专利名称：矿用本安型超声煤位传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子学领域，尤其是矿用本安型超声煤位传感器。
背景技术：
煤矿皮带机作为物料输送系统，长距离、大运量、高速度、大功率的带式输送机获 得了广泛应用，煤矿皮带机综合保护系统是煤矿的煤炭安全运输系统的重要保证。当前皮 带机综合保护系统 一般分以下功能皮带跑偏，速度、超温、断带、速度、堆煤保护等功能。煤 位传感器是皮带机堆煤保护中不可缺少的重要单元，由于井下皮带机运行的特殊性，当前 皮带机综合保护系统煤位传感器主要采取以下方式1)采用两根导线形成的电接点或接 触到煤后，通过接点电阻变化形成电信号；2)采用水银接点，碰到煤后，传感器产偏移一个 角度后，水银接点闭合后，产生信号。以上两种方式，不仅精度低、性能极不可靠，而且没有 数据通讯接口，仅提供电平输出，无法完成智能型数据交换；没有控制输出，无法独立完成 闭环控制功能；无本地显示功能，无法直观看到当前煤位状态。
实用新型内容本实用新型的目的是提供矿用本安型超声煤位传感器，采用32位并带有CAN接口 的ARM MCU芯片，可以精确测定皮带机头煤仓煤位及堆煤情况，并通过CAN总线与皮带运输 监控系统进行数据交换，以解决现有技术出现的问题。为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为矿用本安型超声煤位传感器，其特征在于包括型号为LPC2119的ARMMCU芯片，所 述ARM MCU芯片的引脚1、引脚2和引脚12上分别有导线连接至LED数显模块，ARM MCU芯 片的引脚34和引脚46上分别有导线连接至超声波收发模块，ARM MCU芯片的引脚3和引 脚5上分别有导线连接至CAN通讯模块，ARM MCU芯片的引脚23和引脚27上分别有导线 连接至存储器模块，ARM MCU芯片的引脚45上有导线连接至继电器输出模块，ARM MCU芯片 的引脚7、引脚18、引脚24、引脚43、引49、引脚51及引脚63上分别有导线连接至开关电 源模块，所述开关电源模块还通过导线与其他各模块连接，并给其他各模块供电；所述ARM MCU芯片的引脚14上有两根导线弓I出，所述一根弓I出导线连接有上拉电阻后再通过导线连 接至开关电源模块，另一根引出导线连接有相互并联的电容与开关后接地，所述ARM MCU芯 片的引脚39与引脚40上分别通过导线连接有串联的电阻和发光二极管后，再连接至开关 电源模块，所述ARM MCU芯片的引脚41上有两根导线引出，一根引出导线连接有上拉电阻 后再连接至开关电源模块，另一根引出导线连接至一个两脚的连接器的引脚2上，所述两 脚的连接器的引脚1接地，所述ARM MCU芯片的引脚61和引脚62之间通过导线连接有一 个并联电路，所述并联电路包括相互串联的两个电容，所述两个串联的电容与一个电阻及 一个晶体振荡器相互并联后构成并联电路，所述两个串联的电容之间还有导线引出，所述 引出导线接地。所述开关电源模块包括型号为MC34063的第一电源芯片、型号为SPXl 117-1. 8的第二电源芯片和型号为SPX1117-3. 