專利名稱：礦燈充電微機(jī)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及充電設(shè)備，特別是礦燈充電機(jī)的微機(jī)控制裝置。
目前的國(guó)內(nèi)礦燈充電架大量應(yīng)用的是人工調(diào)阻調(diào)壓充電機(jī)，人工調(diào)壓不及時(shí)，經(jīng)常欠壓和過壓，欠壓造成充電不足，過壓縮短礦燈壽命。為解決礦燈充電質(zhì)量問題，研制有晶體管穩(wěn)壓充電機(jī)、快速充電機(jī)等，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)穩(wěn)壓，但適合單充電機(jī)工作。
本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，而提供一種穩(wěn)壓性能好，適合對(duì)多臺(tái)充電機(jī)進(jìn)行巡回檢測(cè)集中控制，使充電機(jī)穩(wěn)壓智能化，并便于對(duì)舊設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造的微機(jī)控制裝置。
本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)目的可以通過以下措施來(lái)達(dá)到該裝置有單片機(jī)10，單片機(jī)10經(jīng)I／O擴(kuò)展電路17、光電耦合器接充電回路的穩(wěn)壓控制元件，接自充電回路輸出端的采樣接線端2經(jīng)多路轉(zhuǎn)換器9、A／D轉(zhuǎn)換器或V／F變換器，接至單片機(jī)10，接單片機(jī)10的還有過零信號(hào)電路19。
本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)目的還可以通過以下措施來(lái)達(dá)到充電回路的穩(wěn)壓控制元件是是串在穩(wěn)壓控制回路、并便于切換的雙向可控硅18。
信號(hào)轉(zhuǎn)換器為V／F變換器15，V／F變換器15的電源為獨(dú)立供電電源，其接地端與數(shù)字地相隔離。
該裝置有自檢、事故報(bào)警、顯示器。
雙向可控硅18及其光電耦合器組成的輸出模塊，以及多路轉(zhuǎn)換器9組成的輸入模塊制作在同一插件上，裝置的主電路板上有相應(yīng)的、便于擴(kuò)展的至少兩個(gè)插槽。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)①技術(shù)先進(jìn)，穩(wěn)壓性能好，調(diào)壓迅速，抗干擾能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定可靠，功能全，成本低。
②適合對(duì)多臺(tái)充電機(jī)進(jìn)行巡回檢測(cè)集中控制，并且便于擴(kuò)展。
③有系統(tǒng)硬件自檢，故障顯示、報(bào)警功能，維護(hù)方便。
④適合對(duì)老設(shè)備技術(shù)改造，不改變?cè)潆姍C(jī)的主體結(jié)構(gòu)，微機(jī)控制系統(tǒng)與原控制系統(tǒng)能相互切換。當(dāng)然也可作為更新?lián)Q代產(chǎn)品制造。
附圖的圖面說明如下

圖1本實(shí)用新型面板示意圖圖2本實(shí)用新型電氣原理圖圖3本實(shí)用新型與舊充電機(jī)電路接線的示意圖本實(shí)用新型下面將結(jié)合附圖作進(jìn)一步詳述圖1示出了本實(shí)用新型的外殼1的面板結(jié)構(gòu)。其上有控制線接線端子2，共三排24路；電壓過零信號(hào)接線端子3、熔斷器4、音響報(bào)警開關(guān)5、LED數(shù)碼顯示器6、電源開關(guān)7、復(fù)位開關(guān)8。
