中小功率柴油發(fā)電機組保護(hù)器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種用于防止柴油發(fā)電機組損壞的中小功率柴油發(fā)電機組保護(hù)器，包括微控制器模塊、分別與所述微控制器模塊相連接的系統(tǒng)供電電路、電流電壓檢測電路、轉(zhuǎn)速檢測電路、高缸溫高油溫低油壓監(jiān)測電路，以及參數(shù)設(shè)定電路，其特別之處在于：所述微控制器模塊輸出端連接有發(fā)電機組參數(shù)顯示電路、柴油機停機電路、發(fā)電機勵磁電路；所述微控制器模塊包括微控制器PIC18F4520和外圍電路；所述系統(tǒng)供電電路采用開關(guān)型穩(wěn)壓電源芯片LM2576獲得5V的直流電源。本實用新型可以同時保護(hù)柴油機和發(fā)電機，防止柴油機和發(fā)電機組損壞。
【專利說明】中小功率柴油發(fā)電機組保護(hù)器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及柴油發(fā)電機【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于防止中小柴油發(fā)電機組損壞的中小功率柴油發(fā)電機組保護(hù)器。

【背景技術(shù)】
[0002]目前現(xiàn)有的中大型柴油發(fā)電機組在運行過程中，需自動監(jiān)測柴油機的油溫、水溫、油壓，并且同時需要監(jiān)測發(fā)電機發(fā)出的電壓、電流、頻率等參數(shù)，當(dāng)其中的一項參數(shù)不正常時，要求可以自動報警并進(jìn)行相應(yīng)的處理或關(guān)機，以保護(hù)柴油發(fā)電機組不被損壞。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的自動監(jiān)測柴油機的油溫、水溫、油壓，和監(jiān)測發(fā)電機發(fā)出的電壓、電流、頻率等參數(shù)需要分開進(jìn)行，至少兩組監(jiān)測設(shè)備同時工作才能完成這些功能，不僅占地面積大，而且成本較高，沒有一種設(shè)備能夠同時進(jìn)行監(jiān)測。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的是提供中小功率柴油發(fā)電機組保護(hù)器，它可以在柴油機的缸體溫度過高、柴油機機油油溫過高，柴油機機油壓力過低，柴油機轉(zhuǎn)速過高，負(fù)載電流過大，發(fā)電機的輸出電壓過高或過低的情況下使柴油機停機，起到保護(hù)作用。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型設(shè)計的中小功率柴油發(fā)電機組保護(hù)器，包括微控制器模塊、分別與所述微控制器模塊相連接的系統(tǒng)供電電路、電流電壓檢測電路、轉(zhuǎn)速檢測電路、高缸溫高油溫低油壓監(jiān)測電路，以及參數(shù)設(shè)定電路，其特別之處在于:所述微控制器模塊輸出端連接有發(fā)電機組參數(shù)顯示電路、柴油機停機電路、發(fā)電機勵磁電路；所述微控制器模塊包括微控制器PIC18F4520和外圍電路；所述系統(tǒng)供電電路米用開關(guān)型穩(wěn)壓電源芯片LM2576將12V直流電壓轉(zhuǎn)為5V的直流電壓給所述微控制器模塊供電；所述電流電壓檢測電路包括用于檢測電機組輸出交流電壓的單電源供電霍爾電壓傳感器，以及用于檢測電機組輸出交流電流的單電源供電霍爾電流傳感器；所述轉(zhuǎn)速檢測電路包括光耦合器，用于檢測交流頻率，將正弦交流信號轉(zhuǎn)換到可被微控制器模塊識別的矩形波信號；所述高缸溫高油溫低油壓監(jiān)測電路的輸入端分別接收來自缸體溫度傳感器、機油溫度傳感器和機油壓力傳感器輸出的開關(guān)信號；所述參數(shù)設(shè)定電路包括三個按鍵電路，所述三個按鍵電路的輸出端連接所述微控制器模塊的控制輸入端