专利名称：卷扬式闸门启闭机荷载与开度信号同步采集仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对信号同步采集仪，尤其是用于卷扬式闸门启闭机的荷载与开度的信号同步采集仪。
背景技术：
目前在卷扬式闸门启闭机系统中，对卷扬启闭机、门机、吊车等起重设备起重量 (荷重、荷载)、开度(升降高度)的准确测量和控制是各种水利自动化工程安全运行和安全生产的不可缺少的重要条件。近年来，卷扬启闭机使用常规的高度荷载仪，通常只是对高度、 荷载进行粗放式的测量，只有一些简单的过流保护、上下限位开关保护、拉力荷载保护等， 存在重大技术隐患。荷载与开度信号的同步性采集得不到重视，其关系也不精确。因而对闸门启闭机开度和荷载实时数据的同步采集不仅是理论研究的需要，也是市场的迫切需求。发明内容
本发明的目的是提供一种卷扬式闸门启闭机荷载与开度信号同步采集仪，通过对卷扬启闭机开度和荷载进行数据同步采集，为水资源的合理利用和准确调度提供了数据支持和参考。
本发明的技术方案是卷扬式闸门启闭机荷载与开度信号同步采集仪，由单片机 1、SSI角编码器�？�2、压力传感器模块3、SD卡存储器4、键盘控制�？�5、状态指示�？� 6、USB通信�？�7、日历时钟�？�8和多路电源�？�9共同组成；其中SSI角编码器�？�2 的输出端、压力传感器�？�3的输出端、SD卡存储器4的4个通信口、键盘控制�？�5的输出端、状态指示�？�6的输入端、USB通信�？�7和日历时钟�？�8的输出端分别通过单片机1的I/O 口连接，多路电源�？�9的输出端分别连接单片机1和SD卡存储器4的电压输入端。
所述的压力传感器�？�3包括三个压力传感器；分别安装在启闭机卷筒两端轴的承座支架上、平衡滑轮轴上和钢丝绳上三个不同的位置；支架上的压力传感器在电路中经过Jl接口的管脚Jl-I连接，经过电阻R12、R13分压连接，接入单片机中；钢丝绳上的压力传感器在电路中经过Jl接口的管脚J1-2连接，经过电阻R14、R15分压连接，接入单片机中；轴上的压力传感器在电路中经过Jl接口的管脚J1-3连接，经过电阻R16、R17分压连接，接入单片机中；角编码器安装在启闭机的卷筒轴上，角编码器通过多芯信号电缆经过 J2端口连接，经过角编码器SSI信号转换成Modbus信号，接入单片机中。
所述的单片机1、SSI角编码器�？�2、SD卡存储器4、键盘控制�？�5、状态指示�？�6、USB通信�？�7、日历时钟�？�8和多路电源�？�9都是市场上普通元件。
本发明的工作原理该采集仪通过将压力传感器�？橹械哪Ｄ庑藕臛 2(teV(TiOK)经过电流\电压转换装置的电压信号、SSI角编码器信号经过转换成Modbus信号后以Modbus方式提供给单片机处理，并将处理后的数据被送入大容量存储SD卡中存储，此外，还提供了用于与上位机3PC通信连接接口电路，以便上位机软件对实时采集压力传感器的压力信号、角编码器的编码值导入Excel表格中进行分析，得出支架压力、钢丝绳拉力和轴压力随高度的变化关系， 然后进行压力荷载等深入的分析。
本发明的有益效果本发明能实时同步采集闸门启闭机荷载与开度的信号，可以优化现有的控制手段和控制方法，能方便的对卷扬启闭机开度和荷载进行数据同步采集，为以后分析水资源的合理利用和准确调度提供了数据支持和参考，从而能有效的确保间门控制系统安全可靠的运行；同时具有存储容量大、体积小、适应性强、简单可靠、使用方便、移植性强等特点。
