专利名称：一种矿井风机转速测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种风机转速信号的采集、处理和识别装置，适用于矿井通风系统的风机转速测量。
背景技术：
矿井通风是提高采矿企业生产效率、保障矿工生命安全的重要举措，而对风机转速的测量正是其中最为关键的技术之一。传统风机测速多利用编码器等专业测速工具将风机转速信息转换为某一频率的方波信号，然后通过分频计数等方式对这些信号进行频率测量。这种测量方式虽然精度高，但不易安装，容易造成对风机转轴的损害。且对于没有外部计数功能的控制器来说，测频电路拓展困难，占用资源多，不易实现对多路转速信息的测定。
实用新型内容本实用新型提供了一种用于矿井通风系统的矿井风机转速测量装置，用以解决煤矿通风系统中多路转速测量时控制器采样和计数功能不足的问题，同时减小对风机转轴的损害。本实用新型解决其技术问题的技术方案一种矿井风机转速测量装置，该风机转速测量装置包括反光板、光电传感器电路、 隔离整形电路、频率电压转换电路、采样端口拓展电路。反光板固定在电动机与扇叶之间的连接轴上；光电传感器的接收端和发射端正对着反光板，安装在离反光板边缘10 35mm处，并距反光板平面8 15mm。光电传感器的接收端的VC管脚与隔离整形电路中第三电阻的一端连接；隔离整形电路中的第一运算放大器的输出端与频率电压转换模块IiC917的1管脚连接。频率电压转换模块UC917的4管脚与采样端口拓展电路中模拟开关⑶4052的Ox 输入管脚连接。本实用新型和已有技术相比所具有的有益效果该装置利用常见的电传感器结合测速用反光板，将风机转速信息转换为频率信号；然后通过信号隔离整形电路、频率电压转换电路，将频率信号变换为便于控制器 S3C2440识别的电压信号；最终将该电压信号通过采样端口拓展电路送至控制器，经控制器处理和识别后即可得到目标转速信息。该装置设计简单，使用方便。将对频率信号的测量转换为对电压信号的测量，并能利用控制器单路A/D采样端口实现对多路风机转速信息的采集，弥补了控制器采样和计数功能的不足，在现有设备基础上易于实现技术改造。
图1矿井风机转速测量装置原理框图。[0013]图2反光板示意图。图3光电传感器原理图图4隔离整形电路图5频率电压转换电路图6采样端口拓展电路
具体实施方式
结合附图对本本实用新型作进一步说明。一种矿井风机转速测量装置，该风机转速测量装置包括反光板、光电传感器电路、 隔离整形电路、频率电压转换电路、采样端口拓展电路。反光板固定在电动机与扇叶之间的连接轴上；光电传感器的接收端和发射端正对着反光板，安装在离反光板边缘10 35mm处，并距反光板平面8 15mm。光电传感器的接收端的VC管脚与隔离整形电路中第三电阻R3的一端连接；隔离整形电路中的第一运算放大器的输出端与频率电压转换模块IiC917的1管脚连接。频率电压转换模块UC917的4管脚与采样端口拓展电路中模拟开关⑶4052的Ox 输入管脚连接。所述的反光板采用的是直径200mm的圆形板；反光板中心设一圆形孔，孔径与风机轴直径相同；反光板的直径为100 200mm的环形面上布10个扇形孔作为透光栅a，任意两个透光栅之间为反光栅b，如图2所示。。所述的光电传感器电路包括光电传感器、第一电阻R1、第二电阻R2 ；所述的器件之间的连接所述的光电传感器的发射端的VD+管脚经第一电阻Rl接第一电源正极VCC ；光电传感器的发射端的VD-管脚直接接第一电源负极GND ；光电传感器的接收端的VC管脚经第二电阻R2接第一电源正极VCC ；光电传感器的接收端的VE管脚直接接第一电源负极GND， 如图3所示。光电传感器的接收端的VC管脚输出1 信号。