎn)偏移一個(gè) 角度后，水銀接點(diǎn)閉合后，產(chǎn)生信號(hào)。以上兩種方式，不僅精度低、性能極不可靠，而且沒(méi)有 數(shù)據(jù)通訊接口，僅提供電平輸出，無(wú)法完成智能型數(shù)據(jù)交換；沒(méi)有控制輸出，無(wú)法獨(dú)立完成 閉環(huán)控制功能；無(wú)本地顯示功能，無(wú)法直觀看到當(dāng)前煤位狀態(tài)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供礦用本安型超聲煤位傳感器，采用32位并帶有CAN接口 的ARM MCU芯片，可以精確測(cè)定皮帶機(jī)頭煤倉(cāng)煤位及堆煤情況，并通過(guò)CAN總線(xiàn)與皮帶運(yùn)輸 監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，以解決現(xiàn)有技術(shù)出現(xiàn)的問(wèn)題。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為礦用本安型超聲煤位傳感器，其特征在于包括型號(hào)為L(zhǎng)PC2119的ARMMCU芯片，所 述ARM MCU芯片的引腳1、引腳2和引腳12上分別有導(dǎo)線(xiàn)連接至LED數(shù)顯模塊，ARM MCU芯 片的引腳34和引腳46上分別有導(dǎo)線(xiàn)連接至超聲波收發(fā)模塊，ARM MCU芯片的引腳3和引 腳5上分別有導(dǎo)線(xiàn)連接至CAN通訊模塊，ARM MCU芯片的引腳23和引腳27上分別有導(dǎo)線(xiàn) 連接至存儲(chǔ)器模塊，ARM MCU芯片的引腳45上有導(dǎo)線(xiàn)連接至繼電器輸出模塊，ARM MCU芯片 的引腳7、引腳18、引腳24、引腳43、引49、引腳51及引腳63上分別有導(dǎo)線(xiàn)連接至開(kāi)關(guān)電 源模塊，所述開(kāi)關(guān)電源模塊還通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與其他各模塊連接，并給其他各模塊供電；所述ARM MCU芯片的引腳14上有兩根導(dǎo)線(xiàn)弓I出，所述一根弓I出導(dǎo)線(xiàn)連接有上拉電阻后再通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連 接至開(kāi)關(guān)電源模塊，另一根引出導(dǎo)線(xiàn)連接有相互并聯(lián)的電容與開(kāi)關(guān)后接地，所述ARM MCU芯 片的引腳39與引腳40上分別通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接有串聯(lián)的電阻和發(fā)光二極管后，再連接至開(kāi)關(guān) 電源模塊，所述ARM MCU芯片的引腳41上有兩根導(dǎo)線(xiàn)引出，一根引出導(dǎo)線(xiàn)連接有上拉電阻 后再連接至開(kāi)關(guān)電源模塊，另一根引出導(dǎo)線(xiàn)連接至一個(gè)兩腳的連接器的引腳2上，所述兩 腳的連接器的引腳1接地，所述ARM MCU芯片的引腳61和引腳62之間通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接有一 個(gè)并聯(lián)電路，所述并聯(lián)電路包括相互串聯(lián)的兩個(gè)電容，所述兩個(gè)串聯(lián)的電容與一個(gè)電阻及 一個(gè)晶體振蕩器相互并聯(lián)后構(gòu)成并聯(lián)電路，所述兩個(gè)串聯(lián)的電容之間還有導(dǎo)線(xiàn)引出，所述 引出導(dǎo)線(xiàn)接地。所述開(kāi)關(guān)電源模塊包括型號(hào)為MC34063的第一電源芯片、型號(hào)為SPXl 117-1. 8的第二電源芯片和型號(hào)為SPX1117-3. 3的第三電源芯片；所述第一電源芯片的引腳1通過(guò)導(dǎo) 線(xiàn)分別與第一電源芯片的引腳7、引腳8連接，引腳2上有兩根導(dǎo)線(xiàn)引出，一根引出導(dǎo)線(xiàn)上連 接有電感后再連接至外部電源，另一根引出導(dǎo)線(xiàn)連接至穩(wěn)壓二極管的陰極，所述第一電源 芯片的引腳3上通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接有電容后分成三路，一路導(dǎo)線(xiàn)接地，另一路導(dǎo)線(xiàn)上連接有相 互并聯(lián)的兩個(gè)電容后再連接至外部電源，第三路導(dǎo)線(xiàn)連接至所述穩(wěn)壓二極管的陽(yáng)極，所述 第一電源芯片的引腳4接地，引腳5上有兩根導(dǎo)線(xiàn)引出，一根引出導(dǎo)線(xiàn)上連接有電阻后再接 地，另一根引出導(dǎo)線(xiàn)上連接有電阻后再連接至外部電源，所述第一電源芯片的引腳6上有 三根導(dǎo)線(xiàn)引出，一根引出導(dǎo)線(xiàn)上連接有電阻后再連接至所述第一電源芯片的引腳7，另一根 引出導(dǎo)線(xiàn)連接有相互并聯(lián)的兩個(gè)電容后接地，第三根引出導(dǎo)線(xiàn)上依次串聯(lián)有電感和二極管 后，再連接至繼電器輸出模塊給繼電器輸出模塊供電；所述第二電源芯片的引腳1上有導(dǎo) 線(xiàn)引出，所述引出導(dǎo)線(xiàn)分別連接至所述ARMMCU芯片的引腳18、引腳49及引腳63，所述第二 電源芯片的引腳2接地，引腳3通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接至外部電源，所述第二電源芯片的引腳2與引 腳3之間還連接有電容，引腳1與引腳2之間還通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接有相互并聯(lián)的三個(gè)電容；所述 第三電源芯片的引 腳1上有導(dǎo)線(xiàn)引出，所述引出導(dǎo)線(xiàn)分別連接至所述ARM MCU芯片的引腳 