，用于設(shè)定電壓上下限、電流上限、轉(zhuǎn)速上下限；所述發(fā)電機組參數(shù)顯示電路包塊四位八段數(shù)碼管和四位八段數(shù)碼管輸入端連接的數(shù)碼管驅(qū)動芯片MAX7219，四位八段數(shù)碼管的輸入端連接微控制器模塊的控制輸出端，用于顯示所述的發(fā)電機組輸出的交流電流和電壓、柴油機的轉(zhuǎn)速；所述柴油機停機電路包括驅(qū)動芯片BTS621和外圍電路，所述驅(qū)動芯片BTS621與所述微控制器模塊的輸入端連接，用于接收微控制器模塊采集的柴油機的缸溫、油溫、油壓信號，并將高低電平信號通過輸出端OUTl輸入至常開繼電器、常閉繼電器動作，所述常開繼電器、常閉繼電器與柴油機相連接；所述發(fā)電機勵磁電路包括驅(qū)動芯片BTS621和外圍電路，所述驅(qū)動芯片BTS621與所述微控制器模塊的輸入端連接，用于接收發(fā)電機組電壓和電流信號并通過輸出端0UT2輸出高低電平，所述輸出端0UT2與發(fā)電機組的輸入端相連接。
[0006]在上述技術(shù)方案中，所述轉(zhuǎn)速檢測電路中的光耦合器，當(dāng)13VAC電源在正弦波的正半周時，光耦合器輸入端導(dǎo)通，輸出端輸出低電平，當(dāng)13VAC電源在正弦波的負(fù)半周時，光率禹合器輸入端截止，輸出端輸出高電平，所述微控制器PIC18F4520檢測光I禹合器輸出端的方波信號頻率，檢測柴油機的轉(zhuǎn)速。
[0007]在上述技術(shù)方案中，所述參數(shù)設(shè)定電路的三個按鍵電路中的按鍵觸點兩端并聯(lián)有電容和電阻，所述電容和電阻串聯(lián)連接。
[0008]本實用新型系統(tǒng)供電電路給微控制器模塊供電。微控制器模塊通過參數(shù)設(shè)定電路對設(shè)定的信號進(jìn)行采集，微控制器模塊通過電流電壓檢測電路對柴油發(fā)電機組的輸出電壓和電流進(jìn)行監(jiān)測，微控制器模塊通過轉(zhuǎn)速監(jiān)測電路對柴油發(fā)電機組的運行轉(zhuǎn)速進(jìn)行監(jiān)測，微控制器通過高缸溫，高油溫，低油壓電路對柴油發(fā)電機組的缸溫和機油油溫油壓進(jìn)行監(jiān)測，將監(jiān)測結(jié)果和設(shè)定電路設(shè)定的值進(jìn)行比較，當(dāng)上述電路監(jiān)測到的參數(shù)不滿足設(shè)定條件值時，控制繼電器動作使柴油機停機電路和發(fā)電機勵磁電路電路中的供油油路和勵磁電路關(guān)閉，從而關(guān)閉柴油發(fā)電機組的輸出，并在參數(shù)設(shè)置顯示電路上顯示錯誤代碼。
[0009]本實用新型采用單電源供電霍爾電壓傳感器和單電源供電霍爾電流傳感器，分別檢測電機組輸出交流電流盒輸出交流電壓，相比于傳統(tǒng)的電流、電壓互感器利用電磁感應(yīng)原理對電流、電壓進(jìn)行測量、精度為3%至5%且僅僅適合50Hz于正弦波形，本實用新型的電流電壓檢測電路利用霍爾效應(yīng)的原理對電壓、電流進(jìn)行測量，直流和交流電流都可以測量，因此可以適用于對交流發(fā)電機組直流發(fā)電機組，并且在工作溫度區(qū)內(nèi)精度優(yōu)于1%，該精度適合于任何波形的測量，且具有線性度優(yōu)于0.1%、響應(yīng)時間小于I μ s跟蹤速度di/dt高于50A/ μ S、動態(tài)性能好等優(yōu)點。
[0010]此外，霍爾傳感器工作頻帶寬在O-1OOkHz頻率范圍內(nèi)精度為1%。在0_5kHz頻率范圍內(nèi)精度為0.5%，當(dāng)霍爾傳感器原邊電流超負(fù)荷，模塊達(dá)到飽和，可自動保護(hù)，具有體積小、重量輕、靈敏度高、抗電磁干擾能力強的優(yōu)點。本實用新型的微控制器模塊采用PIC18F4520作為核心芯片，不僅引腳多，便于按鍵和顯示控制，而且運行速度加快達(dá)到40Mhz，可以進(jìn)行高速運算，與傳感器的改進(jìn)相配合，可以提高檢測精度，反應(yīng)更為迅速。