所述的隔离整形电路如图4所示，它包括第一运算放大器、光耦、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6 ；所述的器件之间的连接所述的隔离整形电路中光耦的LED+管脚接第三电阻R3的一端，LED-管脚接第一电源负极GND ；光耦的CC管脚与第一运算放大器的反相输入端相连，同时还经第四电阻R4 连接到第二电源正极VDD ；光耦的EE管脚直接连到第二电源负极DGND ；第一运算放大器的同相输入端一路经第五电阻R5接到第二电源正极VDD，另一路经第六电阻R6接到第二电源负极DGND。第一运算放大器输出1 信号。所述的频率电压转换电路，如图5所示，它包括频率电压转换模块UC917、第一电容Cl、第二电容C2、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9 ；所述的器件之间的连接所述的频率电压转换模块UC917的2管脚经第一电容Cl接到第二电源负极 DGND ；频率电压转换模块UC917的3管脚与第二电源负极DGND之间并联第二电容C2和第八电阻R8;频率电压转换模块UC917的4管脚连接到频率电压转换模块UC917的7管脚， 并经第九电阻R9接第二电源负极DGND ；频率电压转换模块UC917的6管脚经第七电阻R7 接第二电源正极VDD ；频率电压转换模块UC917的5管脚直接连到了第二电源正极VDD ；频率电压转换模块IiC917的8管脚连到第二电源负极DGND。频率电压转换模块UC917的4 管脚输出Wx信号。所述的采样端口拓展电路包括模拟开关CD4052、控制器S3C2440、第十电阻R10、 稳压管D1、第二运算放大器LM358 ；所述的器件之间的连接所述的采样端口拓展电路中模拟开关⑶4052的第一片选端A与控制器S3C2440 的GPBO管脚连接；模拟开关⑶4052的第二片选端B与控制器S3C2440的GPBl管脚连接； 模拟开关⑶4052的输出端X经第十电阻RlO与第二运算放大器的同相输入端连接；第二运算放大器的同相输入端接稳压管Dl的负极，稳压管Dl的正极接第二电源负极DGND ；第二运算放大器的输出端Vo2接第二运算放大器的反相输入端和控制器S3C2440的AINO管脚； 控制器S3C2440的VH管脚接第二电源正极VDD，控制器S3C2440的VL管脚接第二电源负极 DGND0上述各部分及其连接是指对一台矿井风机转速测量装置。煤矿通风系统要同时监测多组风机的转速，为了减少对控制器资源的占用，本装置采用模拟开关CD4052对控制器采样端口进行扩展，采样端口拓展电路中模拟开关 ⑶4052的IX管脚接收与VFl相同的第二台矿井风机转速信号VF2，VF3、VF4分别为第三和第四台矿井风机转速信号。
权利要求1.一种矿井风机转速测量装置，其特征在于该风机转速测量装置包括反光板、光电传感器电路、隔离整形电路、频率电压转换电路、采样端口拓展电路；反光板固定在电动机与扇叶之间的连接轴上；光电传感器的接收端和发射端正对着反光板，安装在离反光板边缘10 35mm处，并距反光板平面8 15mm ；光电传感器的接收端的VC管脚与隔离整形电路中第三电阻(R3)的一端连接；隔离整形电路中的第一运算放大器的输出端与频率电压转换模块IiC917的1管脚连接；频率电压转换模块IiC917的4管脚与采样端口拓展电路中模拟开关CD4052的Ox输入管脚连接。
2.根据权利要求1所述的矿井风机转速测量装置，其特征在于所述的反光板采用的是直径200mm的圆形板；反光板中心设一圆形孔，孔径与风机轴直径相同；反光板的直径为100 200mm的环形面上布10个扇形孔。
3.根据权利要求1所述的矿井风机转速测量装置，其特征在于所述的光电传感器电路包括光电传感器、第一电阻(Rl)、第二电阻(R2)；所述的器件之间的连接所述的光电传感器的发射端的VD+管脚经第一电阻(Rl)接第一电源正极(VCC)；光电传感器的发射端的VD-管脚直接接第一电源负极(GND)；光电传感器的接收端的VC管脚经第二电阻(R2)接第一电源正极(VCC)；光电传感器的接收端的VE管脚直接接第一电源负极(GND)。
