專利名稱：一種鋼絲繩壽命自動報警儀的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于鋼絲繩壽命檢測技術領域，尤其涉及一種鋼絲繩壽命自動報警儀。
背景技術：
鋼絲繩是由多種鋼絲捻制成的一種成品，它是現代工業的主要機件之一，在礦山和石油鉆井工業中負擔著極為重要的任務。而在使用中引起的各種損傷是降低鋼絲繩的壽命的主要因素，其中機械損傷是鋼絲繩得主要損傷之一，主要表現為磨損、斷絲、過載、銹蝕等等，由此引發的斷繩事故也屢見不鮮，造成巨大的經濟損失
實用新型內容
·[0003]本實用新型提供了一種鋼絲繩壽命自動報警儀，此儀器是根據國際上對鋼絲繩壽命的衡量標準，即對鉆井用的鋼絲繩的行程重量積(類似于做的功)進行累加積分，當該累加和達到一定的壽命極限值時，能夠進行聲光報警。本實用新型是這樣實現的，一種鋼絲繩壽命自動報警儀，所述鋼絲繩壽命自動報警儀包括具有按鍵和數碼管顯示功能，使用者可以設定鋼絲繩的上限報警值功能，并可對電源的供電情況進行LED指示，對報警情況進行LED指示和聲音報警的拉力設定儀；用于將鋼絲繩的掛重轉化成4_20mA標準電流的液壓傳感器；用于通過電阻將電流信號轉化為電壓信號的電壓轉化器；用于將電壓轉化器轉化的電壓信號濾波，來抑制高頻噪聲干擾的無源濾波器；用于控制A/D轉化器對鋼絲繩的掛重信號進行采集，并轉化成數字量的單片機；用于采集信號并轉化為數字量的A/D轉換器；用于對危險情況進行報警的報警蜂鳴器和報警LED。進一步，所述鋼絲繩壽命自動報警儀采用的是能采集的電壓最大值是2. 2V電壓轉化器。進一步，所述單片機選用的是集成微控制器C8051F410。進一步，所述報警蜂鳴器選用的是自激式音樂蜂鳴器，采用PNP三極管S9012驅動；報警LED(DS4)同樣采用的是S9012驅動。本實用新型提供的鋼絲繩壽命自動報警儀，在系統上電啟動后，首先數碼管閃爍用于測試數碼管是否完好，然后處于0000狀態，用戶通過拉力設定儀I設定拉力上限值，當鋼絲繩有掛重時，液壓傳感器2將鋼絲繩的掛重信號轉化成了 4-20mA標準電流，此電流通過電阻R2及集成運算放大器LM258轉化成電壓信號，此信號經過“ Π ”型無源濾波器4濾波，在單片機5控制下，通過A/D轉化器6對濾波后的電壓信號進行采集，把此電壓值轉變成數字量(如80· 2-2045)，由此數字量計算出相應的拉力值，此拉力值與用戶設定的拉力上限報警值進行對比，如果達到此上限，則系統的報警蜂鳴器和報警LED 7就會發出報警信號并亮燈，從而提醒工作人員及時更換新繩，做到提前排出安全隱患的作用。用戶可以通過按鍵和數碼管顯示功能設定鋼絲繩的上限報警值，具有良好的人機交互功能；具有三重掉電保護設計；采用光電隔離技術進行處理，有效的抑制了脈沖信號對單片機系統的影響；系統不僅能通過報警蜂鳴器和報警LED對危險狀態進行報警，同時還能通過數碼管顯示安全運行時間。
圖I是本實用新型提供的鋼絲繩壽命自動報警儀的結構示意圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，
以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。圖I示出了本實用新型提供的鋼絲繩壽命自動報警儀的結構。為了便于說明，僅僅示出了與本實用新型相關的部分。該鋼絲繩壽命自動報警儀的結構包括拉力設定儀1，具有按鍵和數碼管顯示功能，在數碼管的提示下，使用者可以設定鋼絲繩的上限報警值，并可對電源的供電情況進行LED指示，對報警情況進行LED指示和聲
