技术领域
[0001] 本
发明涉及搅拌机转速测量技术领域，特别是一种
水泥净浆搅拌机自转转速的测量方法及转速测量装置。
背景技术
[0002] 水泥净浆搅拌机是测量水泥物理性能实验的标准设备，其将按一定比例的水泥和水混合后搅拌成均匀的试验用净浆，供测定水泥标准稠度、
凝结时间及制作安定性试
块之用，是水泥厂、建筑施工单位、有关专业院校及科研单位水泥试验室必备的，不可缺少的设备之一，广泛应用于交通工程、建筑工程等领域。
[0003] 水泥净浆搅拌机100主要由双速
电机、传动箱、
主轴、偏心座、搅拌叶 101、搅拌锅、底座、立柱、支座、外罩、程控器等组成，工作原理：双速动机通过
联轴器将动
力传给传动箱内的
蜗杆再经蜗轮及一对
齿轮传给主轴并减速。主轴带动偏心座同步旋转，使固定在偏心座上的搅拌叶进行公转。同时搅拌叶通过搅拌叶轴上端的行星齿轮围绕固定的内齿轮完成自转运动。双速电机经时间
控制器控制自动完成一次慢一停一快转的规定工作程序。搅拌锅与
滑板用片心槽旋转
锁紧。
[0004] 转速是水泥净浆搅拌机的主要技术参数，转速包括公转转速和自转转速，转速的准确度直接影响到工程材料物理性能，进而影响到工程
质量和建筑安全。为了保证水泥净浆搅拌机转速的准确度需要对水泥净浆搅拌机的转速进行校准。据调研和文献查询，水泥净浆搅拌机的公转转速可以用转速表等转速测量装置进行测量，而应用转速测量装置对水泥净浆搅拌机自转转速直接测量在国内尚属空白，水泥净浆搅拌机自转转速为搅拌
叶片的相对自转转速减去公转转速，其中自转和公转的方向是相反的，公转逆
时针，自转顺时针，其现有测量方法只能采用间接法：水泥净浆搅拌机自转转速采用公转转速与齿轮机构的减速比换算得到，公转转速可以直接测量而齿轮机构减速比需拆卸被检设备来获取，这样的间接测量方法不利于人员安全和设备安全且效率低下。
[0005] 归结起来，现有测量方法存在以下三个问题：①水泥净浆搅拌机自转转速间接检测法需要拆装搅拌机，水泥净浆搅拌机一般是由三相电供电有触电的
风险，这样的操作方式不方便，也不利于设备的使用和维护，不利于人员的安全；②由于行星齿轮的齿轮与齿圈存在间隙，利用搅拌叶的公转转速和齿轮机构的减速比计算出来的搅拌叶自转转速与实际的自转转速度有一定的误差，随着使用时间的加长齿轮会磨损，可能误差会越来越大，这种情况下，间接检测法也无法发现误差的变化；③搅拌机自转转速间接检测法工作效率低，而每年水泥净浆搅拌机的检测工作量比较大，需要投入大量的人力物力。
发明内容
[0006] 本发明要解决的技术问题，在于提供一种水泥净浆搅拌机自转转速的测量方法及转速测量装置，利用相对运动的原理，将测得的自
转轴的转速值减去测得的公转轴的转速值得到水泥净浆搅拌机的自转转速，而无需拆装搅拌机，也无需采用公转转速与齿轮机构的减速比进行换算，提高了工作效率和测量
精度，消除了安全隐患。
[0007] 本发明是这样实现的：一种水泥净浆搅拌机自转转速的测量方法，包括公转轴的公转转速测量过程、自转轴的相对自转转速测量过程、以及水泥净浆搅拌机自转转速的计算过程；
[0008] 所述水泥净浆搅拌机自转转速的计算过程包括：将测得的自转轴的自转转速减去公转轴的公转转速，得到水泥净浆搅拌机自转转速。
[0009] 进一步地，所述公转轴的公转转速测量过程包括以下步骤：
[0010] 步骤S11、将被检测件固定在公转轴上；
[0011] 步骤S12、将转速测量装置固定在搅拌
机架上，并调整转速测量装置的
位置和
角度，使转速测量装置的检测部对准公转轴上的被检测件；
[0012] 步骤S13、开启水泥净浆搅拌机和转速测量装置开始工作，当水泥净浆搅拌机开始工作时，转速测量装置对公转轴的公转转速开始直接测量，待转速稳定后读取公转转速的数值，并记录。
[0013] 进一步地，所述自转轴的相对自转转速测量过程包括以下步骤：
