一种用于处理混凝土搅拌机水份检测信号的信号处理电路的制作方法

xiaoxiao2021-04-08  2

一种用于处理混凝土搅拌机水份检测信号的信号处理电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及混凝土搅拌生产领域,尤其涉及是一种用于处理混凝土搅拌机水份检测信号的信号处理电路。
【背景技术】
[0002]在建筑混凝土搅拌生产的过程中水份的控制很重要,水份含量是否合适将直接影响混凝土搅拌生产质量和产量的高低,如果水份含量不合适,混凝土的水灰比(混凝土水份湿度的工艺指标,决定混凝土的强度)和坍落度(混凝土的塑化性和可泵性指标)不准确,生产搅拌出的混凝土废品无法使用;而如果无法迅速地在线检测混凝土配料:石子骨料、沙子、水泥在搅拌中实际的水份湿度,就无法在生产流程中,根据混凝土工艺品质的需要,控制加水量和加水搅拌时间,那么,将更影响搅拌机的产量(搅拌机的搅拌生产时间很短,每罐料的搅拌只有三分钟时间)。目前,在混凝土搅拌生产的过程中,根据混凝土配料在搅拌过程中的实际湿度来控制加水的方式,在理论上更为较为合理而得以广泛应用,但在混凝土的实际在线监测生产的过程中,通过检测电路所获得的水份检测信号存在较多的干扰,且现有的信号处理电路由于应用领域的问题,而无法在混凝土搅拌生产领域得以有效地发挥作用,设计出一种专门用于处理混凝土搅拌生产过程中,经检测电路所获得的水份检测信号,已成为混凝土搅拌生产的水份控制中所要解决的首要问题。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的是提供一种用于处理混凝土搅拌机水份检测信号的信号处理电路,依靠低通补偿单元、滤波单元和隔离单元对水份检测信号进行电压和电流补偿,并进行抗高频、浪涌处理,增强了信号处理电路的抗干扰性,使本实用新型更加适用于复杂多变的混凝土搅拌生产领域。
[0004]本实用新型采用的技术方案为:
[0005]一种用于处理混凝土搅拌机水份检测信号的信号处理电路,包括用于滤除高频干扰信号的低通滤波单元,用于稳定水份检测信号的补偿单元,用于隔离浪涌干扰信号的隔离单元和用于放大水份检测信号的放大单元;所述低通滤波单元的信号输入端连接水份检测模块的信号输出端,低通滤波单元的输出端连接补偿单元的输入端,补偿单元的输出端连接隔离单元的输入端,隔离单元的输出端连接放大单元的输入端,放大单元的输出端与A/D转换模块的输入端相连。
[0006]优选地,所述的低通滤波单元包括第一二极管、第二二极管、第一电容和第二电容,第一二极管的正极与低通滤波单元的输入端相连,第一二极管的负极经第一电容与地相连,第一二极管的负极还与第二二极管的正极相连,第二二极管的负极经第二电容接地,第二二极管的负极还与补偿单元的输入端相连。
[0007]优选地,所述补偿单元包括第一电阻、第一三极管和第二电阻,第一三极管的集电极经第一电阻与电源供电端相连,第一三极管的发射极经第二电阻与地相连,第一三极管的基极与低通滤波单元的输出端相连,且第一三极管的集电极与基极短接。
[0008]优选地,所述隔离单元包括第二三极管、第三至第五电阻、第三电容和第四电容,第二三极管的基极连接补偿单元的输出端,第二三极管的集电极经第四电阻与电源供电端相连,第二三极管的发射极经第三电阻与地相连,第三电容与第三电阻并联接于第二三极管的发射极与地之间,第四电容的两端作为隔离单元的输出端分别与集成运放的同相输入端和反相输入端相连,第五电阻接于第二三极管的集电极与集成运放的反相输入端之间。
[0009]优选地,所述放大单元包括调节部分和放大部分,调节部分包括第一可变电阻、第二可变电阻、第六电阻和第七电阻,放大部分包括第三可变电阻、第三二极管、第四二极管、集成运放、第五电容和去耦旁路电容;第一可变电阻的一端与电源供电端相连,另一端经第六电阻与地相连,第一可变电阻的调节端经第七电阻与集成运放的反相输入端相连,集成运放的同相输入端经第二可变电阻接地;第三二极管的正极和第四二极管的负极均与集成运放的反相输入端相连,第三二极管的负极和第四二极管的正极均与集成运放的同相输入端相连,第三可调电阻和第五电容并联在集成运放的输出端与反相输入端之间,去耦旁路电容并联在集成运放正、负电源输入端之间。