图1为本发明的组成示意框图；图2为本发明的压力传感器�？榈缏肥疽馔迹煌贾�1-单片机、2- SSI角编码器�？�、3-压力传感器�？�、4- SD卡存储模块、5-键盘控制�？椤�6-状态指示模块、7- USB通信�？�、8-日历时钟�？�、9-多路电源�？�。
具体实施方式
以下实施例将结合附图对本发明作进一步说明如图1所示本发明由单片机1、SSI角编码器�？�2、压力传感器�？�3、SD卡存储器 4、键盘控制�？�5、状态指示�？�6、USB通信模块7、日历时钟�？�8和多路电源�？�9共同组成；其中SSI角编码器�？�2的输出端、压力传感器�？�3的输出端、SD卡存储器4的 4个通信口、键盘控制�？�5的输出端、状态指示�？�6的输入端、USB通信模块7和日历时钟�？�8的输出端分别通过单片机1的I/O 口连接，多路电源�？�9的输出端分别连接单片机1和SD卡存储器4的电压输入端。
压力传感器�？榘ㄈ鲅沽Υ衅鳎环直鸢沧霸谄舯栈硗擦蕉酥岬某凶Ъ苌�、平衡滑轮轴上和钢丝绳上三个不同的位置以对间门的荷重进行信号的同步采样。
如图2所示支架上的压力传感器值是由压力变送器采集到的，输出为4 20毫安的模拟电流信号，通过一个电流/电压转换装置，将送来的电流模拟量转换为电压量。输入的采集信号为4 20mA的电流信号时，在电路中经过Jl接口的管脚Jl-I读入，再经过电阻Rl2、Rl3分压，4 20mA电流信号到0. 8V 4V电压信号的转换由电阻R12、Rl3完成。 这样ADl电位为200H4 20mA) =0. 8V 4V，为单片机正常转换电压范围。即可准确无误的将此信号量送入单片机等待处理。
钢丝绳上的压力传感器值是由压力变送器采集到的，输出为0 IOV的模拟电压信号，电路采用电压方式传入压力信号，输入的采集信号Q为0 IOV的电压信号时，在电路中经过Jl接口的管脚J1-2读入，再经过R14、R15分压，0 IOV电压信号到OV 5V电压信号的转换由电阻R14、R15完成。这样AD2电位200/400 (0V 10V) =OV 5V，为单片机正常转换电压范围。
轴上的压力传感器值是由压力变送器采集到的，输出为0 IOV的模拟电压信号， 电路采用电压方式传入压力信号，输入的采集信号Q为0 IOV的电压信号时，在电路中经过Jl接口的管脚J1-3读入，再经过R16、R17分压，0 IOV电压信号到OV 5V电压信号的转换由电阻R16、R17完成。这样AD3电位为200/400 (0V 10V) =OV 5V，为单片机正常转换电压。
角编码器安装在启闭机的卷筒轴上，通过将闸门的升、降位移量转换成测量轴的角位移量，使角编码器输出相应的编码量，角编码器通过多芯信号电缆经过J2端口连接， 经过角编码器SSI信号转换成Modbus信号接入单片机中。
本发明工作过程键盘控制�？�5中工作开始按键按下后，整个电路开始工作，压力传感器�？�3中压力传感器采集到的输出的信号分别为4 20mA的电流信号和0 IOV的电压信号，要经过信号转换电路将其转换为0 5V的电压信号，这些模拟信号经过通道AD1、AD2、AD3送入单片机。单片机1通过Jl端口读取压力传感器和J2端口读取角编码器的数据进行处理并将处理后的数据存储到SD卡存储�？�4中，通过状态指示模块6显示整个电路的工作状态。 通过USB通信�？�7将单片机1与个人PC机连接，通过上位机软件将采集到的同步信号进行分析，得出支架压力、钢丝绳拉力和轴压力随高度的变化关系图，然后进行压力荷载等深入的分析。日历时钟�？�8为单片机1提供时间信息，多路电源�？�9则为单片机1和SD 卡工作提供相应的电源。