[0014] 步骤S21、将被检测件固定在自转轴上；
[0015] 步骤S22、将转速测量装置固定在公转轴偏心座上，并使转速测量装置的检测部对准自转轴上的被检测件；
[0016] 步骤S23、开启水泥净浆搅拌机和转速测量装置开始工作，当水泥净浆搅拌机开始工作时，转速测量装置随公转轴一起转动并对自转轴的自转转速开始直接测量；待转速稳定后读取自转轴的自转转速的数值，并记录。
[0017] 进一步地，所述水泥净浆搅拌机自转转速的计算过程进一步为：通过无线传输模块将测得的公转轴的公转转速和自转轴的自转转速以数字
信号的形式传输至计算机，计算机上的自动化检测
软件接收数据；然后自动化检测软件将接收到的公转轴的公转转速减去自转轴的自转转速，得到水泥净浆搅拌机自转转速，并形成原始记录和报告，最后存储到
服务器的
数据库中。
[0018] 本发明还提供一种水泥净浆搅拌机自转转速的转速测量装置，包括[0019] 主控芯片；
[0020] 转速
传感器，所述
转速传感器连接于所述主控芯片；
[0021] 辅助
电路，所述辅助电路包括电源辅助电路、信号接收和传输辅助电路和晶振辅助电路；所述晶振辅助电路连接于所述主控芯片；
[0022] 电源，所述电源、电源辅助电路、主控芯片依次连接；
[0023] 无线传输模块，所述无线传输模块连接于所述主控芯片；
[0024] 天线组件，所述天线组件、信号接收和传输辅助电路、主控芯片依次连接。
[0025] 进一步地，所述无线传输模块为蓝牙模块。
[0026] 进一步地，所述主控芯片和所述无线传输模块集成为一体式。
[0027] 进一步地，所述转速传感器为高频磁阻
开关。
[0028] 进一步地，所述主控芯片包括DVDD引脚、AVDD_DREG引脚、DVDD_USB引脚、P20引脚、AVDDS/AVDD_SOC引脚、AVDD1引脚、 AVDD2引脚、AVDD3引脚、AVDD4引脚、AVDD_GUARD引脚、RF_P 引脚、RF_N引脚、P23引脚、P24引脚、XOSSC32M_Q1引脚、XOSSC32M_Q2 引脚、DCOUPL引脚、RBLAS引脚以及GND引脚；所述GND引脚接地；
[0029] 所述转速传感器包括三个引脚，其中一引脚接地，另一引脚连接于所述 P20引脚，第三个引脚连接于所述DVDD_USB引脚；
[0030] 所述电源辅助电路包括电感L1、电容C1、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8以及电容C9；电源的正极连接于电感L1的一端，电感L1的另一端分别连接于DVDD引脚、AVDD_DREG引脚、 AVDDS/AVDD_SOC引脚、AVDD1引脚、AVDD2引脚、AVDD3引脚、 AVDD4引脚；电容C1的一端连接于电感L1的另一端和AVDD_DREG引脚之间；电容C3的一端连接于电感L1的另一端和DVDD引脚之间；电容 C4的一端连接于电感L1的另一端和AVDDS/AVDD_SOC引脚之间；电容 C5的一端连接于电感L1的另一端和AVDD3引脚之间；AVDD1引脚、 AVDD2引脚、AVDD4引脚并联后分别连接于电容C6、电容C8的一端和电感L1的另一端；电容C7的一端连接于电感L1的另一端和 AVDD_GUARD引脚之间；电容C9的一端连接于电感L1的另一端；电容 C1、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8以及电容 C9的另一端分别接地；
[0031] 所述天线组件包括外接天线座U2和天线；
[0032] 所述信号接收和传输辅助电路包括外接天线座U2、
