一种多功能矿用传感器检测系统的制作方法

1.本发明涉及传感器检测领域，具体涉及一种多功能矿用传感器检测系统。


背景技术：

2.矿用传感器种类众多，诸如压力传感器、温度传感器、位置传感器、转速传感器等等。当前，多数矿用传感器的检测都参考国家安全生产矿用设备检测检验中心的检测模式，业内多数厂家对矿用产品的测试都较为落后，或逐个检测，或每个产品配置不同测试设备，比如压力传感器检测装置、温度传感器检测装置、转速台测试仪等等；即每一种类型的传感器都需配备一种传感器检测装置，针对不同的传感器需要不同的检测装置，因而测试设备较多，不易于管理。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是提供一种多功能矿用传感器检测系统，采用一套系统即可对多种类型的矿用传感器进行检测，测试设备较少，易于管理。
4.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种多功能矿用传感器检测系统，包括测试工装、检测主机和上位机；
5.所述上位机用于录入待检测的矿用传感器的传感器信息，根据所述传感器信息自动识别所述矿用传感器的传感器类型，并根据所述传感器类型提供对应的测试工程，且为所述测试工程配置测试参数；
6.所述测试工装用于根据所述传感器类型为所述矿用传感器施加对应的物理量；
7.所述检测主机用于在所述上位机提供的测试工程以及配置的测试参数的控制下产生对应电压和对应电流的电源为所述矿用传感器供电，并采集所述矿用传感器在对应物理量作用下感应生成的感应信号，且将所述感应信号上传给所述上位机；
8.所述上位机用于对所述检测主机传输过来的所述感应信号进行处理，得到检测结果数据，并保存所述检测结果数据。
9.本发明的有益效果是：在本发明一种多功能矿用传感器检测系统中，上位机根据矿用传感器的传感器类型提供对应的测试工程，适配转速、位置、温度以及压力等多种类型的矿用传感器，并为测试工程配置测试参数使检测主机生成不同类型传感器工作时所需的电源，且通过检测主机自动获取矿用传感器在测试工装施加的对应物理量作用下感应生成的感应信号，经过信号处理得到检测结果数据；本发明仅通过一套系统即可对多种不同类型的矿用传感器进行检测，测试设备较少，易于管理。
10.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
11.进一步，所述上位机配设有服务器，所述上位机还用于将所述检测结果数据上传至所述服务器。
12.采用上述进一步方案的有益效果是：上位机配置生产专用的服务器，保存测试数据，提供质量数据溯源，使得数据安全可靠。
13.进一步，所述检测主机包括本安传感器信号变换模块、非本安传感器信号变换模块、mcu模块、can收发器以及电源模块；矿用传感器包括本安传感器和非本安传感器，所述本安传感器信号变换模块的输入端与所述本安传感器的信号输出端连接，所述非本安传感器信号变换模块的输入端与所述非本安传感器的信号输出端连接，所述本安传感器信号变换模块的输出端以及所述非本安传感器信号变换模块的输出端均与所述mcu模块的信号输入接口连接，所述mcu模块的信号输出接口通过所述can收发器与所述上位机连接；所述电源模块的输入端接入供电源，所述电源模块的受控端通过所述can收发器与所述上位机连接，所述电源模块的输出端包括隔离电源电压输出端和非隔离电源电压输出端；所述电源模块的非隔离电源电压输出端通过非本安传感器供电电路与所述非本安传感器电连接，所述电源模块的非隔离电源电压输出端还与所述非本安传感器信号变换模块电连接，所述电源模块的隔离电源电压输出端分别与所述mcu模块、所述本安传感器信号变换模块以及所述非本安传感器信号变换模块电连接，所述电源模块的隔离电源电压输出端还通过本安传感器供电电路与所述本安传感器电连接。