圖2示出了本實(shí)用新型的電路圖。其中單片機(jī)(10)為8031，8031的P0口作為數(shù)據(jù)口兼地址線接地址鎖存器(12)74LS373、程序存儲(chǔ)器(13)2732、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(14)6116，P0口也作擴(kuò)展口接I／O擴(kuò)展電路(17)8255，8255的PA、PB、PC口經(jīng)光耦接24路雙向可控硅(18)的控制極；8031的P1口作采樣輸入，P2口作選通線，P3口作外電源過零中斷申請(qǐng)、報(bào)警、復(fù)位口。采樣經(jīng)多路轉(zhuǎn)換器(9)CD4051、V／F變換器(15)AD654、高速光耦(16)6N137，接8031的T0腳。8031的P1.0－P1.2作為采樣輸入的選通信號(hào)，經(jīng)光電耦合器(11)4N28接CD4051。過零信號(hào)電路(19)接8031的INTO腳。LED數(shù)碼顯示器(6)經(jīng)地址鎖存器(12)74LS373接8031。
為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，維護(hù)方便，裝置內(nèi)的硬件按功能設(shè)計(jì)為模塊式結(jié)構(gòu)，以插件形式提供。系統(tǒng)模塊插件為1.主控系統(tǒng)模塊；2.輸入輸出模塊；3.過零觸發(fā)信號(hào)和電源模塊；4.故障顯示、報(bào)警模塊。
1.主控系統(tǒng)模塊由CPU部分，I／O擴(kuò)展口，V／F變換器，多路轉(zhuǎn)換器組成。
①CPU部分由8031、2732、6116、74LS373各一片、外部的12MHZ時(shí)鐘電路組成。8031是CPU，采樣值經(jīng)8031運(yùn)算決定輸出，并控制外圍器件的工作。2732 EPROM存放8031的工作程序，運(yùn)算的中間結(jié)果及有關(guān)數(shù)據(jù)放在6116 ROM中。74LS373地址鎖存器，使8031的P0.0－P0.7既作為地址線又兼為數(shù)據(jù)線。外部12MHZ時(shí)鐘電路由一塊12MHZ晶振、兩個(gè)0.1μF電容組成。它決定8031的運(yùn)行速度。
②8255擴(kuò)展口8255有PA、PB、PC三個(gè)口，每個(gè)口可單獨(dú)使用，可根據(jù)需要定義為輸入輸出口，本系統(tǒng)將8255定義為輸出方式工作方式，作為24路輸出通道。
③采樣器件采樣采用V／F變換器件AD654，調(diào)整外接電阻及電容，使輸入＋5V電壓時(shí)輸出頻率200KHZ，AD654接＋12V直流電源，獨(dú)立供電。選用V／F變換器件AD654，具有精度高、線性好，線路簡(jiǎn)單，對(duì)采樣波形的線性度要求不高的特點(diǎn)，故優(yōu)于A／D變換器件，而且易實(shí)現(xiàn)與數(shù)字地的隔離。
④多路轉(zhuǎn)換器CD4051為八選一多路轉(zhuǎn)換器，共三片，外接24路采樣電壓輸入，8031的P1.0－P1.2作為采樣輸入的選通信號(hào)，經(jīng)光電耦合器(11)4N28接CD4051，若系統(tǒng)擴(kuò)展為48路輸出控制，需要增加三片CD4051。
2.過零信號(hào)和系統(tǒng)電源模塊①過零信號(hào)電路由整流橋、電壓比較器LM311、光電隔離4N28、電阻組成。由電壓過零信號(hào)接線端子(3)，經(jīng)降壓、全橋整流電路，輸出5V直流電壓，經(jīng)電阻分壓后進(jìn)入電壓比較器LM311，調(diào)整分壓電阻，使輸出端輸出400μS的脈沖信號(hào)，LM311輸出端接光電隔離4N28，它的輸出端接8031的INTO腳，每當(dāng)交流電壓過零時(shí)，向CPU發(fā)出過零中斷請(qǐng)求信號(hào)。
②系統(tǒng)電源采用開關(guān)電源，它有一個(gè)＋5V輸出，一個(gè)±12V輸出端。主機(jī)使用＋5V直流電源，AD654使用＋12V電源。該開關(guān)電源輸入電壓從36V到220V變化，輸出端直流電壓不變，提高了主機(jī)供電質(zhì)量。為提高抗干擾能力，主機(jī)CPU供電采用懸浮地，和AD654的供電電源各自獨(dú)立。
3.輸入輸出模塊由三塊插件組成，每一插件上有八路輸入、輸出端子，八個(gè)雙向可控硅(18)BCR8A，八個(gè)光電隔離器MOC3023，八個(gè)300Ω電阻，共24路輸入輸出端口，與面板上控制線接線端子(2)相接并引出。該模塊主要完成采樣電壓輸入，雙向可控硅電壓輸出，微機(jī)系統(tǒng)與模擬系統(tǒng)的隔離。
若擴(kuò)展該控制系統(tǒng)為48路輸出，需在8031的P0口再擴(kuò)展8255一片，外加三塊插件即可。
