专利名称：罐笼升降高度显示装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种罐笼提升过程中的位置显示装置，该罐笼位置显示装置安装 在罐笼内部，用来显示罐笼在提升和下降过程中的实时位置高度。
背景技术：
罐笼被称为矿井里的提升机，一般用于矿井的副井提升，提升人员、矿石、设备和 材料等。对于中小型矿井，罐笼还可以作为主井提升，作提升煤炭使用。罐笼作为矿井提升 中的重要设备之一，对其位置实现准确监测是必需的。目前已有的监测技术主要有磁性标 记技术、红外检测技术和电容传感器技术。但是已有的技术存在着或可靠性差，或精度低等 缺点，虽然能够反映罐笼运行过程中到达特定位置的位置信息，但是不能满足罐笼位置监 测的连续性需求，也不能满足罐笼内部的人员对自身所处位置信息的需求。对此，本实用新 型提出了一种新的罐笼位置监测方法，将电源、霍尔元件和集成电路配合安装在罐笼上，能 够实现上述罐笼位置实时连续显示的目的。
实用新型内容本实用新型是根据上述现有技术中存在的实际问题提出的，本实用新型的目的是 提供一种罐笼升降过程中的位置显示装置。该装置能够实时显示罐笼提升和下降过程中的 高度。为了实现上述目的，本实用新型提供了 一种罐笼位置显示装置，该装置具备独立的电 源、信号源、处理单元和显示单元。装置采用独立电源供电，使得装置成为一个独立的单元， 不依赖提升系统中的其他机械设备和资源。罐笼位置显示装置要求在罐笼下降和上升过程 中都能够准确地显示罐笼的实际所处的位置，根据设计需要，本装置具有双向显示的功能。本实用新型在集成电路板上集成了稳压电路、施密特整形电路、C8051F020芯片、 晶振电路、JTAG仿真电路、复位电路和LED显示电路，外部霍尔元件产生脉冲信号，脉冲信 号经过施密特整形电路输出至中心控制芯片，脉冲信号作为中断信号输入，芯片内部中断 程序对上述信号进行处理后输出，通过显示电路输出罐笼当前位置高度。本实用新型由外 部电源通过稳压芯片为集成电路板各部分提供不同的电源，所述的稳压电路连接复位电 路、仿真电路、上拉电路和C8051F020芯片。集成电路板主要的连接顺序为霍尔元件、施密 特整形电路、C8051F020芯片、显示电路。本实用新型的有益效果是，能够对罐笼位置实现准确地监测，罐笼里面的工作人 员在罐笼上升或者下降的过程中能够知道自身所处的位置，使得工作环境更加人性化。以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的结构原理图图2是本实用新型一种实施例的电气原理图图3是霍尔元件和磁钢安装示意图[0010]图4是电气原理图中的整形电路部分图5是电气原理图中的芯片控制电路部分图6是电气原理图中的稳压电路部分图7是电气原理图中的复位电路部分图8是电气原理图中的晶振电路部分图9是电气原理图中的仿真电路部分
图10是电气原理图中的显示电路部分具体实施方式
为了实现本实用新型的目的，本装置中，将两个霍尔传感器安装在罐笼顶部的滚 轮窝耳外壳上固定不动，将磁钢安装在滚轮上，如图3所示，在罐笼上升或者下降的过程 中，磁钢随着滚轮的旋转而旋转，霍尔元件和磁钢之间产生相对运动，霍尔传感器在磁钢连 续靠近和远离的过程中，输出脉冲信号。霍尔元件按照管脚排列，外部焊接三根引线，根据 现场要求确定引线的长度，插头采用SM-3P黑色针型插头，直接与集成电路板上的引线端 子对接。
图1所示为本实用新型的结构原理图，主要包括外部电源、稳压电路、霍尔元件、 整形电路、中心控制芯片、复位电路、晶振电路、仿真电路和显示电路。外部电源根据实际需 要可以选择干电池、锂电池或者蓄电池，外部电源通过3. 3V稳压电路和5V稳压电路获得 稳定的直流电源，满足集成电路板中整形电路、控制芯片、复位电路、仿真电路和显示电路 的供电要求。上述脉冲信号经过整形电路获得规则的方波信号，方波信号送入中心控制芯 片的中断引脚，芯片内部执行中断程序，对脉冲信号变化进行计算，与使用两个霍尔元件相 对应的是罐笼上升和下降过程中起作用的两个参变量，程序对这两个参变量进行计算和转 换，最后输出能够显示在数码管上的数字。显示电路由上拉排阻和LED数码管组成，显示由 中心控制芯片的输出引脚高低电平信号决定。复位电路的作用是当罐笼到达井口时使系统 复位，消除累积误差，晶振电路是控制芯片的心脏，为控制芯片提供动力，仿真电路可以进 行非侵入式、全速的在系统调试，显示电路输出显示罐笼当前的位置高度。