首報警。液壓傳感器2，用于將鋼絲繩的掛重轉化成4_20mA標準電流。電壓轉化器3，用于通過電阻將電流信號轉化為電壓信號。能采集的電壓最大值是2. 2V，故R= 2.2/20 = 110 Ω，此電阻選擇的是熱溫度系數低，精度為O. 1%，功率為O. 25W的精密電阻。無源濾波器4，用于將電壓轉化器3轉化的電壓信號濾波，來抑制高頻噪聲干擾。單片機5，用于控制A/D轉化器5對鋼絲繩的掛重信號進行采集，并轉化成數字量。單片機選用的是功能強大的集成微控制器C8051F410，它是CIP-51內核，精簡指令集，流水操作，代碼執行速度快；片上資源豐富，使用方便，抗干擾性能強，帶有DEBUG接口，利用集成開發環境IDE開發、調試非常簡單；單片機程序采用C語言設計，通過編譯、連接生成目標文件下載到單片機的FLASH代碼存儲器中；程序設計采用模塊化結構，簡單易讀。A/D轉換器6，用于采集信號并轉化為數字量。報警蜂鳴器和報警LED 7，用于對危險情況進行報警。報警蜂鳴器選用的是自激式音樂蜂鳴器，采用PNP三極管S9012驅動；報警LED(DS4)同樣采用的是S9012驅動。在系統上電啟動后，首先數碼管閃爍用于測試數碼管是否完好，然后處于0000狀態，可以進行以下操作(1)按一下鍵“上”會顯示X. XXX如I. 892，它表示現在實際累加值是，同時累加值指示燈DS6亮；再按鍵“下”同樣的格式顯示用戶的設定值，設定值指示等DS5亮；(2)按“menu”，設定值燈DS5亮，數碼管顯示ΑΑ00，提示用戶輸入兩位數“X”，通過“左”“右”“上”“下”鍵輸入完成后按“ok”。這樣“X”就被輸入進去了，同樣方式，按“menu”，顯示BBOO，這提示用戶再輸入“y”。那么設定值為；(3)按“clr”鍵，將進行設定值和累加值的復位，設定值復位為78，查詢時顯示為I. 892，累加值設定為2，查詢值顯示為O. 301 ; (4)按“rst”鍵會把數碼管顯示部分關掉，以節省電量。當按其它功能鍵時，系統輸入、查詢等功能會被自動激活。用戶通過拉力設定儀I設定拉力上限值，當鋼絲繩有掛重時，液壓傳感器2將鋼絲繩的掛重信號轉化成了 4-20mA標準電流，此電流通過電阻R2及集成運算放大器LM258轉化成電壓信號，此信號經過“ Π ”型無源濾波器4濾波，在單片機5控制下，通過A/D轉化器6對濾波后的電壓信號進行采集，把此電壓值轉變成數字量(如80. 2-2045)，由此數字量計算出相應的拉力值，此拉力值與用戶設定的拉力上限報警值進行對比，如果達到此上限，則系統的報警蜂鳴器和報警LED 7就會發出報警信號并亮燈。在單片機運行的過程中，為了防止因供電暫時中斷，使以前的累加數據和丟失，該系統設計了三重保護。整體供電設計成兩種方案，一是當市電正常時，通過變壓器給系統提供電源，當突然停電時，系統無延時的自動切換為干電池供電；為了更加保險，系統會每·過2分鐘向內部數據RAM中保存累加值，而且系統還具有電壓檢測功能，在檢測到供電電壓VDD下降時就會自動利用鋰電池電路給RAM供電，對存入此RAM的重要數據進行數據的保護，待到系統再次上電穩定后，取出RAM的數據并依此為基礎繼續運行。鋼絲繩的行程被轉化為脈沖信號，此脈沖信號的電平電壓可能會高于5V，而該單片機只能對5V的脈沖信號進行采集，為了進行隔離保護和電平轉換，在采集這個脈沖信號之前，米用光電隔離技術進行處理。器件選擇TLP521-1,內有一路光電隔離電路,輸入端的典型前向電流If = 16mA,故要根據輸入電平的高低計算限流電阻R = Vcc/I =(12-1. 15)/10 = 1K，輸出側為三極管，當檢測到低電平時，輸入側為高電平，當檢測到高電平時，輸入側為低電平。