14.采用上述进一步方案的有益效果是：检测主机内部电源模块进行本安与非本安电源之间的隔离，提供非本安电压和本安电压，满足不同电路工作时的供电需求；另外，非本安传感器信号变换模块作为非本安传感器的测试通道，本安传感器信号变换模块作为本安传感器的测试通道，使得本发明既可以检测本安传感器也可以检测非本安传感器；检测主机与上位机之间通过can收发器进行通讯，通讯速度快且安全。
15.进一步，所述电源模块的隔离电源电压输出端包括第一隔离电源电压输出端和第二隔离电源电压输出端；所述电源模块的第一隔离电源电压输出端通过所述本安传感器供电电路与所述本安传感器电连接，所述电源模块的第二隔离电源电压输出端分别与所述mcu模块、所述本安传感器信号变换模块以及所述非本安传感器信号变换模块电连接，所述电源模块的第二隔离电源电压输出端还通过所述本安传感器供电电路与所述本安传感器电连接。
16.进一步，所述电源模块的非隔离电源电压输出端输出的非隔离电压为5v，所述电源模块的第一隔离电源电压输出端输出的隔离电压为15v.ex，所述电源模块的的第二隔离电源电压输出端输出的隔离电压为5v.ex。
17.进一步，所述电源模块包括开关电源、第一电压变换电路、电压隔离及变换电路和第二电压变换电路；所述开关电源的输入端接入供电源，所述开关电源的输出端与所述第一电压变换电路的输入端电连接，所述第一电压变换电路的输出端即为所述电源模块的非隔离电源电压输出端；所述开关电源的输出端与所述电压隔离及变换电路的输入端电连接，所述电压隔离及变换电路的输出端即为所述电源模块的第一隔离电源电压输出端；所述电压隔离及变换电路的输出端与所述第二电压变换电路的输入端电连接，所述第二电压变换电路的输出端即为所述电源模块的第二隔离电源电压输出端。
18.进一步，所述本安传感器供电电路包括数模转换芯片u1、数字电位计u2和功率放大器u3；所述数模转换芯片u1的vdd引脚连接在所述电源模块的第二隔离电源电压输出端上，所述数模转换芯片u1的voutb引脚以及ldac引脚对应通过电阻r1和电阻r2接数字地，所述数模转换芯片u1的vss引脚接数字地，所述数模转换芯片u1的/cs引脚、sck引脚以及sdi引脚通过所述can收发器与所述上位机连接，所述数模转换芯片u1的vouta引脚通过电阻r3
连接在所述功率放大器u3的正向输入端上；所述功率放大器u3的负向输入端通过电阻r4接数字地，所述功率放大器u3的负向输入端通过电阻r5连接在所述功率放大器u3的v-电源端上，所述功率放大器u3的v+电源端连接在所述电源模块的第一隔离电源电压输出端上，所述功率放大器u3的i
lim
端与所述数字电位计u2的p0a引脚连接，所述功率放大器u3的输出端即为所述本安传感器供电电路的输出端；所述数字电位计u2的vdd引脚连接在所述电源模块的第二隔离电源电压输出端上，所述数字电位计u2的wp引脚通过电阻r6连接在所述电源模块的非隔离电源电压输出端上，所述数字电位计u2的p0w引脚、p1w引脚以及vss引脚均接数字地，所述数字电位计u2的/cs引脚、sck引脚以及sdi引脚通过所述can收发器与所述上位机连接。
19.进一步，所述本安传感器信号变换模块包括电阻r7、电阻r8、电阻r9、电容c1、电容c2、二极管d1和二极管d2；所述电阻r7的一端连接在所述电源模块的第二隔离电源电压输出端上，所述电阻r7的另一端通过所述电容c1接数字地，所述电阻r7和所述电容c1的公共连接端即为所述本安传感器信号变换模块的输入端；所述电阻r8与所述电容c1并联，所述电阻r9的一端连接在所述电阻r7和所述电容c1的公共连接端上，所述电阻r9的另一端通过所述电容c2接数字地，所述电阻r9的另一端还分别与所述二极管d1的正极以及所述二极管d2的负极连接，所述二极管d1的负极连接在所述电源模块的第二隔离电源电压输出端上，所述二极管d2的正极接数字地，所述电阻r9的另一端即为所述本安传感器信号变换模块的输出端。
