煤矿井下综采面沿线数据采集和控制电路的制作方法

本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种煤矿井下综采面沿线数据采集和控制电路。

背景技术：

煤矿井下使用的电气设备需要进行电气性能检验和防爆性能检验试验，须使用矿用本质安全型电路。矿用本质安全是矿用电气设备的一种防爆型式，是电气设备中防爆等级最高的，也是最安全的。矿用本安型(矿用本质安全型)电路是一种符合国家标准的ib类本安型电路，ib等级的电气设备在正常工作和一个故障时不能点燃爆炸性气体混合物。煤矿井下综采面沿线数据采集和控制电路是一种矿用本安型电路，可以用于煤矿综采面沿线设备的数据采集或控制。

现有技术的煤矿井下综采面沿线数据采集和控制电路通常结构复杂、功能单一，无法灵活地进行现场配置，且应用实现的成本高。

技术实现要素：

针对现有技术的上述缺陷，本实用新型提供一种煤矿井下综采面沿线数据采集和控制电路。

本实用新型提供的煤矿井下综采面沿线数据采集和控制电路包括：电源模块、第一单片机、第二单片机、通讯模块、电路状态指示模块、功能选择模块、开关量输入模块、开关量输出模块、射频接收模块、温度采集模块和模拟电流采集模块；

通讯模块、电路状态指示模块、功能选择模块、开关量输入模块、开关量输出模块、温度采集模块、模拟电流采集模块与第一单片机连接，射频接收模块与第二单片机连接，第一单片机通过通讯模块与上位机或同位机连接，第一单片机与第二单片机通过can总线连接，电源模块用于为单片机和各功能模块供电；

通讯模块包括三路通讯接口电路单元，分别为can通讯单元、第一rs485通讯单元、第二rs485通讯单元。

如上所述的电路，其中，温度采集模块经信号调理电路、模数转换器与第一单片机连接，模拟电流采集模块经信号调理电路、模数转换器与第一单片机连接。

如上所述的电路，其中，射频接收模块用于接收射频信号，并将434mhz射频信号转换成串行编码信号发送给第二单片机，第二单片机用于对所述串行编码信号进行数据提取识别，并转换为用于遥控器按键的键码值，再经can总线上传给第一单片机。

如上所述的电路，优选地，can通讯单元、第一rs485通讯单元、第二rs485通讯单元的实现电路为电气隔离和过压过流保护电路。

如上所述的电路，优选地，can通讯单元、第一rs485通讯单元、第二rs485通讯单元的实现电路为电平转换隔离保护电路。

如上所述的电路，优选地，所述开关量输入模块提供的输入接口为宽电压输入接口；所述开关量输出模块提供的输出接口为无源光耦继电器输出接口。进一步地，所述开关量输入模块提供的输入接口为9路开关量输入接口，输入方式包括行程开关输入、压力开关输入；所述开关量输出模块提供的输出接口为10路开关量输出接口，输出方式为电磁阀控制输出。

如上所述的电路，可选地，所述功能选择模块的实现方式为旋转式拨码开关。

本实用新型提供的煤矿井下综采面沿线数据采集和控制电路具有以下优点：

1、射频信号接收解码工作使用独立的单片机，提高了系统响应速度和减少了遥控信号的迟滞时间。

2、温度采集接口和模拟电流采集接口具有很高的采集精度和抗干扰能力，可以适应各种数据采集要求。

3、具备功能屏蔽功能，进一步提高了系统响应速度，优化了数据通讯。

4、电路结构简单，功能完善，提供的多种通讯接口和io接口，便于搭建、对接各种类型的应用设备。

附图说明

图1为本实用新型提供的煤矿井下综采面沿线数据采集和控制电路的结构示意图；

图2为图1中的煤矿井下综采面沿线数据采集和控制电路的应用实施例的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1本实用新型提供的煤矿井下综采面沿线数据采集和控制电路的结构示意图。如图1所示，本实用新型的煤矿井下综采面沿线数据采集和控制电路包括：电源模块、第一单片机、第二单片机、通讯模块、电路状态指示模块、功能选择模块、开关量输入模块、开关量输出模块、射频接收模块、温度采集模块和模拟电流采集模块；通讯模块、电路状态指示模块、功能选择模块、开关量输入模块、开关量输出模块、温度采集模块、模拟电流采集模块与第一单片机连接，射频接收模块与第二单片机连接，第一单片机通过通讯模块与上位机或同位机连接，第一单片机与第二单片机通过can总线连接，电源模块用于为单片机和各功能模块供电；通讯模块包括三路通讯接口电路单元，分别为can通讯单元、第一rs485通讯单元、第二rs485通讯单元。优选地，can通讯单元、第一rs485通讯单元、第二rs485通讯单元的实现电路为电气隔离和过压过流保护电路；开关量输入模块提供的输入接口为宽电压输入接口，开关量输出模块提供的输出接口为无源光耦继电器输出接口。

本实用新型提供的煤矿井下综采面沿线数据采集和控制电路，通过为射频信号的接收与解码设置独立的单片机，提高了系统响应速度，减少了遥控信号的迟滞时间；使用的温度采集接口和模拟电流采集接口具有很高的采集精度和抗干扰能力，可以适应各种数据采集要求；整体电路结构简单，功能完善，提供的多种通讯接口和io接口，便于搭建、对接各种类型的应用设备，特别适用于煤矿井下综采面沿线数据采集和控制。

