CN114017118B - 用于多回路矿用防爆开关的多功能编址装置及其编址方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于多回路矿用防爆开关的多功能编址装置及其编址方法，编址装置中的各个分布式模块包含：特征值电压编制模块用于获取以电压作为各个分布式模块标识特征；特征值电压编制模块利用可产生定额压降的器件获取特征值电压；调制模块用于合成特征值电压与开关量信号；伏频转换模块用于将调制模块输出的信号转化为频率电信号，调制模块输出的信号包括合成的特征值电压信号和开关量输入信号；接收解调模块用于将频率电信号转换为频率光信号；接收解调模块与伏频转换模块光连接，实现特征值电压和开关量信号的无线传输。该多功能编址装置及编址方法具有无需人工配置、安装完毕后即可实现从机的自动编址、采用无线传输、简化配线工艺的优点。
Description
技术领域
本发明涉及编址方法的技术领域，尤其是一种用于多回路矿用防爆开关的多功能编址装置及其编址方法。
背景技术
主从模式通讯一般有一台主机和多台从机，主机发送的信息可以传送到多台从机或指定从机，而从机发送的信息只能传送到主机，各从机之间不能直接通信。在使用主从模式通讯的多回路矿用防爆开关中，要求每个作为从机的回路单元具有明确的不重复的地址。
现有编址方法分为人工编址与自动编址两种方法。人工编址对操作人有一定的要求，当从机需要被更换时，需要根据原位置的地址重新设定新安装从机的地址，过程繁琐，有发生错误的可能。现有的自动编址方法一种是将所有的从机按级联顺序（将多台从机以在同一时间仅有一台从机可正常工作的原理串联起来，后一级从机进入工作状态需要前级从机用开关量信号或其他方式授权）依次编址，完成编址任务的上级从机向次级从机发出信号，次级从机依据上级从机地址为自身继续编址。按级联顺序编址依赖于连接的可靠性，如果某一级从机连接断开则影响后级所有从机的编址任务。另外一种是利用处理单元来识别外部以电阻阻值的不同或者电压不同等特征作为地址编码的依据，这种方法的问题在于接线较多，需要占用处理单元较多的资源。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
为此，本发明提出一种用于多回路矿用防爆开关的多功能编址装置及其编址方法，该用于多回路矿用防爆开关的多功能编址装置及其编址方法具有无需人工配置、安装完毕后即可实现从机的自动编址、采用无线传输、简化配线工艺的优点。
根据本发明实施例的用于多回路矿用防爆开关的多功能编址装置，包括多个分布式模块，所述多个分布式模块级联设置，各个分布式模块包含以下模块：特征值电压编制模块，用于获取以电压作为各个分布式模块标识特征；所述特征值电压编制模块利用可产生定额压降的器件获取特征值电压；调制模块，用于合成特征值电压与开关量信号；伏频转换模块，用于将调制模块输出的信号转化为频率电信号，其中，调制模块输出的信号包括合成的特征值电压信号和开关量输入信号；接收解调模块，用于将频率电信号转换为频率光信号；接收解调模块安置在从机中；所述特征值电压编制模块与所述调制模块电连接；所述伏频转换模块与所述调制模块电连接；所述接收解调模块与所述伏频转换模块光连接，实现特征值电压和开关量信号的无线传输。
该多功能编址装置的编址方法，包括以下步骤：
第1步骤、获取特征值电压表：特征值电压编制模块利用可产生定额压降的器件获取各个分布式模块线性的特征值电压表；
第2步骤、调制电压信号：调制模块调制电压信号，调制得到的电压信号包含特征值电压表中的电压信息与开关量信息；
第3步骤、电压信号转换为频率电信号：利用伏频转换模块将调制得到的电压信号转换为频率电信号；
第4步骤、频率电信号转换为光信号：利用伏频转换模块将频率电信号转换为光信号；
第5步骤、光信号重新转换为频率电信号：利用接收解调模块将光信号重新转换为频率电信号；
