專利名稱：二十二路電磁閥驅(qū)動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種二十二路電磁闊驅(qū)動(dòng)器。 二
背景技術(shù)：
電磁閥驅(qū)動(dòng)器是用于煤礦井下綜采工作面液壓支架電液控制系統(tǒng)，將支架 控制器送來的串行數(shù)據(jù)信號進(jìn)過運(yùn)算、處理、放大后，輸出驅(qū)動(dòng)各功能電磁閥 的電子裝置。電磁閥驅(qū)動(dòng)器要求下列環(huán)境條件下能夠正常工作 一 工作環(huán)境溫 度5 °C _ 6 0 °C ;—平均相對濕度不超過9 5 % (+25°C ); —有
甲垸和煤塵爆炸性危險(xiǎn)的礦井環(huán)境中；_無破壞絕緣的腐蝕性氣體的礦井中； 一允許有濺水的環(huán)境中。由上可見，使用中對電磁閥驅(qū)動(dòng)器的可靠性、安全性 能要求較高?，F(xiàn)有的電磁閥驅(qū)動(dòng)器存在的不足之處主要是電路結(jié)構(gòu)不夠緊湊， 全部使用門電路分立元件，所以電氣元件數(shù)量多、電路復(fù)雜、體積大、成本高、 故障率高。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種電路結(jié)構(gòu)采用集成化、元件數(shù)量少、電路簡 單、體積小重量輕、故障率低、且電路具有智能化的二十二路電磁閥驅(qū)動(dòng)器。 本實(shí)用新型的目的是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的
本實(shí)用新型包括電源部分、數(shù)據(jù)信號處理部分、控制部分、保護(hù)部分，其 特征是電源部分由一個(gè)四芯輸入插座S101輸入(l腳為+極，4腳為-極)電 流，分三組電源VCC、 VDD、 3V3輸出電流為整體電路提供電源；數(shù)據(jù)信號處 理部分由濾波電路、CPLD (可編程序邏輯器件)、信號緩沖驅(qū)動(dòng)電路、輸出驅(qū)動(dòng) 電路四部分組成，濾波電路的輸入端接四芯輸入插座SIOI的2腳、3腳、輸出 端接CPLD U5的信號輸入端，CPLD (可編程序邏輯器)的信號輸出端接緩沖驅(qū) 動(dòng)電路UIO、 Ull輸入腳，信號緩沖驅(qū)動(dòng)電路UIO、 Ull的輸出腳接輸出驅(qū)動(dòng)電 路的場效應(yīng)管Q1 Q22的控制極，輸出驅(qū)動(dòng)電路的輸出端Q1 Q22的漏極連接 十一個(gè)輸出插座S301 S311,輸出驅(qū)動(dòng)電路的信號輸出接CPLD U5的信號輸入 端；控制部分的核心是一個(gè)單片機(jī)，它有RA、 RB、 RC 3個(gè)I0接口，其中RB、 RC兩個(gè)接口與CPLD (可編程序邏輯器件)連接，用來控制CPLD (可編程序邏 輯器件)內(nèi)部門電路的工作，并且接收CPLD (可編程序邏輯器件)給入的反饋 信號，來控制整個(gè)電路的運(yùn)行；保護(hù)部分的電路設(shè)計(jì)為輸出正極、負(fù)極的雙過 流、短路保護(hù)，保護(hù)部分接在輸出驅(qū)動(dòng)電路和單片機(jī)之間。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)采用集成化設(shè)計(jì)、元件數(shù)量少、電路簡單、
3體積小重量輕、故障率低、且電路具有智能化功能，適合用于端頭支架。 四

