一種煤礦提升機盤型閘間隙測量報警儀

1、一種煤礦提升機盤型閘間隙測量報警儀滕修建,鄭豐隆,桑敏,湯曉偉(山東科技大學信息與電氣工程學院,山東青島266510摘要:以C08051F310單片機為核心,采用電池供電,設計了一套低功耗煤礦提升機盤型閘間隙測量裝置。該裝置自動檢測盤型閘開關狀態(tài),提升機停用或盤型閘關閉期間,進入掉電模式;盤型閘開啟時,開閘信號使裝置自動上電復位并進行測量,若盤型閘間隙超過規(guī)定值能發(fā)出聲光報警。關鍵詞:盤型閘間隙;掉電模式;上電復位;聲光報警中圖分類號:TP237+.23文獻標識碼:A文章編號:10010874(201004005103An Alarm of Brake Clearances Measuremt

2、ment ofDisk-type Brake of Coal Mine HoistTENG Xiu-jian,ZHENG Feng-long,SANG Min,TANG Xiao-wei (College of Information and Electrical Engineering,Shandong University of Science and Technology,Qingdao266510,China Abstract:Designes a low-power brake clearance measuring device of disk-type brake of hois

3、t in coal mine with C08051F310microcontroller as the core and battery-powered.The device automatically detects the condition of disk-type brake on or off,at the period of hoist is power off or turnning off disk-type brack,accesses to power-down mode;starting the disk-type brack,the gate signal enabl

4、es the device automatic power-on to reset and measurement,the disk-type brakes clearance exceeding the value of rules,the alarm of sound and light can be issued.Keywords:disk-type brakes clearance;power-down mode;power-on reset;alarm of sound and light盤型閘是煤礦提升系統(tǒng)中非常重要的配套設備,煤礦安全規(guī)程對提升機盤型閘與制動盤的間隙明確規(guī)定:提升

5、裝置必須裝有閘間隙保護裝置,當閘間隙超過規(guī)定值(2mm時,能自動報警或自動斷電。據(jù)此,設計了盤型閘間隙測量儀。1硬件電路電路主要由微處理器、測量部分、顯示部分、電源、蜂鳴器(BELL及按鍵(SW組成。其系統(tǒng)原理如圖1所示。(1微處理器選用C8051F310作處理芯片,該單片機是完全集成的高速、高性能混合信號系統(tǒng)芯片(SOC,內部集成了一個200ksps的10位逐次逼近寄存器型ADC、電壓基準、電壓比較器、內部振蕩器16kB FLASH存儲器。C8051F310單片機眾多的復位源使系統(tǒng)在掉電模式下可隨意喚醒,可靈活地實現(xiàn)最小功耗系統(tǒng)設計。利用上述各個功能模塊,既省略了多個外圍設備減小功耗,又簡化

6、了硬件電路設計。(2測量部分將C8051F310的ADC0子系統(tǒng)置為工作在單端方式時(負輸入選為地GND,最多可用于測量23路模擬輸入(P1.0 P3.4,本裝置設計為測量1個點,電壓基準配置為VDD。選用小位移電位器式傳感器,供電電壓與單片機相同,其信號輸出直接連至單片機的ADC輸入管腳;傳感器滿量程12.5 mm,分辨率為0.0122mm。(3顯示部分1由兩只八段LED數(shù)碼管顯示盤型閘間隙,顯示范圍0.0 9.9mm。2發(fā)光二極管LED1為電源指示,LED2為盤型閘關閉指示,LED3為報警指示。·15·2010年第4期煤礦機電圖1系統(tǒng)原理圖(4電源采用3節(jié)1.5V電池串

7、聯(lián)作為電源,維護簡單。由MIC29302BT調至+3.3V對系統(tǒng)供電。2低功耗設計思路(1提升機停用或盤型閘關閉期間切斷顯示和報警回路電源,置單片機于掉電模式。在掉電模式,C08051F310單片機的CPU停止運行,除時鐘丟失檢測器外,都處于非活動狀態(tài),功率消耗極低,數(shù)字電源電流小于0.1A;比較器0保持在使能狀態(tài),最大電流20A;利用比較器0監(jiān)測傳感器信號,并將比較器0設置為復位源。比較器0的異步輸出信號(CP0A在系統(tǒng)時鐘停止時仍然可用,這允許比較器0在器件處于掉電模式時工作并產生輸出。(2盤型閘開啟信號電壓(接CP0-管腳大于零點電壓(接CP0 +管腳,單片機被比較器0復位而退出掉電模式

