機床遠程監控裝置及系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種機床遠程監控裝置，包括電平轉換電路、嵌入式處理器、無線模塊和天線，所述電平轉換電路用于將機床輸出的高電平信號轉換成所述嵌入式處理器可以處理的電壓范圍內的低電平信號；所述嵌入式處理器用于對經過所述電平轉換電路轉換后得到的低電平信號進行識別和處理，并將識別和處理后的信息發送給所述無線模塊；所述無線模塊用于將經過所述嵌入式處理器識別和處理后的信息轉換成對應的無線信號；所述天線用于發射所述對應的無線信號。本發明還相應公開了一種機床遠程監控系統。
【專利說明】機床遠程監控裝置及系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及電子設備監控領域，尤其涉及一種機床遠程監控裝置及包括該機床遠程監控裝置的機床遠程監控系統。
【背景技術】
[0002]在工業生產中，機床扮演著重要的角色。如何提高機床的稼動率和生產效率，對增加工廠的效益有著至關重要的作用。
[0003]目前很多機床，特別是一些老式的機械機床，只能將產量和機床的運行狀態在機床的顯示屏上顯示，不具備實時傳遞給計算機的功能。目前大多數的工廠依然通過現場的工作人員來統計各機床的產量和狀態，進行人工導入計算機。人工導入的數據實時性差，而且容易出錯。管理人員無法遠程及時地了解機床的運行狀況和產量，不利于安排合理的生產計劃和機床的及時維護。即使是能夠實時傳遞機床信息給計算機的現代化的機床，由于工廠中有多種不同類型的機床，由于品牌和機床類型不同，查詢不同的機床狀態需要打開不同的程序來查看，不利于統一的管理。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種機床遠程監控裝置及系統，能有效使得管理人員在遠程實時地了解各機床的產量和機床的狀態信息外，還能有效的兼容各種不同的機床類型，便于不同類型的機床進行統一管理，提高生產效率。
[0005]本發明提供了一種機床遠程監控裝置，包括電平轉換電路、嵌入式處理器、無線模塊和天線，其中:所述電平轉換電路用于將機床輸出的高電平信號轉換成所述嵌入式處理器可以處理的電壓范圍內的低電平信號；
所述嵌入式處理器用于對經過所述電平轉換電路轉換后得到的低電平信號進行識別和處理，并將識別和處理后的信息發送給所述無線模塊；
所述無線模塊用于將經過所述嵌入式處理器識別和處理后的信息轉換成對應的無線信號；
所述天線用于發射所述對應的無線信號。
[0006]作為上述技術方案的改進，所述電平轉換電路包括施密特觸發器，所述施密特觸發器的輸入端依次通過電阻R4、電阻Rl和二極管Dl連接信號輸入端，所述信號輸入端用于接收所述高電平信號，且所述電阻R4、電阻Rl和二極管Dl串聯；所述電阻R4和電阻Rl的連接點之間分別通過上拉電阻R2連接電源電壓VCC以及通過電阻R3接地；所述施密特觸發器的輸出端通過電阻R6連接信號輸出端，所述信號輸出端用于發送所述低電平信號；所述施密特觸發器的輸出端還通過上拉電阻R5連接電源電壓VCC;所述施密特觸發器的電源端連接所述電源電壓VCC，接地端接地。
[0007]作為上述技術方案的改進，所述電阻R4和電阻Rl的連接點之間還通過濾波電容C2接地。
[0008]作為上述技術方案的改進，所述施密特觸發器的電源端還通過濾波電容Cl接地。
[0009]作為上述技術方案的改進，所述電阻R3的阻值遠大于所述電阻R2的阻值，所述電阻R2的阻值遠大于所述電阻Rl的阻值，所述電阻R4的阻值等于所述電阻R2的阻值。