[0011]本實用新型采用集成驅(qū)動芯片BTS621作為柴油機和發(fā)電機動作控制芯片，相比于以往采用繼電器而言，由于繼電器是機械觸點，工作過程中會出現(xiàn)燒蝕，壽命有限，電流過大時，會出現(xiàn)粘結(jié)等問題，而采用集成驅(qū)動芯片BTS621沒有線圈，不會產(chǎn)生電磁干擾，有效改善CPU的工作環(huán)境，抗干擾能力好，可靠性高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型的電路原理框圖；
[0013]圖2是本實用新型的微控制器模塊(6)的電路圖；
[0014]圖3是本實用新型的系統(tǒng)供電電路(I)的電路圖；
[0015]圖4是本實用新型的電流電壓檢測電路(2)的電路圖；
[0016]圖5是本實用新型的轉(zhuǎn)速檢測電路(3)的電路圖；
[0017]圖6是本實用新型的高缸溫高油溫低油壓監(jiān)測電路(4)的電路圖；
[0018]圖7是本實用新型的參數(shù)設(shè)定電路(5)的電路圖；
[0019]圖8是本實用新型的發(fā)電機組參數(shù)顯示電路(7)的電路圖；
[0020]圖9是本實用新型的發(fā)電機勵磁電路(9)的電路圖；
[0021]圖中:1-系統(tǒng)供電電路；2-電流電壓檢測電路；3_轉(zhuǎn)速檢測電路；4_高缸溫高油溫低油壓監(jiān)測電路；5_參數(shù)設(shè)定電路；6_微控制器模塊；7_發(fā)電機組參數(shù)顯示電路；8_柴油機停機電路；9_發(fā)電機勵磁電路。

【具體實施方式】
[0022]以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述:
[0023]如圖1所示的柴油發(fā)電機組保護(hù)器，包括微控制器模塊6、分別與微控制器模塊6相連接的系統(tǒng)供電電路1、電流電壓檢測電路2、轉(zhuǎn)速檢測電路3、高缸溫高油溫低油壓監(jiān)測電路4，以及參數(shù)設(shè)定電路5，微控制器模塊6輸出端連接有發(fā)電機組參數(shù)設(shè)定電路7、柴油機停機電路8、發(fā)電機勵磁電路9 ;微控制器模塊6包括微控制器PIC18F4520和外圍電路；系統(tǒng)供電電路I采用開關(guān)型穩(wěn)壓電源芯片LM2576將12V直流電壓轉(zhuǎn)為5V的直流電壓給所述微控制器模塊6供電；電流電壓檢測電路2包括用于檢測電機組輸出交流電壓的單電源供電霍爾電壓傳感器，以及用于檢測電機組輸出交流電流的單電源供電霍爾電流傳感器；轉(zhuǎn)速檢測電路3包括光耦合器，用于檢測交流頻率，將正弦交流信號轉(zhuǎn)換到可被微控制器模塊6識別的矩形波信號；高缸溫高油溫低油壓監(jiān)測電路4的輸入端分別接收來自缸體溫度傳感器、機油溫度傳感器和機油壓力傳感器輸出的開關(guān)信號；參數(shù)設(shè)定電路5包括三個按鍵電路，三個按鍵電路的輸出端連接微控制器模塊6的控制輸入端，用于設(shè)定電壓上下限、電流上限、轉(zhuǎn)速上下限；發(fā)電機組參數(shù)設(shè)定電路7包塊四位八段數(shù)碼管和四位八段數(shù)碼管輸入端連接的數(shù)碼管驅(qū)動芯片MAX7219，四位八段數(shù)碼管的輸入端連接微控制器模塊6的控制輸出端，用于顯示的發(fā)電機組輸出的交流電流和電壓、柴油機的轉(zhuǎn)速；柴油機停機電路8包括驅(qū)動芯片BTS621和外圍電路，驅(qū)動芯片BTS621與微控制器模塊6的輸入端連接，用于接收微控制器模塊6采集的柴油機的缸溫、油溫、油壓信號，并將高低電平信號通過輸出端OUTl輸入至常開繼電器、常閉繼電器動作，常開繼電器、常閉繼電器與柴油機相連接。
[0024]發(fā)電機勵磁電路9包括驅(qū)動芯片BTS621和外圍電路，驅(qū)動芯片BTS621與微控制器模塊6的輸入端連接，用于接收發(fā)電機組電壓和電流信號并通過輸出端0UT2輸出高低電平，輸出端0UT2與發(fā)電機組的輸入端相連接。