上拉電阻R = VDD/I = 2.5/1 = 2. 2K(為了減少電流選5K)與單片機的PO. O 口相接，PO. O 口也是內部計數器的輸入口，可以對脈沖信號進行計數，再通過標度變換，這樣就能夠得到實際的行程信號。本實用新型實施例提供的鋼絲繩壽命自動報警儀，在系統上電啟動后，首先數碼管閃爍用于測試數碼管是否完好，然后處于0000狀態，用戶通過拉力設定儀I設定拉力上限值，當鋼絲繩有掛重時，液壓傳感器2將鋼絲繩的掛重信號轉化成了 4-20mA標準電流，此電流通過電阻R2及集成運算放大器LM258轉化成電壓信號，此信號經過“ Π ”型無源濾波器4濾波，在單片機5控制下，通過A/D轉化器6對濾波后的電壓信號進行采集，把此電壓值轉變成數字量(如80. 2-2045)，由此數字量計算出相應的拉力值，此拉力值與用戶設定的拉力上限報警值進行對比，如果達到此上限，則系統的報警蜂鳴器和報警LED7就會發出報警信號并亮燈，從而提醒工作人員及時更換新繩，做到提前排出安全隱患的作用。用戶可以通過按鍵和數碼管顯示功能設定鋼絲繩的上限報警值，具有良好的人機交互功能；具有三重掉電保護設計；采用光電隔離技術進行處理，有效的抑制了脈沖信號對單片機系統的影響；系統不僅能通過報警蜂鳴器和報警LED對危險狀態進行報警，同時還能通過數碼管顯示安全運行時間。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種鋼絲繩壽命自動報警儀，其特征在于，所述鋼絲繩壽命自動報警儀包括 具有按鍵和數碼管顯示功能，設定鋼絲繩的上限報警值功能，并可對電源的供電情況進行LED指示，對報警情況進行LED指示和聲音報警的拉力設定儀； 用于將鋼絲繩的掛重轉化成4-20mA電流的液壓傳感器； 用于通過電阻將電流信號轉化為電壓信號的電壓轉化器； 用于將電壓轉化器轉化的電壓信號濾波，來抑制高頻噪聲干擾的無源濾波器； 用于控制A/D轉化器對鋼絲繩的掛重信號進行采集，并轉化成數字量的單片機； 用于采集信號并轉化為數字量的A/D轉換器； 用于對危險情況進行報警的報警蜂鳴器和報警LED。
2.如權利要求I所述鋼絲繩壽命自動報警儀，其特征在于，所述鋼絲繩壽命自動報警儀采用的是能采集的電壓最大值是2. 2V電壓轉化器。
3.如權利要求I所述鋼絲繩壽命自動報警儀，其特征在于，所述單片機選用的是集成微控制器C8051F410。
4.如權利要求I所述鋼絲繩壽命自動報警儀，其特征在于，所述報警蜂鳴器選用的是自激式音樂蜂鳴器，采用PNP三極管S9012驅動；報警LED采用的是S9012驅動。
專利摘要本實用新型公開了一種鋼絲繩壽命自動報警儀，用戶通過拉力設定儀設定拉力上限值，當鋼絲繩有掛重時，液壓傳感器將鋼絲繩的掛重信號轉化成了4-20mA標準電流，此電流通過電阻R2及集成運算放大器LM258轉化成電壓信號，此信號經過無源濾波器濾波，在單片機控制下，通過A/D轉化器對濾波后的電壓信號進行采集，把此電壓值轉變成數字量，由此數字量計算出相應的拉力值，如果達到此上限，則系統的報警蜂鳴器和報警LED就會發出報警信號并亮燈，從而提醒工作人員及時更換新繩。用戶可以通過按鍵和數碼管顯示功能設定鋼絲繩的上限報警值；采用光電隔離技術進行處理，有效的抑制了脈沖信號對單片機系統的影響；該報警儀還能通過數碼管顯示安全運行時間。
文檔編號G01G19/16GK202734939SQ20122034260
公開日2013年2月13日 申請日期2012年7月16日 優先權日2012年7月16日
發明者翁興友, 劉濤, 孟祥波 申請人:翁興友