4.故障顯示、報(bào)警模塊主要有一個(gè)電源開關(guān)(7)，兩個(gè)七段顯示數(shù)碼管(6)，一個(gè)蜂鳴器，兩個(gè)地址鎖存器(12)74LS373，電阻等。用電源開關(guān)上的指示燈是否亮，表示主機(jī)電源線路是否正常。運(yùn)行主程序前，軟件首先自診斷硬件故障。故障時(shí)，8031的P3.0－P3.1輸出，74LS373(12)鎖存輸出，兩個(gè)數(shù)碼管(6)用十進(jìn)制形式顯示提示內(nèi)容。顯示1至24的某一數(shù)值時(shí)，表示該控制回路電壓超過規(guī)定值，可能是礦燈架電源開關(guān)斷開或調(diào)壓不在最高位置，也可能是雙向可控硅故障；當(dāng)顯示HO時(shí)，表示過零信號(hào)電路故障；當(dāng)顯示61時(shí)，表示6116故障；當(dāng)顯示82時(shí)，表示8255故障。故障時(shí)蜂鳴器報(bào)警，提醒值班人員處理。
圖3示出本實(shí)用新型與原充電機(jī)電路接線圖。其中有控制線接線端子路號(hào)20、過零線21、采樣線22－－接控制線接線端子2右側(cè)的輸入端子、控制線23－－接控制線接線端子2左側(cè)的輸出端子，本控制裝置電源電壓交流220V。其余為原充電機(jī)電路的主變壓器ZB、整流器1GZ、2GZ、3GZ、副變壓器FB、磁飽和控制器BK、電感1H、電位器R、電容器C1、熔斷器RD、刀閘開關(guān)K。輸入交流380V，輸出直流5V。
權(quán)利要求1.一種對(duì)礦燈充電架充電回路自動(dòng)穩(wěn)壓集中控制的礦燈充電微機(jī)控制裝置，其特征在于有單片機(jī)(10)，單片機(jī)(10)經(jīng)I/O擴(kuò)展電路(17)、光電耦合器接充電回路的穩(wěn)壓控制元件，接自充電回路輸出端的采樣接線端(2)經(jīng)多路轉(zhuǎn)換器(9)、信號(hào)轉(zhuǎn)換器，接至單片機(jī)(10)，信號(hào)轉(zhuǎn)換器為A/D轉(zhuǎn)換器、V/F變換器二者之一，接單片機(jī)(10)的還有過零信號(hào)電路(19)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦燈充電微機(jī)控制裝置，其特征在于所說的穩(wěn)壓控制元件是串在穩(wěn)壓控制回路、并便于切換的雙向可控硅(18)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦燈充電微機(jī)控制裝置，其特征在于所說的信號(hào)轉(zhuǎn)換器為V／F變換器(15)，V／F變換器(15)的電源為獨(dú)立供電電源，其接地端與數(shù)字地相隔離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦燈充電微機(jī)控制裝置，其特征在于有自檢、事故報(bào)警、顯示器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的礦燈充電微機(jī)控制裝置，其特征在于所說的雙向可控硅(18)及其光電耦合器組成的輸出模塊，以及多路轉(zhuǎn)換器(9)組成的輸入模塊制作在同一插件上，裝置的主電路板上有相應(yīng)的、便于擴(kuò)展的至少兩個(gè)插槽。
專利摘要本實(shí)用新型涉及充電控制裝置，適于對(duì)礦燈充電機(jī)自動(dòng)穩(wěn)壓集中控制的微機(jī)控制裝置。由單片機(jī)、I/O擴(kuò)展電路、雙向可控硅、多路轉(zhuǎn)換器、V/F變換器、光電耦合器、過零信號(hào)電路組成。有自檢、事故報(bào)警、顯示功能。它技術(shù)先進(jìn)，穩(wěn)壓性能好，工作穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強(qiáng)，易擴(kuò)展，功能全，成本低，特別適合對(duì)人工調(diào)壓的舊礦燈充電設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造。
文檔編號(hào)H02J7/10GK2134742SQ92219229
公開日1993年5月26日 申請(qǐng)日期1992年6月30日 優(yōu)先權(quán)日1992年6月30日
發(fā)明者高欣, 于光星, 劉慶平 申請(qǐng)人:肥城礦務(wù)局