专利名称：盘式制动器正压力监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是属压力检测技术领域。
矿井提升是矿井的咽喉，为保证矿井提升的安全，提升机的盘式制动器是个关键，它是靠蝶簧伸涨压闸瓦产生动力，提升机开动一次，闸就要动几次，因而蝶簧压缩，伸涨是很频繁的，如果蝶簧一旦失效(例如蝶簧疲劳或断裂)，或者因闸瓦磨损，闸瓦间隙大，都会使正压力减小，制动力变小，就会有可能制动不住提升机而发生重大事故。因此，对蝶簧压闸瓦的正压力的大小进行监测是很有必要的，但在目前，在国内外使用的提升机中，尚未出现此类制动器的监测装置。
本实用新型的目的就是提供一种新型的、能对矿井提升机盘式制动器的制动正压力进行数字监测、并可对提升机进行后备保护及闭环控制的装置。
本实用新型主要是由特制的测力传感器和数字显示仪两部分组成。特制的测力传感器是一种用带温度自补偿的泊式应变片构成的周边固定的园模片测力传感器，其应变片共有四片，并接成全桥电路加上＋6V直流电压，利用测压强的原理，即当闸瓦受压时，该传感器也受到一定压力，因而周边固定的园模片产生应变，并把此应变转为电压信号输出。正压力大，应变大，输出电压高。监测蝶簧正压力的大小，就是通过该测力传感器把非电量转换成电量之后，输送给数字显示仪显示被测正压力的大小。
数字显示仪是由调零电路、放大电路、A／D转换电路、单片机8039、八D锁存器74LS373、EPROM2732，以及八位并行输出串行移位寄存器74LS164和七段显示数码管组成。调零电路接受测力传感器输出的电压信号，并进行零位调整，即当正压力为零，输出为零。由运算放大器等组成的放大电路接受调零电路的输出电压，并进行放大，放大后的电压信号送A／D转换电路。由AD7109构成的A／D转换电路是将放大电路输出的电压模拟量转换成二进制输出的数字量。用单片机8039、地址锁存器74LS373、EPROM2732，组成最小的微型计算机，其接口用一片74LS373来组成，此微型计算机每0.5秒读取一次A／D的输出，进行数据处理，然后送至显示电路，此外，此微型计算机还具备了零点跟踪能力。由74LS164、四个七段显示数码管组成的显示电路，在微型计算机处理数据，传递数据完毕之后，把要显示的内容就保存在74LS164中，点亮相应的数码管，显示被测正压力的大小。
本实用新型能随时监测盘式闸蝶簧的好坏及制动器的间隙，数字显示被测正压力的大小，能对提升机系统进行后备保护和闭环控制。整个装置结构简单，制造方便，安装方便，技术先进可靠，价格经济、合理。在矿井提升机系统中安装此装置，可避免因制动器蝶簧损坏、制动力不够而造成的重大事故。
附
图1为本实用新型的测力传感器结构示意图。
附图2为本实用新型的测力传感器安装位置示意图。
附图3为本实用新型的电路图。
本实用新型的实施例根据附图1、附图2、附图3进一步加以叙述。
矿井提升机的制动盘4一面联结滚筒3，另一面是靠闸瓦7，在闸瓦的背面加工φ58mm×6mm深的槽和6mm宽的沟槽，把测力传感器放进在闸瓦7背面的φ58×6mm2的槽内，且高出闸瓦0.1毫米。与闸瓦背面相接触的是钢板6，钢板6通过轴与蝶簧8构成的制动器5联结。制动器5靠蝶簧8的压缩，伸涨产生压力N使在钢板2内测力传感器1的四个应变片9受到压力而产生应变。这四个用带温度自补偿的泊式应变片构成的周边固定的园模片9，以构成全桥电路形式并排放在测力传感器1的钢板2内，其桥路的2根＋6V的直流电压引线和应变片因受压而产生应变所转换成的电压输出引线，是通过在闸瓦背面的6mm宽沟槽引出，连接到电源(＋6V)和调零电路。
调零电路是由调零电阻R1构成渌筒饬Υ衅魇涑龅缪剐藕诺椒糯蟮缏吠猓菇辛阄坏髡吹闭沽ξ悖涑鑫恪Ｓ稍怂惴糯笃 0等组成的放大电路，其线路结构是；在连接侧力传感器1的桥路应变片经调零电阻R1输出的电压信号两端E、F间，接一电容C17，E端经电阻R7后接运算放大器(型号OP－07)10的3端，F端经电阻R3到A点，经电阻R2和并联电阻R5、R6后到B点，A点与B点间接电阻R4，B点经电阻R8后接运算放大器10的2端，在其2端和3端间接电容C18，3端经电阻R9、R10接地，经电阻R9、R11、R13到C点，2端经电阻R12到C点，C点经电阻R14接其6端。在其4端和7端间并接电容C19、C20，并作为监测放大的电压信号端。