8、,執(zhí)行測量功能。(3系統(tǒng)時鐘為進一步降低功耗,減少分立元件,利用C08051F310可編程內部振蕩器分頻后提供系統(tǒng)時鐘。系統(tǒng)時鐘頻率越高,則功耗越大,C08051F310微控制器內核采用流水線指令結構,70%的指令的執(zhí)行時間為一個或兩個系統(tǒng)時鐘周期,選用內部振蕩器8分頻作為系統(tǒng)時鐘,即能滿足現(xiàn)場要求。本裝置利用比較器0實現(xiàn)了3個功能:閉閘時監(jiān)測傳感器信號、利用其異步輸出驅動發(fā)光二極管LED2指示盤型閘關閉、作為復位源在開閘時復位單片機。3軟件設計(1程序初始化時對比較器零回差電壓的配置1正向回差電壓配置為零。系統(tǒng)上電后,進行調零(此時盤型閘應處于關閉狀態(tài),調零值由調零子程序存入C8051F31

9、0程序存儲器;然后調節(jié)R3的觸頭,使比較器0正端對于負端的電壓值在0 1 mV之間,盤型閘關閉時比較器0的異步輸出信號CP0A為高電平,LED2亮。2負向回差電壓的配置。為解決低功耗可靠性與比較器零復位靈敏性之間的矛盾,此處配置為5mV。對應5mV的位移量為0.0189mm,其分辨率等于0.0122mm,也即0.01890.0122mm。a.即位移量最大不超過0.031mm裝置就復位,能滿足現(xiàn)場對靈敏度的要求。b.即位移量小于0.0067mm時,裝置能可靠地處于低功耗狀態(tài)。(2調零常數(shù)的存儲C8051F310在程序存儲器空間中實現(xiàn)了16kB 可在系統(tǒng)編程的FLASH存儲器,可以通過設置程序存儲

10、寫允許位(PSCTL.0用MOVX指令對程序存儲器寫入,這一特性提供了將程序存儲器空間用于非易失性數(shù)據(jù)存儲的機制。在硬件設計中省掉了外部非易失性FLASH存儲器,將傳感器的調零值存儲在C8051F310的程序存儲器空間。FLASH存儲器是以512字節(jié)的扇區(qū)為單位組織的,盡管FLASH 存儲器可以每次寫一個字節(jié),但必須首先擦除整個扇區(qū)。傳感器的調零值占用2個字節(jié),用匯編語言編寫的調零子程序略。(下轉第54頁 圖1 傳動及結構示意圖圖2切割工藝步驟圖化分析。計算模型如圖3所示。優(yōu)化了傳動比與切割滾筒直徑之間的匹配關系,以達到最優(yōu)切割力和切割速度,將切割粉塵和截齒磨損降到最低,提高產品的使用適應性3

11、。4實際應用該切割機構已經(jīng)應用到天地科技股份有限公司上海分公司研究開發(fā)的國內第一臺MLE250/500M 型掘錨連續(xù)采煤機組上, 并在平朔煤炭工業(yè)公司圖3Solid Edge 結構設計模型安家?guī)X二號井B907#輔運順槽巷道施工中驗證,切割5m 寬3.6m 高斷面巷道,局部含矸10% 30%,堅硬度f 6,每米進尺平均用時7 8min 。本文研究的切割機構和巷道掘進成形工藝較傳統(tǒng)掘進機更為簡易、快速,電動機和切割減速器對稱布置,結構緊湊、工作性能可靠,切割電動機容易拆卸。由于整體結構對稱性好,工作受力狀態(tài)較好,圓弧錐齒輪傳動平穩(wěn)性高,兩級行星輪傳動減速比大,工作效率高。整體減速器滾筒內置方式節(jié)省

12、了大量空間,十分有利于對傳動系統(tǒng)以及液壓系統(tǒng)的保護,使設備工作壽命得到延長。參考文獻:1李曉豁.掘進機截割的關鍵技術研究M .北京:機械工業(yè)出版社,2007.2李曉豁.橫軸式掘進機橫向截割的動力學行為研究J .中國工程機械學報,2005(1.3張守柱,張佳偉.采煤機螺旋滾筒參數(shù)的優(yōu)選J .煤礦機械,2000(4.作者簡介:郭強(1981,男,助理工程師。2004年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學,現(xiàn)從事煤礦掘進機械的設計研究工作。(收稿日期:20100406;責任編輯:陶馳東檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿(上接第52頁(3主程序中對盤型閘間隙值的數(shù)據(jù)運算數(shù)據(jù)運算精確到小數(shù)點后第三位,運算結果小于0.005mm ,判斷間隙值等于0,即盤型閘為關閉狀態(tài)。主程序流程圖如圖2所示。電池供電的提升機盤形閘間隙測量裝置,不受安裝現(xiàn)場電源因素的制約,安裝位置靈活,適應性強,又能自動測定,間隙超過規(guī)定值能發(fā)出聲光報警