电阻R7、电阻R6、电容C10、电容C12、电容C13、电容C14、电感L2、电感L3、电感L9 以及电感L10；电阻R6的一端连接于外接天线座U2的一触点，外接天线座U2的另一触点接地，电阻R7的一端连接于天线，电阻R6和电阻R7的另一端并联后连接于电感L10的一端；电感L9的一端和电容C14的另一端并联后连接于电感L10的另一端；电容C14的另一端接地；电感L3的一端和电容C13的一端并联后连接于电感L9的另一端；电容C10的一端和电感 L2的一端并联后连接于电容C13的另一端；电感L2的另一端接地；电容C10的另一端连接于RF_P引脚；电容C12的一端和电容C11的一端并联后连接于电感L3的另一端；电容C12的另一端接地；电容C11的另一端连接于RF_N引脚；
[0033] 所述晶振辅助电路包括时钟晶体Y2、晶振晶体Y1、电阻R5、电容C2、电容C15、电容C16、电容C17以及电容C18；
[0034] 所述晶振晶体Y1包括晶振引脚1、谐振引脚3、接地引脚2、接地引脚 4；
[0035] 所述电阻R5的一端连接于RBLAS引脚，另一端接地；
[0036] 所述电容C2的一端连接于DCOUPL引脚，另一端接地；
[0037] 所述电容C15的一端接地，另一端和晶振晶体Y1的晶振引脚1并联后连接于XOSSC32M_Q2引脚；
[0038] 晶振晶体Y1的接地引脚2和接地引脚4分别接地；
[0039] 所述电容C16的一端接地，另一端和晶振晶体Y1的谐振引脚3并联后连接于XOSSC32M_Q1引脚；
[0040] 所述电容C17和电容C18的一端分别接地；所述电容C17的另一端和时间晶体Y2的一端并联后连接于P23引脚；电容C18的另一端和时间晶体 Y2的另一端并联后连接于P24引脚。
[0041] 本发明具有如下优点：本发明提供一种水泥净浆搅拌机自转转速的测量方法，包括公转轴的公转转速测量过程、自转轴的相对自转转速测量过程、以及水泥净浆搅拌机自转转速的计算过程；所述水泥净浆搅拌机自转转速的计算过程包括：将测得的自转轴的自转转速减去公转轴的公转转速，得到水泥净浆搅拌机自转转速。本发明利用相对运动的原理，将自转轴的自转转速减去公转轴的公转转速得到水泥净浆搅拌机自转速度。而无需拆卸水泥净浆搅拌机来确定齿轮机构的减速比，消除了因拆卸设备而产生的安全隐患，同时提高了工作效率。而通过直接测量实际的自转轴的自转转速和公转轴的公转转速，从而计算得到水泥净浆搅拌机自转转速，从而可以及时发现误差变化，避免因齿轮磨损而产生的误差(即理论换算和实际测得的转速之间的误差)，从而提高了测量精度。
附图说明
[0042] 下面参照附图结合
实施例对本发明作进一步的说明。
[0043] 图1为背景技术中现有水泥净浆搅拌机的结构示意图。
[0044] 图2为本发明所述转速测量装置、被检测件安装在水泥净浆搅拌机的结构示意图。
[0045] 图3为本发明所述的测量方法的原理图。
[0046] 图4为本发明所述的转速测量装置的一实施例的PCB
电路板结构示意图。
[0047] 图5为本发明所述的转速测量装置的一实施例的电路图。
[0048] 图6为本发明所述的转速测量装置的一实施例的结构示意图。
[0049] 附图标记说明：
[0050] 100、水泥净浆搅拌机，101、搅拌叶，102、自转轴，103、公转轴，104、搅拌机机架；
[0051] 200、转速测量装置，201、第一
外壳，202、PCB电路板，203、电源， 204、第二外壳；
[0052] 300、被检测件；
[0053] V公转、公转轴的公转转速；
[0054] V自转、水泥净浆搅拌机自转转速；
[0055] V相对自转、搅拌叶相对公转轴的自转转速。
具体实施方式
[0056] 请参阅图1至6所示。附图3中，公转测量模块和自转测量模块都为所述转速测量装置200。图5中U3为磁阻开关，电阻R7的右端连接天线， BATTERY为电源。
[0057] 图6中，将主控芯片、转速传感器、辅助电路、无线传输模块集成PCB 电路板202上，电源203位于PCB电路202的底部，两者电性连接，然后通过第一外壳201和第二外壳204将PCB电路板202与电源203封装。