圖1是本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)和工作原理框圖； 圖2是電源部分電路原理圖； 圖3是濾波電路原理圖； 圖4是可編程序邏輯器件CPLD的電路圖； 圖5是信號緩沖驅(qū)動(dòng)電路的電路原理圖； 圖6是輸出驅(qū)動(dòng)電路(一個(gè)單元)的電路原理圖； 圖7是控制電路(單片機(jī)與可編程序邏輯器件CPLD)的電路圖； 圖8是保護(hù)部分控制輸出端負(fù)極的過流、短路保護(hù)的電路原理圖； 圖9是保護(hù)部分控制輸出正極0UTC0M (輸出公共端)的過流、短路保護(hù)的 電路原理圖。
五具體實(shí)施方式
參照附圖l，本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)可分為電源、數(shù)據(jù)信號處理、控制、
保護(hù)四個(gè)部分
1、 電源部分
電源部分輸入為12V電壓，由輸入插座S101輸入(1腳為+極，4腳為-極) 電路共輸出三組電源VCC、 VDD、 3V3:
(1) VCC:為整體電路提供電源。 輸出到
A、 單片機(jī)PIC16F876的20腳。
B、 信號輸出驅(qū)動(dòng)電路部分電阻Rll、 R14、 R17、 R20、 R23、 R26、 R29、 R32、 R35、 R38、 R41、 R44、 R47、 R50作為反饋電源電壓。
C、 保護(hù)電路部分的比較器U18 LT1638的8腳。
(2) VDD:為信號處理部分UIO、 Ull (型號74HC541;功能8位緩沖驅(qū) 動(dòng)器)提供電源。
輸出到UIO、 Ull的20腳。
(3) 3V3:由U16 ZLD0330提供，專為CPLD提供3. 3V電源。
輸出到CPLD XCS05XL的12、 25、 37、 51、 63、 75、 89、 100腳。其電路 原理圖見附圖2。
2、 數(shù)據(jù)信號處理部分
(1)、支架控制器經(jīng)過連接電纜將串行數(shù)據(jù)由四芯插座輸入到電磁閥驅(qū)動(dòng) 器，經(jīng)過電阻、電容組成的濾波電路濾掉干擾雜波后，進(jìn)入U(xiǎn)5 CPLD (可編程 序邏輯器件)XCS05XL的7腳、8腳。經(jīng)CPLD (可編程序邏輯器件)內(nèi)部的移位寄存器將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)后，14位并行數(shù)據(jù)分別由CPLD (可編程序 邏輯器件)的39、 41、 43、 45、 47、 54、 56、 58、 60、 62、 66、 68、 70、 78腳 輸出，送到緩沖驅(qū)動(dòng)電路UIO、 Ull 74HC541進(jìn)行緩沖驅(qū)動(dòng)，然后由UIO、 Ull 輸出送到輸出驅(qū)動(dòng)電路場效應(yīng)管Q1 Q22的控制極，S301 S311的3、 4腳輸 出。
(2)、數(shù)據(jù)信號處理部分由濾波電路、CPLD、信號緩沖驅(qū)動(dòng)電路、輸出驅(qū) 動(dòng)電路四個(gè)部分完成它們的連接關(guān)系是
A、 濾波電路輸入端R2、 R6接輸入插座S101的2腳、3腳。輸出端接CPLD U5的信號輸入端7腳、8腳。
B、 CPLD (可編程序邏輯器)的信號輸出端39、 41、 43、 45、 47、 54、 56、 58、 60、 62、 66、 68、 70、 78腳接緩沖驅(qū)動(dòng)電路UIO、 Ull的2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9腳。
C、 信號緩沖驅(qū)動(dòng)電路UIO、 Ull的輸出腳ll、 12、 13、 14、 15、 16、 17、 18腳接輸出驅(qū)動(dòng)電路場效應(yīng)管(型號為IRFR024) Q1 Q22的控制極。
D、 輸出驅(qū)動(dòng)電路的輸出端Q1 Q22的漏極接輸出插座S301 S311的3腳、 4腳，插座S301 S311每個(gè)插座輸出2路，共22路輸出。
數(shù)據(jù)信號處理部分的電路原理圖見附圖3 附圖6。 3、控制部分
