一种金刚石线锯设备用钢线线径采集装置的制作方法

本实用新型属于金刚石线锯设备用多路钢线线径采集技术领域，具体涉及一种金刚石线锯设备用钢线线径采集装置。

背景技术：

目前，由于激光测径仪本身存在485通讯端口，内部具有电阻网络，受自身条件的限制，最多只能进行6台激光测径仪的联网采集工作，再增加联网激光测径仪台数，就会严重影响信号幅度，通讯工作变动很不稳定，要对多达10根以上的线锯设备进行钢线线径的联网采集，是一件很难的事情。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种能够实现同时对多根钢线线锯联网采集的金刚石线锯设备用钢线线径采集装置。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种金刚石线锯设备用钢线线径采集装置，包括信号采集单元、数据处理单元、显示单元、上位机和为系统供电的供电单元，数据处理单元的输出端连接显示单元，所述信号采集单元包括至少两组激光测径仪，每组包括多台激光测径仪，每组激光测径仪均通过分时采集开关、第一通信芯片连接数据处理单元，数据处理单元的每路分时控制信号输出端分别连接每路的分时采集开关，数据处理单元通过第二通信芯片与上位机连接。

所述第一通信芯片和第二通信芯片采用MAX485通信芯片。

所述信号采集单元包括四组激光测径仪，每组6台激光测径仪，四组激光测径仪分别为第一组激光测径仪、第二组激光测径仪、第三组激光测径仪和第四组激光测径仪，所述分时采集开关为继电器，所述第一组激光测径仪中每台激光测径仪的485通信接口的第三引脚接地；第一引脚连接继电器第一常开触点的一端，第二引脚连接继电器第二常开触点的一端，所述第一常开触点另一端与第一通信芯片的非反相输入端连接，第二常开触点另一端与第一通信芯片的反相输入端连接；所述继电器的正接线端接12V直流电源，负接线端与光电耦合器的集电极连接，所述光电耦合器的发射极接地，光电耦合器的正极接5V电源，负极与数据处理单元上用于控制光电耦合器的串行输出口连接；所述第二组激光测径仪、第三组激光测径仪和第四组激光测径仪通信电路与第一组激光测径仪电路结构相同；

所述第一通信芯片的驱动器输入端与数据处理单元的数据输出端连接，第一通信芯片的接收器输出端与数据处理单元的数据接收端连接，第一通信芯片的接收器输出使能端与驱动器输出使能端连接后与数据处理单元的串行输入口连接。

还包括工作指示电路，所述工作指示电路包括第一发光二极管和第一电阻，所述第一发光二极管的正极连接与光电耦合器的负极连接，第一发光二极管的负极通过第一电阻与数据处理单元上用于控制光电耦合器的串行输出口连接。

所述数据处理单元包括两个单片机，其分别为用于接收信号采集单元发送的采集数据的第一单片机和接收由第一单片机发送的信号采集单元采集的数据信号的第二单片机，所述激光测径仪通过第一通信芯片与第一单片机连接，所述第一单片机的串行口输出端与第二单片机的外部中断输入端连接，所述第二单片机的时钟输出端与第一单片机的外部中断输入端连接。

所述显示单元包括六位数码显示管，所述数码显示管的段选针脚通过第一电阻排与第二单片机连接；数码显示管由三极管驱动，数码显示管的公共端连接三极管的发射极，所述三极管的基极通过第二电阻排与第二单片机连接，三极管的集电极接5V电源。

所述第二单片机的串行数据输出端与第二通信芯片的驱动器输入端连接，第二通信芯片接收器输出端与第二单片机的串行数据输入端连接，第二通信芯片的接收器输出使能端与驱动器输出使能端连接后与第二单片机的串行输入口连接，第二通信芯片的电源端接5V电源，第二通信芯片的接收器非反相输入端通过上拉电阻接5V电源，第二通信芯片的接收器反相输入端通过下拉电阻接地，第二通信芯片的接收器非反相输入端与第二通信芯片的接收器反相输入端串接第二十二电阻，第二通信芯片的接收器非反相输入端和第二通信芯片的接收器反相输入端接与上位机连接。

