井口煤仓仓位检测、显示系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本实用新型涉及一种煤矿井口煤仓内存煤仓位的检测、显示系统。
【背景技术】
[0002]煤矿井口煤仓是矿井煤产品的总集散设施，其存储状态，即仓位关系到矿井上下生产、运输、选煤、管理等多系统运行，其实时监测具有很重要的工程意义。目前煤矿井口煤仓内存煤仓位的检测、显示方法不一，有些方法在实施上会产生很好的效果，但造价价格昂贵且故障率高，又维修维护困难;另一些虽造价低，但精度和其他性能低下，极易遭受机械撞击而损毁或遭粉尘附着、阻塞而失效，很不适应矿井井口煤仓工况。因此亟待研发一种能够实现适合矿井井口煤仓工况的高性价比煤仓仓位检测、显示方法。对于恶劣、复杂的煤仓工况，除了规避其对仓位检测不利方面外，尚可挖掘其对仓位检测的可利用特点。随着落煤所形成的充煤空间的变化，空仓空间会同步反向变化。对于落煤敲击已落煤的敲击声，使所形成的共振腔的容积和结构同步变化，因而其敲击声频率会随着充煤空间的变化而变化。利用这一原理，可研发一种基于音频频率的煤仓仓位检测、显示系统。
【发明内容】
[0003]为实现适合矿井井口煤仓工况的高性价比煤仓仓位检测、显示，本实用新型提供一种煤仓仓位检测、显示系统。它由传感模块SENS、多路选频滤波模块MCF、主控模块MCU、显示输出模块DOUT和工作电源模块UPS组成;传感模块SENS为以音频传感信号放大单元SSA实现落煤声音频检测传感、放大的电路系统，多路选频滤波模块MCF为以多路选频滤波单元CF和多路开关单元MS来实现多路音频选频滤波的电路系统，主控模块MCU为以A/D转换量化单元A/DTQ实现A/D转换量化、以为数据处理单元DP实现数据处理的电路系统，显示输出模块DOUT为以仓位显示单元SD实现数字显示，以声光报警单元SLA实现声光报警的电路系统，工作电源模块UPS为开关电源电路系统。
[0004]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0005]煤仓仓位检测、显示系统由传感模块SENS、多路选频滤波模块MCF、主控模块MCU、显示输出模块DOUT和工作电源模块UPS组成。传感模块SENS为以音频传感信号放大单元SSA实现落煤声音频检测传感、放大的电路系统，多路选频滤波模块MCF为以多路选频滤波单元CF和多路开关单元MS来实现多路音频选频滤波的电路系统，主控模块MCU为以A/D转换量化单元A/DTQ实现A/D转换量化、以为数据处理单元DP实现数据处理的电路系统，显示输出模块DOUT以仓位显示单元SD实现数字显示，以声光报警单元SLA实现声光报警的电路系统，工作电源模块UPS以正工作电源接线端Ep、负工作电源接线端EdP接地端来为整个系统提供稳定电源的开关电源电路系统。
[0006]煤仓仓位检测装置的装配关系涉及检测信号处理装置、煤仓壁、音频传感器、空仓空间、充煤空间构成;两检测信号处理装置分别安装在煤仓两侧的煤仓壁顶板上面;各检测信号处理装置的下部探伸出一音频传感器，各音频传感器穿过煤仓壁顶板进入煤仓空间，使得其充分接收到煤仓接收落煤时空仓空间的音频振动;利用煤仓接收落煤过程中充煤空间的变化所造成的落煤敲击充煤空间顶面的声音强度及声音在空仓空间中频率的变化，音频传感器接收到强度与频率随之同步变化的声音信号;通过音频传感器，将该信号转换为随之同步变化的电信号;再通过检测信号处理装置，将该电信号放大、处理、转换为煤仓充煤空间顶面水平位置，即煤仓仓位的控制信号和指示数据。
[0007]传感模块SENS的音频传感信号放大单元SSA是以应变片的应变电阻Rs为信号源，以运放芯片As为核心的比较比较放大电路。
[0008]应变片的应变电阻Rs—端连接到应变桥臂平衡电阻仏的一端，该连接点作为应变电位信号a的引入端;应变片的应变电阻Rs另一端连接到正工作电源接线端Ep;应变桥臂平衡电阻R1的另一端连接到负工作电源接线端En;参考桥上臂电阻心与参考桥下臂电阻R3串联，该串联连接点作为参考电位信号b的引入端;该串联支路跨接在正工作电源接线端EdP负工作电源接线端En2间；耦合电容Cs的正极端与应变电位信号a的弓I入端连接，耦合电容Cs的负极端与运放芯片As的同相信号输入端连接;参考电位信号b的引入端与运放芯片1的反相信号信号输入端连接;参考分压电阻Rs4与反馈电阻Rf串联，该串联点与运放芯片1的反相信号输入端连接;参考分压电阻Rs4的另一端接地;反馈电阻Rf的另一端与运放芯片As的信号输出端连接，该输出端作为音频传感信号s的输出端;运放芯片As的正工作电源端连接到正工作电源接线端Ep;运放芯片As的负工作电源端连接到负工作电源接线端En。