7、引腳24、引腳43及引腳51，所述引腳1上的引出導(dǎo)線(xiàn)還連接至所述LED數(shù)顯模塊、超聲 波收發(fā)模塊、繼電器輸出模塊及存儲(chǔ)器模塊，給所述各模塊供電，所述第三電源芯片的引腳 2接地，引腳3通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接至外部電源，所述第三電源芯片的引腳2與引腳3之間還連接 有相互并聯(lián)的兩個(gè)電容，引腳1與引腳2之間還通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接有相互并聯(lián)的四個(gè)電容；所述存儲(chǔ)器模塊包括型號(hào)為24C02的存儲(chǔ)芯片，所述存儲(chǔ)芯片的引腳1 引腳4 彼此通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)相互連接后接地，引腳1 引腳4還通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與所述存儲(chǔ)芯片的引腳7連接， 所述存儲(chǔ)芯片的引腳5和引腳6分別通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與所述ARM MCU芯片的引腳27與引腳23對(duì) 應(yīng)連接，引腳7通過(guò)電容與所述開(kāi)關(guān)電源模塊的第三電源芯片的引腳1上的引出導(dǎo)線(xiàn)連接， 引腳8與所述開(kāi)關(guān)電源模塊的第三電源芯片的引腳1上的引出導(dǎo)線(xiàn)連接，所述存儲(chǔ)芯片引 腳5與連接有電容的引腳7之間、引腳6與連接有電容的引腳7之間還分別通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接 有電阻；所述LED數(shù)顯模塊包括三個(gè)型號(hào)為HH508A的LED七段顯示器，以及分別與三個(gè) LED七段顯示器對(duì)應(yīng)電連接的三個(gè)三極管，每個(gè)三極管的集電極分別通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與對(duì)應(yīng)的 LED七段顯示器的引腳6連接，三極管的基極上分別連接有電阻后，再分別通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與所述 ARM MCU芯片的引腳1、引腳2及引腳12連接，三個(gè)三極管的發(fā)射極彼此通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接后， 再通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與所述開(kāi)關(guān)電源模塊的第三電源芯片的引腳1連接，所述三個(gè)LED七段顯示器 的數(shù)碼管段碼引腳2 引腳5、引腳8 引腳10分別通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接有電阻后，再對(duì)應(yīng)連接至 所述ARM MCU芯片的引腳38、引腳37、引腳35、引腳32、引腳31、引腳30及引腳27，其中一 個(gè)LED七段顯示器的引腳7接地；所述繼電器輸出模塊包括有一個(gè)三極管，所述三極管的基極上通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接有電 阻后，再與所述ARM MCU芯片的引腳45連接，三極管的發(fā)射極接地，集電極上連接有繼電器 后，再連接至外部電源，所述繼電器兩端還并聯(lián)有二極管，還包括一個(gè)八腳的連接器，所述 繼電器的兩個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)的一端分別通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接至所述八腳的連接器的引腳1，另一端分 別通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接至所述八腳的連接器的引腳2，所述開(kāi)關(guān)電源模塊的第一電源芯片的引腳 6上的導(dǎo)線(xiàn)連接至所述八腳的連接器的引腳7，所述八腳的連接器的引腳8接地；[0010]所述CAN通訊模塊包括型號(hào)為PCA82C250的CAN總線(xiàn)芯片，所述CAN總線(xiàn)芯片的引腳1通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與所述ARM MCU芯片的引腳3連接，引腳2接地，引腳3通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接至外 部電源，引腳4通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與所述ARM MCU芯片的引腳5連接，引腳6與引腳7分別通過(guò)導(dǎo)線(xiàn) 對(duì)應(yīng)連接至所述繼電器輸出模塊的八腳的連接器的引腳6和引腳5，所述CAN總線(xiàn)芯片的引 腳6和引腳7之間還通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接有電阻，所述CAN總線(xiàn)芯片的引腳8上連接有電阻后接 地；所述超聲波收發(fā)模塊包括超聲波發(fā)送器、超聲波接收器及型號(hào)為L(zhǎng)M567的頻率鎖 相芯片，所述ARM MCU芯片的引腳34上的導(dǎo)線(xiàn)分成兩路，一路連接有上拉電阻后連接至所 述開(kāi)關(guān)電源模塊的第三電源芯片的引腳1上，另一路連接有電阻后，導(dǎo)線(xiàn)分成兩路，一路導(dǎo) 線(xiàn)上串聯(lián)有一個(gè)型號(hào)為CD4069的六反相器和電阻后，再連接至所述超聲波發(fā)送器的一個(gè) 接線(xiàn)柱上，另一路串聯(lián)有兩個(gè)型號(hào)為CD4069的六反相器后，再連接至所述超聲波發(fā)送器的 