所述上位机上连接有报警单元。

所述供电单元采用开关电源。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型中的信号采集单元通过分时采集开关分时采集，四组激光测径仪采用四个继电器将信号采集单元分为四个部分，通过四个继电器来切换四组激光测径仪的485通讯网路，每次只接通一组激光测径仪，来完成电阻网络的匹配工作，使信号电压处于正常的范围；第一单片机利用第一通信芯片完成与信号采集单元之间的通信，采用485通讯方式数据采集传递稳定，精度高，数据连续性及一致性好；本设计能够完成24台激光测径仪的数据采集；第一单片机与第二单片机并口通信，第二单片机上连接显示单元， 24台激光测径仪检测到的线径数据按组分时依次以数字形式在显示单元上显示出来，第二单片机利用第二通信芯片完成与上位机之间的通信，解决了传统多台激光测径仪联网，严重影响信号幅度，通讯工作变动不稳定的问题；

2、本实用新型的上位机上连接有报警单元，当上位机接收到的线径数据信号超出其设定的标准参数范围，上位机启动报警单元报警，起到提醒工作人员注意的目的。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理框图；

图2为本实用新型中的信号采集单元与数据处理单元连接的电路原理图；

图3为本实用新型中的第二单片机与显示单元和上位机连接的电路原理图；

图4为本实用新型中的供电单元的电路原理图。

具体实施方式

本实用新型公开了一种金刚石线锯设备用钢线数据采集装置，如图1所示，包括信号采集单元、数据处理单元、显示单元、上位机和为系统供电的供电单元，其中数据处理单元包括第一单片机和第二单片机，第一单片机通过光电耦合器驱动继电器，继电器导通，则信号采集单元的输出端将信号采集单元的数据通过第一通信芯片传输给第一单片机，第一单片机再将采集数据传输给第二单片机，第二单片机的输出连接显示单元，第二单片机还通过第二通信芯片连接上位机，上位机连接有报警单元。

如图2所示，信号采集单元包括四组激光测径仪，每组6台激光测径仪，图中CN1-CN24分别是24台激光测径仪的485通讯接口序号，第一单片机U1和第二单片机U3均采用89S52型号，第一通信芯片U2采用MAX485通信芯片，由于在激光测径仪的485网络中，其自身具备电阻网络，故不在第一通信芯片U2上连接电阻网络。四组激光测径仪分别为第一组激光测径仪、第二组激光测径仪、第三组激光测径仪和第四组激光测径仪，四组激光测径仪通过分时采集开关分时采集，分时采集开关包括四个继电器，通过四个继电器来切换四组激光测径仪的485通讯网路，每次只接通一组激光测径仪，利用分时采集，来完成电阻网络的匹配工作，使信号电压处于正常的范围。四个继电器分别为第一继电器JDQ1、第二继电器JDQ2、第三继电器JDQ3和第四继电器JDQ4，四个继电器均采用光电耦合器驱动。

第一组激光测径仪中每台激光测径仪的485通信接口的第三引脚接地；第一引脚连接第一继电器JDQ1第一常开触点的一端，第二引脚连接第一继电器JDQ1第二常开触点的一端，第一常开触点另一端与第一通信芯片U2的非反相输入端连接，第二常开触点另一端与第一通信芯片U2的反相输入端连接，第一通信芯片U2的驱动器输入端与第一单片机U1的引脚11连接，第一通信芯片U2的接收器输出端与第一单片机U1的引脚10连接，第一通信芯片U2的接收器输出使能端和驱动器输出使能端连接后与第一单片机U1的引脚28连接。

第一继电器JDQ1采用第一光电耦合器OPT1低电平驱动，第一继电器JDQ1的正接线端接12V直流电源，负接线端与第一光电耦合器OPT1的集电极连接，第一光电耦合器OPT1的发射极接地，第一光电耦合器OPT1的正极接5V电源，第一光电耦合器OPT1的负极与第一发光二极管LED1的正极连接，第一发光二极管LED1的负极通过第一电阻R1与第一单片机U1上用于控制第一光电耦合器OPT1的引脚27连接。第一发光二极管LED1为第一继电器JDQ1工作指示灯，当第一单片机U1输出低电平时，第一光电耦合器OPT1就会导通，此时，第一发光二极管LED1就会亮，第一继电器JDQ1吸合，第一组激光测径仪被接通。第二组激光测径仪、第三组激光测径仪和第四组激光测径仪通信电路与第一组激光测径仪电路结构相同。

