CN201588656U - 矿井无线网络收发控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种矿井无线网络收发控制器；矿井无线网络收发控制器含有壳体、微处理器、无线收发器、电源模块、信号产生模块，信号产生模块的输出端与微处理器的输入口连接，微处理器与无线收发器之间通过串行口通讯，无线收发器的型号为SF6135-B01，信号产生模块含有运算放大器，运算放大器的反相输入端通过电阻与矿灯接口中的灯头线连接，灯头线通过采样电阻接地，运算放大器的输出端通过电阻与微处理器的模数转换输入口连接，信号产生模块还可含有一定个数的发信按键，发信按键的一端与微处理器的输入口、稳压管的负极连接，稳压管的正极接地；本实用新型提供了一种抗干扰能力强、功耗小、成本低的矿井无线网络收发控制器。

Description

矿井无线网络收发控制器

(一)、技术领域：本实用新型涉及一种无线网络收发控制器，特别涉及一种矿井无线网络收发控制器。

(二)、背景技术：在现有的煤矿矿井通信技术中，通信主要形式有动力载波通信、漏泄无线通信和感应通信等，它们在应用方面都存在很多缺点，如：抗干扰性能差、系统造价昂贵且离开覆盖区域(采煤工作面)就不起作用，使用情况普遍不好。炮采工作面由于每天放炮而无法架线，工作面内部没有能发出停止和启动刮板输送机信号的装置，炮采工作面至今仍采用摆动矿灯、人力喊话等比较原始的方法进行通信，在紧急情况下，如不能及时有效停止设备运转，将造成安全隐患。

《煤矿安全规程》第七十二条明确规定：采煤工作面刮板运输机必须安设能发出停止与启动信号的装置，发出信号点的距离不得超过十五米。但由于受科技条件和恶劣环境的影响，目前国内大多的煤矿采煤工作面不能达到该规定，因而时常有设备损坏、人员伤亡等事故发生，严重影响了采煤工作面的安全生产，制约了煤矿的发展。因此，解决工作面运输机信号通信的问题，成为当前急需解决的问题。

(三)、实用新型内容：

本实用新型要解决的技术问题是：针对现有技术不足，提供一种抗干扰能力强、功耗小、成本低的矿井无线网络收发控制器。

本实用新型的技术方案：

一种矿井无线网络收发控制器，含有壳体、微处理器、无线收发器、电源模块，还含有信号产生模块，信号产生模块的输出端与微处理器的输入口连接，微处理器与无线收发器之间通过串行口通讯，无线收发器的型号为SF6135-B01，电源模块含有稳压器，稳压器的输出端与微处理器、无线收发器、信号产生模块的电源端连接。

信号产生模块含有运算放大器，运算放大器的反相输入端通过电阻与矿灯接口中的灯头线连接，灯头线通过采样电阻接地，运算放大器的输出端通过电阻与微处理器的模数转换输入口连接。灯头电流在采样电阻上产生的压降经过运算放大器放大100倍后输出，再经微处理器采样后，快速判断出不同的灯头电流对应的不同灯头工作模式以及灯闪动的次数，灯头工作模式含有强光模式和弱光模式。在强光模式模式下，灯闪一下，微处理器控制无线收发器发出停机信号，灯闪二下，微处理器控制无线收发器发出开机信号，灯闪三下，微处理器控制无线收发器发出运输机倒转信号；在弱光模式下，灯闪二下，微处理器控制无线收发器发出紧急停机信号。

信号产生模块还含有一定个数的发信按键，发信按键的一端与微处理器的输入口连接。在不同的灯头工作模式下，按不同的发信按键，可发出不同的信号。

微处理器的输入/输出口、复位口与微处理器编程接口连接，无线收发器的输入/输出口、串行口与无线收发器编程接口连接；稳压器含有稳压器U4和可控稳压器U5，可控稳压器U5的控制端与微处理器的输出口连接，稳压器U4和可控稳压器U5的输入端与所述矿灯接口中的电源线连接，稳压器U4的输出端给微处理器和运算放大器供电，可控稳压器U5的输出端给无线收发器供电；所述微处理器的输出口通过三极管驱动蜂鸣器；微处理器的输出口通过两个发光二极管分别与无线收发器的接收指示口和发送指示口连接；微处理器的输出口与无线收发器的复位口连接；微处理器的输入/输出口与无线收发器的串行口连接。

