[实用新型]将砂轮破碎状态信号直接转换为数字量的电路

说明书

技术领域

本实用新型属于砂轮回转强度检测技术领域，尤其涉及回转强度试验机的智能化控制系统。

背景技术

回转强度是各种砂轮最重要的一项技术参数，它关系到砂轮使用的安全性，国内外对砂轮回转强度的检测均制定了强制性的检验方法标准，砂轮回转强度的检验在专用回转强度试验机上进行。当砂轮在规定的检验过程中发生破碎，需要立即对砂轮的破碎状态进行识别。砂轮破碎状态识别技术是回转强度试验机的核心技术之一。其重要性主要体现在两点：①检测出砂轮破碎时的具体状态，如破碎时的转速或在检验转速下的维持时间；②对主轴系统进行保护。通过对回转机主轴采取制动措施、紧急刹车来减小砂轮破碎对主轴所产生的破坏作用，从而达到保护主轴系统的目的。

目前，国内回转试验机采用的砂轮破碎状态识别技术有两种，第一种是加速度法，另一种是光电法。由于光电法对砂轮端面的反光性有一定的要求，适用范围相对较窄，因而大部分的回转强度试验机采用的是第一种方法——加速度法。加速度法砂轮破碎状态识别技术是利用加速度传感器来检测砂轮破碎时回转强度试验机防护腔体振动状态的瞬间变化，当防护腔体的振动状态出现一定幅度的瞬态变化时，则判定砂轮出现了破碎。

加速度法砂轮破碎状态识别系统包括加速度传感器和信号处理电路两部分，传感器的作用是将回转强度试验机防护腔体的振动信号转换为电压信号，信号处理电路的作用是将该信号转换为可供执行的信号并输出到控制单元或执行器件。

如图2所示：目前普遍采用的加速度法砂轮破碎状态识别系统信号处理电路由钳位电路、放大电路、整流电路、比较电路、比较电压发生电路等组成。由传感器输出的信号V₁转换为可供执行的信号V₂时，经过了多级处理，形成了一个时间差Δt,其中整流与滤波部分是时间差Δt的主要影响因素。 Δt的大小决定了砂轮破碎状态识别的时效性，Δt越小，说明砂轮破碎状态识别的时效性越好。目前普遍采用的加速度法砂轮破碎状态识别系统信号处理电路由于处理过程的环节较多，特别是整流与滤波部分的影响，其对破碎状态识别的时效性不是很好，不能满足高速、超高速砂轮检验过程中对砂轮破碎状态识别时效性的要求。

目前磨削加工技术和砂轮制造技术在朝着高速、超高速方向发展，对回转强度试验机控制方式的智能化以及砂轮破碎状态识别的时效性提出了更高的要求，需要设计出一种具有更好时效性的、可以将砂轮破碎状态信号直接转换为数字量的信号处理电路。

实用新型内容

     本实用新型所要解决的技术问题是通过提供一种简化的加速度法砂轮破碎状态识别系统信号处理电路，将砂轮破碎状态信号直接转换为可供PLC等智能控制器件处理的数字量，简化信号处理的环节，提高砂轮破碎状态识别的时效性，以满足高速、超高速砂轮检验过程中对砂轮破碎状态识别时效性的要求。

为了解决上述问题提供以下技术方案：一种将砂轮破碎状态信号直接转换为数字量的电路，主要由CMOS集成电路及偏置电路和信号钳位电路组成。

CMOS集成电路的输入端II通过降压电阻与电源连接，CMOS集成电路的输入端I通过分压电路与电源连接；在CMOS集成电路的输入端I和地之间设置有钳位二极管；CMOS集成电路CC4070的输出端与控制单元的处理器连接。

所述的分压电路由分压电阻和电位器串联组成。

所述的CMOS集成电路为CMOS集成电路CC4070。

所述控制单元的处理器为单片计算机系统或其它CMOS类芯片，CC4070的输出端直接与其连接。

所述控制单元的处理器为PLC，CC4070的输出端通过相应的接口电路与其连接。

CMOS集成电路CC4070包含有4个独立的2输入端异或门，异或门的阈值为偏置电压差的一半。当两个输入端的信号不相等时，输出为逻辑“1”；当两个输入端的信号相等时，输出为逻辑“0”。利用CC4070的这一功能，将其一输入端设置为高电平，另一端设置为略小于阈值的低电平，并加载在加速度传感器上，此时CC4070的输出为高电平。在回转强度试验机运转的过程中，其防护腔体的振动通过加速度传感器转换为电压信号V₁，当砂轮发生破碎时，砂轮的碎块冲击回转强度试验机的防护腔体，产生附加的振动，使V₁产生瞬态的峰值，从而使CC4070另一端的电平产生大于阈值的瞬态脉冲，此时CC4070的输出将发生反转，输出变为低电平。因此，通过检测CC4070输出电平的变化就可以判断砂轮是否发生了破碎。