[0058] 本发明提供一种水泥净浆搅拌机自转转速的测量方法，包括公转轴103 的公转转速测量过程、自转轴102的相对自转转速测量过程、以及水泥净浆搅拌机自转转速的计算过程；
[0059] 所述水泥净浆搅拌机自转转速V自转的计算过程包括：将测得的自转轴 102的相对自转转速V相对自转减去公转轴103的公转转速V公转，得到水泥净浆搅拌机自转转速V自转。
[0060] 本发明利用相对运动的原理，将自转轴102的自转转速减去公转轴103 的公转转速得到水泥净浆搅拌机自转速度。而无需拆卸水泥净浆搅拌机来确定齿轮机构的减速比，消除了因拆卸设备而产生的安全隐患，同时提高了工作效率。而通过直接测量实际的自转轴的自转转速和公转轴的公转转速，从而计算得到水泥净浆搅拌机自转转速，从而可以及时发现误差变化，避免因齿轮磨损而产生的误差(即理论换算和实际测得的转速之间的误差)，从而提高了测量精度。
[0061] 所述公转轴103的公转转速V公转测量过程包括以下步骤：
[0062] 步骤S11、将被检测件300固定在公转轴103上；
[0063] 步骤S12、将转速测量装置200固定在搅拌机架104上，并调整转速测量装置200的位置和角度，使转速测量装置200的检测部对准公转轴103 上的被检测件300；在具体实施中，如果所述转速测量装置200的检测部采用光栅传感器，则所述被检测件300采用反光片。如果所述转速测量装置 200的检测部采用高频磁阻开关，则所述被检测件300采用
磁性贴纸。当然在其它实施例中，还可以有其它的实施方式。所述转速测量装置200可以采用现有的测量设备，也可以重新开发设计。
[0064] 步骤S13、开启水泥净浆搅拌机100和转速测量装置200开始工作，当水泥净浆搅拌机100开始工作时，转速测量装置200对公转轴103的公转转速开始直接测量，待转速稳定后读取公转转速V公转的数值，并记录。
[0065] 所述自转轴102的相对自转转速V相对自转测量过程包括以下步骤：
[0066] 步骤S21、将被检测件300固定在自转轴102上；
[0067] 步骤S22、将转速测量装置200固定在公转轴103偏心座上，并使转速测量装置200的检测部对准自转轴102上的被检测件300；本发明将转速测量装置200固定在公转轴103上实现对自转轴102相对自转转速V相对自转的测量。
[0068] 步骤S23、开启水泥净浆搅拌机100和转速测量装置200开始工作，当水泥净浆搅拌机100开始工作时，转速测量装置300随公转轴103一起转动并对自转轴102的相对自转转速V相对自转开始直接测量；待转速稳定后读取自转轴102的自转转速V相对自转的数值，并记录。
[0069] 所述水泥净浆搅拌机自转转速V自转的计算过程进一步为：通过无线传输模块将测得的公转轴103的公转转速V公转和自转轴102的相对自转转速V 相对自转以
数字信号的形式传输至计算机，计算机上的自动化检测软件接收数据；然后自动化检测软件将接收到的自转轴102的相对自转转速V相对自转减去公转轴103的公转转速V公转，得到水泥净浆搅拌机自转转速V自转，并形成原始记录和报告，最后存储到服务器的数据库中。在具体一实施例中，自动化检测软件采用ZDJC-V1.0，然后根据上述计算原理定义好计算公式即可。
[0070] 本发明还提供一种水泥净浆搅拌机自转转速的转速测量装置，包括[0071] 主控芯片；
[0072] 转速传感器，所述转速传感器连接于所述主控芯片；
[0073] 辅助电路，所述辅助电路包括电源辅助电路、信号接收和传输辅助电路和晶振辅助电路；所述晶振辅助电路连接于所述主控芯片；
[0074] 电源，所述电源、电源辅助电路、主控芯片依次连接；
[0075] 无线传输模块，所述无线传输模块连接于所述主控芯片；
[0076] 天线组件，所述天线组件、信号接收和传输辅助电路、主控芯片依次连接。