3的第三电源芯片；所述第一电源芯片的引脚1通过导 线分别与第一电源芯片的引脚7、引脚8连接，引脚2上有两根导线引出，一根引出导线上连 接有电感后再连接至外部电源，另一根引出导线连接至稳压二极管的阴极，所述第一电源 芯片的引脚3上通过导线连接有电容后分成三路，一路导线接地，另一路导线上连接有相 互并联的两个电容后再连接至外部电源，第三路导线连接至所述稳压二极管的阳极，所述 第一电源芯片的引脚4接地，引脚5上有两根导线引出，一根引出导线上连接有电阻后再接 地，另一根引出导线上连接有电阻后再连接至外部电源，所述第一电源芯片的引脚6上有 三根导线引出，一根引出导线上连接有电阻后再连接至所述第一电源芯片的引脚7，另一根 引出导线连接有相互并联的两个电容后接地，第三根引出导线上依次串联有电感和二极管 后，再连接至继电器输出模块给继电器输出模块供电；所述第二电源芯片的引脚1上有导 线引出，所述引出导线分别连接至所述ARMMCU芯片的引脚18、引脚49及引脚63，所述第二 电源芯片的引脚2接地，引脚3通过导线连接至外部电源，所述第二电源芯片的引脚2与引 脚3之间还连接有电容，引脚1与引脚2之间还通过导线连接有相互并联的三个电容；所述 第三电源芯片的引 脚1上有导线引出，所述引出导线分别连接至所述ARM MCU芯片的引脚 7、引脚24、引脚43及引脚51，所述引脚1上的引出导线还连接至所述LED数显模块、超声 波收发模块、继电器输出模块及存储器模块，给所述各模块供电，所述第三电源芯片的引脚 2接地，引脚3通过导线连接至外部电源，所述第三电源芯片的引脚2与引脚3之间还连接 有相互并联的两个电容，引脚1与引脚2之间还通过导线连接有相互并联的四个电容；所述存储器模块包括型号为24C02的存储芯片，所述存储芯片的引脚1 引脚4 彼此通过导线相互连接后接地，引脚1 引脚4还通过导线与所述存储芯片的引脚7连接， 所述存储芯片的引脚5和引脚6分别通过导线与所述ARM MCU芯片的引脚27与引脚23对 应连接，引脚7通过电容与所述开关电源模块的第三电源芯片的引脚1上的引出导线连接， 引脚8与所述开关电源模块的第三电源芯片的引脚1上的引出导线连接，所述存储芯片引 脚5与连接有电容的引脚7之间、引脚6与连接有电容的引脚7之间还分别通过导线连接 有电阻；所述LED数显模块包括三个型号为HH508A的LED七段显示器，以及分别与三个 LED七段显示器对应电连接的三个三极管，每个三极管的集电极分别通过导线与对应的 LED七段显示器的引脚6连接，三极管的基极上分别连接有电阻后，再分别通过导线与所述 ARM MCU芯片的引脚1、引脚2及引脚12连接，三个三极管的发射极彼此通过导线连接后， 再通过导线与所述开关电源模块的第三电源芯片的引脚1连接，所述三个LED七段显示器 的数码管段码引脚2 引脚5、引脚8 引脚10分别通过导线连接有电阻后，再对应连接至 所述ARM MCU芯片的引脚38、引脚37、引脚35、引脚32、引脚31、引脚30及引脚27，其中一 个LED七段显示器的引脚7接地；所述继电器输出模块包括有一个三极管，所述三极管的基极上通过导线连接有电 阻后，再与所述ARM MCU芯片的引脚45连接，三极管的发射极接地，集电极上连接有继电器 后，再连接至外部电源，所述继电器两端还并联有二极管，还包括一个八脚的连接器，所述 继电器的两个常开触点的一端分别通过导线连接至所述八脚的连接器的引脚1，另一端分 别通过导线连接至所述八脚的连接器的引脚2，所述开关电源模块的第一电源芯片的引脚 6上的导线连接至所述八脚的连接器的引脚7，所述八脚的连接器的引脚8接地；[0010]所述CAN通讯模块包括型号为PCA82C250的CAN总线芯片，所述CAN总线芯片的引脚1通过导线与所述ARM MCU芯片的引脚3连接，引脚2接地，引脚3通过导线连接至外 部电源，引脚4通过导线与所述ARM MCU芯片的引脚5连接，引脚6与引脚7分别通过导线 对应连接至所述继电器输出模块的八脚的连接器的引脚6和引脚5，所述CAN总线芯片的引 脚6和引脚7之间还通过导线连接有电阻，所述CAN总线芯片的引脚8上连接有电阻后接 