[0010]作為上述技術方案的改進，所述電平轉換電路具有至少兩個接口以接收至少包括機床狀態信息和機床產量信息的所述高電平信號。作為上述技術方案的改進，所述無線模塊包括但不限于GPRS、CDMA, TDD/FDD-LTE無線模塊。
[0011]作為上述技術方案的改進，所述電平轉換電路用于將機床輸出的電平范圍是9~24v的所述高電平信號，轉換為所述處理器可識別的電平范圍是1.8-5.5v的低電平信號。
[0012]本發明實施例還提供了一種機床遠程監控系統，包括如上任一技術方案所述的機床遠程監控裝置以及與所述機床遠程監控裝置通過無線方式通信以獲取所述對應的無線信號的遠程服務器/遠程終端。
[0013]與現有技術相比，本發明公開的機床遠程監控裝置及系統具有如下有益效果:機床遠程監控裝置通過設置電平轉換電路，以將機床輸出的高電平信號轉換成所述嵌入式處理器CPU可以處理的電壓范圍內的低電平信號，從而使嵌入式處理器CPU可以處理外部任意機床的輸入信號的電平，保證機床遠程監控裝置的兼容性。另外，電平轉換電路使用74HC3G14施密特觸發器作為控制芯片，其具有輸入阻抗高、輸出電平穩定的特點，可以有效的濾除輸入信號的干擾。除了控制芯片本身的濾波外，該電平轉換電路外部電路還額外加入了電容Cl和C2進行濾波，有效的濾除了輸入信號的紋波，保證輸出信號的平整，具有雙重保護，從而保證機床遠程監控裝置的可靠性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明實施例1中一種機床遠程監控裝置的結構示意圖。
[0015]圖2是本發明實施例2中一種機床遠程監控裝置的電平轉換電路的電路結構圖。
[0016]圖3是本發明實施例3中一種機床遠程監控裝置的電平轉換電路的電路結構圖。
[0017]圖4是本發明實施例1中一種機床遠程監控系統的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0019]實施例1
參見圖1，是本發明實施例提供的一種機床遠程監控裝置的結構示意圖。該機床遠程監控裝置I包括電平轉換電路11、嵌入式處理器CPU 12、無線模塊13和天線14，其中:所述電平轉換電路11用于將機床輸出的高電平信號轉換成所述嵌入式處理器CPU 12可以處理的電壓范圍內的低電平信號。所述嵌入式處理器CPU 12用于對經過所述電平轉換電路轉換后得到的低電平信號進行識別和處理，并將識別和處理后的信息發送給所述無線模塊13。所述無線模塊13用于將經過所述嵌入式處理器CPU 12識別和處理后的信息轉換成對應的無線信號。所述天線14用于發射所述對應的無線信號。
[0020]其中，所述電平轉換電路具有至少兩個接口以接收至少包括機床狀態信息和機床產量信息的高電平信號。所述電平轉換電路連接的機床可為任意常見類型的機床，以接收其輸出的電平范圍是9~24v的高電平信號。
[0021]所述電平轉換電路11的信號輸入端與所述機床的高電平信號輸出端連接，用于接收包括機床狀態信息和機床產量計數信息的高電平信號。當所述電平轉換電路11采用單通道接口與所述機床的高電平信號輸出端連接時，本實施例的機床遠程監控裝置I的電平轉換電路11通過串行通信方式與所述機床連接，從而依次接收所述機床狀態信息和機床產量計數信息。當所述電平轉換電路11采用至少雙通道接口與所述機床的高電平信號輸出端連接時，本實施例的機床遠程監控裝置I的電平轉換電路11通過并行通信方式與所述機床連接，從而可以同時接收所述機床狀態信息和機床產量計數信息。