[0010]优选地,还包括指示单元,所述指示单元包括第八至第十电阻、第三三极管和电流毫安表,第三三极管的基极与放大单元的输出端相连,第三三极管的基极还经第八电阻与电源供电端相连,第三三极管的集电极直接与电源供电端相连,第三三极管的发射极经第九电阻与地相连,第十电阻与电流毫安表构成的串联电路接于第三三极管的发射极与地之间
[0011]本实用新型首先通过具有整流和滤波特性的低通滤波单元对水份检测信号进行预处理,避免了高频干扰信号的逐级传递对后续单元造成影响;依靠补偿单元和隔离单元对预处理过的水份检测信号进行电压和电流的补偿、以及抗浪涌处理,增强了信号处理电路的抗干扰性,使其更适用于复杂多变的混凝土搅拌生产领域;采用具有调节部分的放大单元对水份检测信号进行放大,使得本实用新型具有更加广泛的实用性。
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型的电路原理框图;
[0013]图2为本实用新型的电路原理图。
【具体实施方式】
[0014]如图1所示,本实用新型包括用于滤除高频干扰信号的低通滤波单元,用于稳定水份检测信号的补偿单元,用于隔离浪涌干扰信号的隔离单元和用于放大水份检测信号的放大单元;所述低通滤波单元的输入端连接水份检测模块的信号输出端,低通滤波单元的输出端连接补偿单元的输入端,补偿单元的输出端连接隔离单元的输入端,隔离单元的输出端连接放大单元的输入端,放大单元的输出端与A/D转换模块的输入端相连。
[0015]考虑到搅拌机在进行混凝土生产的过程中,经水份检测模块所获得的水份检测信号,存在较多的高频干扰信号,为此需要首先对采集到的水份检测信号进行滤波处理,以防止高频干扰信号逐级传递,给后续的处理增加困难。如图2所示,本实用新型采用低通滤波单元,包括第一二极管D1、第二二极管D2、第一电容Cl和第二电容C2,第一二极管Dl的正极与低通滤波单元的输入端相连,第一二极管Dl的负极经第一电容Cl与地相连,第一二极管Dl的负极还与第二二极管D2的正极相连,第二二极管D2的负极经第二电容C2接地,由此构成的低通滤波单元,兼顾了整流和滤波的作用。
[0016]经低通滤波单元处理的水份检测信号易受工作环境因素和电路参数变化的影响,为此本实用新型在低通滤波单元的输出端设置了补偿单元,如图2所示,补偿单元包括第一电阻R1、第一三极管Tl和第二电阻R2,第一三极管Tl的集电极作为补偿单元的输出端经第一电阻Rl与电源供电端相连,第一三极管Tl的发射极经第二电阻R2与地相连,第一三极管Tl的基极作为补偿单元的输入端与低通滤波单元的输出端相连,将第一三极管Tl的集电极与基极短接,使得第一三极管Tl采用共射极输出的方式下,引入了电压负反馈,抑制了零点漂移,从而稳定了水份检测信号的电压和电流。
[0017]在搅拌机的实际生产过程中,由于存在较多的外接干扰,使得经补偿单元处理过的水份检测信号中不时会出现较大的浪涌干扰信号,瞬间的浪涌干扰信号可能会损坏后续单元中抗压能力较弱的元器件,故而本实用新型在补偿单元的输出端设置了隔离单元,如图2所示,隔离单元包括第二三极管T2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第三电容C3和第四电容C4,第二三极管T2的基极连接补偿单元的输出端,第二三极管T2的集电极经第四电阻R4与电源供电端相连,第二三极管T2的发射极经第三电阻R3与地相连,第三电容C3与第三电阻R3并联接与第二三极管T2的发射极与地之间,第四电容C4的两端作为隔离单元的输出端分别与集成运放U的同相输入端和反相输入端相连,第五电阻R5接于第二三极管T2的集电极与集成运放U 的反相输入端之间。