地；所述超声波收发模块包括超声波发送器、超声波接收器及型号为LM567的频率锁 相芯片，所述ARM MCU芯片的引脚34上的导线分成两路，一路连接有上拉电阻后连接至所 述开关电源模块的第三电源芯片的引脚1上，另一路连接有电阻后，导线分成两路，一路导 线上串联有一个型号为CD4069的六反相器和电阻后，再连接至所述超声波发送器的一个 接线柱上，另一路串联有两个型号为CD4069的六反相器后，再连接至所述超声波发送器的 另一个接线柱上；所述频率锁相芯片的引脚1与引脚2上分别连接有电容后接地，引脚7接 地，引脚3通过导线连接有电容后，再连接至一个并联支路，所述并联支路包括三个相互串 联的型号为CD4069的六反相器，所述三个六反相器相互串联后，再与一个电阻并联构成并 联支路，所述引脚3连接至并联支路后，再通过导线连接至所述超声波接收器的一个接线 柱上，所述超声波接收器的另一个接线柱接地，所述频率锁相芯片的引脚4上有两根导线 引出，一根引出导线连接有相互并联的两个电容后接地，另一根导线连接至外部电源，所述 频率锁相芯片的引脚5与引脚6之间通过导线连接有电阻，所述引脚6上还通过导线连接 有电容后接地，所述频率锁相芯片的引脚8连接至型号为PC357的光电耦合器，所述光电耦 合器中发光二极管的阳极通过电阻连接至外部电源，发光二极管的阴极与所述频率锁相芯 片的引脚8连接，所述光电耦合器中的三极管的发射极与集电极之间连接有电容，所述三 极管的集电极上还有两根导线引出，一根导线连接有上拉电阻后再连接至所述开关电源模 块的第三电源芯片的引脚1上，另一根引出导线连接至所述ARMMCU芯片的引脚46上，所述 三极管的发射机还通过导线接地。本实用新型采用ARM32位ARM MCU芯片做为核心部件，由ARM MCU芯片输出40KHz 信号驱动超声波发送器，通过回波信号计算出皮带机煤仓煤位情况，并可精确非接触测量 出煤位高度。在电路设计时，对超声回波信号采取频率锁相，并通过中断通知ARM MCU芯片，ARM MCU芯片通过对信号中断的响应，对过发送与接收时间差测定出煤位信息。ARM MCU芯片计 算出煤位信息后，将显示数据送到LED数显模块的数码管进行显示，并通过CAN通讯模块完 成与煤矿井下运输监控系统的数据交换。另一方面，继电器输出模块保持与当前皮带机控 制系统的兼容。本实用新型采用新型ARM 32位并带有CAN接口的ARM MCU芯片，并采用超声波进 行非接触测量皮带机煤仓煤位数据，具有多种输出模式，使用方式多变，既能与当前皮带机 综合保护设备配合使用，又可完成独立控制功能。本实用新型的LED数显模块具有三位数 码管显示煤位高度，能直观的显示煤仓信息。本实用新型具有CAN通讯功能，能将数据通过 CAN总线送到上位计算机其它具有CAN接口的智能终端。CAN接口是一种高性能多主掌握 现场工业总线，在5000波特率下工作，数据可有效传输10Km。[0015]
图1为本实用新型的安装结构示意图。图2为本实用新型电路结构框图。
具体实施方式
如图1、图2所示。矿用本安型超声煤位传感器，包括作为CPU的型号为LPC2119 的ARM MCU芯片4U3A，所述ARM MCU芯片4U3A的引脚1、引脚2和引脚12上分别有导线连 接至LED数显模块，ARM MCU芯片4U3A的引脚34和引脚46上分别有导线连接至超声波收发模块，ARM MCU芯片4U3A的引脚3和引脚5上分别有导线连接至CAN通讯模块，ARM MCU 芯片4U3A的引脚23和引脚27上分别有导线连接至存储器模块，ARM MCU芯片4U3A的引 脚45上有导线连接至继电器输出模块，ARM MCU芯片4U3A的引脚7、引脚18、引脚24、引脚 