20.进一步，所述非本安传感器信号变换模块包括电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13、电容c3、电容c4、电容c5、二极管d4、二极管d3和隔离芯片u4；所述电阻r10的一端连接在所述电源模块的第二隔离电源电压输出端上，所述电阻r10的另一端通过所述电容c3接模拟地，所述电阻r10和所述电容c3的公共连接端即为所述非本安传感器信号变换模块的输入端；所述电阻r11与所述电容c3并联，所述电阻r12的一端连接在所述电阻r10和所述电容c3的公共连接端上，所述电阻r12的另一端通过所述电容c4接模拟地，所述电阻r12的另一端还分别与所述二极管d3的正极以及所述二极管d4的负极连接，所述二极管d3的负极连接在所述电源模块的第二隔离电源电压输出端上，所述二极管d4的正极接模拟地，所述电阻r12的另一端还连接在所述隔离芯片u4的sin+引脚上，所述隔离芯片u4的sin-引脚接模拟地，所述隔离芯片u4的gnd引脚接数字地，隔离芯片u4的vcc引脚连接在所述电源模块的第一隔离电源电压输出端上，所述隔离芯片u4的sout-引脚接数字地，所述隔离芯片u4的sout+引脚与所述电阻r13的一端连接，所述电阻r13的另一端通过所述电容c5接数字地，所述电阻r13的另一端即为所述非本安传感器信号变换模块的输出端。
21.进一步，所述本安传感器设有多个，所述本安传感器信号变换模块设有多个并与多个所述本安传感器一一对应，每个所述本安传感器信号变换模块的输入端与对应的一个所述本安传感器的信号输出端连接，每个所述本安传感器信号变换模块的输出端均与所述mcu模块的信号输入接口连接；或/和，所述非本安传感器设有多个，所述非本安传感器信号变换模块设有多个并与多个所述非本安传感器一一对应，每个所述非本安传感器信号变换模块的输入端与对应的一个所述非本安传感器的信号输出端连接，每个所述非本安传感器信号变换模块的输出端均与所述mcu模块的信号输入接口连接。
22.采用上述进一步方案的有益效果是：本安传感器信号变换模块或/和非本安传感
器信号变换模块设置多个，提供多个测试通道，可以同时对多个传感器进行检测，提高传感器检测效率。
附图说明
23.图1为本发明一种多功能矿用传感器检测系统的结构框图；
24.图2为检测主机的整体结构框图；
25.图3为电源模块的具体供电结构框图；
26.图4为电源模块的结构框图；
27.图5为本安传感器供电电路的具体结构示意图；
28.图6为本安传感器信号变换模块的具体电路结构示意图；
29.图7为非本安传感器信号变换模块的具体电路结构示意图。
具体实施方式
30.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
31.如图1所示，一种多功能矿用传感器检测系统，包括测试工装、检测主机和上位机；
32.所述上位机用于录入待检测的矿用传感器的传感器信息，根据所述传感器信息自动识别所述矿用传感器的传感器类型，并根据所述传感器类型提供对应的测试工程，且为所述测试工程配置测试参数；
33.所述测试工装用于根据所述传感器类型为所述矿用传感器施加对应的物理量；
34.所述检测主机用于在所述上位机提供的测试工程以及配置的测试参数的控制下产生对应电压和对应电流的电源为所述矿用传感器供电，并采集所述矿用传感器在对应物理量作用下感应生成的感应信号，且将所述感应信号上传给所述上位机；
35.所述上位机用于对所述检测主机传输过来的所述感应信号进行处理，得到检测结果数据，并保存所述检测结果数据。
36.在本具体实施例中：
37.所述上位机配设有服务器，所述上位机还用于将所述检测结果数据上传至所述服务器。上位机配置生产专用的服务器，保存测试数据，提供质量数据溯源，使得数据安全可靠。
38.在本发明的上位机中，可创建不同类型的测试工程，适配转速、位置、温度以及压力传感器，测试传感器时根据传感器类型选择对应的测试工程。
39.本发明的上位机上配置有扫码器和键盘/鼠标，通过扫码器扫码录入或通过键盘/鼠标手动录入的传感器信息，自动识别传感器类型，自动选择不同的测试工程。转速传感器、位置传感器、温度传感器、压力传感器有各自的型号，通过扫码器扫码录入传感器型号后，上位机根据型号自动识别传感器类型并选择相应的测试工程；也可通过键盘/鼠标手动选择传感器测试工程。