第6步骤、处理芯片识别频率电信号，实现特征值电压表中特征值与开关量信号的无线传输：利用具有逻辑计算能力的处理芯片识别频率电信号，实现特征值电压表中各个特征值电压和开关量信号的无线传输。
本发明的有益效果是，本发明无需人工配置，安装完毕后即可实现从机的自动编址；采用无线传输，简化配线工艺；能实现所有从机在上电时同时识别本机地址，延时小，并且从机在变换位置或被新的从机替换时，无需再次配置地址；能将开关量信号调制在特征值电压信号中一同传输，增加了编址装置的功能，简化多回路矿用防爆开关的设计。
进一步具体地限定，上述技术方案中，所述可产生定额压降的器件为二极管、稳压管、发光二极管和TVS管中的任意一种。
进一步具体地限定，上述技术方案中，在第2步骤中，所述调制模块利用数学运算电路来合成、调制电压信号，所述数学运算电路是利用运算放大器组成的加法放大电路。
进一步具体地限定，上述技术方案中，在第4步骤中，所述伏频转换模块为光电转换器件，利用光电转换器件将频率电信号转换为光信号；在第5步骤中，所述接收解调模块为光电转换器件，利用光电转换器件将光信号重新转换为频率电信号。
进一步具体地限定，上述技术方案中，所述伏频转换模块的光电转换器件为红外线发射管，所述接收解调模块的光电转换器件为红外线接收管。
进一步具体地限定，上述技术方案中，所述伏频转换模块的光电转换器件为紫外线发射管，所述接收解调模块的光电转换器件为紫外线接收管。
进一步具体地限定，上述技术方案中，在第6步骤中，所述具有逻辑计算能力的处理芯片为单片机、CPU、MCU和CPLD中的任意一种。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明编址方法的流程图；
图2是本发明编址装置的原理框图；
图3是本发明编址装置的结构框图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
见图2，用于多回路矿用防爆开关的多功能编址装置，具备编址功能和开关量识别功能，包括多个分布式模块，多个分布式模块级联设置，各个分布式模块包含以下模块：
特征值电压编制模块，用于获取以电压作为各个分布式模块标识特征；特征值电压编制模块利用可产生定额压降的器件获取特征值电压。
调制模块，用于合成特征值电压与开关量信号。
伏频转换模块，用于将调制模块输出的信号转化为频率电信号，其中，调制模块输出的信号包括合成的特征值电压信号和开关量输入信号。
接收解调模块，用于将频率电信号转换为频率光信号；接收解调模块安置在从机中。
特征值电压编制模块与调制模块电连接；伏频转换模块与调制模块电连接。
接收解调模块与伏频转换模块光连接，实现特征值电压和开关量信号的无线传输。
可产生定额压降的器件为二极管、稳压管、发光二极管和TVS管等中的任意一种，所有这些可产生定额压降的器件均可从市场上直接购买得到。调制得到的频率电信号与接收解调模块之间的信息传递，是通过光信号传递的方式实现的。
用于多回路矿用防爆开关的多功能编址装置的编址方法，其中的矿用防爆开关为多回路矿用防爆开关，具有分布式控制的特点，各个分布式模块间以通信方式连接，以地址编号作为区分，编址方法将获取的特征值电压与开关量信息调制（调制的目的是将不同的信号通过运算的方法进行合成，此运算过程即为调制），实现编址功能和开关量信息接收功能。需要说明的是，防爆开关具有集中式与分布式两种控制架构，分布式控制系统指的是多机系统，即多台控制器分别控制不同的对象或设备，各自构成子系统（即从机），各子系统间有通信或网络互连关系，从整个系统来说，在功能上、逻辑上、物理上以及地理位置上都是分散的，它的特点是各子系统间有密切的联系与信息交换，系统（即主机）对其总体目标和任务可以进行综合协调与分配。另外，对以地址编号作为区分进行说明，在主从通讯系统中，各个从机必须具有唯一的ID编号，即这里提及的地址编号。
见图1，该编址方法具体包括以下步骤：
第1步骤、获取特征值电压表：特征值电压编制模块利用二极管、稳压管等可产生定额压降的器件获取各个分布式模块线性的特征值电压表。