43、引49、引脚51及引脚63上分别有导线连接至开关电源模块，所述开关电源模块还通过 导线与其他各模块连接，并给其他各模块供电；所述ARM MCU芯片4U3A的引脚14上有两 根导线引出，所述一根引出导线连接有上拉电阻PRl后再通过导线连接至开关电源模块， 另一根引出导线连接有相互并联的电容PC7与开关PBl后接地，所述ARM MCU芯片4U3A的 引脚39与引脚40上分别通过导线连接有串联的电阻R30、R31和发光二极管D10、Dll后， 再连接至开关电源模块，所述ARM MCU芯片4U3A的引脚41上有两根导线弓丨出，一根引出导 线连接有上拉电阻R58后再连接至开关电源模块，另一根引出导线连接至一个两脚的连接 器C0N2的引脚2上，所述两脚的连接器C0N2的引脚1接地，所述ARM MCU芯片4U3A的引 脚61和引脚62之间通过导线连接有一个并联电路，所述并联电路包括相互串联的两个电 容C28、C29，所述两个串联的电容C28、C29与一个电阻R55及一个晶体振荡器Yl相互并联 后构成并联电路，所述两个串联的电容C28、C29之间还有导线引出，所述引出导线接地。所述开关电源模块包括型号为MC34063的第一电源芯片U4、型号为SPXl 117-1. 8 的第二电源芯片2U3和型号为SPX1117-3. 3的第三电源芯片3U1 ；所述第一电源芯片U4的 引脚1通过导线分别与第一电源芯片U4的引脚7、引脚8连接，引脚2上有两根导线引出， 一根引出导线上连接有电感Ll后再连接至外部电源，另一根引出导线连接至稳压二极管 1D2的阴极，所述第一电源芯片U4的引脚3上通过导线连接有电容C2后分成三路，一路导 线接地，另一路导线上连接有相互并联的两个电容C4、C5后再连接至外部电源，第三路导 线连接至所述稳压二极管1D2的阳极，所述第一电源芯片U4的引脚4接地，引脚5上有两 根导线引出，一根引出导线上连接有电阻R5后再接地，另一根引出导线上连接有电阻R4后 再连接至外部电源，所述第一电源芯片U4的引脚6上有三根导线引出，一根引出导线上连 接有电阻R3后再连接至所述第一电源芯片U4的引脚7，另一根引出导线连接有相互并联的 两个电容Cl、C3后接地，第三根引出导线上依次串联有电感ILl和二极管Dl后，再连接至 继电器输出模块给继电器输出模块供电；所述第二电源芯片2U3的引脚1上有导线引出，所 述引出导线分别连接至所述ARM MCU芯片4U3A的引脚18、引脚49及引脚63，所述第二电 源芯片2U3的引脚2接地，引脚3通过导线连接至外部电源，所述第二电源芯片2U3的引脚 2与引脚3之间还连接有电容2C2，引脚1与引脚2之间还通过导线连接有相互并联的三个 电容2C3、2C4、2C5 ；所述第三电源芯片3U1的引脚1上有导线引出，所述引出导线分别连接 至所述ARM MCU芯片4U3A的引脚7、引脚24、引脚43及引脚51，所述引脚1上的引出导线 还连接至所述LED数显模块、超声波收发模块、继电器输出模块及存储器模块，给所述各模块供电，所述第三电源芯片3U1的引脚2接地，引脚3通过导线连接至外部电源，所述第三 电源芯片3U1的引脚2与引脚3之间还连接有相互并联的两个电容3C1、3C2，引脚1与引脚 2之间还通过导线连接有相互并联的四个电容3C3、3C4、3C5、3C6 ；所述存储器模块包括型号为24C02的存储芯片U8，所述存储芯片U8的引脚1 引脚4彼此通过导线相互连接后接地，引脚1 引脚4还通过导线与所述存储芯片U8的引 脚7连接，所述存储芯片U8的引脚5和引脚6分别通过导线与所述ARM MCU芯片4U3A的 引脚27与引脚23对应连接，引脚7通过电容C40与所述开关电源模块的第三电源芯片3 