当灯头关闭时，微处理器检测到灯头电流为零，这时，微处理器的输出口发出信号到可控稳压器U5的控制端，使其输出关断，整个矿井无线网络收发控制器进入待机休眠状态，节省电源消耗，一旦微处理器检测到灯头电流进入正常工作状态，立即停止休眠，进入正常工作模式。

或者，信号产生模块含有一定个数的发信按键，发信按键的一端与微处理器的输入口、稳压管的负极连接，稳压管的正极接地。稳压管的作用是为了防止外接发信按键误接等因素产生的高电压窜入微处理器端口烧毁微处理器。

微处理器的输出端通过三极管驱动继电器的线圈，继电器的线圈一端与三极管的集电极连接，继电器的线圈两端并接有保护二极管，保护二极管的正极接三极管的集电极，继电器的触点引出线与输入/输出端子连接；微处理器的输入口连接有拨码开关。拨码开关可设置不同的矿井无线网络收发控制器的地址，防止通信混乱；保护二极管起到抑制脉冲反电动势，防止在释放继电器时线圈产生的反电动势电压击穿三极管。

微处理器的输入/输出口、复位口与微处理器编程接口连接，无线收发器的输入/输出口、串行口与无线收发器编程接口连接；稳压器含有稳压器U8和稳压器U9，稳压器U8的输入端与所述输入/输出端子上的12V电源端连接，稳压器U8的输出端与稳压器U9的输入端连接，稳压器U8的输出给所述继电器的线圈供电，稳压器U9的输出给微处理器、无线收发器供电；微处理器的输出口分别连接两个发光二极管；微处理器的输入/输出口与无线收发器的串行口连接。

微处理器U1的型号为ATMEGA8，为了保证其可靠稳定工作、防止温度漂移，其时钟源选择了有源恒温晶振，晶振频率为11.059赫兹；运算放大器的型号为LMV358；稳压器U4的型号为1117；可控稳压器U5的型号为3819；稳压器U8的型号为LM2576；稳压器U9的型号为1117。

经过矿井中实际使用本实用新型后，每月每个工作面降低了事故时间24小时，每月每个工作面提高单产3600吨，增加利润6.5万元。

本实用新型不仅可以用于采煤工作面刮板运输机，还可用在井下皮带运输机、猴车、无极绳绞车等各个领域。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型含有微处理器和无线收发器SF6135-B01，无线收发器SF6135-B01采用了一项新的无线技术协议，是一个开放性的无限通信标准，与其他类似技术相比较，具有成本低、低功耗、体积小、抗干扰能力强、支持数据混合传输等优点，同时支持数据、采用FM调制方式，降低了设备的复杂性，特别适合矿井设备的使用。本实用新型安装在矿灯或刮板运输装置上后，可以在工作面内部能随时随地发出停止和启动刮板输送机信号，还可以紧急停机闭锁刮板输送机。

2、本实用新型安装在矿灯上时，根据输入的灯头电流幅度大小测算出灯头的工作电流，从而判断矿灯处于强光或弱光模式，此种电路适用于多种矿灯，不破坏矿灯本身的防爆性，整个电路工作电流为本安电流，符合安全电流范围。

3、本实用新型解决了采煤工作面刮板运输机无线开停信号的问题，填补了国内目前此类技术空白，解决了采煤工作面遇到危急情况紧急无线直接停机的问题，降低了工作面设备和人身事故率，提高了采煤工作面运输机安全开机率，工作面安全运输有了可靠保障。

(四)、附图说明：

图1为矿井无线网络收发控制器的电路原理示意图之一；

图2为矿井无线网络收发控制器的电路原理示意图之二。

(五)、具体实施方式：

实施例一：参见图1，图中，矿井无线网络收发控制器含壳体、有微处理器U1、无线收发器U6、电源模块、信号产生模块，信号产生模块的输出端与微处理器U1的输入口连接，微处理器U1与无线收发器U6之间通过串行口通讯，无线收发器U6的型号为SF6135-B01，电源模块含有稳压器U4和可控稳压器U5，稳压器U4的输出端与微处理器U1、信号产生模块的电源端连接，可控稳压器U5的输出端与无线收发器U6的电源端连接。