另一個(gè)接線(xiàn)柱上；所述頻率鎖相芯片的引腳1與引腳2上分別連接有電容后接地，引腳7接 地，引腳3通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接有電容后，再連接至一個(gè)并聯(lián)支路，所述并聯(lián)支路包括三個(gè)相互串 聯(lián)的型號(hào)為CD4069的六反相器，所述三個(gè)六反相器相互串聯(lián)后，再與一個(gè)電阻并聯(lián)構(gòu)成并 聯(lián)支路，所述引腳3連接至并聯(lián)支路后，再通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接至所述超聲波接收器的一個(gè)接線(xiàn) 柱上，所述超聲波接收器的另一個(gè)接線(xiàn)柱接地，所述頻率鎖相芯片的引腳4上有兩根導(dǎo)線(xiàn) 引出，一根引出導(dǎo)線(xiàn)連接有相互并聯(lián)的兩個(gè)電容后接地，另一根導(dǎo)線(xiàn)連接至外部電源，所述 頻率鎖相芯片的引腳5與引腳6之間通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接有電阻，所述引腳6上還通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接 有電容后接地，所述頻率鎖相芯片的引腳8連接至型號(hào)為PC357的光電耦合器，所述光電耦 合器中發(fā)光二極管的陽(yáng)極通過(guò)電阻連接至外部電源，發(fā)光二極管的陰極與所述頻率鎖相芯 片的引腳8連接，所述光電耦合器中的三極管的發(fā)射極與集電極之間連接有電容，所述三 極管的集電極上還有兩根導(dǎo)線(xiàn)引出，一根導(dǎo)線(xiàn)連接有上拉電阻后再連接至所述開(kāi)關(guān)電源模 塊的第三電源芯片的引腳1上，另一根引出導(dǎo)線(xiàn)連接至所述ARMMCU芯片的引腳46上，所述 三極管的發(fā)射機(jī)還通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)接地。本實(shí)用新型采用ARM32位ARM MCU芯片做為核心部件，由ARM MCU芯片輸出40KHz 信號(hào)驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)送器，通過(guò)回波信號(hào)計(jì)算出皮帶機(jī)煤倉(cāng)煤位情況，并可精確非接觸測(cè)量 出煤位高度。在電路設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)超聲回波信號(hào)采取頻率鎖相，并通過(guò)中斷通知ARM MCU芯片，ARM MCU芯片通過(guò)對(duì)信號(hào)中斷的響應(yīng)，對(duì)過(guò)發(fā)送與接收時(shí)間差測(cè)定出煤位信息。ARM MCU芯片計(jì) 算出煤位信息后，將顯示數(shù)據(jù)送到LED數(shù)顯模塊的數(shù)碼管進(jìn)行顯示，并通過(guò)CAN通訊模塊完 成與煤礦井下運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。另一方面，繼電器輸出模塊保持與當(dāng)前皮帶機(jī)控 制系統(tǒng)的兼容。本實(shí)用新型采用新型ARM 32位并帶有CAN接口的ARM MCU芯片，并采用超聲波進(jìn) 行非接觸測(cè)量皮帶機(jī)煤倉(cāng)煤位數(shù)據(jù)，具有多種輸出模式，使用方式多變，既能與當(dāng)前皮帶機(jī) 綜合保護(hù)設(shè)備配合使用，又可完成獨(dú)立控制功能。本實(shí)用新型的LED數(shù)顯模塊具有三位數(shù) 碼管顯示煤位高度，能直觀的顯示煤倉(cāng)信息。本實(shí)用新型具有CAN通訊功能，能將數(shù)據(jù)通過(guò) CAN總線(xiàn)送到上位計(jì)算機(jī)其它具有CAN接口的智能終端。CAN接口是一種高性能多主掌握 現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)總線(xiàn)，在5000波特率下工作，數(shù)據(jù)可有效傳輸10Km。[0015]
圖1為本實(shí)用新型的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型電路結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
如圖1、圖2所示。礦用本安型超聲煤位傳感器，包括作為CPU的型號(hào)為L(zhǎng)PC2119 的ARM MCU芯片4U3A，所述ARM MCU芯片4U3A的引腳1、引腳2和引腳12上分別有導(dǎo)線(xiàn)連 接至LED數(shù)顯模塊，ARM MCU芯片4U3A的引腳34和引腳46上分別有導(dǎo)線(xiàn)連接至超聲波收發(fā)模塊，ARM MCU芯片4U3A的引腳3和引腳5上分別有導(dǎo)線(xiàn)連接至CAN通訊模塊，ARM MCU 芯片4U3A的引腳23和引腳27上分別有導(dǎo)線(xiàn)連接至存儲(chǔ)器模塊，ARM MCU芯片4U3A的引 腳45上有導(dǎo)線(xiàn)連接至繼電器輸出模塊，ARM MCU芯片4U3A的引腳7、引腳18、引腳24、引腳 43、引49、引腳51及引腳63上分別有導(dǎo)線(xiàn)連接至開(kāi)關(guān)電源模塊，所述開(kāi)關(guān)電源模塊還通過(guò) 導(dǎo)線(xiàn)與其他各模塊連接，并給其他各模塊供電；所述ARM MCU芯片4U3A的引腳14上有兩 根導(dǎo)線(xiàn)引出，所述一根引出導(dǎo)線(xiàn)連接有上拉電阻PRl后再通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接至開(kāi)關(guān)電源模塊， 另一根引出導(dǎo)線(xiàn)連接有相互并聯(lián)的電容PC7與開(kāi)關(guān)PBl后接地，所述ARM MCU芯片4U3A的 