CN201868848U

CN201868848U - 具有无线通讯功能的断电控制器

Info

Publication number: CN201868848U
Application number: CN2010205917940U
Authority: CN
Inventors: 王羽; 卓敬黎; 李莹莹; 李军
Original assignee: Chongqing Institute of China Coal Research Institute
Current assignee: CCTEG Chongqing Research Institute Co Ltd
Priority date: 2010-11-04
Filing date: 2010-11-04
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2020-11-04

Abstract

本实用新型公开了一种具有无线通讯功能的断电控制器，包括电源箱、主机箱和红外甲烷传感器，其中，电源箱和主机箱固定在移动设备上，电源箱连接移动设备电源输出，电源箱将交流电转换为直流本安电源，为主机箱和红外甲烷传感器供电；其特征在于：主机箱的输入端连接红外甲烷传感器，接收红外甲烷传感器输出的甲烷浓度信号和甲烷浓度超限断电信号，主机箱的输出端连接电源箱的控制端，主机箱输出断电控制信号到电源箱；主机箱还通过无线方式与外部无线接收转换器连接，外部无线接收转换器通过无线方式与监控分站相连接，主机箱通过无线接收转换器将甲烷浓度信号传输到监控分站，非常适合我国煤矿使用。

Description

具有无线通讯功能的断电控制器

技术领域

本实用新型涉及断电控制器，具体涉及具有无线通讯功能的断电控制器。

背景技术

瓦斯监控是煤矿安全监控系统重要的组成部分，现在国内煤矿的瓦斯监控系统几乎覆盖了整个矿井，随着全矿井自动化系统的推广，煤矿机械化程度不断提高，井下大型移动机械设备的使用越来越频繁，《煤矿安全规程》明确规定，采煤机必须设置机载式甲烷断电器，当甲烷浓度超过断电点后，必须切断采煤机电源，以保证安全；但是传统车载甲烷断电器采用热催化原理，量程窄，调校周期长；没有数据传输功能，地面监控中心无法掌握现场情况；无备用电源，甲烷超限断电后无法继续进行监测。因此，目前，刨煤机附近的瓦斯在线监控和数据传输一直是个难点，工作面现场环境十分恶劣，而且刨煤机在工作面来回移动，传统的有线监测设备不便安装、维护和使用。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种具有无线通讯功能的断电控制器。

为了解决上述问题，根据本实用新型的技术方案，一种具有无线通讯功能的断电控制器，包括电源箱、主机箱和红外甲烷传感器，其中，电源箱和主机箱固定在移动设备上，电源箱连接移动设备电源输出，电源箱将交流电转换为直流本安电源，为主机箱和红外甲烷传感器供电；其特点是：

主机箱的输入端连接红外甲烷传感器，接收红外甲烷传感器输出的甲烷浓度信号和甲烷浓度超限断电信号，主机箱的输出端连接电源箱的控制端，主机箱输出断电控制信号到电源箱；主机箱还通过无线方式与外部无线接收转换器连接，外部无线接收转换器通过无线方式与监控分站相连接，主机箱通过无线接收转换器将甲烷浓度信号传输到监控分站；

电源箱内部设置有继电器，电源箱接收主机箱输出的断电控制信号，控制继电器输出开和闭的触点信号，并输出到移动设备，从而控制移动设备的开停。

根据所述本实用新型所述的具有无线通讯功能的断电控制器的优选方案，所述主机箱内设置有断电控制电路、单片机电路和无线发射模块；其中：

断电控制电路的输入端连接单片机电路的其中一个输出端，断电控制电路的输出端连接电源箱的控制端，断电控制电路接收单片机电路输出的甲烷浓度超限断电信号，输出断电控制信号到电源箱；

单片机电路的其中一个输入口连接红外甲烷传感器的输出端，单片机电路的其中一个输入口连接电源箱的输出端，单片机电路的其中一个输出端连接断电控制电路的输入端，单片机电路的一个输出端TX连接无线发射模块的一个输入端，单片机电路的一个输入端RX连接无线发射模块的一个输出端，单片机电路接收红外甲烷传感器输出的甲烷浓度信号和甲烷浓度超限断电信号，将甲烷浓度超限断电信号输出到断电控制电路的输入端，并将甲烷浓度信号输出到无线发射模块，无线发射模块通过外部的无线接收转换器将甲烷浓度信号传输到监控分站；单片机电路检测电源箱的输出电压，判断电源箱输出电压是否正常。