由此可见，这种信号同步采集仪能满足闸门启闭机上荷载与开度信号的同步采集，可以优化现有的控制手段和控制方法，能方便的对卷扬启闭机开度和荷载进行数据的同步采集，为水资源的合理利用和准确调度提供了数据支持和参考，从而能有效的确保闸门控制系统安全可靠的运行。
本发明是通过具体实施过程进行说明的，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明专利进行各种变换及等同代替，因此，本发明专利不局限于所公开的具体实施过程，而应当包括落入本发明专利权利要求范围内的全部实施方案。
权利要求
1.一种卷扬式闸门启闭机荷载与开度信号同步采集仪，其特征是由单片机、SSI角编码器模块、压力传感器�？�、SD卡存储器、键盘控制�？椤⒆刺甘灸？�、USB通信模块、日历时钟�？楹投嗦返缭茨？楣餐槌桑籗SI角编码器�？榈氖涑龆�、压力传感器模块的输出端、SD卡存储器的4个通信口、键盘控制�？榈氖涑龆�、状态指示�？榈氖淙攵�、USB通信�？楹腿绽敝幽？榈氖涑龆朔直鹜üテ腎/O 口连接，多路电源�？榈氖涑龆朔直鹆拥テ蚐D卡存储器的电压输入端。
2.根据权利要求1所述的一种卷扬式闸门启闭机荷载与开度信号同步采集仪，其特征是所述的压力传感器�？榘ㄈ鲅沽Υ衅鳎环直鸢沧霸谄舯栈硗擦蕉酥岬某凶Ъ苌�、平衡滑轮轴上和钢丝绳上三个不同的位置。
3.根据权利要求3所述的一种卷扬式闸门启闭机荷载与开度信号同步采集仪，其特征是所述的支架上的压力传感器在电路中经过Jl接口的管脚Jl-I连接，经过电阻R12、R13 分压连接，接入单片机中。
4.根据权利要求3所述的一种卷扬式闸门启闭机荷载与开度信号同步采集仪，其特征是所述的钢丝绳上的压力传感器在电路中经过Jl接口的管脚J1-2连接，经过电阻R14、 R15分压连接，接入单片机中。
5.根据权利要求3所述的一种卷扬式闸门启闭机荷载与开度信号同步采集仪，其特征是所述的轴上的压力传感器在电路中经过Jl接口的管脚J1-3连接，经过电阻R16、R17分压连接，接入单片机中。
6.根据权利要求1所述的一种卷扬式闸门启闭机荷载与开度信号同步采集仪，其特征是所述的角编码器安装在启闭机的卷筒轴上，角编码器通过多芯信号电缆经过J2端口连接，经过角编码器SSI信号转换成Modbus信号，接入单片机中。
全文摘要
本发明提供一种卷扬式闸门启闭机荷载与开度信号同步采集仪，由单片机、SSI角编码器�？�、压力传感器�？�、SD卡存储器、键盘控制�？�、状态指示�？�、USB通信�？�、日历时钟�？楹投嗦返缭茨？楣餐槌桑籗SI角编码器�？榈氖涑龆�、压力传感器�？槭涑龆�、SD卡存储器的4个通信口、键盘控制�？榈氖涑龆�、状态指示�？榈氖淙攵�、USB通信�？楹腿绽敝幽？榈氖涑龆朔直鹜üテ腎/O口连接，多路电源�？榈氖涑龆朔直鹆拥降テ蚐D卡的电压输入端上；本发明对数据同步采集，为分析水资源的合理利用和准确调度提供了数据支持和参考；同时具有存储容量大、体积小、适应性强、简单可靠、使用方便、移植性强等特点。
文档编号G01L5/00GK102507063SQ201110350048
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月8日 优先权日2011年11月8日
发明者李大焱, 秦爱华, 邵建龙 申请人:昆明理工大学
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