[0077] 在具体实施中，优选的一实施例：所述无线传输模块为蓝牙模块。
[0078] 所述主控芯片和所述无线传输模块集成为一体式。
[0079] 所述转速传感器为高频磁阻开关。
[0080] 所述主控芯片包括DVDD引脚、AVDD_DREG引脚、DVDD_USB引脚、P20引脚、AVDDS/AVDD_SOC引脚、AVDD1引脚、AVDD2引脚、AVDD3引脚、AVDD4引脚、AVDD_GUARD引脚、RF_P引脚、RF_N引脚、P23引脚、P24引脚、XOSSC32M_Q1引脚、XOSSC32M_Q2引脚、 DCOUPL引脚、RBLAS引脚以及GND引脚；所述GND引脚接地；
[0081] 所述转速传感器包括三个引脚，其中一引脚接地，另一引脚连接于所述 P20引脚，第三个引脚连接于所述DVDD_USB引脚；
[0082] 所述电源辅助电路包括电感L1、电容C1、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8以及电容C9；电源的正极连接于电感L1的一端，电感L1的另一端分别连接于DVDD引脚、AVDD_DREG引脚、 AVDDS/AVDD_SOC引脚、AVDD1引脚、AVDD2引脚、AVDD3引脚、 AVDD4引脚；电容C1的一端连接于电感L1的另一端和AVDD_DREG引脚之间；电容C3的一端连接于电感L1的另一端和DVDD引脚之间；电容 C4的一端连接于电感L1的另一端和AVDDS/AVDD_SOC引脚之间；电容 C5的一端连接于电感L1的另一端和AVDD3引脚之间；AVDD1引脚、 AVDD2引脚、AVDD4引脚并联后分别连接于电容C6、电容C8的一端和电感L1的另一端；电容C7的一端连接于电感L1的另一端和 AVDD_GUARD引脚之间；电容C9的一端连接于电感L1的另一端；电容 C1、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8以及电容 C9的另一端分别接地；
[0083] 所述天线组件包括外接天线座U2和天线；
[0084] 所述信号接收和传输辅助电路包括外接天线座U2、电阻R7、电阻R6、电容C10、电容C12、电容C13、电容C14、电感L2、电感L3、电感L9 以及电感L10；电阻R6的一端连接于外接天线座U2的一触点，外接天线座U2的另一触点接地，电阻R7的一端连接于天线，电阻R6和电阻R7的另一端并联后连接于电感L10的一端；电感L9的一端和电容C14的另一端并联后连接于电感L10的另一端；电容C14的另一端接地；电感L3的一端和电容C13的一端并联后连接于电感L9的另一端；电容C10的一端和电感 L2的一端并联后连接于电容C13的另一端；电感L2的另一端接地；电容 C10的另一端连接于RF_P引脚；电容C12的一端和电容C11的一端并联后连接于电感L3的另一端；电容C12的另一端接地；电容C11的另一端连接于RF_N引脚；
[0085] 所述晶振辅助电路包括时钟晶体Y2、晶振晶体Y1、电阻R5、电容C2、电容C15、电容C16、电容C17以及电容C18；
[0086] 所述晶振晶体Y1包括晶振引脚1、谐振引脚3、接地引脚2、接地引脚 4；
[0087] 所述电阻R5的一端连接于RBLAS引脚，另一端接地；
[0088] 所述电容C2的一端连接于DCOUPL引脚，另一端接地；
[0089] 所述电容C15的一端接地，另一端和晶振晶体Y1的晶振引脚1并联后连接于XOSSC32M_Q2引脚；
[0090] 晶振晶体Y1的接地引脚2和接地引脚4分别接地；
[0091] 所述电容C16的一端接地，另一端和晶振晶体Y1的谐振引脚3并联后连接于XOSSC32M_Q1引脚；