根据所述具有无线通讯功能的断电控制器的优选方案，主机箱内还设置有第一开关电源电路、第一过压保护电路、第二开关电源电路、第二过压保护电路、充电电路、充电控制电路、电源切换电路和备用电池；其中：

电源箱的直流本安电源输出端连接第一开关电源电路的输入端和电源切换电路的输入端；

第一开关电源电路的输入端连接电源箱的直流本安电源输出端，第一开关电源电路的输出端连接第一过压保护电路的输入端，第一开关电源电路将电源箱输出的直流电压转换成充电电路的工作电压，并通过第一过压保护电路为充电电路提供工作电压；

第一过压保护电路的输出端连接充电电路的输入端，充电电路的控制端连接充电控制电路的输出端，充电电路的输出端连接备用电池，充电电路接收第一过压保护电路输出的电压和接收充电控制电路输出的控制信号，为备用电池充电；

单片机电路的其中一个输入端还连接备用电池的输出端，单片机电路检测备用电池的电压，当备用电池的电压低于设定值时，单片机电路输出控制信号到充电控制电路的输入端；

充电控制电路的输入端连接单片机电路的其中一个输出端，充电控制电路的输出端连接充电电路的控制端；充电控制电路接收单片机电路输出的控制信号，输出控制信号到充电电路；充电控制电路控制充电电路对备用电池进行充电，当备用电池电压大于设定值时，控制充电电路停止充电，当备用电池的电压低于设定值时，控制充电电路对备用电池进行充电。

备用电池的输出端还连接电源切换电路的一个输入端；

电源切换电路的另一输入端连接电源箱的直流本安电源输出端，电源切换电路的输出端连接单片机电路的电源端、第二开关电源电路的输入端和红外甲烷传感器的电源端；

第二开关电源电路通过第二过压保护电路为断电控制电路、充电控制电路、无线发射模块提供工作电压。

由于设置备用电池和电源切换电路进行电源切换，保证在甲烷超限断电后系统由备用电池供电，能继续进行监测甲烷浓度，大大提高煤矿瓦斯监控系统安全性。

根据所述本实用新型所述的具有无线通讯功能的断电控制器的优选方案，所述断电控制电路由断电控制继电器K2、三极管Q9、二极管D19～D22、电阻R31、发光二极管LED4构成；二极管D19、D20串联连接，二极管D19的正极连接第二过压保护电路的输出端，二极管D20的负极连接断电控制继电器K2的线圈的一端，断电控制继电器K2的线圈的另一端连接三极管Q9的集电极，三极管Q9的发射极接地，三极管Q9的基极通过发光二极管LED4以及电阻R31连接单片机电路的其中一个输出端。

根据所述本实用新型所述的具有无线通讯功能的断电控制器的优选方案，所述电源切换电路包括电阻R24～R29、稳压管Z1、二极管D12、D13、比较器IC5、三极管Q8、场效应三极管Q7，电阻R24与稳压管Z1串联连接, 电阻R24的一端连接备用电池的正端，稳压管Z1的正极接地，电阻R25、R26串联连接，电阻R25的一端连接电源箱的直流本安电源输出端，电阻R26的一端接地，比较器IC5的正向输入端连接电阻R24与稳压管Z1的连接节点，比较器IC5的反向输入端连接电阻R26与电阻R25的连接节点，比较器IC5的输出端通过电阻R28连接备用电池的正端，比较器IC5的输出端通过电阻R29连接三极管Q8的基极，三极管Q8的发射极接地，三极管Q8的集电极连接场效应三极管Q7的栅极，场效应三极管Q7的源极连接备用电池(E)的正端，场效应三极管Q7的栅极和场效应三极管Q7的源极之间连接电阻R27, 场效应三极管Q7的漏极连接二极管D13的正极，二极管D13的负极连接二极管D12的负极、单片机电路的电源端、第二开关电源电路的输入端和红外甲烷传感器的电源端；二极管D12的正极连接电源箱的直流本安电源输出端。

本实用新型所述的具有无线通讯功能的断电控制器的有益效果是：本实用新型利用红外甲烷检测技术监测甲烷浓度，利用无线网络技术将相关监测信息传输到煤矿现有瓦斯监控系统，自带本安后备电源，甲烷超限断电后能继续进行监测，大大提高煤矿瓦斯监控系统安全性，非常适合我国煤矿井下使用，具有极大的经济效益和社会效益。