單片機(jī)PIC16F876是整個(gè)電路控制的核心，它有RA、 RB、 RC3個(gè)I0接口， 其中RB、 RC兩個(gè)接口與CPLD (可編程序邏輯器件)連接，用來控制CPLD (可 編程序邏輯器件)內(nèi)部門電路的工作，并且接收CPLD (可編程序邏輯器件)給 入的反饋信號，來控制整個(gè)電路的運(yùn)行。
單片機(jī)PIC16F876與CPLD之間是雙向通訊，具體連接關(guān)系是單片機(jī) PIC16F876的RB 口 21腳 28腳；RC 口 12腳 18腳，分別連接CPLD XCS05XL 的27、 28、 29、 30、 31、 32、 33、 34、 35、 13、 14、 15、 21、 17、 18腳。
控制部分的電路原理圖見附圖7。
在電磁閥驅(qū)動(dòng)器沒有收到支架控制器的輸出指令時(shí)，驅(qū)動(dòng)器的輸出驅(qū)動(dòng)電 路也沒有接收到輸入的控制信號(以上附圖6為例)，這時(shí)Q1控制極為低電平， Ql不導(dǎo)通，輸出反饋信號為高電平。當(dāng)支架控制器向驅(qū)動(dòng)器給出Al 口輸出指 令，這時(shí)Al 口的控制信號由CPLD (可編程序邏輯器件)的41腳輸出，進(jìn)入U(xiǎn)IO 74HC541的3腳，經(jīng)U10緩沖驅(qū)動(dòng)后由U10的17腳輸出送到Q1的控制極，Ql 導(dǎo)通輸出0V電壓，和OUT COM端(OUT COM端為輸出公共端，見原理圖OUT COM 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號)之間為12V電壓經(jīng)過四芯插座S301(A 口)和連接電纜送到推溜電磁 閥，使推溜電磁閥動(dòng)作。這時(shí)驅(qū)動(dòng)器輸出驅(qū)動(dòng)電路的輸出反饋端由于二極管DIO 的鉗位而變成低電平送到CPLD (可編程序邏輯器件)的42腳。如果由于信號 緩沖驅(qū)動(dòng)電路UIO或輸出驅(qū)動(dòng)電路Ql損壞造成CPLD (可編程序邏輯器件)41腳有輸出信號，42腳沒有反饋信號；或CPLD 41腳沒有輸出信號，而42腳卻 已經(jīng)有反饋，這時(shí)CPLD (可編程序邏輯器件)會向單片機(jī)PIC16F876發(fā)出反饋 故障中斷請求信號，單片機(jī)執(zhí)行反饋故障程序，向CPLD (可編程序邏輯器件) 發(fā)出停機(jī)指令使整個(gè)驅(qū)動(dòng)器停止工作,CPLD (可編程序邏輯器件)控制LED(發(fā) 光二極管)發(fā)出反饋故障指示。 4、保護(hù)部分
由于井下液壓支架電液控制系統(tǒng)，四臺支架控制器共用一個(gè)電源，電源輸 出為12V/1.5A，因此任何部件的過流或短路都會影響到其它部件的工作。因此 為使過流、短路保護(hù)更可靠，將電路設(shè)計(jì)為輸出正極、負(fù)極的雙過流、短路保護(hù)。
(1) 控制輸出端負(fù)極的過流、短路保護(hù)
見附圖8，當(dāng)Q1控制極為高電平是，Ql導(dǎo)通。由于電磁闊損壞或線路故障 造成Ql漏極、源極電流變大，同時(shí)流過R75的電流也變大。當(dāng)流過R75的電流 達(dá)到900mA時(shí)，R75兩端的電壓降使放大器U18 LT1638輸出由低電平變?yōu)楦唠?平，經(jīng)過R81送入單片機(jī)U1 PIC16F876的3腳，使單片機(jī)輸出過流保護(hù)指令， 驅(qū)動(dòng)器停機(jī)，CPLD (可編程序邏輯器件)驅(qū)動(dòng)LED(發(fā)光二極管)輸出過流、短 路指不。
控制輸出端負(fù)極的過流、短路保護(hù)電路的連接關(guān)系是保護(hù)電路輸入端R76 連接過流檢測電阻R75的檢測端。保護(hù)電路輸出端R81連接單片機(jī)U1 PIC16F876 的3腳。