引腳39與引腳40上分別通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接有串聯(lián)的電阻R30、R31和發(fā)光二極管D10、Dll后， 再連接至開(kāi)關(guān)電源模塊，所述ARM MCU芯片4U3A的引腳41上有兩根導(dǎo)線(xiàn)弓丨出，一根引出導(dǎo) 線(xiàn)連接有上拉電阻R58后再連接至開(kāi)關(guān)電源模塊，另一根引出導(dǎo)線(xiàn)連接至一個(gè)兩腳的連接 器C0N2的引腳2上，所述兩腳的連接器C0N2的引腳1接地，所述ARM MCU芯片4U3A的引 腳61和引腳62之間通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接有一個(gè)并聯(lián)電路，所述并聯(lián)電路包括相互串聯(lián)的兩個(gè)電 容C28、C29，所述兩個(gè)串聯(lián)的電容C28、C29與一個(gè)電阻R55及一個(gè)晶體振蕩器Yl相互并聯(lián) 后構(gòu)成并聯(lián)電路，所述兩個(gè)串聯(lián)的電容C28、C29之間還有導(dǎo)線(xiàn)引出，所述引出導(dǎo)線(xiàn)接地。所述開(kāi)關(guān)電源模塊包括型號(hào)為MC34063的第一電源芯片U4、型號(hào)為SPXl 117-1. 8 的第二電源芯片2U3和型號(hào)為SPX1117-3. 3的第三電源芯片3U1 ；所述第一電源芯片U4的 引腳1通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)分別與第一電源芯片U4的引腳7、引腳8連接，引腳2上有兩根導(dǎo)線(xiàn)引出， 一根引出導(dǎo)線(xiàn)上連接有電感Ll后再連接至外部電源，另一根引出導(dǎo)線(xiàn)連接至穩(wěn)壓二極管 1D2的陰極，所述第一電源芯片U4的引腳3上通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接有電容C2后分成三路，一路導(dǎo) 線(xiàn)接地，另一路導(dǎo)線(xiàn)上連接有相互并聯(lián)的兩個(gè)電容C4、C5后再連接至外部電源，第三路導(dǎo) 線(xiàn)連接至所述穩(wěn)壓二極管1D2的陽(yáng)極，所述第一電源芯片U4的引腳4接地，引腳5上有兩 根導(dǎo)線(xiàn)引出，一根引出導(dǎo)線(xiàn)上連接有電阻R5后再接地，另一根引出導(dǎo)線(xiàn)上連接有電阻R4后 再連接至外部電源，所述第一電源芯片U4的引腳6上有三根導(dǎo)線(xiàn)引出，一根引出導(dǎo)線(xiàn)上連 接有電阻R3后再連接至所述第一電源芯片U4的引腳7，另一根引出導(dǎo)線(xiàn)連接有相互并聯(lián)的 兩個(gè)電容Cl、C3后接地，第三根引出導(dǎo)線(xiàn)上依次串聯(lián)有電感ILl和二極管Dl后，再連接至 繼電器輸出模塊給繼電器輸出模塊供電；所述第二電源芯片2U3的引腳1上有導(dǎo)線(xiàn)引出，所 述引出導(dǎo)線(xiàn)分別連接至所述ARM MCU芯片4U3A的引腳18、引腳49及引腳63，所述第二電 源芯片2U3的引腳2接地，引腳3通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接至外部電源，所述第二電源芯片2U3的引腳 2與引腳3之間還連接有電容2C2，引腳1與引腳2之間還通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接有相互并聯(lián)的三個(gè) 電容2C3、2C4、2C5 ；所述第三電源芯片3U1的引腳1上有導(dǎo)線(xiàn)引出，所述引出導(dǎo)線(xiàn)分別連接 至所述ARM MCU芯片4U3A的引腳7、引腳24、引腳43及引腳51，所述引腳1上的引出導(dǎo)線(xiàn) 還連接至所述LED數(shù)顯模塊、超聲波收發(fā)模塊、繼電器輸出模塊及存儲(chǔ)器模塊，給所述各模塊供電，所述第三電源芯片3U1的引腳2接地，引腳3通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接至外部電源，所述第三 電源芯片3U1的引腳2與引腳3之間還連接有相互并聯(lián)的兩個(gè)電容3C1、3C2，引腳1與引腳 2之間還通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接有相互并聯(lián)的四個(gè)電容3C3、3C4、3C5、3C6 ；所述存儲(chǔ)器模塊包括型號(hào)為24C02的存儲(chǔ)芯片U8，所述存儲(chǔ)芯片U8的引腳1 引腳4彼此通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)相互連接后接地，引腳1 引腳4還通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與所述存儲(chǔ)芯片U8的引 腳7連接，所述存儲(chǔ)芯片U8的引腳5和引腳6分別通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與所述ARM MCU芯片4U3A的 引腳27與引腳23對(duì)應(yīng)連接，引腳7通過(guò)電容C40與所述開(kāi)關(guān)電源模塊的第三電源芯片3 U1 的引腳1上的引出導(dǎo)線(xiàn)連接，引腳8與所述開(kāi)關(guān)電源模塊的第三電源芯片3U1的引腳1上 的引出導(dǎo)線(xiàn)連接，所述存儲(chǔ)芯片U8引腳5與連接有電容C40的引腳7之間、引腳6與連接 有電容C40的引腳7之間還分別通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接有電阻R12、Rll ；所述LED數(shù)顯模塊包括三個(gè)型號(hào)為HH508A的LED七段顯示器Si、S2、S3，以及分 別與三個(gè)LED七段顯示器對(duì)應(yīng)電連接的三個(gè)三極管4V1、4V2、4V3，每個(gè)三極管的集電極分 