專(zhuān)利名稱(chēng)：將砂輪破碎狀態(tài)信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于砂輪回轉(zhuǎn)強(qiáng)度檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及回轉(zhuǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)的智能化控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
回轉(zhuǎn)強(qiáng)度是各種砂輪最重要的一項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，它關(guān)系到砂輪使用的安全性，國(guó)內(nèi)外對(duì)砂輪回轉(zhuǎn)強(qiáng)度的檢測(cè)均制定了強(qiáng)制性的檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)，砂輪回轉(zhuǎn)強(qiáng)度的檢驗(yàn)在專(zhuān)用回轉(zhuǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。當(dāng)砂輪在規(guī)定的檢驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生破碎，需要立即對(duì)砂輪的破碎狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別。砂輪破碎狀態(tài)識(shí)別技術(shù)是回轉(zhuǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)的核心技術(shù)之一。其重要性主要體現(xiàn)在兩點(diǎn):①檢測(cè)出砂輪破碎時(shí)的具體狀態(tài)，如破碎時(shí)的轉(zhuǎn)速或在檢驗(yàn)轉(zhuǎn)速下的維持時(shí)間；②對(duì)主軸系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。通過(guò)對(duì)回轉(zhuǎn)機(jī)主軸采取制動(dòng)措施、緊急剎車(chē)來(lái)減小砂輪破碎對(duì)主軸所產(chǎn)生的破壞作用，從而達(dá)到保護(hù)主軸系統(tǒng)的目的。目前，國(guó)內(nèi)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)采用的砂輪破碎狀態(tài)識(shí)別技術(shù)有兩種，第一種是加速度法，另一種是光電法。由于光電法對(duì)砂輪端面的反光性有一定的要求，適用范圍相對(duì)較窄，因而大部分的回轉(zhuǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)采用的是第一種方法——加速度法。加速度法砂輪破碎狀態(tài)識(shí)別技術(shù)是利用加速度傳感器來(lái)檢測(cè)砂輪破碎時(shí)回轉(zhuǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)防護(hù)腔體振動(dòng)狀態(tài)的瞬間變化，當(dāng)防護(hù)腔體的振動(dòng)狀態(tài)出現(xiàn)一定幅度的瞬態(tài)變化時(shí)，則判定砂輪出現(xiàn)了破碎。加速度法砂輪破碎狀態(tài)識(shí)別系統(tǒng)包括加速度傳感器和信號(hào)處理電路兩部分，傳感器的作用是將回轉(zhuǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)防護(hù)腔體的振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，信號(hào)處理電路的作用是將該信號(hào)轉(zhuǎn)換為可供執(zhí)行的信號(hào)并輸出到控制單元或執(zhí)行器件。如圖2所示:目前普遍采用的加速度法砂輪破碎狀態(tài)識(shí)別系統(tǒng)信號(hào)處理電路由鉗位電路、放大電路、整流電路、比較電路、比較電壓發(fā)生電路等組成。由傳感器輸出的信號(hào)V1轉(zhuǎn)換為可供執(zhí)行的信號(hào)V2時(shí)，經(jīng)過(guò)了多級(jí)處理，形成了一個(gè)時(shí)間差A(yù)t，其中整流與濾波部分是時(shí)間差Λ t的主要影響因素。Λ t的大小決定了砂輪破碎狀態(tài)識(shí)別的時(shí)效性，Λ t越小，說(shuō)明砂輪破碎狀態(tài)識(shí)別的時(shí)效性越好。目前普遍采用的加速度法砂輪破碎狀態(tài)識(shí)別系統(tǒng)信號(hào)處理電路由于處理過(guò)程的環(huán)節(jié)較多，特別是整流與濾波部分的影響，其對(duì)破碎狀態(tài)識(shí)別的時(shí)效性不是很好，不能滿(mǎn)足高速、超高速砂輪檢驗(yàn)過(guò)程中對(duì)砂輪破碎狀態(tài)識(shí)別時(shí)效性的要求。