一种矿用机电设备开停状态传感器制造技术

本实用新型专利技术提供一种矿用机电设备开停状态传感器，包括感应线圈、信号放大器、数字电位器、微处理器和信息转换及输出电路；感应线圈由相互独立的检测线圈与基准线圈构成，检测线圈与基准线圈的信号输出端分别与各自的放大电路的信号送入端连接；信号放大电路的输出端与微处理器的A/D转换输入端相连；微处理器的一个I/O控制端与数字电位器的控制端相连，数字电位器的中间抽头与信号放大器的调整端相连；微处理器的另一个I/O控制端与信息转换及输出电路的输入端相连，信息转换及输出电路的输出端作为整个传感器的信号输出。解决传统了感器实际工程使用中存在的需要反复调整和受环境电磁干扰导致检测结果错误的问题。

【技术实现步骤摘要】

本技术提供一种矿用机电设备开停状态传感器，用于煤矿安全监控和自动控制系统的配套，属于矿山安全监控

技术介绍
矿用机电设备开停传感器（以下简称传感器）是煤矿安全监控和自动控制系统的产品，是实现矿井现代化安全生产管理的基础设备。传统的传感器利用感应供电线缆周围磁场变化的方式，间接测定设备的工作状态：传感器内设感应线圈，贴近设备供电电缆时，可测得微弱的磁感应信号，此信号经放大、检波、信号变换及信号输出等环节，将设备开停状态信息传给监控分站，从而完成设备状态的监测与控制。这种检测方法在工程使用中存在两个问题：一是感应信号的大小与设备工作电流的大小有关，而实际使用的各种设备工作电流差别较大，随着安装使用场所的不同，信号放大部分的增益需要反复调整，调整不当甚至盲目地安装使用会直接导致监测结果的混乱；二是井下空间有限，电磁环境恶劣，大型设备启停及相邻动力电缆的强磁干扰也会直接导致传感器检测结果的错误。
技术实现思路
本技术提供一种矿用机电设备开停状态传感器，以解决传统传感器实际工程使用中存在的需要反复调整和受环境电磁干扰导致检测结果错误的问题。本专利技术所述的一种矿用机电设备开停状态传感器，其技术解决方案如下：包括感应线圈、信号放大器、数字电位器、微处理器和信息转换及输出电路；其中，所述的感应线圈由相互独立的检测线圈与基准线圈构成，检测线圈与基准线圈的信号输出端分别与各自的放大电路的信号送入端连接；信号放大电路的输出端与微处理器的A/D转换输入端相连；微处理器的一个I/O控制端与数字电位器的控制端相连，数字电位器的中间抽头与信号放大器的调整端相连；微处理器的另一个I/O控制端与信息转换及输出电路的输入端相连，信息转换及输出电路的输出端作为整个传感器的信号输出。本技术所述的一种矿用机电设备开停状态传感器，其特征在于：所述的检测线圈与基准线圈为同磁芯、前后并列、匝数比为1:1，线圈采用0.18mm漆包线绕制，每组线圈匝数为1600匝。本技术实际安装使用时，检测线圈磁芯方向与被测电缆走向垂直，距离被检测电缆近；基准线圈距离被检测电缆远；检测线圈用于检测被测电缆有电流通过时在电缆周围产生的磁场信号的大小，基准线圈用于检测由相邻动力电缆以及其它大型设备启停引起的空间电磁干扰信号的大小，以此作为微处理器判断被测电缆通电与否的基准。所述信号放大器用于将来自感应线圈的微弱信号按线性比例放大成微处理器A/D转换输入端所能接受的模拟电压信号。所述数字电位器用于在所述微处理器的控制下调整信号放大器的放大倍数。所述微处理器具有模拟信号A/D转换、智能判断处理及控制输出功能，用于将来自信号放大器的模拟信号转换成可以识别的数字信号，然后加以智能判断和处理，根据判断结果输出数字电位器调整指令，以适当调整信号放大器的放大倍数，并将判断后的结果经过I/O控制端输出到信息转换及输出电路；所述信息转换及输出电路用于将来自微处理器I/O控制端的高低电平状态信息转换成代表设备开停状态的电流信号作为整个传感器的输出。在实际检测中满足以下两个条件时，所述微处理器通过I/O控制端控制所述信息转换及输出电路输出设备“开”状态信息：⑴检测线圈感应信号值>基准线圈感应信号值，⑵检测线圈感应信号值-基准线圈感应信号值=固定范围值；不满足以上条件时，微处理器通过I/O接口控制信息转换及输出电路输出设备“关”状态信息。本技术的积极效果在于：在传统磁场感应测量原理基础上创建了基准线圈的概念，采用检测线圈与基准线圈感应信号差值确定被测电缆的电流状态，从而有效地滤除了来自相邻动力电缆或其它大型设备启停带来的空间磁场干扰，使检测结果更加真实可靠；微处理器控制数字电位器可以将信号放大电路的放大倍数调整，实现了感应线圈微弱信号放大器放大倍数的智能动态调整，使传感器能够根据安装使用场所的不同条件自动适应和调整，从而减少了传统传感器安装使用过程中繁琐的试验和调整过程。