40.本发明的上位机提供人机交互界面，一键开始传感器测试，并可以实时显示标称值和实际测试值
41.本发明的上位机人脸识别设备，通过人脸识别设备输入检测人员信息以登录上位
机；另外，检测人员信息还可以通过键盘/鼠标手动录入。
42.本发明的上位机可以自动判断传感器检测结果，无需人为干预。
43.本发明的上位机根据传感器本安供电参数(0.5～12.5)v，(0.02～4.0)a范围内，在配置测试参数时随意设定传感器供电电源参数。
44.本发明的上位机与测试主机通信，控制测试主机的检测进程，可随时暂停、重新测试。
45.本发明的上位机可以根据传感器编号、测试人员信息及检测日期查询历史记录。
46.本发明的上位机可以自动生成测试报表，打印输出即可作为出厂检测报告。
47.在本具体实施例中：
48.如图2所示，所述检测主机包括本安传感器信号变换模块、非本安传感器信号变换模块、mcu模块、can收发器以及电源模块；矿用传感器包括本安传感器和非本安传感器，所述本安传感器信号变换模块的输入端与所述本安传感器的信号输出端连接，所述非本安传感器信号变换模块的输入端与所述非本安传感器的信号输出端连接，所述本安传感器信号变换模块的输出端以及所述非本安传感器信号变换模块的输出端均与所述mcu模块的信号输入接口连接，所述mcu模块的信号输出接口通过所述can收发器与所述上位机连接；所述电源模块的输入端接入供电源，所述电源模块的受控端通过所述can收发器与所述上位机连接，所述电源模块的输出端包括隔离电源电压输出端和非隔离电源电压输出端；所述电源模块的非隔离电源电压输出端通过非本安传感器供电电路与所述非本安传感器电连接，所述电源模块的非隔离电源电压输出端还与所述非本安传感器信号变换模块电连接，所述电源模块的隔离电源电压输出端分别与所述mcu模块、所述本安传感器信号变换模块以及所述非本安传感器信号变换模块电连接，所述电源模块的隔离电源电压输出端还通过本安传感器供电电路与所述本安传感器电连接。
49.检测主机内部电源模块进行本安与非本安电源之间的隔离，提供非本安电压和本安电压，满足不同电路工作时的供电需求；另外，非本安传感器信号变换模块作为非本安传感器的测试通道，本安传感器信号变换模块作为本安传感器的测试通道，使得本发明既可以检测本安传感器也可以检测非本安传感器；检测主机与上位机之间通过can收发器进行通讯，通讯速度快且安全。
50.优选的，如图3所示，所述电源模块的隔离电源电压输出端包括第一隔离电源电压输出端和第二隔离电源电压输出端；所述电源模块的第一隔离电源电压输出端通过所述本安传感器供电电路与所述本安传感器电连接，所述电源模块的第二隔离电源电压输出端分别与所述mcu模块、所述本安传感器信号变换模块以及所述非本安传感器信号变换模块电连接，所述电源模块的第二隔离电源电压输出端还通过所述本安传感器供电电路与所述本安传感器电连接。
51.优选的，所述电源模块的非隔离电源电压输出端输出的非隔离电压为5v，所述电源模块的第一隔离电源电压输出端输出的隔离电压为15v.ex，所述电源模块的第二隔离电源电压输出端输出的隔离电压为5v.ex(其中，.ex后缀代表隔离电源电压)。
52.优选的，如图4所示，所述电源模块包括开关电源、第一电压变换电路、电压隔离及变换电路和第二电压变换电路；所述开关电源的输入端接入供电源，所述开关电源的输出端与所述第一电压变换电路的输入端电连接，所述第一电压变换电路的输出端即为所述电
源模块的非隔离电源电压输出端；所述开关电源的输出端与所述电压隔离及变换电路的输入端电连接，所述电压隔离及变换电路的输出端即为所述电源模块的第一隔离电源电压输出端；所述电压隔离及变换电路的输出端与所述第二电压变换电路的输入端电连接，所述二电压变换电路的输出端即为所述电源模块的第二隔离电源电压输出端。