[0022]本實施例的機床遠程監控裝置I的電平轉換電路11用于將機床輸出的高電平信號轉換成所述嵌入式處理器CPU 12可以處理的電壓范圍內的低電平信號，所述嵌入式處理器CPU 12可以處理的電壓范圍一般是1.8-5.5v,因此，電平轉換電路11用于將所述機床輸出的電平范圍是9~24V的高電平信號進行處理，以轉換成所述嵌入式處理器CPU 12可以處理的電壓范圍是1.8-5.5v的低電平信號。可以理解的，所述電平轉換電路11對所述機床輸出的信號僅僅是進行電壓高低的調整處理，不會改變信號中的機床狀態信息和機床產量計數信息等實質內容信息。
[0023]所述電平轉換電路11的信號輸出端于所述嵌入式處理器CPU 12的信號輸入端連接，以將轉換后的低電平信號發送給所述嵌入式處理器CPU 12。所述嵌入式處理器CPU 12接收到該低電平信號后，對其中的機床狀態信息和機床產量計數信息進行對應的識別和處理，從而識別出所述機床當前的狀態和計算出機床當前對應的產量，并將識別和處理后的結果發送給所述無線模塊13。
[0024]所述無線模塊13接收到該嵌入式處理器CPU 12發送的結果，將其轉換成可以通過無線公網接入到Internet，并傳輸到遠程的服務器/終端的無線信號。具體的，該無線模塊13包括但不限于GPRS、CDMA, TDD/FDD-LTE無線模塊。
[0025]然后，該所述無線模塊13將轉換后的無線信號通過所述天線14直接發射出去。
[0026]可見，本實施例中的機床遠程監控裝置通過設置電平轉換電路，以將機床輸出的高電平信號轉換成所述嵌入式處理器CPU可以處理的電壓范圍內的低電平信號，從而使嵌入式處理器CPU可以處理外部任意機床的輸入信號的電平，保證機床遠程監控裝置的兼容性。
[0027]實施例2
參考圖2，為本發明實施例電平轉換電路的電路結構圖。該電路結構可以應用到實施例1所述機床遠程監控裝置的電平轉換電路中，從而實現相應的功能。
[0028]在本實施例中，所述電平轉換電路11包括施密特觸發器Ul，所述施密特觸發器Ul的輸入端(IA管腳)依次通過電阻R4、電阻Rl和二極管Dl連接信號輸入端input，所述信號輸入端input用于接收所述機床輸出的高電平信號(包括機床狀態信息和機床產量計數信息)，且所述電阻R4、電阻Rl和二極管Dl串聯。所述電阻R4和電阻Rl的連接點之間分別通過上拉電阻R2連接電源電壓VCC，所述電阻R4和電阻Rl的連接點之間還通過電阻R3接地。所述施密特觸發器Ul的輸出端(IY管腳)通過電阻R6連接信號輸出端output，所述信號輸出端output用于連接上述實施例1的嵌入式處理器CPU 12的信號輸入端。所述電平轉換電路Ilt通過所述信號輸出端output發送出轉換處理后的低電平信號給所述嵌入式處理器CPU 12。所述施密特觸發器Ul的輸出端(1Y管腳)還通過上拉電阻R5連接電源電壓VCC。所述施密特觸發器Ul的電源端VCC連接所述電源電壓VCC，接地端GND接地。
[0029]其中，所述施密特觸發器Ul優選為是型號為74HC3G14的施密特觸發器。而所述二極管Dl優選為型號是LL4148的二極管。
[0030]另外，所述電阻R3的阻值遠大于所述電阻R2的阻值，所述電阻R2的阻值遠大于所述電阻Rl的阻值，所述電阻R4的阻值等于所述電阻R2的阻值。例如，可取所述電阻R3的阻值為100K，取所述電阻R2和電阻R4的阻值為10K，以及取所述電阻Rl的阻值為1K。但并不局限于該取值。