[0009 ]多路选频滤波模块MCF是由以多路RC选频滤波网络构成的多路选频滤波单元CF和以多路模拟开关电路芯片瓜为核心的多路开关单元MS构成的电路系统;多路选频滤波单元CF由第一音频左臂电阻Rm、第一音频分压电阻Rci2、第一音频右臂电阻RC13、第一音频左臂电容Cm、第一音频分压电容CC12、第一音频右臂电容CC13、第二音频左臂电阻RC21、第二音频分压电阻Rc22、第二音频右臂电阻Rc23、第二音频左臂电容Cm、第二音频分压电容Cc22、第二音频右臂电容Cm、依次一直到第十六音频左臂电阻Rq61、第十六音频分压电阻Rq62、第十六音频右臂电阻RQ63、第十六音频左臂电容Cq61、第十六音频分压电容Cq62和第十六音频右臂电容Cci63构成；多路开关单元MS由CD4067B型多路模拟开关电路芯片U1构成。
[0010]第一音频左臂电阻Rm的一端与第一音频分压电阻Rq2的一端、第一音频右臂电阻Rc13的一端同时连接，第一音频左臂电阻Rm的另一端连接到音频传感信号s的输出端，第一音频分压电阻Rq2的另一端接地，第一音频右臂电阻Rq3的另一端连接到第一音频信号81的输出端;第一音频左臂电容Cm与第一音频左臂电阻Rcn并连，第一音频分压电容Cq2与第一音频分压电阻Rq2并连，第一音频右臂电容Cq3与第一音频右臂电阻Rq3并连;第二音频左臂电阻Rm的一端与第二音频分压电阻Rc22的一端、第二音频右臂电阻Rm的一端同时连接，第二音频左臂电阻Rm的另一端连接到音频传感信号s的输出端，第二音频分压电阻Rc22的另一端接地，第二音频右臂电阻Rm的另一端连接到第二音频信号82的输出端;第二音频左臂电容Cm与第二音频左臂电阻Rc21并连，第二音频分压电容Cc22与第二音频分压电阻Rc22并连，第二音频右臂电容Cm与第二音频右臂电阻Rm并连;依次，一直到第十六音频左臂电阻RC161的一端与第十六音频分压电阻RC162的一端、第十六音频右臂电阻RC163的一端同时连接，第十六音频左臂电阻Rcm的另一端连接到音频传感信号S的输出端，第十六音频分压电阻Rc162的另一端接地，第十六音频右臂电阻Rci63的另一端连接到第十六音频信号S16的输出端;第十六音频左臂电容0^161与第十六音频左臂电阻Rq61并连，第十六音频分压电容Cq62与第十六音频分压电阻Rq62并连，第十六音频右臂电容Cq63与第十六音频右臂电阻Rq63并连。
[0011]多路模拟开关电路芯片山的24脚连接到正工作电源接线端Ep，多路模拟开关电路芯片U1的23脚、22脚、21脚、20脚、19脚、18脚、17脚、23脚、16脚和9脚、8脚、7脚、6脚、5脚、4脚、3脚、2脚分别连接到第一音频信号81的输出端、第二音频信号82的输出端、第三音频信号83的输出端、第四音频信号S4的输出端、第五音频信号85的输出端、第六音频信号S6的输出端、第七音频信号SY的输出端、第八音频信号S8的输出端和第九音频信号S9的输出端、第十音频信号SlQ的输出端、第^ 音频信号Sll的输出端、第十二音频信号S12的输出端、第十三音频信号S13的输出端、第十四音频信号S14的输出端、第十五音频信号S15的输出端、第十六音频信号S16的输出端，多路模拟开关电路芯片山的15脚悬空，多路模拟开关电路芯片山的12脚接地。
[0012]多路模拟开关电路芯片U1的1脚、11脚和13脚、14脚分别连接到主控制器芯片U2的16脚、17脚和18脚、19脚。
[0013]主控模块MCU的A/D转换量化单元A/DTQ和是数据处理单元DP均为以ATMega8型主控制器芯片U2为核心，并各利用主控制器芯片1]2部分功能的电路系统。
[0014]主控制器芯片U2的28脚、27脚、26脚和25脚分别连接到片选信号d/cs的接线端、命令数据选择控制信号dAQ的接线端、声光报警控制信号dAU的接线端和选通音频信号S。的接线端;采样耦合电阻Rmi与采样保持电容Cmi串连，该串连支路采样耦合电阻Rmi的一端与主控制器芯片1]2的25脚连接，该串连支路采样保持电容Cm1的一端与干扰滤波电感L的一端连接，并连接到正工作电源接线端Ep;干扰滤波电感L的另一端与干扰滤波电容Cm2的一端连接，并与主控制器芯片U2的20脚连接，干扰滤波电容Cm2的另一端接地;主控制器芯片U2的15脚与写信号d/?的接线端连接;主控制器芯片1]2的1脚与重置分压电阻Rm2的一端、重置放电电阻RM3的一端和重置缓冲电容CM3的一端同时连接，并连接到重置信号d/RES的接线端;重置分压电阻Rm2的另一端连接到正工作电源接线端EP，重置放电电阻Rm3的另一端通过重置开关Kr接地，重置缓冲电容Cm3的另一端接地;主控制器芯片1]2的7脚连接到正工作电源接线端Ep;石英晶体振荡器Cm跨接在主控制器芯片1]2的9脚和10脚之间；第一振荡电容Cm4与第二振荡电容Cffi串连，该串连支路与石英晶体振荡器CrM并连，该串连点接地;主控制器芯片U2的14脚连接到读信号d/RD的接线端;主控制器芯片U2的21脚、23脚和24脚悬空；主控制器芯片U2的8脚、12脚接地。
[0015]主控制器芯片1]2的2脚、3脚、4脚、5脚、6脚和11脚、12脚、13脚分别连接到数码语音电路芯片山的7脚、8脚、9脚、1脚、11脚