如上所述的电路，优选地，温度采集模块经信号调理电路、模数转换器与第一单片机连接，模拟电流采集模块经信号调理电路、模数转换器与第一单片机连接。

在图1所示的实施例中，温度采集模块各通道通过信号调理后进入专用adc(图1中的adc-1)，专用adc经过光耦隔离通过spi总线与第一单片机连接；模拟电流采集模块各通道通过信号调理后进入专用adc(图1中的adc-2)，专用adc经过光耦隔离通过spi总线与第一单片机连接。

信号调理通常由信号调理电路(signalconditioningcircuit)实现，本实施例中，通过信号调理电路对外部输入的模拟信号进行滤波、限幅、比例缩放及信号二次滤波等的作用，对模拟信号进行处理。adc，analog-to-digitalconverter的缩写，指模/数转换器或者模数转换器。是指将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号的器件。

在具体应用中，温度采集模块可以使用模拟开关切换接入adc的通道，信号调理部分使用限幅和lc滤波，adc与第一单片机的spi通讯采用光耦进行隔离。优选地，模拟电流采集模块信号调理部分使用限幅和rc滤波、线性仪表级差分运放，adc为高精度8通道16位adc，adc与第一单片机的spi通讯采用光耦进行隔离。

如上所述的电路，优选地，射频接收模块用于接收射频信号，并将434mhz射频信号转换成串行编码信号发送给第二单片机，第二单片机用于对所述串行编码信号进行数据提取识别，并转换为用于遥控器按键的键码值，再经can总线上传给第一单片机。

具体过程为：射频隔离模块将434mhz射频信号转换提取出高速串行编码信号，编码信号经第二单片机数据提取识别转换为遥控器发出的键码值，经can总线上传给第一单片机。

如上所述的电路，优选地，can通讯单元、第一rs485通讯单元、第二rs485通讯单元的实现电路为电平转换隔离保护电路。例如，所述can、rs485通讯单元的实现电路均为电平转换隔离保护电路。通讯接口电路单元使用电气隔离或过压过流保护电路，提高了电路的稳定可靠性。

如上所述的电路，优选地，开关量输入模块提供的输入接口为9路开关量输入接口，输入方式包括行程开关输入、压力开关输入；开关量输出模块提供的输出接口为10路开关量输出接口，输出方式为电磁阀控制输出；功能选择模块的实现方式为旋转式拨码开关。

图2为图1中的煤矿井下综采面沿线数据采集和控制电路的应用实施例的示意图。参考图1和图2所示，本实施例中，输入的电源分为5种应用，一种应用是由隔离电源1生成的5vdc为adc2及其信号调理单元供电，一种应用是由12vdc供电电源直接为射频接收模块供电；另一种是先由隔离电源2生成5vdc，再由5/3.3vldo生成3.3vdc电源为通讯模块、单片机(图2中的cpu1和cpu2)、光耦隔离模块、电路状态指示模块、功能选择模块、开关量输入模块、开关量输出模块供电，该3.3vdc电源再经3.3/3.3v隔离电源生成3.3vdc电源为adc1及其信号调理和通道选择单元供电。

本实施例中，通讯模块共三路隔离的通讯接口：一个can通讯接口、两个rs485通讯接口。can通讯接口可以接主站can接口，实现快速数据交互：数据采集通道量化数据上传、射频接收数据上传、按钮阵列数据上传、rs485通讯接口数据交互；rs485通讯接口可以接机尾张紧控制器，通讯协议modbusrtu主站，读取机尾张紧控制器状态、伸缩油缸行程和油缸张力等，向机尾张紧控制器发送来至主站的张紧控制命令字等。

本实例中，温度采集通道接入四种pt100传感器用于测量减速机高速轴、低速轴、润滑油、链轮轴的温度；模拟电流采集通道接入六种传感器用于测量减速机润滑油油位、冷却水压力、冷却水流量、驱动电机水流量、润滑油油品、减速机振动强度；状态指示模块是通过发光二极管来实现的，通过设定五组led指示灯，可以指示电路工作状态：通过对应led闪烁与否来指示spi总线工作状态、can总线工作状态、两个rs485的工作状态、射频接收数据状态；功能选择模块的实现可以使用旋转拨码开关，可以用于设定如通讯端口的站号、波特率、部分功能的使能与否等参数，方便现场调试安装使用。

本实施例中，开关量输入模块(图2中的di模块)连接按钮阵列，用于作为破碎机头本/遥控选择、本控操作按钮(破碎升降、启停等)；开关量输出模块(图2中的ro模块)使用隔离型光耦继电器作为驱动接口，连接破碎机头控制电磁阀，实现破碎机头的阀控；另外连接减速机注油电磁阀，控制减速机吸油、注油动作。

综上所述，本实用新型提供的煤矿井下综采面沿线数据采集和控制电路，可以根据具有应用中，选择配备8通道pt100温度采集接口、8通道0(4)-20ma模拟电流采集接口、9通道开关量输入、10通道开关量输出、3路两种通讯接口、无线遥控键盘射频接收接口，可以快速匹配不同应用需求。丰富的接口功能，可以通过软硬件设置或通讯交互实现不同的应用需求，为现场安装调试提供多种设置方案。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。