专利名称：单片微机纺织机械设备压力巡回检测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种单片微机纺织机械设备压力巡回检测仪，属自动检测仪器仪表技术领域，特别涉及到纺织机械设备压力参数自动检测的仪器仪表。
纺织机械设备的压力参数包括纺织设备，印染设备、制冷机组、空气压缩机等运行过程中需要测量的各点汽压、油压及水压。由于运行过程中的纺织设备、印染设备、制冷机组、空气压缩机等各类汽压、油压、水压参数正确地反映着它们的运行状态，所以只有准确地测量各点的压力，才能保证设备、机组的正常运行。然而，现有纺织行业各种压力测量装置，一般都采用现场安装压力表或短距离毛细管传输压力表，且基本上是安装在要测量的压力现场附近，由值班人员定时检测各点的压力参数。这样，不但值班人员劳动强度大，而且很难随时观察到其运行过程中各点压力参数的变化，难于预防突发事故的发生。
本实用新型的目的就是为了克服和解决现有纺织机械设备的压力测量仪器采用现场安装，由值班人员定时观测、导致值班人员劳动强度大，且无法随时观察到各点压力参数变化，难于预防突发事故的发生等缺点和问题，研制设计一种智能型的、能输入多路压力参数、并能远距离把压力参数传输到控制室、能自动准确测量纺织设备、印染设备、制冷机组、空气压缩机等运行过程中的各点压力、能减轻值班人员劳动强度、实行自动监控的单片微机纺织机械设备压力巡回检测仪。
本实用新型是通过下述结构方案来实现的本检测仪的外形结构示意图如
图1所示，它由机壳、面板、电路板共同连接构成，其中面板上具有压力检测通道显示屏1、压力显示屏2、巡回指示灯3、操作指示灯4、时间设定指示灯5、上限报警指示灯6、下限报警指示灯7、操作/设定切换按钮8、巡回/定点切换按钮9、增量值按钮10、减量值/打印按钮11；本检测仪的电路方框图如图2所示，其电路由压力传感器12、模拟放大电路13、多路转换器14、有源滤波电路15、A/D转换器16、输入缓冲器17、单片微型计算机18、串行显示驱动器19、数码管/指示灯20、串行实时时钟21、监控E2PROM22、操作电路23、打印/通讯接口24、基准电源25共同电气连接构成，其中压力传感器12、模拟放大电路13、多路转换器14、有源滤波电路15、A/D转换器16、输入缓冲器17、单片微型计算机18、基准电源25共同电气连接构成纺织机械设备压力参数直接测量装置，其关键在于它配有检测过程中自动把数据列表打印或远距离传输到上位计算机的打印/通讯接口24，其相互连接关系为面板及电路板固定在机壳的支架上，面板的压力检测通道显示屏1、压力显示屏2、巡回检测指示灯3、操作指示灯4、时间设定指示灯5、上限报警指示灯6、下限报警指示灯7等通过各自信号传输线与电路板相对应连接；压力传感器12通过压力传感信号传输线与模拟放大电路13相电气连接，并通过电源线与基准电源25相电气连接，模拟放大电路13通过模拟放大信号传输线与多路转换器14的多路转换并关相电气连接，多路转换器14的输出端通过多路转换信号传输线与有源滤波电路15相电气连接，有源滤波电路15通过滤波信号传输线与A/D转换器16相电气连接，A/D转换器16通过输入缓冲器17与单片微型计算机18相电气连接，数码管/指示灯20通过串行显示驱动器19与单片微型计算机18相电气连接，串行实时时钟21、监控E2PROM22、操作电路23、打印/通讯接口24分别通过各自信号传输线与单片微型计算机18相电气连接。其工作原理为本检测仪采用计算机编程，由操作/设定切换按钮8及操作指示灯4选择操作或设定状态，操作指示灯4亮为操作状态，操作指示灯4灭为设定状态，检测仪在设定状态下，通过数字显示屏1、2，指示灯3～7及按钮8～11，把每一通道的上限及下限报警值、实时时钟、巡回检测通道始点值及终点值、定时打印时间输入到单片微型计算机18，单片微型计算机18把以上的数据保存在监控E2PROM22、实时时钟存入串行实时时钟21并加以启动，使数据在停电时不丢失及实时时钟在停电时由备用电池E供电而连续运行。检测仪在操作状态下，每一通道的压力传感器把现场的压力参数转变为电参数，这电参数经信号传输线输入到各通道独立的模拟放大电路进行线性放大，然后经多路转换器的多路转换开关进行选择和通过有源滤电路进行低通滤波，再经A/D转换器进行模/数转换，转换结果经输入缓冲器输入到单片微型计算机，单片微机经运算处理后的通道值及压力值经串行显示驱动器驱动数码管/指示灯电路进行数字译码显示。在上述检测过程中，单片微机由保存在监控E2PROM内的始点值及终点值来确定巡回检测通道范围，每通道的检测结果与保存在监控E2PROM内的各通道上限及下限报警值进行比较，大于上限报警值即驱动上限指示灯6报警，小于下限报警值而驱动下限指示灯7报警；单片微机不断从串行实时时钟21中输入数据，并与监控E2PROM内的定时打印时间进行比较，通过打印/通讯接口可自动把存放于单片微机存贮器内的通道值及相对应的压力数据进行列表打印或传输到上位计算机以便数据汇总及进行远距离监控。