[0025]轉(zhuǎn)速檢測電路3中的光耦合器，當(dāng)13VAC電源在正弦波的正半周時，光耦合器輸入端導(dǎo)通，輸出端輸出低電平，當(dāng)13VAC電源在正弦波的負(fù)半周時,光I禹合器輸入端截止,輸出端輸出高電平，微控制器PIC18F4520檢測光耦合器輸出端的方波信號頻率，檢測柴油機的轉(zhuǎn)速。參數(shù)設(shè)定電路5的三個按鍵電路中的按鍵觸點兩端并聯(lián)有電容和電阻，電容和電阻串聯(lián)連接，可以去掉開關(guān)過程中的毛刺，起到濾波的作用。
[0026]如圖2所示的微控制器模塊6采用的微控制器為工業(yè)用微處理器PIC18F4520，能夠完成定時，模數(shù)轉(zhuǎn)換的功能，并且1引腳具有較強的驅(qū)動能力，并能夠完成電路中電壓和頻率采樣的功能。
[0027]如圖3所示的系統(tǒng)供電電路I，通過專用穩(wěn)壓電源芯片LM2576獲得5V的直流電源完成交流12V到直流5V的轉(zhuǎn)變，功耗低，具有較大的驅(qū)動能力。
[0028]如圖4所示的電流電壓檢測電路2完成發(fā)電機組輸出交流電壓和交流電流的檢測的功能，交流電流的檢測采用單電源供電的霍爾電流傳感器作為傳感器，單電源供電的霍爾電流傳感器能夠輸出一個0-5V的電壓,代表電流的大小,被單片機識別。交流電壓的檢測采用單電源供電的霍爾電壓傳感器作為傳感器，單電源供電的霍爾電壓傳感器能夠輸出一個0-5V的電壓,代表電壓的大小,被單片機識別。
[0029]圖5所示的轉(zhuǎn)速檢測電路3用于完成交流頻率檢測，實現(xiàn)正弦交流信號到可被微控制器識別的矩形波的轉(zhuǎn)變。采用光耦合器實現(xiàn)電信號的轉(zhuǎn)變，當(dāng)13VAC電源在正弦波的正半周時，光耦輸入端導(dǎo)通，輸出端輸出低電平。當(dāng)13VAC電源在正弦波的負(fù)半周時，光耦輸入端截止，輸出端輸出高電平。
[0030]如圖6所示的高缸溫高油溫低油壓監(jiān)測電路4，用于完成缸體溫度，機油溫度和機油壓力的檢測，這三個檢測的實現(xiàn)電路形同，分別接收來自于缸體溫度傳感器，機油溫度傳感器和機油壓力傳感器的信號，所采用的傳感器輸出的為開關(guān)信號。
[0031]如圖7所示的參數(shù)設(shè)定電路5，用于完成參數(shù)的設(shè)定，三個按鍵的實現(xiàn)電路一樣，當(dāng)按鍵不按的時候，CPU的1 口接收的是高電平，當(dāng)按下按鍵的時候，CPU的1 口接收的是低電平。三個按鍵根據(jù)組合和按壓時間的長短有以下功能:顯示電流，顯示電流，顯示轉(zhuǎn)速，設(shè)定電壓上下限，設(shè)定電流上限，設(shè)定轉(zhuǎn)速上下限。由于按鍵觸點上并聯(lián)了電容和電阻，可以去掉開關(guān)過程中的毛刺，起到濾波的作用。
[0032]如圖8所示的發(fā)電機組參數(shù)顯示電路7采用四位八段數(shù)碼管顯示完成，數(shù)碼管采用專用驅(qū)動電路MAX7219實現(xiàn)，MAX7219自帶掃描功能，可以減輕CPU的負(fù)擔(dān)，內(nèi)部有恒流，顯示更穩(wěn)定，減少外接電阻的個數(shù)，使電路簡化。MAX7219與CPU接口簡單，采用串行口通信，占用CPU的1數(shù)目少。
[0033]如圖9的柴油機停機電路8，將電路接收的柴油機的缸溫，油溫，油壓信號，與設(shè)定的信號相比較，滿足設(shè)定信號，不開啟保護(hù)動作，這個時候常開繼電器保持?jǐn)嚅_，常閉繼電器保持閉合，當(dāng)電路接收的信號不滿足設(shè)定信號，開啟保護(hù)動作，改變繼電器的控制狀態(tài)，即常開繼電器閉合，常閉繼電器斷開，常開繼電器和常閉繼電器與柴油機的控制端相連接。發(fā)電機勵磁電路9的電路原理與圖9相同，采用大功率驅(qū)動芯片BTS621實現(xiàn)，單片機通過采集電路接收的發(fā)電機電壓和電流信號與設(shè)定信號相比較，滿足設(shè)定信號不進(jìn)行保護(hù)動作，BTS621的OUTl輸出高電平，如果采集電路接收的發(fā)電機電壓和電流信號不滿足設(shè)定信號，就進(jìn)行保護(hù)，BTS621的OUTl輸出低電平。