別通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與對(duì)應(yīng)的LED七段顯示器的引腳6連接，三極管的基極上分別連接有電阻4R10、 4R1U4R12后，再分別通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與所述ARM MCU芯片4U3A的引腳1、引腳2及引腳12連接， 三個(gè)三極管4V1、4V2、4V3的發(fā)射極彼此通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接后，再通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與所述開(kāi)關(guān)電源模塊 的第三電源芯片3U1的引腳1連接，所述三個(gè)LED七段顯示器Si、S2、S3的數(shù)碼管段碼引 腳2 引腳5、引腳8 引腳10分別通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接有電阻4R2 4R8后，再對(duì)應(yīng)連接至所 述ARM MCU芯片4U3A的引腳38、引腳37、引腳35、引腳32、引腳31、引腳30及引腳27，其 中一個(gè)LED七段顯示器4V2的引腳7接地；所述繼電器輸出模塊包括有一個(gè)三極管6BG2，所述三極管6BG2的基極上通過(guò)導(dǎo) 線(xiàn)連接有電阻6R1后，再與所述ARM MCU芯片4U3A的引腳45連接，三極管6BG2的發(fā)射極 接地，集電極上連接有繼電器6JQ2后，再連接至外部電源，所述繼電器6JQ2兩端還并聯(lián)有 二極管6D2，還包括一個(gè)八腳的連接器JA1，所述繼電器6JQ2的兩個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)的一端分別通 過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接至所述八腳JAl的連接器的引腳1，另一端分別通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接至所述八腳的連 接器JAl的引腳2，所述開(kāi)關(guān)電源模塊的第一電源芯片U4的引腳6上的導(dǎo)線(xiàn)連接至所述八 腳的連接器JAl的引腳7，所述八腳的連接器JAl的引腳8接地；所述CAN通訊模塊包括型號(hào)為PCA82C250的CAN總線(xiàn)芯片8U1，所述CAN總線(xiàn)芯 片8U1的引腳1通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與所述ARM MCU芯片4U3A的引腳3連接，引腳2接地，引腳3通 過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接至外部電源，引腳4通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與所述ARMMCU芯片4U3A的引腳5連接，引腳6與引腳7分別通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)對(duì)應(yīng)連接至所述繼電器 輸出模塊的八腳的連接器JAl的引腳6和引腳5，所述CAN總線(xiàn)芯片8U1的引腳6和引腳7之 間還通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接有電阻8R1A，所述CAN總線(xiàn)芯片8U1的引腳8上連接有電阻8R3后接地；所述超聲波收發(fā)模塊包括超聲波發(fā)送器T2、超聲波接收器Tl及型號(hào)為L(zhǎng)M567的頻 率鎖相芯片U2，所述ARM MCU芯片4U3A的引腳34上的導(dǎo)線(xiàn)分成兩路，一路連接有上拉電阻 R8后連接至所述開(kāi)關(guān)電源模塊的第三電源芯片3U1的引腳1上，另一路連接有電阻R7后， 導(dǎo)線(xiàn)分成兩路，一路導(dǎo)線(xiàn)上串聯(lián)有一個(gè)型號(hào)為⑶4069的六反相器UlD和電阻R6后，再連 接至所述超聲波發(fā)送器T2的一個(gè)接線(xiàn)柱上，另一路串聯(lián)有兩個(gè)型號(hào)為⑶4069的六反相器 U1F、U1E后，再連接至所述超聲波發(fā)送器T2的另一個(gè)接線(xiàn)柱上；所述頻率鎖相芯片U2的引 腳1與引腳2上分別連接有電容C13、C14后接地，引腳7接地，引腳3通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接有電容C9后，再連接至一個(gè)并聯(lián)支路，所述并聯(lián)支路包括三個(gè)相互串聯(lián)的型號(hào)為CD4069的六反相器U1A、U1B、U1C，所述三個(gè)六反相器相互串聯(lián)后，再與一個(gè)電阻Rl并聯(lián)構(gòu)成并聯(lián)支路，所述 引腳3連接至并聯(lián)支路后，再通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接至所述超聲波接收器Tl的一個(gè)接線(xiàn)柱上，所述 超聲波接收器Tl的另一個(gè)接線(xiàn)柱接地，所述頻率鎖相芯片U2的引腳4上有兩根導(dǎo)線(xiàn)引出， 一根引出導(dǎo)線(xiàn)連接有相互并聯(lián)的兩個(gè)電容CIO、Cll后接地，另一根導(dǎo)線(xiàn)連接至外部電源， 所述頻率鎖相芯片U2的引腳5與引腳6之間通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接有電阻R10，所述引腳6上還通 過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接有電容C12后接地，所述頻率鎖相芯片U2的引腳8連接至型號(hào)為PC357的光電 耦合器DAl，所述光電耦合器DAl中發(fā)光二極管的陽(yáng)極通過(guò)電阻R13連接至外部電源，發(fā)光 二極管的陰極與所述頻率鎖相芯片U2的引腳8連接，所述光電耦合器DAl中的三極管的發(fā) 射極與集電極之間連接有電容C102，所述三極管的集電極上還有兩根導(dǎo)線(xiàn)引出，一根導(dǎo)線(xiàn) 連接有上拉電阻R14后再連接至所述開(kāi)關(guān)電源模塊的第三電源芯片3U1的引腳1上，另一 根引出導(dǎo)線(xiàn)連接至所述ARM MCU芯片4U3A的引腳46上，所述三極管的發(fā)射機(jī)還通過(guò)導(dǎo)線(xiàn) 接地。