第一单片机U1的引脚13与第二单片机U3的引脚15连接，用于通知第二单片机U3接收数据，第二单片机U3的引脚13与第一单片机U1的引脚21连接，用于通知第一单片机U1数据接收完毕。例如：当第一组激光测径仪接通，第一单片机U1读取第一组中激光测径仪的数据任务，并将需要发送的数据的第一位放到P0口（引脚32-39），当第一单片机U1完成第一组中的6台激光测径仪的线径数据读取任务后，就会将读取到的6台激光测径仪的线径数据发送给第二单片机U3，发送方式采用单位并行发送。第二单片机U3的输出连接显示单元，显示单元采用六位数码显示管动态扫描显示，其中前两位用于显示激光测径仪的序号，后四位用于显示采集的线径数据，线径单位为毫米。

第一单片机U1上晶振端连接有晶振电路，晶振电路包括第一晶振器Y1，第一晶振器Y1的两端分别与第一单片机U1的引脚18和引脚19连接，第一晶振器Y1的一端与第一电容C1的第一端连接，第一电容C1的第二端连接第二电容C2的第一端，第二电容C2的第二端与第一晶振器Y1的另一端连接，第一电容C1的第二端与第二电容C2的第一端接地，第一单片机U1的引脚9连接第三极性电容C3的负极，第三极性电容的正极接5V电源，第三极性电容C3的负极通过第五电阻R5接地，第三极性电容C3与第五电阻R5组成第一复位电路。第二单片机U3上连接有第二晶振电路和第二复位电路，第二晶振电路与第一晶振电路相同；第二复位电路第一复位电路相同。

如图3所示，数码显示管的段选针脚通过第一电阻排（R7-R14）与第二单片机的P0口连接，即数码管的段选针脚（dp，g，f，e，d，c，b，a）分别与第二单片机U3的引脚（32-39）通过第一电阻排（R7-R14）对应连接，第二单片机U3的引脚（32-39）对数码显示管进行段扫描；第二单片机U3的引脚（32-39）分别通过第二电阻排（R15-R20）、三级管Q1-Q6驱动六位数码显示管，数码显示管的公共端连接三极管的发射极，三极管的集电极接5V电源，三极管的基极通过第二电阻排（R15-R20）与第二单片机U3的引脚（21-26）连接，第二单片机U3的引脚（21-26）对数码显示管进行位扫描驱动。

第二单片机U3通过第二通信芯片U4与上位机连接，第二单片机U3的引脚11与第二通信芯片U4的驱动器输入端连接，第二通信芯片U4接收器输出端与第二单片机U3的引脚10连接，第二通信芯片U4的接收器输出使能端与驱动器输出使能端连接后与第二单片机U3的引脚28连接，第二通信芯片U4的电源端接5V电源，第二通信芯片U4的接收器非反相输入端通过上拉电阻R21接5V电源，第二通信芯片U4的接收器反相输入端通过下拉电阻R23接地，第二通信芯片U4的接收器非反相输入端与第二通信芯片的接收器反相输入端串接第二十二电阻R22，第二通信芯片U4的接收器非反相输入端和反相输入端与上位机上的485通信总线连接，第二单片机U3发送给上位机的线径数据信息能够在上位机以曲线形式显示出来，钢线线径整体变化情况一目了然，并且上位机能够自动记录文件路径，自动按日期形成文件名，以便查询。第二通信芯片U4采用MAX485通信芯片，上位机上连接有报警单元，当上位机接收到的线径数据信号超出其设定的标准参数范围，上位机启动报警单元报警，起到提醒工作人员注意的目的。

如图4所示，供电单元采用开关电源，开关电源输入端连接AC220V市电，火线L通过开关S1与开关电源输入端连接，零线直接与开关电源输入端连接，开关电源将AC220V市电转换为5V和12V的直流电源为系统提供工作电源，开关电源输出端通过第六电阻R6与第五发光二级管LED5正极连接，第五发光二级管LED5负极接地，第六电阻R6和第五发光二级管LED5组成电源指示电路。其中第一单片机U1、第二单片机U3、第一通信芯片U2和第二通信芯片U4与5V电源之间均连接有一个退耦电容。