[0031]具體工作時，當電平轉換電路11連接的機床輸出高電平信號(即電平轉換電路11的信號輸入端input接收的輸入信號為高電平，限定輸入信號高于等于電阻R4和電阻Rl的連接點的電壓UA即為高電平)時，所述電平轉換電路11的二極管Dl在信號輸入端input接收的輸入信號為高電平時截止，這樣輸入到74HC3G14施密特觸發器的IA管腳的電平相當于是電源電壓VCC，從而使74HC3G14施密特觸發器的IY管腳同樣輸出的也相當于是電源電壓VCC。當電平轉換電路11連接的機床輸出低電平信號(即電平轉換電路11的信號輸入端input接收的輸入信號為低電平，限定輸入信號低于電阻R4和電阻Rl的連接點的電壓UA即為低電平)時，所述電平轉換電路11的二極管Dl在信號輸入端input接收的輸入信號為低電平時，二極管Dl導通，這樣電源電壓VCC、電阻R2、電阻Rl和二極管Dl構成的回路導通，從而使得電阻R4和電阻Rl的連接點的電壓UA被拉低，這樣輸入到74HC3G14施密特觸發器的IA管腳的電平拉低，從而使74HC3G14施密特觸發器的IY管腳輸出的也低電平。
[0032]可見，通過控制所述電源電壓VCC的值，例如少于5.5v,即可通過本實施例的電平轉換電路11將機床輸出的9~24V的高電平信號轉換為嵌入式處理器CPU 12可以處理的電壓范圍是1.8-5.5v的低電平信號。
[0033]可見，使用本實施例的電平轉換電路的電路結構，機床遠程監控裝置能夠將機床輸出的高電平信號轉換成所述嵌入式處理器CPU可以處理的電壓范圍內的低電平信號，從而使嵌入式處理器CPU可以處理外部任意機床的輸入信號的電平，保證機床遠程監控裝置的兼容性。
[0034]另外，本實施例的施密特觸發器Ul選用是型號為74HC3G14的施密特觸發器，其具有輸入阻抗高、輸出電平穩定的特點，可以有效的濾除輸入信號的干擾，從而保證機床遠程監控裝置的監控可靠性。
[0035]實施例3
參考圖3，為本發明實施例電平轉換電路的電路結構圖。該電路結構可以應用到實施例1所述機床遠程監控裝置的電平轉換電路中，從而實現相應的功能。
[0036]在本實施例中，所述電平轉換電路11與實施例2的電平轉換電路11的電路結構基本一致，不同的是，本實施例的電平轉換電路11的74HC3G14施密特觸發器的電源端VCC通過濾波電容Cl接地以濾波，并在所述電阻R4和電阻Rl的連接點之間還通過濾波電容C2接地以濾波。
[0037]可見，使用本實施例的電平轉換電路的電路結構，機床遠程監控裝置能夠將機床輸出的高電平信號轉換成所述嵌入式處理器CPU可以處理的電壓范圍內的低電平信號，從而使嵌入式處理器CPU可以處理外部任意機床的輸入信號的電平，保證機床遠程監控裝置的兼容性。
[0038]另外，本實施例的施密特觸發器Ul選用是型號為74HC3G14的施密特觸發器，其具有輸入阻抗高、輸出電平穩定的特點，可以有效的濾除輸入信號的干擾，除了施密特觸發器Ul本身的濾波外，電平轉換電路的還加入了電容Cl和電容C2進行濾波，有效的濾除了輸入信號的紋波，保證輸出信號的平整，具有雙重保護，從而進一步保證機床遠程監控裝置的監控可靠性。
[0039]實施例4
參考圖4，為本實施例提供的一種機床遠程監控系統100的結構示意圖。該機床遠程監控系統100包括實施例1所述的機床遠程監控裝置I以及與所述機床遠程監控裝置I通過無線方式通信以獲取所述對應的無線信號的遠程服務器/遠程終端2。其中，所述機床遠程監控裝置I中的電平轉換電路可優選采用實施例2或實施例3的具體電路結構。
[0040]本實施例的機床遠程監控系統100通過機床遠程監控裝置I獲取任意機床輸出的包括機床狀態信息和機床產量計數信息的信號時，經該信號進行識別和處理后，通過無線方式將識別和處理出的監控結果發送給遠程的服務器/終端2。尤其的，當機床輸出的包括機床狀態信息和機床產量計數信息的信號為高電平信號時，所述機床遠程監控裝置I先將接收到的高電平信號轉化為CPU可以處理的低電平信號后，才通過CPU進行識別和處理，從而使得CPU的工作不受外部機床的輸入信號的電平影響(即可以處理任意類型機床輸出的信號)，保證機床遠程監控系統100的可靠性和兼容性。