信号产生模块含有运算放大器U2，运算放大器U2的反相输入端3通过电阻R4与矿灯接口中的灯头线连接，灯头线通过采样电阻R7接地，运算放大器U2的输出端1通过电阻R5与微处理器U1的模数转换输入口ADC6连接。灯头电流在采样电阻R7上产生的压降经过运算放大器U2放大100倍后输出，再经微处理器U1采样后，快速判断出不同的灯头电流对应的不同灯头工作模式以及灯闪动的次数，灯头工作模式含有强光模式和弱光模式。在强光模式模式下，灯闪一下，微处理器U1控制无线收发器U6发出停机信号，灯闪二下，微处理器U1控制无线收发器U6发出开机信号，灯闪三下，微处理器U1控制无线收发器U6发出运输机倒转信号；在弱光模式下，灯闪二下，微处理器U1控制无线收发器U6发出自动紧急停机信号。

信号产生模块还含有4个发信按键K1、K2、K3、K4，发信按键K1、K2、K3、K4的一端分别与微处理器U1的输入口PB0、PD6、PD7、PD5连接。在不同的灯头工作模式下，按不同的发信按键，可发出不同的信号。

微处理器U1的端口PB3、PB4、PB5、复位口RESET与微处理器编程接口连接，无线收发器U6的端口RTS、SPI_WP、串行口RXD、TXD与无线收发器编程接口连接；可控稳压器U5的控制端C与微处理器U1的输出口PB4连接，稳压器U4和可控稳压器U5的输入端与矿灯接口中的电源VCC1连接，稳压器U4的输出端给微处理器U1和运算放大器U2供电，可控稳压器U5的输出端给无线收发器U6供电；微处理器U1的输出口PB3通过三极管T1驱动蜂鸣器BELL；微处理器U1的输出口PC3通过两个发光二极管L1、L2分别与无线收发器U6的接收指示口R和发送指示口T连接；微处理器U1的输出口PC2与无线收发器U6的复位口RESET连接；微处理器U1的端口PD1、PD0与无线收发器U6的串行口TXD、RXD连接。

当灯头关闭时，微处理器U1检测到灯头电流为零，这时，微处理器U1的输出口发出信号到可控稳压器U5的控制端C，使其输出关断，整个矿井无线网络收发控制器进入待机休眠状态，节省电源消耗，一旦微处理器U1检测到灯头电流进入正常工作状态，立即停止休眠，进入正常工作模式。

微处理器U1的型号为ATMEGA8，为了保证其可靠稳定工作、防止温度漂移，其时钟源选择了有源恒温晶振U3，晶振频率为11.059赫兹；运算放大器U2的型号为LMV358；稳压器U4的型号为1117；可控稳压器U5的型号为3819。

实施例二：参见图2，图中，矿井无线网络收发控制器含有壳体、微处理器U1、无线收发器U6、电源模块、信号产生模块，信号产生模块的输出端与微处理器U1的输入口连接，微处理器U1与无线收发器U6之间通过串行口通讯，无线收发器U6的型号为SF6135-B01，电源模块含有稳压器U8、U9，稳压器U8、U9的输出端与微处理器U1、无线收发器U6、信号产生模块的电源端连接。

信号产生模块含有2个发信按键K5、K6，发信按键K5的一端与微处理器U1的输入口PD2、稳压管W1的负极连接，发信按键K6的一端与微处理器U1的输入口PB2、稳压管W2的负极连接，稳压管W1、W2的正极接地。稳压管W1、W2的作用是为了防止外接发信按键误接等因素产生的高电压窜入微处理器U1端口烧毁微处理器U1。

微处理器U1的输出端PD5、PD6分别通过三极管T2、T3驱动继电器J1、J2的线圈，继电器J1、J2的线圈一端分别与三极管T2、T3的集电极连接，继电器J1、J2的线圈两端分别并接有保护二极管D1、D2，保护二极管D1、D2的正极分别接三极管T2、T3的集电极，继电器J1、J2的触点引出线与输入/输出端子连接；微处理器U1的输入口PC0、PC1、PC2、PC3、PC4、PC5、PD3、PD4连接有拨码开关U7。拨码开关U7可设置不同的矿井无线网络收发控制器的地址，防止通信混乱；保护二极管D1、D2起到抑制脉冲反电动势，防止在释放继电器J1、J2时线圈产生的反电动势电压击穿三极管T2、T3。