目前磨削加工技術(shù)和砂輪制造技術(shù)在朝著高速、超高速方向發(fā)展，對(duì)回轉(zhuǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)控制方式的智能化以及砂輪破碎狀態(tài)識(shí)別的時(shí)效性提出了更高的要求，需要設(shè)計(jì)出一種具有更好時(shí)效性的、可以將砂輪破碎狀態(tài)信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的信號(hào)處理電路。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)提供一種簡(jiǎn)化的加速度法砂輪破碎狀態(tài)識(shí)別系統(tǒng)信號(hào)處理電路，將砂輪破碎狀態(tài)信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為可供PLC等智能控制器件處理的數(shù)字量，簡(jiǎn)化信號(hào)處理的環(huán)節(jié)，提高砂輪破碎狀態(tài)識(shí)別的時(shí)效性，以滿(mǎn)足高速、超高速砂輪檢驗(yàn)過(guò)程中對(duì)砂輪破碎狀態(tài)識(shí)別時(shí)效性的要求。為了解決上述問(wèn)題提供以下技術(shù)方案一種將砂輪破碎狀態(tài)信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的電路，主要由CMOS集成電路及偏置電路和信號(hào)鉗位電路組成。CMOS集成電路的輸入端II通過(guò)降壓電阻與電源連接，CMOS集成電路的輸入端I通過(guò)分壓電路與電源連接；在CMOS集成電路的輸入端I和地之間設(shè)置有鉗位二極管；CM0S集成電路CC4070的輸出端與控制單元的處理器連接。所述的分壓電路由分壓電阻和電位器串聯(lián)組成。 所述的CMOS集成電路為CMOS集成電路CC4070。所述控制單元的處理器為單片計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或其它CMOS類(lèi)芯片，CC4070的輸出端
直接與其連接。所述控制單元的處理器為PLC，CC4070的輸出端通過(guò)相應(yīng)的接口電路與其連接。CMOS集成電路CC4070包含有4個(gè)獨(dú)立的2輸入端異或門(mén)，異或門(mén)的閾值為偏置電壓差的一半。當(dāng)兩個(gè)輸入端的信號(hào)不相等時(shí)，輸出為邏輯“I”;當(dāng)兩個(gè)輸入端的信號(hào)相等時(shí)，輸出為邏輯“O”。利用CC4070的這一功能，將其一輸入端設(shè)置為高電平，另一端設(shè)置為略小于閾值的低電平，并加載在加速度傳感器上，此時(shí)CC4070的輸出為高電平。在回轉(zhuǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，其防護(hù)腔體的振動(dòng)通過(guò)加速度傳感器轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)V1,當(dāng)砂輪發(fā)生破碎時(shí)，砂輪的碎塊沖擊回轉(zhuǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)的防護(hù)腔體，產(chǎn)生附加的振動(dòng)，使V1產(chǎn)生瞬態(tài)的峰值，從而使CC4070另一端的電平產(chǎn)生大于閾值的瞬態(tài)脈沖，此時(shí)CC4070的輸出將發(fā)生反轉(zhuǎn)，輸出變?yōu)榈碗娖?。因此，通過(guò)檢測(cè)CC4070輸出電平的變化就可以判斷砂輪是否發(fā)生了破碎。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，利用CMOS集成電路CC4070的邏輯功能，通過(guò)檢測(cè)其輸出電平的變化判斷砂輪是否發(fā)生了破碎，將砂輪破碎狀態(tài)信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為可供智能化控制器件處理的數(shù)字量。簡(jiǎn)化了信號(hào)處理電路的設(shè)計(jì)，避開(kāi)了放大、整流、濾波等信號(hào)處理過(guò)程，使砂輪破碎狀態(tài)識(shí)別的時(shí)效性得到提高，同時(shí)降低了信號(hào)處理電路的成本。

圖1為本實(shí)用新型的電氣原理圖。圖2為現(xiàn)有技術(shù)的原理示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，一種將砂輪破碎狀態(tài)信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的電路，主要由CMOS集成電路CC4070及偏置電路和信號(hào)鉗位電路組成。CMOS集成電路CC4070的輸入端II通過(guò)降壓電阻R2與電源連接，CMOS集成電路CC4070的輸入端I通過(guò)分壓電路與電源連接；分壓電路由分壓電阻Rl和電位器Wl串聯(lián)組成。在CMOS集成電路CC4070的輸入端I和地之間設(shè)置有鉗位二極管D2，鉗位二極管即為信號(hào)鉗位電路，加速度傳感器Dl與鉗位二極管D2并聯(lián)。CMOS集成電路CC4070的輸出端III與控制單元的處理器連接。工作原理CM0S集成電路CC4070的供電電壓采用單方向+15V，其閾值為7. 5V。