4.根据权利要求1所述的矿井风机转速测量装置，其特征在于所述的隔离整形电路包括第一运算放大器、光耦、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)、第六电阻(R6)；所述的器件之间的连接所述的隔离整形电路中光耦的LED+管脚接第三电阻(R3)的一端，LED-管脚接第一电源负极(GND)；光耦的CC管脚与第一运算放大器的反相输入端相连，同时还经第四电阻 (R4)连接到第二电源正极(VDD)；光耦的EE管脚直接连到第二电源负极(DGND)；第一运算放大器的同相输入端一路经第五电阻(肪)接到第二电源正极(VDD)，另一路经第六电阻 (R6)接到第二电源负极(DGND)。
5.根据权利要求1所述的矿井风机转速测量装置，其特征在于所述的频率电压转换电路包括频率电压转换模块IiC917、第一电容(Cl)、第二电容 (C2)、第七电阻(R7)、第八电阻(R8)、第九电阻(R9)；所述的器件之间的连接所述的频率电压转换模块IiC917的2管脚经第一电容(Cl)接到第二电源负极 (DGND)；频率电压转换模块UC917的3管脚与第二电源负极(DGND)之间并联第二电容(以)和第八电阻(R8)；频率电压转换模块UC917的4管脚连接到频率电压转换模块 UC917的7管脚，并经第九电阻(R9)接第二电源负极(DGND)；频率电压转换模块UC917的 6管脚经第七电阻(R7)接第二电源正极(VDD)；频率电压转换模块UC917的5管脚直接连到了第二电源正极(VDD)；频率电压转换模块UC917的8管脚连到第二电源负极(DGND)。
6.根据权利要求1所述的矿井风机转速测量装置，其特征在于所述的采样端口拓展电路包括模拟开关⑶4052、控制器S3C2440、第十电阻(RlO)、稳压管(Dl)、第二运算放大器LM358 ；所述的器件之间的连接所述的采样端口拓展电路中模拟开关CD4052的第一片选端(A)与控制器S3C2440 的GPBO管脚连接；模拟开关CD4052的第二片选端(B)与控制器S3CM40的GPBl管脚连接；模拟开关CD4052的输出端(X)经第十电阻(RlO)与第二运算放大器的同相输入端连接；第二运算放大器的同相输入端接稳压管(Dl)的负极，稳压管(Dl)的正极接第二电源负极(DGND)；第二运算放大器的输出端(VM)接第二运算放大器的反相输入端和控制器 S3C2440的AINO管脚；控制器S3C2440的VH管脚接第二电源正极(VDD)，控制器S3C2440 的VL管脚接第二电源负极(DGND)。
专利摘要本实用新型公开了一种矿井风机转速测量装置，用以解决煤矿通风系统中多路转速测量时控制器采样和计数功能不足的问题。该测量装置的反光板固定在电动机与扇叶之间的连接轴上；光电传感器的接收端和发射端正对着反光板，安装在离反光板边缘10～35mm处，并距反光板平面8～15mm；光电传感器的接收端的VC管脚与隔离整形电路中第三电阻(R3)的一端连接；隔离整形电路中的第一运算放大器的输出端与频率电压转换模块LM2917的1管脚连接；频率电压转换模块LM2917的4管脚与采样端口拓展电路中模拟开关CD4052的0x输入管脚连接。并能利用控制器单路A/D采样端口实现对多路风机转速信息的采集，弥补了控制器采样和计数功能的不足，在现有设备基础上易于实现技术改造。
文档编号G01P3/44GK202133676SQ20112023981
公开日2012年2月1日 申请日期2011年7月8日 优先权日2011年7月8日
发明者赵建喜, 魏学业 申请人:北京交通大学