53.优选的，所述开关电源的输入端通过保险丝接入供电源。保险丝可以保证供电的安全。
54.本发明采用开关电源将ac220v转换为dc24v供电，第一电压变换电路将开关电源输出的dc24v转换为dc5v的非隔离电源电压输出；电压隔离及变换电路将开关电源输出的dc24v隔离并转换成15v的第一隔离电源电压输出；第二电压变换电路将电压隔离及变换电路输出的15v的第一隔离电源电压转换为5v的第二隔离电源电压输出。由此可知，第一电压变换电路具体为将dc24v转换成dc5v的电压转换电路，第二电压变换电路具体为将15v转换成5v的电压转换电路；因此可以根据实际需要合理选择现有的电压变换电路作为第一电压变换电路和第二电压变换电路。
55.dc5v的非隔离电源电压为非本安电路供电，15v的第一隔离电源电压和5v的第二隔离电源电压为本安电路供电。
56.优选的，如图5所示，所述本安传感器供电电路包括数模转换芯片u1、数字电位计u2和功率放大器u3；所述数模转换芯片u1的vdd引脚连接在所述电源模块的第二隔离电源电压输出端上，所述数模转换芯片u1的voutb引脚以及ldac引脚对应通过电阻r1和电阻r2接数字地，所述数模转换芯片u1的vss引脚接数字地，所述数模转换芯片u1的/cs引脚、sck引脚以及sdi引脚通过所述can收发器与所述上位机连接，所述数模转换芯片u1的vouta引脚通过电阻r3连接在所述功率放大器u3的正向输入端上；所述功率放大器u3的负向输入端通过电阻r4接数字地，所述功率放大器u3的负向输入端通过电阻r5连接在所述功率放大器u3的v-电源端上，所述功率放大器u3的v+电源端连接在所述电源模块的第一隔离电源电压输出端上，所述功率放大器u3的i
lim
端与所述数字电位计u2的p0a引脚连接，所述功率放大器u3的输出端即为所述本安传感器供电电路的输出端；所述数字电位计u2的vdd引脚连接在所述电源模块的第二隔离电源电压输出端上，所述数字电位计u2的wp引脚通过电阻r6连接在所述电源模块的非隔离电源电压输出端上，所述数字电位计u2的p0w引脚、p1w引脚以及vss引脚均接数字地，所述数字电位计u2的/cs引脚、sck引脚以及sdi引脚通过所述can收发器与所述上位机连接。
57.具体的，功率放大器u3的型号为opa548。通过上位机控制数模转换芯片u1输出相应的电压，将此电压输入功率放大器u3，提供本安传感器供电电源输出电压，调节数模转换芯片u1输出电压即可改变传感器供电电源输出电压值。通过上位机控制数字电位计u2输出电阻值，此电阻接入功率放大器u3以改变传感器供电电源的输出电流。
58.具体的，本安传感器供电电路可在(0.5～12.5)v，(0.02～4.0)a范围内设定输出电源参数，根据上位机指令输出额定的电压、电流为传感器供电，满足本安型传感器本安参数测试要求。且本安传感器供电电压调节分辨率为0.1v，供电电流调节分辨率为0.2a。
59.优选的，如图6所示，所述本安传感器信号变换模块包括电阻r7、电阻r8、电阻r9、电容c1、电容c2、二极管d1和二极管d2；所述电阻r7的一端连接在所述电源模块的第二隔离电源电压输出端上，所述电阻r7的另一端通过所述电容c1接数字地，所述电阻r7和所述电
容c1的公共连接端即为所述本安传感器信号变换模块的输入端；所述电阻r8与所述电容c1并联，所述电阻r9的一端连接在所述电阻r7和所述电容c1的公共连接端上，所述电阻r9的另一端通过所述电容c2接数字地，所述电阻r9的另一端还分别与所述二极管d1的正极以及所述二极管d2的负极连接，所述二极管d1的负极连接在所述电源模块的第二隔离电源电压输出端上，所述二极管d2的正极接数字地，所述电阻r9的另一端即为所述本安传感器信号变换模块的输出端。
