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煤矿竖井罐道间距测量及数据分析系统

发布时间:2020-01-08 09:05   类型:解决方案   人浏览
1  引言        矿井罐道作为提升容器运行的导轨,其作用是消除提升容器运行过程中的横向摆动,保证提升容器高速、安全运行,并阻止提升容器的坠落。井筒装备按罐道结构不同分为刚性装备(刚性罐道)和柔性装备(钢丝绳罐道)两种。煤矿罐道间距的测量是煤矿安全的重要部分。首先选用超声波传感器测距,测量水平方向的罐道与罐道壁的间距,具有抗干扰性强、测量数据精确等优点。其次选用编码器测量垂直方向的距离,以便于实现对水平方向间距的定点分析。        在传统的间距测量中,缺少一种可以远程监控并实现数据分析的系统,本项目研讨单片机和Labview软件分别编程解决方案,实现数据的传输与在上位机的显示和数据分析功能。 2  功能要求        利用超声波传感器和编码器测距,达到测量精度的要求,然后通过单片机与电脑进行数据的串口传输,最后通过Labview编程接收数据,在前面板即人际交互界面生成图表,实现距离数据的传输、保存和分析,如图1所示。具体内容如下:                         图1 罐道间距测量及数据分析图示        (1)本文主要实现了利用STC12C5A36AD单片机及超声波传感器与增量式光电编码进行测距,并把数据传输到上位机,实现数据的显示与图表生成等功能。        (2)要求测量精度达到0.5cm,在超声波传感器及编码器数据测量完成后,利用LCD1602液晶显示屏显示数据,并在人机交互界面显示数据并自动生成波形图与表格,以便于工作人员进行数据分析。 3  下位机实现        下位机为超声波传感器、编码器和单片机的组合。        首先,罐道水平间距测量超声波传感器选用HC-SR04,在测量范围上该传感器可以最远达到400cm,最近可以实现2cm,分别参见图2和图3所示。               图2 HC-SR04正面                         图3 HC-SR04背面        其次,罐道垂直间距测量编码器选用增量式光电编码器。增量式光电编码器可通过计米轮与导轨的接触产生轴的正转与反转,然后通过设置脉冲与位移的关系方程,实现垂直方向上的距离测量,参见图3-3所示。 图4 增量式光电编码器        最后,选用51

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