[0018]由于不同型号的搅拌机,处于不同工作状态下,经水份检测模块所采集的水份检测信号略有差异,若采用参数固定的放大电路对其进行处理,就会存在较大误差,为此本实用新型的放大单元包括放大部分和调节部分,如图2所示,调节部分包括第一可变电阻W1、第二可变电阻W2、第六电阻R6和第七电阻R7,第一可变电阻Wl的一端与电源供电端相连,另一端经第六电阻R6与地相连,第一可变电阻Wl的调节端经第七电阻R7与集成运放U的反相输入端相连,集成运放U的同相输入端经第二可变电阻W2接地,通过调节第一可变电阻Wl和第二可变电阻W2的阻值来改变集成运放U的输入阻抗,使其工作在最佳状态;放大部分包括第三可变电阻W3、第三二极管D3、第四二极管D4、集成运放U、第五电容C5和去耦旁路电容C6,第三二极管D3的正极和第四二极管D4的负极均与集成运放U的反相输入端相连,第三二极管D3的负极和第四二极管D4的正极均与集成运放U的同相输入端相连,第三可调电阻W3和第五电容C5并联在集成运放U的输出端与反相输入端之间,去耦旁路电容C6并联在集成运放U正、负电源输入端之间,集成运放U的输出端与A/D转换模块的输入端相连。
[0019]为了更好的让工作人员,了解水份检测信号是否符合设定的标准,在放大单元的输出端还设有指示单元,如图2所示,指示单元包括第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第三三极管T3和电流毫安表G,第三三极管T3的基极与集成运放U的输出端相连,第三三极管T3的基极还经第八电阻R8与电源供电端相连,第三三极管T3的集电极直接与电源供电端相连,第三三极管T3的发射极经第九电阻R9与地相连,第十电阻RlO与电流毫安表G构成的串联电路接于第三三极管T3的发射极与地之间。
[0020]下面对上述信号处理电路的工作原理进行说明:
[0021]经水份检测模块所获得的水份检测信号,首先通过信号处理电路中的低通滤波单元,由于二极管的单向导电性和电容的“通交流、阻直流、通高频、阻低频”的特性,使得在低通滤波单元中,由第一二极管Dl和第一电容Cl所形成的初级滤波电路,以及由第二二极管D2和第二电容C2所形成的次级滤波电路,共同去除水份检测信号中的电压负向分量和高频干扰信号;水份检测信号经低通滤波单元处理后进入补偿单元,在与第一三极管Tl的集电极相连的第一电阻Rl和与第一三极管Tl的发射极相连的第二电阻R2的共同作用下,保证了补偿单元中电流的稳定,第一三极管Tl的集电极和基极短接所形成的电压负反馈,抑制了零点漂移,从而稳定水份检测信号的电压;经补偿单元处理过的水份检测信号中不时会出现较大的浪涌干扰信号,含有浪涌干扰的水份检测信号使得隔离单元中的第二三极管T2处于饱和导通状态,与第二三极管T2的集电极相连的第四电阻R4限制了第二三极管T2共射极输出的电流大小,再经第五电阻R5和第四电容C4的作用,将水份检测信号传送到放大单元的输入端,放大单元接收到水份检测信号后,首先通过改变调节电路中第一可调电阻Wl和第二可调电阻W2的阻值,来调节集成运放U的输入阻抗,使得集成运放U处于最佳的工作状态,同时,并联在集成运放U的输出端和反相输入端的第五电容C5和第三可调电阻W3所形成的反馈电路,在保证集成运放U的放大倍数的同时,消除了电路中可能存在的自激振汤。
[0022]此外,在集成运放U正、负电源输入端之间并联去耦旁路电容C6,增强了集成运放的抗干扰性,在放大单元的输出端设置指示单元,采用较为精确的电流毫安表(表头内设有根据电流大小来反映混凝土湿度比例的表盘,实际刻度为O?100%)G指示经信号处理电路处理过的水份检测信号,使得操作人员更为直观地判断此时的水份检测信号是否符合设定的标准。
【主权项】
