一种机床信号灯状态检测系统及方法

技术领域

本发明涉及信号灯状态检测技术领域，尤其涉及一种机床信号灯状态检测系统及方法。

背景技术

机床信号灯对于智能化机床的加工意义重大。在机床的加工过程中，如果机床发生故障，机床信号灯就能及时的提醒机床操作人员机床的状态，从而采取相应的补救措施，避免不必要的损失以及危险的发生。虽然没有信号灯检测系统，凭肉眼和机床工作人员丰富的经验也能发现机床的故障，但这不仅需要一定的反应时间而且还需要工作人员时刻保持警惕；信号灯检测系统能在第一时间发现问题，并以直观和直接的形式将信息传递给工作人员。除了故障和危险信号的警示作用，机床信号灯还可以传递其他的信息，比如提示机床加工已经完成或者提示机床准备加工初始化完成等等，所以在加工机床上安装机床指示灯很有必要。

目前，市场上虽然存在宽范围电压电流的动态检测系统，但大多都是单路检测，要实现多路检测，就需要多个独立的系统同时工作，而信号灯供电源不同，需要采用不同检测电路，这种机床信号灯状态检测方案适应性弱，并且成本较高。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种机床信号灯状态检测系统及方法，用以解决因信号灯供电源不同而采用不同检测电路带来的适应性弱及由此带来的成本较高的问题。

本发明提供了一种机床信号灯状态检测系统，包括多个电压测量电路、多个电流测量电路及微处理器电路，所述多个电压测量电路、多个电流测量电路分别与对应的信号灯电连接，所述多个电压测量电路、多个电流测量电路还分别与微处理器电路电连接；

所述电压测量电路，用于检测对应的信号灯两端是否有电压，所述电流测量电路，用于检测对应的信号灯是否有电流流过，所述微处理器电路，用于使对应的电压测量电路及对应的电流测量电路工作，还用于判断信号灯的状态。

优选的，所述电压测量电路包括运算放大器Q1、电压比较器Q2及全桥整流器G1，所述全桥整流器G1的两个引脚分别接信号灯的两端，所述全桥整流器G1的另两个引脚同时接运算放大器Q1的负向输入端，所述运算放大器Q1的正向输入端接接直流电源，所述运算放大器Q1的输出端接电压比较器Q2的正向输入端，所述电压比较器的负向输入端接直流电源。

优选的，所述电压测量电路还包括光耦T1，所述光耦T1的1引脚接电压比较器Q2的输出端。

优选的，所述机床信号灯状态检测系统还包括机床控制单元，所述机床控制单元，用于控制信号灯状态。

优选的，所述机床信号灯状态检测系统还包括多个双向二极管及保险丝，所述双向二极管、保险丝与所述信号灯的数量相等，所述信号灯的一端接机床控制单元，所述信号灯的另一端接双向二极管的一端，所述双向二极管的另一端接保险丝的一端，所述保险丝的另一端接机床控制单元。

优选的，所述电流测量电路包括运算放大器Q3、全桥整流器G2及光耦T2，所述运算放大器Q3的正向输入端及负向输入端分别接双向二极管的一端和保险丝的另一端，所述运算放大器Q3的输出端接全桥整流器G2的1引脚，所述全桥整流器G2的2、3引脚分别接光耦T2的1、2引脚。

优选的，所述机床信号灯状态检测系统还包括光耦继电器T3，所述光耦继电器T3的1引脚接机床控制单元，所述光耦继电器T3的2、3引脚同时接光耦T1、T2的4引脚，所述光耦继电器T3的4引脚接光耦T1的2引脚。

优选的，所述光耦T1的3引脚和所述光耦T2的3引脚均与微处理器电路连接。

本发明还提供了一种机床信号灯状态检测方法，包括以下步骤：使电压测量电路检测对应的信号灯两端是否有电压；使电流测量电路检测对应的信号灯是否有电流流过；使微处理器电路控制对应的电压测量电路及对应的电流测量电路工作，判断信号灯的状态。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：通过所述多个电压测量电路、多个电流测量电路分别与对应的信号灯电连接，所述多个电压测量电路、多个电流测量电路还分别与微处理器电路电连接；所述电压测量电路，检测对应的信号灯两端是否有电压，所述电流测量电路，检测对应的信号灯是否有电流流过，所述微处理器电路，使对应的电压测量电路及对应的电流测量电路工作，判断信号灯的状态；可以适应性较强的检测多路信号灯状态，降低了信号灯状态检测成本。