分壓電阻Rl和電位器Wl組成分壓電路，通過(guò)調(diào)節(jié)電位器Wl可以改變CMOS集成電路CC4070輸入端I的電壓Vai，Vai調(diào)節(jié)到比閾值電壓小200mV，可以獲得良好的效果。CC4070輸入端II的電壓Vbi通過(guò)電阻R2加載，約為13V。鉗位二極管D2起鉗位作用，用以保護(hù)CMOS集成電路CC4070和加速度傳感器Dl。CMOS集成電路的輸出端III，其電壓為V S1，V S1與Vai和Vbi形成異或邏輯關(guān)系。當(dāng)控制單元的處理器為單片計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或其它CMOS類(lèi)芯片時(shí)，V S1直接輸出即可；當(dāng)控制單元的處理器件為PLC或其它器件時(shí)，V S1可通過(guò)相應(yīng)的接口電路輸出?；剞D(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，Vai為低電平，Vbi為高電平，Vsi為高電平。當(dāng)砂輪發(fā)生破碎時(shí)，砂輪的碎塊沖擊回轉(zhuǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)的防護(hù)腔體，產(chǎn)生附加的振動(dòng)，加速度傳感器Dl輸出瞬態(tài)脈沖并疊加在CMOS集成電路CC4070輸入端I上，此時(shí)電壓Vai大于CMOS集成電路CC4070的閾值，變?yōu)楦唠娖?。根?jù)邏輯關(guān)系，V S1產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)，由高電平變成低電平。當(dāng)CMOS集成電路CC4070的輸出由高電平轉(zhuǎn)換為低電平時(shí)，判斷砂輪發(fā)生破碎。
權(quán)利要求1.一種將砂輪破碎狀態(tài)信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的電路，其特征是:主要由CMOS集成電路及偏置電路和信號(hào)鉗位電路組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的將砂輪破碎狀態(tài)信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的電路，其特征是:CMOS集成電路的輸入端II通過(guò)降壓電阻與電源連接，CMOS集成電路的輸入端I通過(guò)分壓電路與電源連接；在CMOS集成電路的輸入端I和地之間設(shè)置有鉗位二極管；CM0S集成電路CC4070的輸出端與控制單元的處理器連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的將砂輪破碎狀態(tài)信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的電路，其特征是:所述的分壓電路由分壓電阻和電位器串聯(lián)組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的將砂輪破碎狀態(tài)信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的電路，其特征是:所述的CMOS集成電路為CMOS集成電路CC4070。
5.根據(jù)權(quán)利要求2 所述的將砂輪破碎狀態(tài)信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的電路，其特征是:所述控制單元的處理器為單片計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或其它CMOS類(lèi)芯片，CC4070的輸出端直接與其連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的將砂輪破碎狀態(tài)信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的電路，其特征是:所述控制單元的處理器為PLC，CC4070的輸出端通過(guò)相應(yīng)的接口電路與其連接。
專(zhuān)利摘要一種將砂輪破碎狀態(tài)信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的電路，主要由CMOS集成電路及偏置電路和信號(hào)鉗位電路組成。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，利用CMOS集成電路CC4070的邏輯功能，通過(guò)檢測(cè)其輸出電平的變化判斷砂輪是否發(fā)生了破碎，將砂輪破碎狀態(tài)信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為可供智能化控制器件處理的數(shù)字量。簡(jiǎn)化了信號(hào)處理電路的設(shè)計(jì)，避開(kāi)了放大、整流、濾波等信號(hào)處理過(guò)程，使砂輪破碎狀態(tài)識(shí)別的時(shí)效性得到提高，同時(shí)降低了信號(hào)處理電路的成本。
文檔編號(hào)G05B19/05GK202916649SQ20122057961
公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月6日
發(fā)明者彭振宇, 郜迎君 申請(qǐng)人:鄭州磨料磨具磨削研究所, 鄭州三磨超硬材料有限公司