A点和运算放大器10的6端输出放大后的电压信号到A／D转换电路M、N两端。放大电路的放大倍数是50－100倍连续可调。A／D转换电路由A／D转换器(型号7019)11、电阻、电容、稳压器14等组成，由单片机(型号8039)19、地址锁存器(74LS373)13、16、EPROM(2732)17、分调插座12等组成最小的微型计算机，它们的线路连接关系是放大电路的A点输出接稳压器14的2端，和经电阻R18、R19接地，稳压器14的3端经电阻R20接地，放大电路的运算放大器10的6端输出经电阻R17接A／D转换器11的35端，35端经电容C25接地，A／D转换器11的1、19、18、21、20、34、33、29端各自接地，28端接－5V，17、26、27、40端接＋5V和稳压器14的1端；22端经电阻R15接其23端，经电容C21接其25端；30端经电阻R16后分别接电容C22到其31端，接电容C23到其32端；38端经电容C24接其37端；36端接可调电阻R19的调节点。A／D转换器11的八位数据输出端9、10、11、12、13、14、15、16分别接地址(八D)锁存器13的八位输入端18、17、14、13、8、7、4、3；A／D转换器11的管脚6、7、8、24端各自对应接单片机19的管脚27、28、29、30端。地址锁存器13的10端接地；11端接＋5V；1端接单片机19的8端；八位输出2、5、6、9、12、15、16、19端分别接单片机19的19、18、17、16、15、14、13、12端。分调插座12的10端接单片机19的复位端(4端)，分调插座12的11、8、13端分别接单片机19的5、10、9端；在单片机19的2端和3端间接一晶振，此两端还各接电C26、C27后接地。单片机19的12端接EPROM17的9端和八D锁存器16的18端；40、26、7端接＋5V；19端分别接八D锁存器16的七位输入端3、4、7、8、13、14、17管脚和接EPROM17的10、11、13、14、15、16、17端；单片机19的11端接八D锁存器16的11端，21、23、24、9、22端分别接EPROM的23、19、21、20、22端。八D锁存器16的管脚2、5、6、9、12、16、19端分别接EPROM17的1、2、3、4、5、6、7、8。EPROM的18、12端接地；单片机19的25端经非门15后和单片机的22端作为输出两端把数据信号输送给显示电路。这里稳压器14作为参考电压，使A／D转换器的基准电压输入稳定。A／D转换器将输入的、来自放大电路的电压模拟量，转换成二进制数码输出的数字量。由单片机19、EPROM17、八D锁存器13、16组成最小的微型计算机，该微型计算机每0.5秒读取一次A／D的输出，并利用软件进行数据处理，进行A／D转换的电压模拟量与压力的非线性补偿，数据处理完毕，送4位七段显示数码管显示被测压力的大小。此外，该微型计算机还具有零点根踪能力，这是因为压力应变电桥，在压力解除后，其中的应变片不能完全恢复到加压前的状态(指物理性质)，那么即使此时压力为零，电桥仍有输出，使在压力解除后，显示器仍有不为零的显示。利用该微型计算机，可将测量前的数值放入内存，在整个测量过程中，每次都将取得的数据减去原先保存在内存中的零点，然后再进行数据处理，实现零点跟踪。
显示电路是由四个八位并行输出串行移位寄存器(74LS164)18、四个七段显示数码管组成，其线路连接为由单片机19的25端经非门15后的输出接四个八位并行输出串行移动寄存器18的各自8端，由单片机19的22端的输出接第一个串行移位寄存器18的输入端1、2管脚，第一个的最高位的输出端13管脚接第二个的输入端1、2管脚，第二个的最高位的输出端13管脚接第三个的输入端1、2管脚，第三个的最高位的输出端13管脚接第四个的输入端1、2管脚，四个八位并行输出串行移位寄存器18的七端输出3、4、5、6、10、11、12端接各自对应的七段数码显示管。在单片机19把要显示的被测压力数据传递给显示电路，且传递完毕之后，要显示的内容就保存在74LS164中，并点亮相应的数码管，直观显示出被测压力的大小，以便对提升泻蟊副；ず捅栈房刂啤 提供本实用新型的各电路电源是常用的稳压电路所产生的电压±5V、＋6V。