(2) 輸出正極0UT COM (輸出公共端)的過流、短路保護(hù)
見附圖9，由于電磁閥的損壞、線路故障或驅(qū)動(dòng)器故障使OUT COM端對 地短路，而造成0UT COM端電流的增大，當(dāng)R94的電流達(dá)到900mA時(shí)，R94兩 端的電壓降使放大器U18 LT1638輸出由低電平變?yōu)楦唠娖剑?jīng)過RlOl、 R102 送入單片機(jī)U1 PIC16F876的2腳，使單片機(jī)輸出過流保護(hù)指令，驅(qū)動(dòng)器停機(jī)， CPLD (可編程序邏輯器件)驅(qū)動(dòng)LED(發(fā)光二極管)輸出過流、短路指示。
輸出正極過流、短路保護(hù)電路的連接關(guān)系是保護(hù)電路的輸入端R95、 R96 分別連接檢測電阻R94的輸入端和檢測端。保護(hù)電路的輸出端R102連接單片機(jī) Ul PIC16F876的2腳。
權(quán)利要求1、一種二十二路電磁閥驅(qū)動(dòng)器包括電源部分、數(shù)據(jù)信號處理部分、控制部分、保護(hù)部分，其特征是電源部分由一個(gè)四芯輸入插座S101輸入電流，分成VCC、VDD、3V3三組輸出電流為整體電路提供電源；數(shù)據(jù)信號處理部分由濾波電路、CPLD、信號緩沖驅(qū)動(dòng)電路、輸出驅(qū)動(dòng)電路四部分組成，濾波電路的輸入端接四芯輸入插座S101的2腳、3腳、輸出端接CPLD的信號輸入端，CPLD的信號輸出端接緩沖驅(qū)動(dòng)電路U10、U11輸入腳，信號緩沖驅(qū)動(dòng)電路U10、U11的輸出腳接輸出驅(qū)動(dòng)電路的場效應(yīng)管Q1～Q22的控制極，輸出驅(qū)動(dòng)電路的輸出端Q1～Q22的漏極連接十一個(gè)輸出插座S301～S311，輸出驅(qū)動(dòng)電路的信號輸出接CPLD的信號輸入端；控制部分的核心是一個(gè)單片機(jī)，它有RA、RB、RC 3個(gè)IO接口，其中RB、RC兩個(gè)接口與CPLD連接，用來控制CPLD內(nèi)部門電路的工作，并且接收CPLD給入的反饋信號，來控制整個(gè)電路的運(yùn)行；保護(hù)部分的電路設(shè)計(jì)為輸出正極、負(fù)極的雙過流、短路保護(hù)，保護(hù)部分接在輸出驅(qū)動(dòng)電路和單片機(jī)之間。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種二十二路電磁閥驅(qū)動(dòng)器，包括電源部分、數(shù)據(jù)信號處理部分、控制部分、保護(hù)部分，其特征是電源部分分成VCC、VDD、3V3三組輸出電流為整體電路提供電源；數(shù)據(jù)信號處理部分由濾波電路、CPLD、信號緩沖驅(qū)動(dòng)電路、輸出驅(qū)動(dòng)電路四部分組成，控制部分的核心是一個(gè)單片機(jī)，它有RA、RB、RC 3個(gè)IO接口，其中RB、RC兩個(gè)接口與CPLD連接，用來控制CPLD內(nèi)部門電路的工作，并且接收CPLD給入的反饋信號，來控制整個(gè)電路的運(yùn)行。其優(yōu)點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)采用集成化設(shè)計(jì)、元件數(shù)量少、電路簡單、體積小重量輕、故障率低、且電路具有智能化功能，適合用于端頭支架。
文檔編號G05B19/042GK201373998SQ200820179388
公開日2009年12月30日 申請日期2008年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月8日
發(fā)明者邸云龍 申請人:鄂爾多斯市隆圣礦山機(jī)電有限責(zé)任公司