1.一种用于处理混凝土搅拌机水份检测信号的信号处理电路,其特征在于:包括用于滤除高频干扰信号的低通滤波单元,用于稳定水份检测信号的补偿单元,用于隔离浪涌干扰信号的隔离单元和用于放大水份检测信号的放大单元;所述低通滤波单元的信号输入端连接水份检测模块的信号输出端,低通滤波单元的输出端连接补偿单元的输入端,补偿单元的输出端连接隔离单元的输入端,隔离单元的输出端连接放大单元的输入端,放大单元的输出端与A/D转换模块的输入端相连。2.根据权利要求1所述的用于处理混凝土搅拌机水份检测信号的信号处理电路,其特征在于:所述的低通滤波单元包括第一二极管、第二二极管、第一电容和第二电容,第一二极管的正极与低通滤波单元的输入端相连,第一二极管的负极经第一电容与地相连,第一二极管的负极还与第二二极管的正极相连,第二二极管的负极经第二电容接地,第二二极管的负极还与补偿单元的输入端相连。3.根据权利要求2所述的用于处理混凝土搅拌机水份检测信号的信号处理电路,其特征在于:所述补偿单元包括第一电阻、第一三极管和第二电阻,第一三极管的集电极经第一电阻与电源供电端相连,第一三极管的发射极经第二电阻与地相连,第一三极管的基极与低通滤波单元的输出端相连,且第一三极管的集电极与基极短接。4.根据权利要求3所述的用于处理混凝土搅拌机水份检测信号的信号处理电路,其特征在于:所述隔离单元包括第二三极管、第三至第五电阻、第三电容和第四电容,第二三极管的基极连接补偿单元的输出端,第二三极管的集电极经第四电阻与电源供电端相连,第二三极管的发射极经第三电阻与地相连,第三电容与第三电阻并联接于第二三极管的发射极与地之间,第四电容的两端作为隔离单元的输出端分别与集成运放的同相输入端和反相输入端相连,第五电阻接于第二三极管的集电极与集成运放的反相输入端之间。5.根据权利要求4所述的用于处理混凝土搅拌机水份检测信号的信号处理电路,其特征在于:所述放大单元包括调节部分和放大部分,调节部分包括第一可变电阻、第二可变电阻、第六电阻和第七电阻,放大部分包括第三可变电阻、第三二极管、第四二极管、集成运放、第五电容和去耦旁路电容;第一可变电阻的一端与电源供电端相连,另一端经第六电阻与地相连,第一可变电阻的调节端经第七电阻与集成运放的反相输入端相连,集成运放的同相输入端经第二可变电阻接地;第三二极管的正极和第四二极管的负极均与集成运放的反相输入端相连,第三二极管的负极和第四二极管的正极均与集成运放的同相输入端相连,第三可调电阻和第五电容并联在集成运放的输出端与反相输入端之间,去耦旁路电容并联在集成运放正、负电源输入端之间。6.根据权利要求5所述的用于处理混凝土搅拌机水份检测信号的信号处理电路,其特征在于:还包括指示单元,所述指示单元包括第八至第十电阻、第三三极管和电流毫安表,第三三极管的基极与放大单元的输出端相连,第三三极管的基极还经第八电阻与电源供电端相连,第三三极管的集电极直接与电源供电端相连,第三三极管的发射极经第九电阻与地相连,第十电阻与电流毫安表构成的串联电路接于第三三极管的发射极与地之间。
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于处理混凝土搅拌机水份检测信号的信号处理电路,包括用于滤除高频干扰信号的低通滤波单元,用于稳定水份检测信号的补偿单元,用于隔离浪涌干扰信号的隔离单元和用于放大水份检测信号的放大单元;所述低通滤波单元的信号输入端连接水份检测模块的信号输出端,低通滤波单元的输出端连接补偿单元的输入端,补偿单元的输出端连接隔离单元的输入端,隔离单元的输出端连接放大单元的输入端,放大单元的输出端与AD转换模块的输入端相连,本实用新型具有较强的抗干扰性和实用性。
【IPC分类】B28C7/02, B28C7/12
【公开号】CN204673798
【申请号】CN201520381561
【发明人】张维舟, 尹青亚
【申请人】河南建筑材料研究设计院有限责任公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年6月4日

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