第2步骤、调制电压信号：调制模块调制电压信号，具体地，调制模块利用数学运算电路来合成、调制电压信号，数学运算电路是利用运算放大器组成的加法放大电路，其中的运算放大器可从市场上直接购买得到。调制得到的电压信号包含特征值电压表中的电压信息与开关量信息。
第3步骤、电压信号转换为频率电信号：利用伏频转换模块将调制得到的电压信号转换为频率电信号。
第4步骤、频率电信号转换为光信号：利用伏频转换模块将频率电信号转换为光信号；其中，伏频转换模块为光电转换器件，利用光电转换器件将频率电信号转换为光信号，该光电转换器件是红外线发射管或紫外线发射管等不可见光发射管，所有这些光电转换器件均可从市场上直接购买得到。
第5步骤、光信号重新转换为频率电信号：利用接收解调模块将光信号重新转换为频率电信号；其中，接收解调模块为光电转换器件，利用光电转换器件将光信号重新转换为频率电信号，该光电转换器件是红外线接收管或紫外线接收管等不可见光接收管，所有这些光电转换器件均可从市场上直接购买得到。
需要说明的是，发射管与接收管必须是匹配的，当发射管采用的是红外线发射管时，则接收管必须采用红外线接收管；当发射管采用的是紫外线发射管时，则接收管必须采用紫外线接收管。设定红外线发射管与红外线接收管配套使用作为情况一，紫外线发射管与紫外线接收管配套使用作为情况二，这两种情况仅是传输介质有差异，所达到的效果完全相同。
需要说明的是，第3步骤中的频率电信号是调制信号后得到的原始信号，这个频率电信号需要以光的方式实现无线传输，第5步骤中的频率电信号是经过光无线传输后重新转换出的，第3步骤中的频率电信号与第5步骤中的频率电信号属于包含相同信息但不在同一过程中产生的信号。
第6步骤、处理芯片识别频率电信号，实现特征值电压表中特征值与开关量信号的无线传输：利用单片机等具有逻辑计算能力的处理芯片识别频率电信号，实现特征值电压表中各个特征值电压和开关量信号的无线传输。其中，具有逻辑计算能力的处理芯片为单片机、CPU、MCU、CPLD等中的任意一种，所有这些具有逻辑计算能力的处理芯片均可从市场上直接购买得到，不同的处理芯片仅在处理速度、成本等方面有差异，在本发明中所达到的效果完全相同。需要说明的是，第6步骤中的频率电信号就是第5步骤中得到的频率电信号。
见图3，接收解调模块为多功能编址装置的一部分，在实际使用中，多功能编址装置方框制成一个电路模块，而接收解调模块需安置在从机中，进而实现从机以无线的方式接收信息。
该编址方法中的回路单元与机芯之间使用无线连接，每个回路单元对应一个编码装置，各编码装置具有一致性，利于生产，级联后即自动生成特征值电压，无需配置。具体地，本发明无需人工配置，安装完毕后即可实现从机的自动编址；采用无线传输，简化配线工艺；能实现所有从机在上电时同时识别本机地址，延时小，并且从机在变换位置或被新的从机替换时，无需再次配置地址；能将开关量信号调制在特征值电压信号中一同传输，增加了编址装置的功能，简化多回路矿用防爆开关的设计。
见图2，用于多回路矿用防爆开关的多功能编址装置包括特征电压编制模块、调制模块、伏频转换模块和接收解调模块，电压编制模块使用了二极管作为产生定额压降的器件，每个二极管产生0.6V的定额压降，特征电压编制模块还包含一个电阻，电阻是图3中参考电源的负载；调制模块使用运算放大器合成开关量输入信号与特征值电压信号；伏频转换模块使用伏频转换芯片将调制模块输出的信号转换为频率电信号，然后将频率电信号转换为光信号发送给接收解调模块；接收解调模块包含光电转换芯片与单片机芯片，将接收的光信号并转换为频率电信号，然后由单片机芯片处理解析得到的频率电信号。
见图3，用于多回路矿用防爆开关的多功能编址装置的编址方法，整个系统包括一个参考电源，一个或多个多功能编址装置和为多功能编址装置提供开关量信号的开关。最后一级级联的多功能编址装置的特征电压编制模块中的电阻一端与二极管相连，另一端与参考电源负极相连，其它级联的多功能编址装置的特征电压编制模块中的电阻一端与二极管相连，另一端悬空。