U1 的引脚1上的引出导线连接，引脚8与所述开关电源模块的第三电源芯片3U1的引脚1上 的引出导线连接，所述存储芯片U8引脚5与连接有电容C40的引脚7之间、引脚6与连接 有电容C40的引脚7之间还分别通过导线连接有电阻R12、Rll ；所述LED数显模块包括三个型号为HH508A的LED七段显示器Si、S2、S3，以及分 别与三个LED七段显示器对应电连接的三个三极管4V1、4V2、4V3，每个三极管的集电极分 别通过导线与对应的LED七段显示器的引脚6连接，三极管的基极上分别连接有电阻4R10、 4R1U4R12后，再分别通过导线与所述ARM MCU芯片4U3A的引脚1、引脚2及引脚12连接， 三个三极管4V1、4V2、4V3的发射极彼此通过导线连接后，再通过导线与所述开关电源模块 的第三电源芯片3U1的引脚1连接，所述三个LED七段显示器Si、S2、S3的数码管段码引 脚2 引脚5、引脚8 引脚10分别通过导线连接有电阻4R2 4R8后，再对应连接至所 述ARM MCU芯片4U3A的引脚38、引脚37、引脚35、引脚32、引脚31、引脚30及引脚27，其 中一个LED七段显示器4V2的引脚7接地；所述继电器输出模块包括有一个三极管6BG2，所述三极管6BG2的基极上通过导 线连接有电阻6R1后，再与所述ARM MCU芯片4U3A的引脚45连接，三极管6BG2的发射极 接地，集电极上连接有继电器6JQ2后，再连接至外部电源，所述继电器6JQ2两端还并联有 二极管6D2，还包括一个八脚的连接器JA1，所述继电器6JQ2的两个常开触点的一端分别通 过导线连接至所述八脚JAl的连接器的引脚1，另一端分别通过导线连接至所述八脚的连 接器JAl的引脚2，所述开关电源模块的第一电源芯片U4的引脚6上的导线连接至所述八 脚的连接器JAl的引脚7，所述八脚的连接器JAl的引脚8接地；所述CAN通讯模块包括型号为PCA82C250的CAN总线芯片8U1，所述CAN总线芯 片8U1的引脚1通过导线与所述ARM MCU芯片4U3A的引脚3连接，引脚2接地，引脚3通 过导线连接至外部电源，引脚4通过导线与所述ARMMCU芯片4U3A的引脚5连接，引脚6与引脚7分别通过导线对应连接至所述继电器 输出模块的八脚的连接器JAl的引脚6和引脚5，所述CAN总线芯片8U1的引脚6和引脚7之 间还通过导线连接有电阻8R1A，所述CAN总线芯片8U1的引脚8上连接有电阻8R3后接地；所述超声波收发模块包括超声波发送器T2、超声波接收器Tl及型号为LM567的频 率锁相芯片U2，所述ARM MCU芯片4U3A的引脚34上的导线分成两路，一路连接有上拉电阻 R8后连接至所述开关电源模块的第三电源芯片3U1的引脚1上，另一路连接有电阻R7后， 导线分成两路，一路导线上串联有一个型号为⑶4069的六反相器UlD和电阻R6后，再连 接至所述超声波发送器T2的一个接线柱上，另一路串联有两个型号为⑶4069的六反相器 U1F、U1E后，再连接至所述超声波发送器T2的另一个接线柱上；所述频率锁相芯片U2的引 脚1与引脚2上分别连接有电容C13、C14后接地，引脚7接地，引脚3通过导线连接有电容C9后，再连接至一个并联支路，所述并联支路包括三个相互串联的型号为CD4069的六反相器U1A、U1B、U1C，所述三个六反相器相互串联后，再与一个电阻Rl并联构成并联支路，所述 引脚3连接至并联支路后，再通过导线连接至所述超声波接收器Tl的一个接线柱上，所述 超声波接收器Tl的另一个接线柱接地，所述频率锁相芯片U2的引脚4上有两根导线引出， 一根引出导线连接有相互并联的两个电容CIO、Cll后接地，另一根导线连接至外部电源， 