微处理器U1的端口PB3、PB4、PB5、复位口RESET与微处理器编程接口连接，无线收发器的端口RTS、SPI_WP、串行口RXD、TXD与无线收发器编程接口连接；稳压器U8的输入端与输入/输出端子上的12V电源端连接，稳压器U8的输出端与稳压器U9的输入端连接，稳压器U8的输出给继电器J1、J2的线圈供电，稳压器U9的输出给微处理器U1、无线收发器供电U6；微处理器U1的输出口PB0、PB1分别连接两个发光二极管L5、L6；微处理器U1的端口PD1、PD0与无线收发器U6的串行口TXD、RXD连接。

微处理器U1的型号为ATMEGA8，为了保证其可靠稳定工作、防止温度漂移，其时钟源选择了有源恒温晶振U3，晶振频率为11.059赫兹；稳压器U8的型号为LM2576；稳压器U9的型号为1117。

Claims (9)

1.一种矿井无线网络收发控制器，含有壳体、微处理器、无线收发器、电源模块，其特征是：还含有信号产生模块，信号产生模块的输出端与微处理器的输入口连接，微处理器与无线收发器之间通过串行口通讯，无线收发器的型号为SF6135-B01，电源模块含有稳压器，稳压器的输出端与微处理器、无线收发器、信号产生模块的电源端连接。

2.根据权利要求1所述的矿井无线网络收发控制器，其特征是：所述信号产生模块含有运算放大器，运算放大器的反相输入端通过电阻与矿灯接口中的灯头线连接，灯头线通过采样电阻接地，运算放大器的输出端通过电阻与微处理器的模数转换输入口连接。

3.根据权利要求2所述的矿井无线网络收发控制器，其特征是：所述信号产生模块还含有一定个数的发信按键，发信按键的一端与微处理器的输入口连接。

4.根据权利要求3所述的矿井无线网络收发控制器，其特征是：所述微处理器的输入/输出口、复位口与微处理器编程接口连接，无线收发器的输入/输出口、串行口与无线收发器编程接口连接；所述稳压器含有稳压器U4和可控稳压器U5，可控稳压器U5的控制端与微处理器的输出口连接，稳压器U4和可控稳压器U5的输入端与所述矿灯接口中的电源线连接，稳压器U4的输出端给微处理器和运算放大器供电，可控稳压器U5的输出端给无线收发器供电；所述微处理器的输出口通过三极管驱动蜂鸣器；所述微处理器的输出口通过两个发光二极管分别与无线收发器的接收指示口和发送指示口连接；微处理器的输出口与无线收发器的复位口连接；微处理器的输入/输出口与无线收发器的串行口连接。

5.根据权利要求4所述的矿井无线网络收发控制器，其特征是：所述微处理器的型号为ATMEGA8；所述运算放大器的型号为LMV358；所述稳压器U4的型号为1117；所述可控稳压器U5的型号为3819。

6.根据权利要求1所述的矿井无线网络收发控制器，其特征是：所述信号产生模块含有一定个数的发信按键，发信按键的一端与微处理器的输入口、稳压管的负极连接，稳压管的正极接地。

7.根据权利要求6所述的矿井无线网络收发控制器，其特征是：所述微处理器的输出端通过三极管驱动继电器的线圈，继电器的线圈一端与三极管的集电极连接，继电器的线圈两端并接有保护二极管，保护二极管的正极接三极管的集电极，继电器的触点引出线与输入/输出端子连接；所述微处理器的输入口连接有拨码开关。

8.根据权利要求7所述的矿井无线网络收发控制器，其特征是：所述微处理器的输入/输出口、复位口与微处理器编程接口连接，无线收发器的输入/输出口、串行口与无线收发器编程接口连接；所述稳压器含有稳压器U8和稳压器U9，稳压器U8的输入端与所述输入/输出端子上的12V电源端连接，稳压器U8的输出端与稳压器U9的输入端连接，稳压器U8的输出给所述继电器的线圈供电，稳压器U9的输出给微处理器、无线收发器供电；所述微处理器的输出口分别连接两个发光二极管；微处理器的输入/输出口与无线收发器的串行口连接。

9.根据权利要求8所述的矿井无线网络收发控制器，其特征是：所述微处理器的型号为ATMEGA8；所述稳压器U8的型号为LM2576；所述稳压器U9的型号为1117。

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