礦用本安型超聲煤位傳感器，主機(jī)采用ARM MCU芯片為處理器，包括LED數(shù)顯模 塊、超聲波收發(fā)模塊、存儲(chǔ)器模塊、CAN通訊模塊、繼電器輸出模塊、開(kāi)關(guān)電源模塊，其中LED 數(shù)顯模塊的三個(gè)LED七段顯示器的電平接口(第6腳)分別通過(guò)三極管串連電阻后與ARM MCU芯片LPC2119(5U1)的I/O 口(第1、2、12腳)連接，用于選通相應(yīng)的顯示位；數(shù)碼管段 碼腳通過(guò)電阻4R2-4R8與5U1的IO 口 27、30、31、32、35、37、38用于接受CPU傳送來(lái)的段 碼信息。超聲波收發(fā)模塊與5U1的34腳、46腳相接。CPU通過(guò)34腳送出40KHz的PWM信 號(hào)，經(jīng)過(guò)由Ul (⑶4069)組成的驅(qū)動(dòng)電路，將超聲脈沖信號(hào)送至超聲波發(fā)送器T2，T2向空間 發(fā)送40KHz的超聲波信號(hào)，超聲波經(jīng)反射后，由超聲波接收器Tl接收到回波信號(hào)，經(jīng)放大 后進(jìn)入頻率鎖相器U2(LM567)，U2檢測(cè)到40KHz的有效信號(hào)后，通過(guò)光耦向CPU請(qǐng)求中斷。 CPU通過(guò)發(fā)送與回程信號(hào)時(shí)間差，計(jì)算出煤位信息。存儲(chǔ)器模塊的單片24c02寄存器的時(shí) 鐘輸出端(第6腳)與ARM MCU芯片的時(shí)鐘輸入端(第23腳)連接，24c02寄存器的數(shù)據(jù) 輸入口(第5腳)與ARM MCU芯片的通信數(shù)據(jù)輸出端(第27腳)連接，CAN通訊模塊的 8U1 (PCA82C250)差分總線(xiàn)收發(fā)器的總線(xiàn)傳輸端口(第1、4腳)與ARM MCU芯片的總線(xiàn)傳輸 端口(第3、5腳)連接ARM MCU芯片的控制信號(hào)輸出端口(第45腳)通過(guò)繼電器輸出模塊 的三極管放大控制信號(hào)連接置繼電器，12 24V直流電通過(guò)開(kāi)關(guān)電源模塊的U4(MC34063)、 2U3 (SPX1117-1.8)、3U1 (SPX1117-3. 3)芯片調(diào)整給各模塊供電。在安裝時(shí)，將煤位傳感器掛在皮帶機(jī)煤倉(cāng)上部，在煤倉(cāng)空倉(cāng)時(shí)，當(dāng)顯示器顯示數(shù)據(jù) 信息有效時(shí)并穩(wěn)定后，按下面板上設(shè)定按鈕，則當(dāng)前零點(diǎn)數(shù)據(jù)存入傳感器內(nèi)部EEPEOM中， 有煤時(shí)，數(shù)碼管正常顯示O-lOOcm，表示的煤位信息。當(dāng)傳感器檢測(cè)的煤位數(shù)據(jù)超過(guò)內(nèi)部設(shè) 定值時(shí)，傳感器有控制信號(hào)輸出，傳感器通訊總線(xiàn)輸出可接入智能型皮帶機(jī)綜合保護(hù)系統(tǒng) 或上位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。系統(tǒng)將根據(jù)煤位情況，采取停機(jī)或其它保護(hù)措施。
權(quán)利要求礦用本安型超聲煤位傳感器，其特征在于包括型號(hào)為L(zhǎng)PC2119的ARMMCU芯片，所述ARM MCU芯片的引腳1、引腳2和引腳12上分別有導(dǎo)線(xiàn)連接至LED數(shù)顯模塊，ARM MCU芯片的引腳34和引腳46上分別有導(dǎo)線(xiàn)連接至超聲波收發(fā)模塊，ARM MCU芯片的引腳3和引腳5上分別有導(dǎo)線(xiàn)連接至CAN通訊模塊，ARM MCU芯片的引腳23和引腳27上分別有導(dǎo)線(xiàn)連接至存儲(chǔ)器模塊，ARM MCU芯片的引腳45上有導(dǎo)線(xiàn)連接至繼電器輸出模塊，ARM MCU芯片的引腳7、引腳18、引腳24、引腳43、引49、引腳51及引腳63上分別有導(dǎo)線(xiàn)連接至開(kāi)關(guān)電源模塊，所述開(kāi)關(guān)電源模塊還通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與其他各模塊連接，并給其他各模塊供電；所述ARM MCU芯片的引腳14上有兩根導(dǎo)線(xiàn)引出，所述一根引出導(dǎo)線(xiàn)連接有上拉電阻后再通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接至開(kāi)關(guān)電源模塊，另一根引出導(dǎo)線(xiàn)連接有相互并聯(lián)的電容與開(kāi)關(guān)后接地，所述ARM MCU芯片的引腳39與引腳40上分別通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接有串聯(lián)的電阻和發(fā)光二極管后，再連接至開(kāi)關(guān)電源模塊，所述ARM MCU芯片的引腳41上有兩根導(dǎo)線(xiàn)引出，一根引出導(dǎo)線(xiàn)連接有上拉電阻后再連接至開(kāi)關(guān)電源模塊，另一根引出導(dǎo)線(xiàn)連接至一個(gè)兩腳的連接器的引腳2上，所述兩腳的連接器的引腳1接地，所述ARM MCU芯片的引腳61和引腳62之間通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接有一個(gè)并聯(lián)電路，所述并聯(lián)電路包括相互串聯(lián)的兩個(gè)電容，所述兩個(gè)串聯(lián)的電容與一個(gè)電阻及一個(gè)晶體振蕩器相互并聯(lián)后構(gòu)成并聯(lián)電路，所述兩個(gè)串聯(lián)的電容之間還有導(dǎo)線(xiàn)引出，所述引出導(dǎo)線(xiàn)接地。