[0041]綜上所述，本發明公開的機床遠程監控裝置及系統具有如下有益效果:機床遠程監控裝置通過設置電平轉換電路，以將機床輸出的高電平信號轉換成所述嵌入式處理器CPU可以處理的電壓范圍內的低電平信號，從而使嵌入式處理器CPU可以處理外部任意機床的輸入信號的電平，保證機床遠程監控裝置的兼容性。另外，電平轉換電路使用74HC3G14施密特觸發器作為控制芯片，其具有輸入阻抗高、輸出電平穩定的特點，可以有效的濾除輸入信號的干擾。除了控制芯片本身的濾波外，該電平轉換電路外部電路還額外加入了電容Cl和C2進行濾波，有效的濾除了輸入信號的紋波，保證輸出信號的平整，具有雙重保護，從而保證機床遠程監控裝置的可靠性。另外，使用本發明的機床遠程監控裝置及系統后，管理人員可以隨時在任何地方及時了解各機床的運行狀態和產品數量，便于合理的調整生產資源，安排合理的生產排程，同時及時發現設備的異常，通知人員維護，提高設備的稼動率。
[0042]以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種機床遠程監控裝置，其特征在于，包括電平轉換電路、處理器、無線模塊和天線，其中: 所述電平轉換電路用于將機床輸出的高電平信號轉換成所述處理器可以處理的電壓范圍內的低電平信號； 所述處理器用于對經過所述電平轉換電路轉換后得到的低電平信號進行識別和處理，并將識別和處理后的信息發送給所述無線模塊； 所述無線模塊用于將經過所述處理器識別和處理后的信息轉換成對應的無線信號； 所述天線用于發射所述對應的無線信號。
2.如權利要求1所述的機床遠程監控裝置，其特征在于，所述電平轉換電路包括施密特觸發器，所述施密特觸發器的輸入端依次通過電阻R4、電阻Rl和二極管Dl連接信號輸入端，所述信號輸入端用于接收所述高電平信號，且所述電阻R4、電阻Rl和二極管Dl串聯；所述電阻R4和電阻Rl的連接點之間分別通過上拉電阻R2連接電源電壓VCC以及通過電阻R3接地；所述施密特觸發器的輸出端通過電阻R6連接信號輸出端，所述信號輸出端用于發送所述低電平信號；所述施密特觸發器的輸出端還通過上拉電阻R5連接電源電壓VCC ；所述施密特觸發器的電源端連接所述電源電壓VCC，接地端接地。
3.如權利要求2所述的機床遠程監控裝置，其特征在于，所述電阻R4和電阻Rl的連接點之間還通過濾波電容C2接地。
4.如權利要求1所述的機床遠程監控裝置，其特征在于，所述施密特觸發器的電源端還通過濾波電容Cl接地。
5.如權利要求1所述的機床遠程監控裝置，其特征在于，所述電阻R3的阻值遠大于所述電阻R2的阻值，所述電阻R2的阻值遠大于所述電阻Rl的阻值，所述電阻R4的阻值等于所述電阻R2的阻值。
6.如權利要求1所述的機床遠程監控裝置，其特征在于，所述電平轉換電路具有至少兩個接口以接收至少包括機床狀態信息和機床產量信息的所述高電平信號。
7.如權利要求1所述的機床遠程監控裝置，其特征在于，所述無線模塊包括但不限于GPRS, CDMA, TDD/FDD-LTE 無線模塊。
8.如權利要求1所述的機床遠程監控裝置，其特征在于，所述電平轉換電路用于將機床輸出的電平范圍是9~24v的所述高電平信號，轉換為所述處理器可識別的電平范圍是1.8-5.5v的低電平信號。
9.一種機床遠程監控系統，包括如權利要求1~8中任一項所述的機床遠程監控裝置以及與所述機床遠程監控裝置通過無線方式通信以獲取所述對應的無線信號的遠程服務器/遠程終端。
【文檔編號】G05B19/18GK104483893SQ201410599988
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年10月31日 優先權日:2014年10月31日
【發明者】陳萬 申請人:濠瑋電子科技（惠州）有限公司