本检测仪的基本电路原理图如图3所示。本检测仪可有多个压力检测输入通道，本实施例设计有8路压力检测输入通道，每通道的压力传感器、基准电源及模拟放大电路均相同而各自独立，图3只画出了二个通道的压力传感器、基准电源及模拟放大电路。其电路中的压力传感器12包括8路输入传感器，其分别为①～⑧压力检测输入通道的压力传感器，模拟放大电路13、基准电源25由远算放大器集成件U11～U34、电阻R1～R90电位器W1～W24共同电气连接构成，第①通道的模拟放大电路由远算放大器集成件U11～U12、电阻R1～R8、电位器W1～W2共同并串联连接构成，第①通道的基准电源由远算放大器集成件U13、电阻R9～R10、电位器W3并串联连接构成，如此类推；第⑧通道的模拟放大电路由远算放大器集成件U32～U33、电阻R81～R88、电位器W22～W33共同并串联连接构成，第⑧通道的基准电源由远算放大器集成件U34、电阻R89～R90、电位器W24并串联连接构成；多路转换器14由电子模数转换集成件U10构成；有源滤波电路15由远算放大器集成件U35、电阻R91～R94、电容C1～C2共同并串联连接构成；A/D转换器16由A/D转换器集成件U3、恒压电路集成件U4、分频计算集成件U5、电阻R95、电容C3～C5、电位器W25共同并串联连接构成；输入缓冲器17由缓冲器集成件U6构成；单片微型计算机18由CPU集成件U1构成；串行显示驱动器19由串行显示驱动集成件U2构成；数码管/指示灯20由数码管G1～G6、指示灯D1～D5共同并串联连接构成；串行实时时钟21由串行实时时钟集成件U9、晶振XTAL、备用电池E共同连接构成；监控E2PROM22由可编程监控E2PROM集成件U7构成；操作电路23由电阻R95～R99、按钮T1～T4共同连接构成；打印/通讯接口24由串行通讯接口集成件U8构成。电路工作原理为第①～⑧通道的压力传感器把现场的压力参数变成电参数后，由各通道独立的模拟放大电路进行放大，然后经由U10构成多路转换器进行选择，经U35构成的有源滤波电路进行低通滤波，并输送到U3～U5构成的A/D转换器进行模/数转换后，经U6构成的输入缓冲器输送到单片微机，由CPU根据输入的通道值及压力值进行数据处理，经处理后的数据通过U2构成的串行显示驱动器驱动数码管进行显示。在上述检测过程中，基准电源25提供独立8组基准电源供给8路输入压力传感器，由U7构成的监控E2PROM用于保存巡回检测通道的始点值及终点值，每通道压力上限及下限报警设定值、定时打印时间，由U8构成的打印/通讯接口可自动把存放于单片微机U1存贮器的压力数据及相应通道值进行列表打印或传输到上位计算机进行远距离监控，由U9构成的串行实时时钟提供不间断的连续实时时钟，操作电路23控制检测仪的操作、设定、巡回、定点、打印状态。
本实用新型与现有纺织机械设备压力检测仪相比有如下的优点和有益效果(1)由于本检测仪是单片微机控制的智能型仪表，能对运行过程中的纺织设备、印染设备、制冷机组、空气压缩机等不同量程的各点压力参数进行全自动检测，每通道的上限及下限报警设定值保存于监控E2PROM内，可与之进行比较，发出报警信号；并配有打印/通讯接口，可按保存在监控E2PROM内的定时打印时间自动把检测结果进行列表打印或传输到上位计算机进行远距离监控；(2)本检测仪具有多通道检测，且每一通道的压力传感器均采用相同而又独立的模拟放大电路及基准电源电路，同时采用了多路转换的电子模拟开关，使检测仪能长期连续运行，准确测量现场的各点压力参数；(3)由于本检测仪采用了串行实时时钟、串行监控E2PROM、串行显示驱动器等电路，具有结构简单、工作稳定、实时时钟及数据参数停电不丢失、检测结果准确、可靠、不需要专门的维护保养；(4)本检测仪自动检测程度高、操作方便、能大大减轻值班人员的劳动强度，能自动监控纺织现场各机械设备的运行状态。