当电压编制模块使用了稳压管作为产生定额压降的器件，可根据设计选择不同的参数，由于稳压管本身具有多种类不同的参数。例如电源为24V，需要编址10个分布式模块，则稳压管可以选择(0V～2.4V]范围内的参数，合理即可。稳压管电路中的电阻一端接在电源的正极，另一端接在稳压管的负极，稳压管的正极接另一只稳压管的负极，按此规律级联所有的稳压管，最后一只稳压管的正极接电源的负极。
当电压编制模块使用了发光二极管作为产生定额压降的器件，发光二极管的应用方法与普通二极管的应用方法完全相同，同时发光二极管产生的额定与普通二极管产生的额定也相同。
当电压编制模块使用了TVS管作为产生定额压降的器件，TVS管的应用方法与稳压管的应用方法完全相同，同时TVS管的参数计算与稳压管的参数计算也完全相同。
以上，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于多回路矿用防爆开关的多功能编址装置，其特征在于，包括多个分布式模块，所述多个分布式模块级联设置，各个分布式模块包含以下模块：
特征值电压编制模块，用于获取以电压作为各个分布式模块标识特征；
所述特征值电压编制模块利用可产生定额压降的器件获取特征值电压；
调制模块，用于合成特征值电压与开关量信号；
伏频转换模块，用于将调制模块输出的信号转化为频率电信号，其中，调制模块输出的信号包括合成的特征值电压信号和开关量输入信号；
接收解调模块，用于将频率电信号转换为频率光信号；
接收解调模块安置在从机中；
所述特征值电压编制模块与所述调制模块电连接；
所述伏频转换模块与所述调制模块电连接；
所述接收解调模块与所述伏频转换模块光连接，实现特征值电压和开关量信号的无线传输。
2.如权利要求1所述的用于多回路矿用防爆开关的多功能编址装置，其特征在于：所述可产生定额压降的器件为二极管、稳压管、发光二极管和TVS管中的任意一种。
3.一种基于权利要求1～2中任意一项所述的用于多回路矿用防爆开关的多功能编址装置的编址方法，其特征在于，包括以下步骤：
第1步骤、获取特征值电压表：特征值电压编制模块利用可产生定额压降的器件获取各个分布式模块线性的特征值电压表；
第2步骤、调制电压信号：调制模块调制电压信号，调制得到的电压信号包含特征值电压表中的电压信息与开关量信息；
第3步骤、电压信号转换为频率电信号：利用伏频转换模块将调制得到的电压信号转换为频率电信号；
第4步骤、频率电信号转换为光信号：利用伏频转换模块将频率电信号转换为光信号；
第5步骤、光信号重新转换为频率电信号：利用接收解调模块将光信号重新转换为频率电信号；
第6步骤、处理芯片识别频率电信号，实现特征值电压表中特征值与开关量信号的无线传输：利用具有逻辑计算能力的处理芯片识别频率电信号，实现特征值电压表中各个特征值电压和开关量信号的无线传输。
4.如权利要求3所述的编址方法，其特征在于：在第2步骤中，所述调制模块利用数学运算电路来合成、调制电压信号，所述数学运算电路是利用运算放大器组成的加法放大电路。
5.如权利要求3所述的编址方法，其特征在于：在第4步骤中，所述伏频转换模块为光电转换器件，利用光电转换器件将频率电信号转换为光信号；在第5步骤中，所述接收解调模块为光电转换器件，利用光电转换器件将光信号重新转换为频率电信号。
6.如权利要求5所述的编址方法，其特征在于：所述伏频转换模块的光电转换器件为红外线发射管，所述接收解调模块的光电转换器件为红外线接收管。
7.如权利要求5所述的编址方法，其特征在于：所述伏频转换模块的光电转换器件为紫外线发射管，所述接收解调模块的光电转换器件为紫外线接收管。
8.如权利要求3所述的编址方法，其特征在于：在第6步骤中，所述具有逻辑计算能力的处理芯片为单片机、CPU、MCU和CPLD中的任意一种。
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