所述频率锁相芯片U2的引脚5与引脚6之间通过导线连接有电阻R10，所述引脚6上还通 过导线连接有电容C12后接地，所述频率锁相芯片U2的引脚8连接至型号为PC357的光电 耦合器DAl，所述光电耦合器DAl中发光二极管的阳极通过电阻R13连接至外部电源，发光 二极管的阴极与所述频率锁相芯片U2的引脚8连接，所述光电耦合器DAl中的三极管的发 射极与集电极之间连接有电容C102，所述三极管的集电极上还有两根导线引出，一根导线 连接有上拉电阻R14后再连接至所述开关电源模块的第三电源芯片3U1的引脚1上，另一 根引出导线连接至所述ARM MCU芯片4U3A的引脚46上，所述三极管的发射机还通过导线 接地。矿用本安型超声煤位传感器，主机采用ARM MCU芯片为处理器，包括LED数显模 块、超声波收发模块、存储器模块、CAN通讯模块、继电器输出模块、开关电源模块，其中LED 数显模块的三个LED七段显示器的电平接口(第6脚)分别通过三极管串连电阻后与ARM MCU芯片LPC2119(5U1)的I/O 口(第1、2、12脚)连接，用于选通相应的显示位；数码管段 码脚通过电阻4R2-4R8与5U1的IO 口 27、30、31、32、35、37、38用于接受CPU传送来的段 码信息。超声波收发模块与5U1的34脚、46脚相接。CPU通过34脚送出40KHz的PWM信 号，经过由Ul (⑶4069)组成的驱动电路，将超声脉冲信号送至超声波发送器T2，T2向空间 发送40KHz的超声波信号，超声波经反射后，由超声波接收器Tl接收到回波信号，经放大 后进入频率锁相器U2(LM567)，U2检测到40KHz的有效信号后，通过光耦向CPU请求中断。 CPU通过发送与回程信号时间差，计算出煤位信息。存储器模块的单片24c02寄存器的时 钟输出端(第6脚)与ARM MCU芯片的时钟输入端(第23脚)连接，24c02寄存器的数据 输入口(第5脚)与ARM MCU芯片的通信数据输出端(第27脚)连接，CAN通讯模块的 8U1 (PCA82C250)差分总线收发器的总线传输端口(第1、4脚)与ARM MCU芯片的总线传输 端口(第3、5脚)连接ARM MCU芯片的控制信号输出端口(第45脚)通过继电器输出模块 的三极管放大控制信号连接置继电器，12 24V直流电通过开关电源模块的U4(MC34063)、 2U3 (SPX1117-1.8)、3U1 (SPX1117-3. 3)芯片调整给各模块供电。在安装时，将煤位传感器挂在皮带机煤仓上部，在煤仓空仓时，当显示器显示数据 信息有效时并稳定后，按下面板上设定按钮，则当前零点数据存入传感器内部EEPEOM中， 有煤时，数码管正常显示O-lOOcm，表示的煤位信息。当传感器检测的煤位数据超过内部设 定值时，传感器有控制信号输出，传感器通讯总线输出可接入智能型皮带机综合保护系统 或上位计算机系统。系统将根据煤位情况，采取停机或其它保护措施。
权利要求矿用本安型超声煤位传感器，其特征在于包括型号为LPC2119的ARMMCU芯片，所述ARM MCU芯片的引脚1、引脚2和引脚12上分别有导线连接至LED数显模块，ARM MCU芯片的引脚34和引脚46上分别有导线连接至超声波收发模块，ARM MCU芯片的引脚3和引脚5上分别有导线连接至CAN通讯模块，ARM MCU芯片的引脚23和引脚27上分别有导线连接至存储器模块，ARM MCU芯片的引脚45上有导线连接至继电器输出模块，ARM MCU芯片的引脚7、引脚18、引脚24、引脚43、引49、引脚51及引脚63上分别有导线连接至开关电源模块，所述开关电源模块还通过导线与其他各模块连接，并给其他各模块供电；所述ARM