[0092] 所述电容C17和电容C18的一端分别接地；所述电容C17的另一端和时间晶体Y2的一端并联后连接于P23引脚；电容C18的另一端和时间晶体 Y2的另一端并联后连接于P24引脚。
[0093] 在具体一实施例中：
[0094] 转速测量装置200主要包括：转速传感器、主控芯片、电源、辅助电路，主控芯片由超低功耗传感器控制器、
微控制器(MCU)、无线传输模块(蓝牙模块)组成，各个组件集成在电路板上并进行微控制器(MCU)程序的二次开发，实现搅拌机的公转和自转速度信号的自动采集、计时和速度计算，无线传输模块将公转速度、自转速度数据传输给计算机。转速测量装置200 的研制关键在组件的选型、布局、电路设计和微控制器(MCU)程序的二次开发。组件选型要求尺寸小、重量轻并合理的布局在微小的空间内，整个转速测量装置200的尺寸(直径*高度)约为φ25mm*5.5mm、重量约为(20～ 40)g。
[0095] 转速测量装置200的电路图如图5所示，各组件的作用及选型如下：
[0096] 一、电源采用纽扣
电池，方便易采购，设计的电源电路负责将3V电源转换成3.3V工作电源并管理电源，包括欠压，过载，
短路报警提示等。电源可采用CR2302纽扣电池，尺寸(直径*高度)约为φ20mm*2mm，重量约为3g。
[0097] 二、转速传感器负责将转速信号转化为脉冲信号，送入转速信号采集模块，可采用低功耗全极高频磁阻开关MR201，MR201是一款集成了隧道磁阻(TMR)传感器和CMOS技术，为高灵敏度、高速、低功耗、高精度应用而开发的全极磁开关。MR201采用高精度推挽式半桥TMR
磁传感器和CMOS集成电路，包括TMR
电压发生器、比较器、
施密特触发器和 CMOS输出电路，能将变化的
磁场信号转化为数字电压信号输出。MR201 通过内部电压稳压器来提供
温度补偿电源，并允许宽的工作电压范围。
[0098] MR201的工作电压为1.8-5.5V，平均功耗5uA、开关
频率：100kHz、
工作温度：-40℃至125℃，具有
低电压工作、极高响应频率、微安级的供电
电流、宽的工作温度范围等特性，其采集频率可以满足(20～40000)r/min的技术要求。
[0099] 三、主控芯片集成了超低功耗传感器控制、微控制器(MCU)、蓝牙模块。超低功耗传感器控制负责将采集的转速脉冲信号进行电平转换，消抖，滤波，方向识别，然后送入微控制器(MCU)进行速度计算和处理。微控制器(MCU)数据
微处理器负责将转速脉冲信号进行高速计数并精确计时，通过精确定时和数字微分
算法得出速度。蓝牙模块负责将微处理器计算的速度信号信号以无线的方式发送到计算机上。主控芯片可采用德州仪器 CC2640系列器件作为主控芯片，因为CC2640是一款无线微控制器(MCU)，他将蓝牙、MCU集成到一起，具有体积小，超低功耗，非常适于电池供电的小体积控制系统的应用。CC2640属于SimpleLinkTM CC26xx系列中的高效型超低功耗2.4GHz RF器件。它具有极低的有源RF和MCU电流以及低功耗模式流耗，可确保卓越的电池使用寿命，适合小型纽扣电池供电的应用，SimpleLinkBluetooth低功耗CC2640器件含有一个32位 -M3
内核(与微控制器(MCU)工作频率同为48MHz)，并且具有丰富的外设功能集，其中包括一个独特的超低功耗传感器控制器。此传感器控制器非常适合连接外部传感器，还适合用于在系统其余部分处于睡眠模式的情况下自主收集模拟和数字数据，其工作频率可以满足(20～40000)r/min 的技术要求，尺寸(长*宽*高)约为φ16mm*11mm*2mm，重量约为13g。
[0100] 虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉
本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的
权利要求所保护的范围内。