权利要求1.一种新型的盘式制动器正压力监测装置，是由测力传感器和数字显示仪所组成，其特征在于a.矿井提升机的制动盘4一而联结滚筒3，另一面是靠闸瓦7，在闸瓦的背面加工Φ58mm×6mm深的槽和6mm宽的沟槽，在钢板2内以全桥电路形式并排放置四个应变片9所构成的测力传感器1，放在闸瓦7背面的Φ58×6mm2的槽内，且高出闸瓦0.1mm；与闸瓦背面相接触的是钢板6，钢板6通过轴与由蝶簧8构成的制动器5联结；和桥路的四个应变片相接的四根引线，通过在闸瓦背面的6mm宽的沟槽引出，连接到电源(+6V)，调零电阻R1的调节点，和放大电路的E、F输入端。b.在放大电路E、F两端之间接一电容C17，E端经电阻R7后接运算放大器(OP-07)10的3端，F端经电阻R3到A点，经电阻R2和并联电阻R5、R6后到B点；A点和B点间接电阻R4，B点经电阻R8后接运算放大器10的2端，在其2端和3端间接电容C18；3端经电阻R9、R10接地，经电阻R9、R11、R13到C点；2端经电阻R12到C点，C点经电阻R14接其6端；在其4端和7端间并接电容C19、C20；放大电路中的A点和运算放大器10的6端作为信号输出端接到A/D转换电路的输入端M.N两端。c.A/D转换电路的M输入端接稳压器14的2端，和经电阻R18、R19接地；N输入端经电阻R接A/D转换器(AD7109)11的35端，35端经电容C25接地，稳压器14的3端经电阻R20接地1端接+5V；A/D转换器11的1、19、18、21、20、34、33、29端各自接地，28端接-5V，17、26、27、40端接+5V和稳压器14的1端，22端经电阻R15接其23端，经电容C21接其25端，30端经电阻R16后分别接电容C22到其31端，接电容C23到其32端，38端经电容C接其37端，36端接可调电阻R的调节点；A/D转换器11的八位数据输出端9、10、11、12、13、14、15、16分别接八D锁存器(74LS373)13的八位输入端18、17、14、13、8、7、4、3，A/D转换器11的6、7、8、24端对应接单片机19的27、28、29、30端。d.地址锁存器13的10端接地，11端接+5V，1端接单片机(8039)19的8端，八位输出2、5、6、9、12、15、16、19端分别接单片机19的19、18、17、16、15、14、13、12端；分调插座12的10端接单片机19的复位端4端，分调插座12的11、18、13端分别接单片机19的5、10、9端；在单片机19的2端和3端接一晶振，此两端还各接电容C、C后接地，单片机19的12端接EPROM(2732)17的9端，和八D锁存器16的18端，40、26、7端接+5V，19端分别接八D锁存器16的七位输入端3、4、7、8、13、14、17管脚，和接EPROM17的10、11、13、14、15、16、17端，单片机19的11端接八D锁存器16的11端，21、23、24、9122端分别对应接EPROM的23、19、21、20、22端；EPRMO17的18、12端接地；八D锁存器16的2、5、6、9、12、15、16、19端分别接EPROM17的1、2、3、4、5、6、7、8；单片机19的25端经非门15后接四个八位并行输出串行移位寄存器(74LS164)18的各自8端，单片机19的22端接第一个八位并行输出串行移位寄存器18的1、2端。e.第一个八位并行输出串行移位寄存器18的13端接第二个的1、2端，第二个的13端接第三个的1、2端，第三个的13端接第四个的1、2端；四个八位并行输出串行移位寄存器18的2、4、5、6、10、11、12端接各自对应的七段显示数码管。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于测力传感器1的应变片9是四个用带温度自补偿的泊式应变片构成的周边固定的园模片。
专利摘要一种新型的盘式制动器正压力监测装置，是由测力传感器和数字显示仪所组成，当盘式制动器工作时，周边固定的圆模片式测力传感器因受压而产生应变，并转换成电压信号，经单片机等组成的数字显示仪进行电压信号放大，模拟量转换成数字量，以及利用软件进行数据处理之后，予以数字显示被测压力的大小，从而避免因制动器正压力减小，制动力变小，制动不住提升机而发生的重大事故，本装置结构简单，技术先进可靠，制造、安装方便，成本低。
文档编号B66D5/28GK2051627SQ8921519
公开日1990年1月24日 申请日期1989年8月4日 优先权日1989年8月4日
发明者寿本富, 王家栋 申请人:中国矿业大学