所述開(kāi)關(guān)電源模塊包括型號(hào)為MC34063的第一電源芯片、型號(hào)為SPX1117-1.8的第二電源芯片和型號(hào)為SPX1117-3.3的第三電源芯片；所述第一電源芯片的引腳1通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)分別與第一電源芯片的引腳7、引腳8連接，引腳2上有兩根導(dǎo)線(xiàn)引出，一根引出導(dǎo)線(xiàn)上連接有電感后再連接至外部電源，另一根引出導(dǎo)線(xiàn)連接至穩(wěn)壓二極管的陰極，所述第一電源芯片的引腳3上通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接有電容后分成三路，一路導(dǎo)線(xiàn)接地，另一路導(dǎo)線(xiàn)上連接有相互并聯(lián)的兩個(gè)電容后再連接至外部電源，第三路導(dǎo)線(xiàn)連接至所述穩(wěn)壓二極管的陽(yáng)極，所述第一電源芯片的引腳4接地，引腳5上有兩根導(dǎo)線(xiàn)引出，一根引出導(dǎo)線(xiàn)上連接有電阻后再接地，另一根引出導(dǎo)線(xiàn)上連接有電阻后再連接至外部電源，所述第一電源芯片的引腳6上有三根導(dǎo)線(xiàn)引出，一根引出導(dǎo)線(xiàn)上連接有電阻后再連接至所述第一電源芯片的引腳7，另一根引出導(dǎo)線(xiàn)連接有相互并聯(lián)的兩個(gè)電容后接地，第三根引出導(dǎo)線(xiàn)上依次串聯(lián)有電感和二極管后，再連接至繼電器輸出模塊給繼電器輸出模塊供電；所述第二電源芯片的引腳1上有導(dǎo)線(xiàn)引出，所述引出導(dǎo)線(xiàn)分別連接至所述ARMMCU芯片的引腳18、引腳49及引腳63，所述第二電源芯片的引腳2接地，引腳3通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接至外部電源，所述第二電源芯片的引腳2與引腳3之間還連接有電容，引腳1與引腳2之間還通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接有相互并聯(lián)的三個(gè)電容；所述第三電源芯片的引腳1上有導(dǎo)線(xiàn)引出，所述引出導(dǎo)線(xiàn)分別連接至所述ARM MCU芯片的引腳7、引腳24、引腳43及引腳51，所述引腳1上的引出導(dǎo)線(xiàn)還連接至所述LED數(shù)顯模塊、超聲波收發(fā)模塊、繼電器輸出模塊及存儲(chǔ)器模塊，給所述各模塊供電，所述第三電源芯片的引腳2接地，引腳3通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接至外部電源，所述第三電源芯片的引腳2與引腳3之間還連接有相互并聯(lián)的兩個(gè)電容，引腳1與引腳2之間還通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接有相互并聯(lián)的四個(gè)電容；所述存儲(chǔ)器模塊包括型號(hào)為24C02的存儲(chǔ)芯片，所述存儲(chǔ)芯片的引腳1～引腳4彼此通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)相互連接后接地，引腳1～引腳4還通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與所述存儲(chǔ)芯片的引腳7連接，所述存儲(chǔ)芯片的引腳5和引腳6分別通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與所述ARM MCU芯片的引腳27與引腳23對(duì)應(yīng)連接，引腳7通過(guò)電容與所述開(kāi)關(guān)電源模塊的第三電源芯片的引腳1上的引出導(dǎo)線(xiàn)連接，引腳8與所述開(kāi)關(guān)電源模塊的第三電源芯片的引腳1上的引出導(dǎo)線(xiàn)連接，所述存儲(chǔ)芯片引腳5與連接有電容的引腳7之間、引腳6與連接有電容的引腳7之間還分別通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接有電阻；所述LED數(shù)顯模塊包括三個(gè)型號(hào)為HH508A的LED七段顯示器，以及分別與三個(gè)LED七段顯示器對(duì)應(yīng)電連接的三個(gè)三極管，每個(gè)三極管的集電極分別通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與對(duì)應(yīng)的LED七段顯示器的引腳6連接，三極管的基極上分別連接有電阻后，再分別通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與所述ARM MCU芯片的引腳1、引腳2及引腳12連接，三個(gè)三極管的發(fā)射極彼此通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接后，再通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與所述開(kāi)關(guān)電源模塊的第三電源芯片的引腳1連接，所述三個(gè)LED七段顯示器的數(shù)碼管段碼引腳2～引腳5、引腳8～引腳10分別通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接有電阻后，再對(duì)應(yīng)連接至所述ARM MCU芯片的引腳38、引腳37、引腳35、引腳32、引腳31、引腳30及引腳27，其中一個(gè)LED七段顯示器的引腳7接地；所述繼電器輸出模塊包括有一個(gè)三極管，所述三極管的基極上通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接有電阻后，再與所述ARM