附图说明图1为本技术电路原理框图。具体实施方式以下结合实施例进一步说明本技术：根据图1所示，所述传感器包括感应线圈、信号放大器、数字电位器、微处理器和信息转换及输出电路；感应线圈中的检测线圈与基准线圈信号输出端分别与各自的放大电路的信号送入端连接；信号放大电路的输出端与微处理器的A/D转换输入端相连；微处理器的一个I/O控制端与数字电位器的控制端相连，数字电位器的中间抽头与信号放大器的调整端相连；微处理器的另一个I/O控制端与信息转换及输出电路的输入端相连，信息转换及输出电路的输出端作为整个传感器的信号输出。所述的应线圈内含相互独立的两组线圈：检测线圈与基准线圈，两组线圈同磁芯、前后并列、匝数比为1:1，线圈采用0.18mm漆包线绕制，每组线圈匝数为1600匝，该感应线圈实际安装使用时，磁芯方向与被测电缆走向垂直，我们定义距离被检测电缆近的线圈为检测线圈，距离被检测电缆远的线圈为基准线圈，检测线圈用于检测被测电缆有电流通过时在电缆周围产生的磁场信号的大小，基准线圈用于检测由相邻动力电缆以及其它大型设备启停引起的空间电磁干扰信号的大小，以此作为微处理器判断被测电缆通电与否的基准。检测线圈与基准线圈分别与各自的放大电路的信号送入端连接，将检测的信号放大之后，分别传送给微处理器的A/D转换信号送入端，微处理器将来自检测线圈和基准线圈的两个信号的A/D值进行比较，即可确定被测电缆的通电状态，即被测设备的“开”或“停”工作状态。所述信号放大器内含两组完全相同的放大电路，每组放大电路为LM324组成的两级放大电路，两组放大电路分别用于将来自检测线圈和基准线圈的微弱信号按线性比例放大成微处理器A/D转换输入端所能接受的模拟电压信号。所述数字电位器为采用SPI接口的双通道MCP42100型数字电位器，用于在所述微处理器的控制下调整信号放大电路的放大倍数。所述微处理器为MSP430F2002IPW单片机，具有模拟信号A/D转换、智能判断处理及控制输出功能，在本传感器的使用中完成以下功能：⑴将来自信号放大电路的模拟信号转换成可以识别的数字量；⑵对A/D转换后的数字量进行智能判断，根据判断结果输出数字电位器调整指令调整信号放大电路的放大倍数，使放大电路工作在适当的状态；⑶对来自检测线圈和基准线圈的A/D转换后的数字量进行比较和处理，并把比较结果结果通过I/O控制端输出到信息转换及输出电路。所述信息转换及输出电路将来自微处理器I/O控制端的高低电平状态信息转换成代表设备开停状态的2-8mA电流信号作为整个传感器的输出，2mA代表被测设备“停”，8mA代表被测设备“开”。通电导体周围磁场的磁感应强度大小为B=kI/r，其中k为大于零的常数，I为导体通电电流，r为感应距离，由于检测线圈与基准线圈为同磁芯、并列的一体化设计，实际使用时检测线圈紧贴在被测电缆上，由于离被测电缆很近，相对于被测电缆来说，检测线圈的感应距离r1小于基准线圈的感应距离r2，因此其感应信号B1大于基准线圈感应信号B2，而对于相邻动力电缆及其它大型设备启停引起的空间电磁干扰来说，由于距离较远，可以认为基准线圈与检测线圈的感应距离基本相同，因此空间电磁干扰在两个线圈的感应信号也基本相同。在实际检本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种矿用机电设备开停状态传感器，其特征在于：包括感应线圈、信号放大器、数字电位器、微处理器和信息转换及输出电路；其中，所述的感应线圈由相互独立的检测线圈与基准线圈构成，检测线圈与基准线圈的信号输出端分别与各自的放大电路的信号送入端连接；信号放大电路的输出端与微处理器的A/D转换输入端相连；微处理器的一个I/O控制端与数字电位器的控制端相连，数字电位器的中间抽头与信号放大器的调整端相连；微处理器的另一个I/O控制端与信息转换及输出电路的输入端相连，信息转换及输出电路的输出端作为整个传感器的信号输出。

【技术特征摘要】
1.一种矿用机电设备开停状态传感器，其特征在于：包括感应线圈、信号放大器、数字电位器、微处理器和信息转换及输出电路；其中，所述的感应线圈由相互独立的检测线圈与基准线圈构成，检测线圈与基准线圈的信号输出端分别与各自的放大电路的信号送入端连接；信号放大电路的输出端与微处理器的A/D转换输入端相连；微处理器的一个I/O控制端与数字电位器的控制端相...

【专利技术属性】
技术研发人员：褚忠彪，张展睿，郑永德，刘伟明，陈百峰，
申请(专利权)人：长春东煤高技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：吉林;22