60.优选的，如图7所示，所述非本安传感器信号变换模块包括电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13、电容c3、电容c4、电容c5、二极管d4、二极管d3和隔离芯片u4；所述电阻r10的一端连接在所述电源模块的第二隔离电源电压输出端上，所述电阻r10的另一端通过所述电容c3接模拟地，所述电阻r10和所述电容c3的公共连接端即为所述非本安传感器信号变换模块的输入端；所述电阻r11与所述电容c3并联，所述电阻r12的一端连接在所述电阻r10和所述电容c3的公共连接端上，所述电阻r12的另一端通过所述电容c4接模拟地，所述电阻r12的另一端还分别与所述二极管d3的正极以及所述二极管d4的负极连接，所述二极管d3的负极连接在所述电源模块的第二隔离电源电压输出端上，所述二极管d4的正极接模拟地，所述电阻r12的另一端还连接在所述隔离芯片u4的sin+引脚上，所述隔离芯片u4的sin-引脚接模拟地，所述隔离芯片u4的gnd引脚接数字地，隔离芯片u4的vcc引脚连接在所述电源模块的第一隔离电源电压输出端上，所述隔离芯片u4的sout-引脚接数字地，所述隔离芯片u4的sout+引脚与所述电阻r13的一端连接，所述电阻r13的另一端通过所述电容c5接数字地，所述电阻r13的另一端即为所述非本安传感器信号变换模块的输出端。
61.传感器输出信号类型为电压、电阻和频率，本发明的本安传感器信号变换模块和非本安传感器信号变换模块可兼容这3种信号。电压信号通过滤波、嵌位后通过mcu模块接入上位机，上位机直接测量传感器输出电压。电阻信号接入信号输入引脚和地之间，通过mcu模块接入上位机，上位机根据测量的电压值计算出传感器输出电阻值。频率信号通过滤波、嵌位后通过mcu模块接入上位机，上位机直接测量传感器频率。因此，本安传感器信号变换模块和非本安传感器信号变换模块的输出端口，必须接入mcu模块的复用端口(mcu模块端口可配置为电压和频率)。具体的mcu模块可以采用汽车级专用芯片。
62.本安传感器信号变换模块和非本安传感器信号变换模块，可根据需要同时测试本安传感器和非本安传感器。
63.优选的，所述本安传感器设有多个，所述本安传感器信号变换模块设有多个并与多个所述本安传感器一一对应，每个所述本安传感器信号变换模块的输入端与对应的一个所述本安传感器的信号输出端连接，每个所述本安传感器信号变换模块的输出端均与所述mcu模块的信号输入接口连接；或/和，所述非本安传感器设有多个，所述非本安传感器信号变换模块设有多个并与多个所述非本安传感器一一对应，每个所述非本安传感器信号变换模块的输入端与对应的一个所述非本安传感器的信号输出端连接，每个所述非本安传感器信号变换模块的输出端均与所述mcu模块的信号输入接口连接。
64.例如：
65.本发明可提供最多10通道的压力传感器测试：其中多达8通道本安型电压输出传感器，2路非本安型电压型输出传感器；
66.本发明可提供最多10通道的转速传感器测试：其中多达8通道本安型频率输出传
感器，2路非本安型频率输出传感器；
67.本发明可提供最多10通道的温度传感器测试：其中多达8通道本安型电阻输出传感器，2路非本安型电阻输出传感器；
68.本发明可提供最多10通道的位置传感器测试：其中多达8通道本安型电压输出传感器，2路非本安型电压输出传感器；
69.本安传感器信号变换模块或/和非本安传感器信号变换模块设置多个，提供多个测试通道，可以同时对多个传感器进行检测，提高传感器检测效率。
70.在本具体实施例中：测试工装为传感器施加相应物理量，比如压力、温度、转速及位置等，通用行装置即可。
71.在本发明一种多功能矿用传感器检测系统中，上位机根据矿用传感器的传感器类型提供对应的测试工程，适配转速、位置、温度以及压力等多种类型的矿用传感器，并为测试工程配置测试参数使检测主机生成不同类型传感器工作时所需的电源，且通过检测主机自动获取矿用传感器在测试工装施加的对应物理量作用下感应生成的感应信号，经过信号处理得到检测结果数据；本发明仅通过一套系统即可对多种不同类型的矿用传感器进行检测，测试设备较少，易于管理。
72.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。