下面对说明书附图进一步说明如下图1为单片微机纺织机械设备压力巡回检测仪的外形结构示意图，图2为单片微机纺织机械设备压力巡回检测仪的电路方框图，图3为单片微机纺织机械设备压力巡回检测仪的基本电路原理图。各图中1为压力检测通道显示屏，2为压力显示屏，3为巡回检测指示灯，4为操作指示灯，5为时间设定指示灯，6为上限报警指示灯，7为下限报警指示灯，8为操作/设定切换按钮T1，9为巡回/定点切换按钮T2，10为增量值按钮T3，11为减量值/打印按钮T4，W1～W24为通道压力传感器的满量程调节电位器、调零电位器及基准电源幅值调节电位器，如W1、W22分别为第①、⑧通道的满量程调节电位器，W2、W23分别为第①、⑧通道的调零电位器，W3、W24分别为第①、⑧通道的基准电源输出幅值调节电位器；CYG为压力传感器，CZ1、CZ2为打印通讯接口。
本实用新型的实施方式可为如下(1)用一般的机加工方法加工机壳和面板，发明人曾按图1所示设计、加工出样机的机壳及面板，其机壳尺寸可为160×80×250mm，面板尺寸为160×80mm。然后再按图1所示，排列、加工、安装压力检测通道显示屏、压力显示屏、巡回检测指示灯D1、操作指示灯D2、时间设定指示灯D3、上限报警指示灯D4、下限报警指示灯D5、操作/设定切换按钮T1、巡回/定点切换按钮T2、增量值按钮T3、减量值/打印按钮T4等；(2)按图3所示绘制印刷电路板，并按图3所示筛选电器元件，其中集成件U1可选用MCS-51型单片微机，U2可选用MAX 7219串行显示驱动器，U3可选用ICL7135型A/D转换器，U4可选用MC1403型恒压电路集成件，U5可选用74LS92分频计算器集成件，U6可选用74LS244缓冲器集成件，U7可选用X25045可编程监控E2PROM，U8可选用MAX233串行接口集成件，U9可选用DS1302串行实时时钟集成件，U10可选用4051型电子模数转换器，U11～U35可选用OP07型运算放大器；(3)按图3所示，安装好电路板，并固定于机壳内，并用导线与面板上的显示屏、指示灯、按钮等进行电气连接。然后，经通电和简单调试，便能较好地实施本实用新型。发明人按上述的实施方式制作的样机可在0～50℃的环境温度下工作，压力传感器输入通道为8通道，压力测量范围为0～20MPa，检测仪分辨率为0.001MPa，测量误差为最后1位数字≤±5。
实施使用本检测仪时，应预先按图3所示把现场的压力传感器与本检测仪进行电气连接，并根据现场输入到本检测仪的压力传感器数目，在本检测仪设定状态中，通过按钮T1～T4的操作及指示灯D1～D5、数码管G1～G6的显示，把压力通道始点值及终点值输入到单片微机，并保存于监控E2PROM内。同时，亦可把每通道上限及下限报警值、定时打印时间、实时时钟等输入到单片微机，单片微机存于监控E2PROM内和启动串行实时时钟，使数据在停电时不丢失。其工作步骤为(1)开启电源，本仪器按照监控E2PROM内所设置的始点值及终点值范围内进行巡回检测，巡回指示灯亮，操作指示灯亮，压力检测通道显示屏显示出压力传感器的输入通道数字，压力显示屏显示出该输入通道所测量的压力值，并与设定的该通道上限及下限报警设定值进行比较，若大于上限报警设定值，上限报警指示灯亮，若小于下限报警设定值，下限报警指示灯亮；(2)按压巡回/定点切换按钮T2，巡回指示灯熄灭，仪器便定点检测监控E2PROM内所设置始点值的输入通道，检测通道显示屏显示出该始点值，压力显示屏显示出相对应始点值的输入通道的压力值；若需要定点检测下一通道的压力值，只要按压增量值按钮T3即可实现；(3)再按压巡回/定点切换按钮T2，巡回检测指示灯亮，检测仪又再进行巡回检测；(4)当需要对设定值作重新修改时，只要按压操作/设定切换按钮T1，操作指示灯熄灭，可输入新的设定值，输入完毕后，按压操作/设定切换按钮后，操作指示灯亮，仪器又回复到操作状态。在检测过程中，当仪器运行到与保存于监控E2PROM内的定时打印时间一致时，单片微机自动把由始点值至终点值范围内的通道数和相对应的压力值通过打印/通讯接口进行列表打印，或送到上位计算机进行数据汇总或远距离监控；若随时按压减量值/打印按钮11，亦可完成一次以上的打印操作。