MCU芯片的引脚14上有两根导线引出，所述一根引出导线连接有上拉电阻后再通过导线连接至开关电源模块，另一根引出导线连接有相互并联的电容与开关后接地，所述ARM MCU芯片的引脚39与引脚40上分别通过导线连接有串联的电阻和发光二极管后，再连接至开关电源模块，所述ARM MCU芯片的引脚41上有两根导线引出，一根引出导线连接有上拉电阻后再连接至开关电源模块，另一根引出导线连接至一个两脚的连接器的引脚2上，所述两脚的连接器的引脚1接地，所述ARM MCU芯片的引脚61和引脚62之间通过导线连接有一个并联电路，所述并联电路包括相互串联的两个电容，所述两个串联的电容与一个电阻及一个晶体振荡器相互并联后构成并联电路，所述两个串联的电容之间还有导线引出，所述引出导线接地。所述开关电源模块包括型号为MC34063的第一电源芯片、型号为SPX1117-1.8的第二电源芯片和型号为SPX1117-3.3的第三电源芯片；所述第一电源芯片的引脚1通过导线分别与第一电源芯片的引脚7、引脚8连接，引脚2上有两根导线引出，一根引出导线上连接有电感后再连接至外部电源，另一根引出导线连接至稳压二极管的阴极，所述第一电源芯片的引脚3上通过导线连接有电容后分成三路，一路导线接地，另一路导线上连接有相互并联的两个电容后再连接至外部电源，第三路导线连接至所述稳压二极管的阳极，所述第一电源芯片的引脚4接地，引脚5上有两根导线引出，一根引出导线上连接有电阻后再接地，另一根引出导线上连接有电阻后再连接至外部电源，所述第一电源芯片的引脚6上有三根导线引出，一根引出导线上连接有电阻后再连接至所述第一电源芯片的引脚7，另一根引出导线连接有相互并联的两个电容后接地，第三根引出导线上依次串联有电感和二极管后，再连接至继电器输出模块给继电器输出模块供电；所述第二电源芯片的引脚1上有导线引出，所述引出导线分别连接至所述ARMMCU芯片的引脚18、引脚49及引脚63，所述第二电源芯片的引脚2接地，引脚3通过导线连接至外部电源，所述第二电源芯片的引脚2与引脚3之间还连接有电容，引脚1与引脚2之间还通过导线连接有相互并联的三个电容；所述第三电源芯片的引脚1上有导线引出，所述引出导线分别连接至所述ARM MCU芯片的引脚7、引脚24、引脚43及引脚51，所述引脚1上的引出导线还连接至所述LED数显模块、超声波收发模块、继电器输出模块及存储器模块，给所述各模块供电，所述第三电源芯片的引脚2接地，引脚3通过导线连接至外部电源，所述第三电源芯片的引脚2与引脚3之间还连接有相互并联的两个电容，引脚1与引脚2之间还通过导线连接有相互并联的四个电容；所述存储器模块包括型号为24C02的存储芯片，所述存储芯片的引脚1～引脚4彼此通过导线相互连接后接地，引脚1～引脚4还通过导线与所述存储芯片的引脚7连接，所述存储芯片的引脚5和引脚6分别通过导线与所述ARM MCU芯片的引脚27与引脚23对应连接，引脚7通过电容与所述开关电源模块的第三电源芯片的引脚1上的引出导线连接，引脚8与所述开关电源模块的第三电源芯片的引脚1上的引出导线连接，所述存储芯片引脚5与连接有电容的引脚7之间、引脚6与连接有电容的引脚7之间还分别通过导线连接有电阻；所述LED数显模块包括三个型号为HH508A的LED七段显示器，以及分别与三个LED七段显示器对应电连接的三个三极管，每个三极管的集电极分别通过导线与对应的LED七段显示器的引脚6连接，三极管的基极上分别连接有电阻后，再分别通过导线与所述ARM