附图说明

图1为本发明提供的机床信号灯状态检测系统的结构框图；

图2为本发明提供的电压测量电路的电路原理图；

图3为本发明提供的机床控制单元与信号灯的电路连接示意图；

图4为本发明提供的所述电流测量电路的电路原理图；

图5为本发明提供的光耦继电器的引脚连接图；

图6为本发明提供的机床信号灯状态检测方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

本发明实施例提供了一种机床信号灯状态检测系统，其结构框图，如图1所示，所述系统包括多个电压测量电路1、多个电流测量电路2及微处理器电路3，所述多个电压测量电路1、多个电流测量电路2分别与对应的信号灯4电连接，所述多个电压测量电路1、多个电流测量电路2还分别与微处理器电路3电连接；

所述电压测量电路1，用于检测对应的信号灯两端是否有电压，所述电流测量电路2，用于检测对应的信号灯是否有电流流过，所述微处理器电路3，用于使对应的电压测量电路及对应的电流测量电路工作，还用于判断信号灯的状态。

优选的，所述电压测量电路包括运算放大器Q1、电压比较器Q2及全桥整流器G1，所述全桥整流器G1的两个引脚分别接信号灯的两端，所述全桥整流器G1的另两个引脚同时接运算放大器Q1的负向输入端，所述运算放大器Q1的正向输入端接接直流电源，所述运算放大器Q1的输出端接电压比较器Q2的正向输入端，所述电压比较器的负向输入端接直流电源。

优选的，所述电压测量电路还包括光耦T1，所述光耦T1的1引脚接电压比较器Q2的输出端。

一个具体实施例中，所述电压测量电路对宽范围待测电压进行全桥整流、滤波将未知的电压信号整为方向确定的直流电压；取小于最小测量电压的参考电压作为运算放大器正输入端，直流电压经大电阻分压输入运算放大器负输入端，利用运算放大器将所述直流电压反向比例缩小至可测量范围，即输出电压不超过运算放大器允许范围；以缩小范围后的电压信号作为比较器正输入端，以所述参考电压作为比较器的负输入端；

所述电压测量电路的电路原理图，如图2所示，图2中，Q1是运算放大器，Q2是电压比较器，将信号灯两端电压经过四个耐压值比较大的1000V/1A整流二极管组成的全桥，得到正负方向确定的直流电压，考虑在全桥二极管上的压降，有电压信号时，整流后电压值3.6～310V，参考电压在0～5V之间选取1.4V，经过运算放大器电压值范围缩小到1.312～-10.944V；无电压信号时，运放后电压是1.44V；为防止电压检测电路输入电压过大，使用400V压敏电阻以及保险丝Fvi用作过压保护，有电压信号时，Ui是高电平；无电压信号时，Ui是低电平，i取1～n，n为信号灯的个数。

优选的，所述机床信号灯状态检测系统还包括机床控制单元，所述机床控制单元，用于控制信号灯状态。

优选的，所述机床信号灯状态检测系统还包括多个双向二极管及保险丝，所述双向二极管、保险丝与所述信号灯的数量相等，所述信号灯的一端接机床控制单元，所述信号灯的另一端接双向二极管的一端，所述双向二极管的另一端接保险丝的一端，所述保险丝的另一端接机床控制单元。

一个具体实施例中，机床控制单元与信号灯的电路连接示意图，如图3所示。图3中机床控制板即为机床控制单元，所述机床控制单元是机床上用来控制信号灯状态的电路，双向二极管与信号灯串联，原有机床控制单元与信号灯的连接需要断开，控制信号C1、C2、…、Cn经过双向二极管连接到信号灯；COM端是信号灯的公共端，电压U1、U2、…Un分别是信号灯1、2、…、n的电压测量信号，电压UI1、UI2、…、UIn分别是信号灯1、2、…、n的电流测量信号，F1、F2、…、Fn是用于过流保护的保险丝。

优选的，所述电流测量电路包括运算放大器Q3、全桥整流器G2及光耦T2，所述运算放大器Q3的正向输入端及负向输入端分别接双向二极管的一端和保险丝的另一端，所述运算放大器Q3的输出端接全桥整流器G2的1引脚，所述全桥整流器G2的2、3引脚分别接光耦T2的1、2引脚。