权利要求1.一种单片微机纺织机械设备压力巡回检测仪，其特征在于它由机壳、面板、电路板共同连接构成，其中面板上具有压力检测通道显示屏(1)、压力显示屏(2)、巡回检测指示灯(3)、操作指示灯(4)、时间设定指示灯(5)、上限报警指示灯(6)、下限报警指示灯(7)、操作/设定切换按钮(8)、巡回/定点切换按钮(9)、增量值按钮(10)、减量值/打印按钮(11)；其电路由压力传感器(12)、模拟放大电路(13)、多路转换器(14)、有源滤波电路(15)、A/D转换器(16)、输入缓冲器(17)、单片微型计算机(18)、串行显示驱动器(19)、数码管/指示灯(20)、串行实时时钟21、监控E2PROM(22)、操作电路(23)、打印/通讯接口(24)、基准电源(25)共同电气连接构成纺织机械设备的压力参数直接测量装置，其关键在于它配有检测过程中自动把数据列表打印或远距离传输到上位计算机的打印通讯接口(24)，其相互连接关系为面板及电路板固定在机壳支架上，面板上的压力检测通道显示屏(1)、压力显示屏(2)、巡回检测指示灯(3)、操作指示灯(4)、时间设定指示灯(5)、上限报警指示灯(6)、下限报警指示灯(7)通过各自信号传输线与电路板相对应连接；压力传感器(12)通过压力传感信号传输线与模拟放大电路(13)相电气连接，并通过电源线与基准电源(25)相电气连接，模拟放大电路(13)通过放大信号传输线与多路转换器(14)的多路转开关相电气连接，多路转换器(14)的输出端通过多路转换信号传输线与有源滤波电路(15)相电气连接，有源滤波电路(15)与通过滤波信号传输线与A/D转换器(16)相电气连接，A/D转换器(16)通过输入缓冲器(17)与单片微型计算机(18)相电气连接，数码管/指示灯(20)通过串行驱动器(19)与单片微型计算机(18)相电气连接，串行实时时钟(21)、监控E2PROM(22)、操作电路(23)、打印/通讯接口(24)分别通过各自信号传输线与单片微型计算机(18)相电气连接。
2.按权利要求1所述的单片微机纺织机械设备压力巡回检测仪，其特征在于所述的电路可有多个压力检测输入通道，其电路中，压力传感器(12)包括8路输入压力传感器，其分别为①～⑧压力检测输入通道的压力传感器，模拟放大电路(13)、基准电源(25)由运算放大器集成件U11～U24、电阻R1～R90、电位器W1～W24共同电气连接构成，第①通道的模拟放大电路由运算放大器集成件U11～U12、电阻R1～R2、电位器W1～W2共同并串联连接构成，第①通道的基准电源由运算放大器集成件U13、电阻R9～R10、电位器W3并串联连接构成，第⑧通道的模拟放大电路由运算放大器集成件U32～U33、电阻R81～R88、电位器W22～W23共同并串联连接构成，第⑧通道的基准电源由运算放大器集成件U34、电阻R89～R90、电位器W24并串联连接构成；多路转换器(14)由电子模数转换集成件U10构成；有源滤波电路(15)由运算放大器集成件U35、电阻R91～R94、电容C1～C2共同并串联连接构成；A/D转换器(16)由A/D转换器集成件U3、恒压集成件U4、分频计数器集成件U5、电阻R95、电容C3～C5、电位器W25共同并串联连接构成；输入缓冲器(17)由缓冲器集成件U6构成；单片微型计算机(18)由CPU集成件U1构成串行显示驱动器(19)由串行显示驱动器集成件U2构成；数码管/指示灯(20)由数码管G1～G6、指示灯D1～D5共同连接构成；串行实时时钟(21)由串行实时时钟集成件U9、晶振XTAL、备用电池E共同连接构成；监控E2PROM(22)由可编程监控E2PROM集成件U7构成；操作电路(23)由电阻R95～R99、按钮T1～T4共同连接构成；打印/通讯接口(24)由串行通讯集成件U8构成。
专利摘要本实用新型是单片微机纺织机械设备压力巡回检测仪,它由面板及电路板固定于机壳构成,面板有显示屏、指示灯、按钮,它们通过信号线与电路板连接;电路中的压力传感器、基准电源、模拟放大电路、多路转换器、有源滤波电路、A/D转换器之间通过信号线相互电气连接;A/D转换器、数码管/指示灯,分别通过缓冲器、串行显示驱动器分别与单片微机相电气连接;单片微机通过信号线分别与串行实时时钟、监控E
文档编号G01L23/00GK2364450SQ9923557
公开日2000年2月16日 申请日期1999年3月18日 优先权日1999年3月18日
发明者冯明灼, 黄少先, 何新荣, 张健平, 陈超明 申请人:华南理工大学