MCU芯片的引脚1、引脚2及引脚12连接，三个三极管的发射极彼此通过导线连接后，再通过导线与所述开关电源模块的第三电源芯片的引脚1连接，所述三个LED七段显示器的数码管段码引脚2～引脚5、引脚8～引脚10分别通过导线连接有电阻后，再对应连接至所述ARM MCU芯片的引脚38、引脚37、引脚35、引脚32、引脚31、引脚30及引脚27，其中一个LED七段显示器的引脚7接地；所述继电器输出模块包括有一个三极管，所述三极管的基极上通过导线连接有电阻后，再与所述ARM MCU芯片的引脚45连接，三极管的发射极接地，集电极上连接有继电器后，再连接至外部电源，所述继电器两端还并联有二极管，还包括一个八脚的连接器，所述继电器的两个常开触点的一端分别通过导线连接至所述八脚的连接器的引脚1，另一端分别通过导线连接至所述八脚的连接器的引脚2，所述开关电源模块的第一电源芯片的引脚6上的导线连接至所述八脚的连接器的引脚7，所述八脚的连接器的引脚8接地；所述CAN通讯模块包括型号为PCA82C250的CAN总线芯片，所述CAN总线芯片的引脚1通过导线与所述ARM MCU芯片的引脚3连接，引脚2接地，引脚3通过导线连接至外部电源，引脚4通过导线与所述ARM MCU芯片的引脚5连接，引脚6与引脚7分别通过导线对应连接至所述继电器输出模块的八脚的连接器的引脚6和引脚5，所述CAN总线芯片的引脚6和引脚7之间还通过导线连接有电阻，所述CAN总线芯片的引脚8上连接有电阻后接地；所述超声波收发模块包括超声波发送器、超声波接收器及型号为LM567的频率锁相芯片，所述ARM MCU芯片的引脚34上的导线分成两路，一路连接有上拉电阻后连接至所述开关电源模块的第三电源芯片的引脚1上，另一路连接有电阻后，导线分成两路，一路导线上串联有一个型号为CD4069的六反相器和电阻后，再连接至所述超声波发送器的一个接线柱上，另一路串联有两个型号为CD4069的六反相器后，再连接至所述超声波发送器的另一个接线柱上；所述频率锁相芯片的引脚1与引脚2上分别连接有电容后接地，引脚7接地，引脚3通过导线连接有电容后，再连接至一个并联支路，所述并联支路包括三个相互串联的型号为CD4069的六反相器，所述三个六反相器相互串联后，再与一个电阻并联构成并联支路，所述引脚3连接至并联支路后，再通过导线连接至所述超声波接收器的一个接线柱上，所述超声波接收器的另一个接线柱接地，所述频率锁相芯片的引脚4上有两根导线引出，一根引出导线连接有相互并联的两个电容后接地，另一根导线连接至外部电源，所述频率锁相芯片的引脚5与引脚6之间通过导线连接有电阻，所述引脚6上还通过导线连接有电容后接地，所述频率锁相芯片的引脚8连接至型号为PC357的光电耦合器，所述光电耦合器中发光二极管的阳极通过电阻连接至外部电源，发光二极管的阴极与所述频率锁相芯片的引脚8连接，所述光电耦合器中的三极管的发射极与集电极之间连接有电容，所述三极管的集电极上还有两根导线引出，一根导线连接有上拉电阻后再连接至所述开关电源模块的第三电源芯片的引脚1上，另一根引出导线连接至所述ARMMCU芯片的引脚46上，所述三极管的发射机还通过导线接地。
专利摘要本实用新型公开了一种矿用本安型超声煤位传感器，由主机电路和速度传感器构成，主机采用ARM MCU芯片为处理器，包括LED数显模块、超声波收发模块、存储器模块、CAN通讯模块、继电器输出模块、开关电源模块。可广泛应用于井下皮带机综合保护系统、带有上位机监控的皮带机运输监控系统中及其它需要数据远传的系统中。
文档编号G01F23/296GK201569471SQ200920172320
公开日2010年9月1日 申请日期2009年5月31日 优先权日2009年5月31日
发明者杨同学, 田玉英, 程家龙 申请人:淮南市启迪电子有限公司;刘正怀;杨斐斐