图2所示为本实用新型的罐笼罐笼升降过程位置显示装置的一种具体实施例的 电路图。如图3，两路整形电路分别由电阻R3-1、R4-1、R4_2、光耦器件U4、三极管Ql和电 阻R3-2、R4-3、R4-4、光耦器件TO、三极管Q2组成，光耦输出通过电阻R4_1、R4_3为三极管 Q1、Q2的发射结提供正偏电压，+5V电源通过电阻R4-2、R4-4，并和光耦输出以及电阻R4-3、 R4-3配合为三极管的集电结提供反偏电压，电阻R4-2、R4-4还起到限流作用，避免脉冲电 流的瞬时冲击对芯片引脚的损害。如图4，所述的中心控制芯片选用采用Silicon Laboratories公司生产的 C8051F020芯片，引脚1、2、3、4接JTAG仿真电路的数字输入，引脚5接复位电路，模拟地引 脚10、13接地，引脚10、13与地之间接0欧姆电阻，限制环路电流，抑制噪声，引脚26,27接 晶振电路，晶振电路应尽量靠近引脚，数字地引脚38、63、89接地，引脚59、61通过交叉开关 配置为中断0和中断1，外接脉冲输入电路，91 98引脚作为P4输出口使用，输出数码管 显示千位数字，81 88引脚作为P5输出口使用，输出数码管显示百位数字，73 80引脚4作为P6输出口使用，输出数码管显示十位数字，65 72引脚作为P7输出口使用，输出数 码管显示个位数字，引脚37、64、90接3. 3V电源，3. 3V电源与地之间接10 μ F去耦合电容 C4-1，其余未用到的引脚设置为漏极开路。如图5，所述的稳压电路由稳压芯片和外围电路组成，本实用新型稳压芯片选用 LM2576HVS-3. 3芯片和LM2576HVS-5. 0芯片分别为系统提供3. 3V和5. OV直流电源，3. 3V 稳压电路由LM2576HVS-3. 3芯片、电容C3_1、C3_2、电感Ll-I、二极管Dl-I组成，5. OV稳压 电路由LM2576HVS-5. 0芯片、电容C3-3、C3-4、电感L1-2、二极管D1-2组成。如图6，所述的复位电路低电平有效，开关Sl断开状态下，电阻R1-2将/RST拉为 高电平，在/RST和地之间设IOpF去耦电容Cl-1、C1-2。如图7，所述的晶振电路在晶体引脚上接微调电容，微调振荡频率。如图8，所述的 仿真电路中仿真接口引脚1接3. 3V电源，引脚2、3、9接地，引脚5、4、7、6分别和C8051F020 芯片引脚1、2、3、4连接，引脚8、10悬空，引脚4与3. 3V电源之间接5. IkQ上拉电阻R2-1。如图9，所述的显示电路分别由上拉排阻JPl、JP2、JP3、JP4和LED数码管Qian、 Bai、a!i、Ge组成，上拉排阻将控制芯片的输出信号嵌位在高电平，并起到限制电流的作用。 以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说， 在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干变型和改进，这些也应视为属于本实 用新型的保护范围。
权利要求1. 一种罐笼升降高度显示装置，集成电路板的连接顺序依次为霍尔元件、施密特整形 电路、中心控制芯片、显示电路，其特征在于在集成电路板上集成了稳压电路、施密特整形 电路、中心控制芯片、晶振电路、JTAG仿真电路、复位电路和LED显示电路，外部霍尔传感器 产生脉冲信号后经过施密特整形电路输出，脉冲信号作为中断信号输入中心控制芯片，芯 片内部程序对上述信号进行处理后，通过相应的显示电路输出罐笼当前位置高度。
专利摘要本实用新型涉及一种罐笼提升过程中的高度显示装置，该罐笼位置显示装置安装在罐笼内部，用来显示罐笼在提升和下降过程中的实时位置高度。解决的技术问题包括硬件的设计和软件的设计，硬件装置包括电源、稳压电路、霍尔元件、施密特整形电路、中心控制芯片、晶振电路、JTAG仿真电路、复位电路和LED显示电路，外部电源通过稳压芯片为集成电路的各个部分提供电压，霍尔元件产生脉冲信号，经过施密特整形电路处理后作为中断信号输入控制芯片，在芯片内部程序针对上述中断信号设置相关变量，经由控制芯片内部程序控制上述变量输出实际高度数值。复位电路可以消除显示的累积误差。本实用新型的优点是独立于罐笼设备之外，显示准确可靠，安装灵活方便。
文档编号G09G3/32GK201829170SQ201020197550
公开日2011年5月11日 申请日期2010年5月13日 优先权日2010年5月13日
发明者周信, 孟祥杰, 季晓刚, 汪勋 申请人:中国矿业大学