[0034]本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種中小功率柴油發(fā)電機組保護(hù)器，包括微控制器模塊(6)、分別與所述微控制器模塊(6 )相連接的系統(tǒng)供電電路(I)、電流電壓檢測電路(2 )、轉(zhuǎn)速檢測電路(3 )、高缸溫高油溫低油壓監(jiān)測電路(4)，以及參數(shù)設(shè)定電路(5)，其特征在于: 所述微控制器模塊(6)輸出端連接有發(fā)電機組參數(shù)顯示電路(7)、柴油機停機電路(8)、發(fā)電機勵磁電路(9);所述微控制器模塊(6)包括微控制器PIC18F4520和外圍電路；所述系統(tǒng)供電電路(I)采用開關(guān)型穩(wěn)壓電源芯片LM2576將12V直流電壓轉(zhuǎn)為5V的直流電壓給所述微控制器模塊(6)供電； 所述電流電壓檢測電路(2 )包括用于檢測電機組輸出交流電壓的單電源供電霍爾電壓傳感器，以及用于檢測電機組輸出交流電流的單電源供電霍爾電流傳感器； 所述轉(zhuǎn)速檢測電路(3 )包括光耦合器，用于檢測交流頻率，將正弦交流信號轉(zhuǎn)換到可被微控制器模塊(6)識別的矩形波信號； 所述高缸溫高油溫低油壓監(jiān)測電路(4)的輸入端分別接收來自缸體溫度傳感器、機油溫度傳感器和機油壓力傳感器輸出的開關(guān)信號； 所述參數(shù)設(shè)定電路(5)包括三個按鍵電路，所述三個按鍵電路的輸出端連接所述微控制器模塊(6)的控制輸入端，用于設(shè)定電壓上下限、電流上限、轉(zhuǎn)速上下限； 所述發(fā)電機組參數(shù)顯示電路(7 )包塊四位八段數(shù)碼管和四位八段數(shù)碼管輸入端連接的數(shù)碼管驅(qū)動芯片MAX7219，四位八段數(shù)碼管的輸入端連接微控制器模塊(6)的控制輸出端，用于顯示所述的發(fā)電機組輸出的交流電流和電壓、柴油機的轉(zhuǎn)速； 所述柴油機停機電路(8)包括驅(qū)動芯片BTS621和外圍電路，所述驅(qū)動芯片BTS621與所述微控制器模塊(6)的輸入端連接，用于接收微控制器模塊(6)采集的柴油機的缸溫、油溫、油壓信號，并將高低電平信號通過輸出端OUTl輸入至常開繼電器、常閉繼電器動作，所述常開繼電器、常閉繼電器與柴油機相連接； 所述發(fā)電機勵磁電路(9)包括驅(qū)動芯片BTS621和外圍電路，所述驅(qū)動芯片BTS621與所述微控制器模塊(6)的輸入端連接，用于接收發(fā)電機組電壓和電流信號并通過輸出端0UT2輸出高低電平，所述輸出端0UT2與發(fā)電機組的輸入端相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中小功率柴油發(fā)電機組保護(hù)器，其特征在于:所述轉(zhuǎn)速檢測電路(3)中的光耦合器，當(dāng)13VAC電源在正弦波的正半周時，光耦合器輸入端導(dǎo)通，輸出端輸出低電平，當(dāng)13VAC電源在正弦波的負(fù)半周時，光耦合器輸入端截止，輸出端輸出高電平，所述微控制器PIC18F4520檢測光耦合器輸出端的方波信號頻率，檢測柴油機的轉(zhuǎn)速。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的中小功率柴油發(fā)電機組保護(hù)器，其特征在于:所述參數(shù)設(shè)定電路(5)的三個按鍵電路中的按鍵觸點兩端并聯(lián)有電容和電阻，所述電容和電阻串聯(lián)連接。
【文檔編號】F02B77/08GK203925747SQ201420365137
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月3日
【發(fā)明者】周國鵬, 鄧方雄, 田鳳霞, 王忠友 申請人:湖北科技學(xué)院