一个具体实施例中，所述电流测量电路可以实现缩小待测电流范围、过流保护，通过光耦隔离输出可供微处理器读取的电平信号，将双向二极管与指示灯串联，双向二极管两端电压经过运算放大器得到合适范围的可测量电压；经全桥整流、滤波得到方向确定的直流电压。所述电流测量电路的电路原理图，如图4所示，U3是运算放大器，所述双向二极管最大正向导通电流是1A，选取对应保险丝电流1A，有电流信号时，UIi电压约为0.7V，经过U3得到4.2V电压，最终输出是高电平，无电流信号时，输出是低电平。

优选的，所述机床信号灯状态检测系统还包括光耦继电器T3，所述光耦继电器T3的1引脚接机床控制单元，所述光耦继电器T3的2、3引脚同时接光耦T1、T2的4引脚，所述光耦继电器T3的4引脚接光耦T1的2引脚。

一个具体实施例中，光耦继电器的引脚连接图，如图5所示。所述光耦继电器为双路高速光耦继电器，在图2中的Ai、Bi和UGNDi(2引脚)与DGND(4引脚)之间加上双路高速光耦继电器，在Ci、Di和IGNDi、DGND加上双路高速光耦继电器；通过微处理器GPIO控制它们之间的通断，完成每一个信号灯的电压与电流测量。

优选的，所述光耦T1的3引脚和所述光耦T2的3引脚均与微处理器电路连接。

需要说明的是，将每个信号灯的电压与电流测量电平值输出到微处理器，而微处理器需要输出GPIO电平至测量电路来控制高速光耦继电器的断开与闭合状态；

一个具体实施例中，S11、通过微处理电路控制光耦继电器，断开所有测量电路；S12、判断i≤n是否成立，若成立，则控制光耦继电器，闭合第i路电压测量电路，读取SUi(即第i个电压测量电路的输出)电平；S13、断开第i电压测量电路，然后打开第i路电流测量电路，读取Sli(即第i个电流测量电路的输出)电平；S14、若在M个循环周期内信号灯的状态变化2次，则信号灯的状态为闪烁，否则，则判断信号灯的亮、灭或者损坏；S15、从i＝1～i＝n循环执行S12。使用高速光耦继电器将每一路的电压电流测量电路隔离开，利用微处理器的IO功能控制高速光耦继电器的快速切换，实现多路指示灯同时测量；在微处理器中根据各时刻信号灯电压电流测量值，分析信号灯当前时刻状态。本发明所述的机床信号灯状态检测系统，解决了同一信号灯电压测量与电流测量不共地、不同信号灯测量不共地问题；测量范围宽，对测量源要求低，具有很好的通用性，因此可以广泛的应用于实际生产生活中。

实施例2

本发明提供了一种机床信号灯状态检测方法，其流程示意图，如图6所示，所述方法包括以下步骤：S1、使电压测量电路检测对应的信号灯两端是否有电压；S2、使电流测量电路检测对应的信号灯是否有电流流过；S3、使微处理器电路控制对应的电压测量电路及对应的电流测量电路工作，判断信号灯的状态。

本发明公开了一种机床信号灯状态检测系统及方法，通过所述多个电压测量电路、多个电流测量电路分别与对应的信号灯电连接，所述多个电压测量电路、多个电流测量电路还分别与微处理器电路电连接；所述电压测量电路，检测对应的信号灯两端是否有电压，所述电流测量电路，检测对应的信号灯是否有电流流过，所述微处理器电路，使对应的电压测量电路及对应的电流测量电路工作，判断信号灯的状态；可以适应性较强的检测多路信号灯状态，降低了信号灯状态检测成本。本发明技术方案解决了同一信号灯电压测量与电流测量不共地、不同信号灯测量不共地问题；测量范围宽，对测量源要求低，具有很好的通用性，因此可以广泛的应用于实际生产生活中。

本发明技术方案可以在信号灯供电电压、功率、结构未知的情况下，通过定性测量指示灯(信号灯)两端电压与流过电流，同时检测多路信号灯状态(灯亮、灯灭、闪烁、损坏)；缩小了输入待测电压的测量范围，可以调节电流在可测量范围，解决了信号灯状态检测过程中不共地的问题。本发明技术方案适用于机床上一组共阴极或共阳极的信号灯检测，解决了因信号灯供电源不同而采用不同检测电路带来的弱适应性的问题，具有宽范围的电压电流测量范围，能够实时有效掌握各机床信号，避免了人眼因长时间观察带来的易疲劳、反应慢等缺点。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。