MCU芯片的引腳45連接，三極管的發(fā)射極接地，集電極上連接有繼電器后，再連接至外部電源，所述繼電器兩端還并聯(lián)有二極管，還包括一個(gè)八腳的連接器，所述繼電器的兩個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)的一端分別通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接至所述八腳的連接器的引腳1，另一端分別通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接至所述八腳的連接器的引腳2，所述開(kāi)關(guān)電源模塊的第一電源芯片的引腳6上的導(dǎo)線(xiàn)連接至所述八腳的連接器的引腳7，所述八腳的連接器的引腳8接地；所述CAN通訊模塊包括型號(hào)為PCA82C250的CAN總線(xiàn)芯片，所述CAN總線(xiàn)芯片的引腳1通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與所述ARM MCU芯片的引腳3連接，引腳2接地，引腳3通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接至外部電源，引腳4通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與所述ARM MCU芯片的引腳5連接，引腳6與引腳7分別通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)對(duì)應(yīng)連接至所述繼電器輸出模塊的八腳的連接器的引腳6和引腳5，所述CAN總線(xiàn)芯片的引腳6和引腳7之間還通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接有電阻，所述CAN總線(xiàn)芯片的引腳8上連接有電阻后接地；所述超聲波收發(fā)模塊包括超聲波發(fā)送器、超聲波接收器及型號(hào)為L(zhǎng)M567的頻率鎖相芯片，所述ARM MCU芯片的引腳34上的導(dǎo)線(xiàn)分成兩路，一路連接有上拉電阻后連接至所述開(kāi)關(guān)電源模塊的第三電源芯片的引腳1上，另一路連接有電阻后，導(dǎo)線(xiàn)分成兩路，一路導(dǎo)線(xiàn)上串聯(lián)有一個(gè)型號(hào)為CD4069的六反相器和電阻后，再連接至所述超聲波發(fā)送器的一個(gè)接線(xiàn)柱上，另一路串聯(lián)有兩個(gè)型號(hào)為CD4069的六反相器后，再連接至所述超聲波發(fā)送器的另一個(gè)接線(xiàn)柱上；所述頻率鎖相芯片的引腳1與引腳2上分別連接有電容后接地，引腳7接地，引腳3通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接有電容后，再連接至一個(gè)并聯(lián)支路，所述并聯(lián)支路包括三個(gè)相互串聯(lián)的型號(hào)為CD4069的六反相器，所述三個(gè)六反相器相互串聯(lián)后，再與一個(gè)電阻并聯(lián)構(gòu)成并聯(lián)支路，所述引腳3連接至并聯(lián)支路后，再通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接至所述超聲波接收器的一個(gè)接線(xiàn)柱上，所述超聲波接收器的另一個(gè)接線(xiàn)柱接地，所述頻率鎖相芯片的引腳4上有兩根導(dǎo)線(xiàn)引出，一根引出導(dǎo)線(xiàn)連接有相互并聯(lián)的兩個(gè)電容后接地，另一根導(dǎo)線(xiàn)連接至外部電源，所述頻率鎖相芯片的引腳5與引腳6之間通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接有電阻，所述引腳6上還通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接有電容后接地，所述頻率鎖相芯片的引腳8連接至型號(hào)為PC357的光電耦合器，所述光電耦合器中發(fā)光二極管的陽(yáng)極通過(guò)電阻連接至外部電源，發(fā)光二極管的陰極與所述頻率鎖相芯片的引腳8連接，所述光電耦合器中的三極管的發(fā)射極與集電極之間連接有電容，所述三極管的集電極上還有兩根導(dǎo)線(xiàn)引出，一根導(dǎo)線(xiàn)連接有上拉電阻后再連接至所述開(kāi)關(guān)電源模塊的第三電源芯片的引腳1上，另一根引出導(dǎo)線(xiàn)連接至所述ARMMCU芯片的引腳46上，所述三極管的發(fā)射機(jī)還通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)接地。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種礦用本安型超聲煤位傳感器，由主機(jī)電路和速度傳感器構(gòu)成，主機(jī)采用ARM MCU芯片為處理器，包括LED數(shù)顯模塊、超聲波收發(fā)模塊、存儲(chǔ)器模塊、CAN通訊模塊、繼電器輸出模塊、開(kāi)關(guān)電源模塊?？蓮V泛應(yīng)用于井下皮帶機(jī)綜合保護(hù)系統(tǒng)、帶有上位機(jī)監(jiān)控的皮帶機(jī)運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)中及其它需要數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳的系統(tǒng)中。
文檔編號(hào)G01F23/296GK201569471SQ200920172320
公開(kāi)日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2009年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月31日
發(fā)明者楊同學(xué), 田玉英, 程家龍 申請(qǐng)人:淮南市啟迪電子有限公司;劉正懷;楊斐斐