附图说明

图1是本实用新型所述的具有无线通讯功能的断电控制器的电路原理框图。

图2是本实用新型所述的具有无线通讯功能的断电控制器的主机箱17的电路原理框图。

图3是本实用新型所述的第一开关电源电路1、第一过压保护电路2、第二开关电源电路3和第二过压保护电路4的电路原理图。

图4是本实用新型所述的充电电路5、电源切换电路11的电路原理图。

图5是本实用新型所述的断电控制电路6、充电控制电路7、单片机电路12和无线发射模块13的电路原理图。

图6是本实用新型所述的单片机电路12的程序流程框图。

具体实施方式

参见图1至图3，一种具有无线通讯功能的断电控制器，由电源箱16、主机箱17和红外甲烷传感器19构成，其中，电源箱16和主机箱17固定在移动设备上，电源箱16连接移动设备电源输出，电源箱16将交流电转换为直流本安电源，为主机箱17和红外甲烷传感器19供电；其中，主机箱17的输入端连接红外甲烷传感器19，接收红外甲烷传感器19输出的甲烷浓度信号和甲烷浓度超限断电信号；主机箱17的输出端连接电源箱16的控制端，主机箱17输出断电控制信号到电源箱16；主机箱17还通过无线方式与外部的无线接收转换器18连接，外部的无线接收转换器18通过无线方式与监控分站相连接，主机箱17通过外部的无线接收转换器18将甲烷浓度信号传输到监控分站；

电源箱16内部设置有继电器，电源箱16接收主机箱17输出的断电控制信号，控制继电器输出开和闭的触点信号，并输出到移动设备，从而控制移动设备的开停。

其中，所述主机箱17内设置有断电控制电路6、单片机电路12、无线发射模块13、第一开关电源电路1、第一过压保护电路2、第二开关电源电路3、第二过压保护电路4、充电电路5、充电控制电路7、电源切换电路11和备用电池E；其中：

断电控制电路6的输入端连接单片机电路12的其中一个输出端，断电控制电路6的输出端连接电源箱16的控制端，断电控制电路6接收单片机电路12输出的甲烷浓度超限断电信号，输出断电控制信号到电源箱16；

单片机电路12的其中一个输入口连接红外甲烷传感器19的输出端，单片机电路12的其中一个输入口连接电源箱16的输出端，单片机电路12的其中一个输出端连接断电控制电路6的输入端，单片机电路12的一个输出端TX连接无线发射模块13的一个输入端，单片机电路12的一个输入端RX连接无线发射模块13的一个输出端，单片机电路12接收红外甲烷传感器19输出的甲烷浓度信号和甲烷浓度超限断电信号，将甲烷浓度超限断电信号输出到断电控制电路6的输入端，并将甲烷浓度信号输出到无线发射模块13，无线发射模块13通过外部的无线接收转换器18将甲烷浓度信号传输到监控分站；单片机电路12还检测电源箱16的输出电压，判断电源箱16输出电压是否正常；单片机电路12的其中一个输入端还连接备用电池的输出端，单片机电路12检测备用电池的电压，当备用电池E的电压低于设定值时，单片机电路12输出控制信号到充电控制电路7的输入端；

电源箱16的直流本安电源输出端连接第一开关电源电路1的输入端和电源切换电路11的输入端；

第一开关电源电路1的输入端连接电源箱16的直流本安电源输出端，第一开关电源电路1的输出端连接第一过压保护电路2的输入端，第一开关电源电路1将电源箱16输出的直流电压24V转换成充电电路5的工作电压16V，并通过第一过压保护电路2为充电电路5提供工作电压；

第一过压保护电路2的输出端连接充电电路5的输入端，充电电路5的控制端连接充电控制电路7的输出端，充电电路5的输出端连接备用电池，充电电路5接收第一过压保护电路2输出的电压和接收充电控制电路7输出的控制信号，为备用电池E充电；

充电控制电路7的输入端连接单片机电路12的其中一个输出端，充电控制电路7的输出端连接充电电路5的控制端；充电控制电路7接收单片机电路12输出的控制信号，输出控制信号到充电电路5；

备用电池E的输出端还连接电源切换电路11的一个输入端；

电源切换电路11的另一输入端连接电源箱16的直流本安电源输出端，电源切换电路11的输出端连接单片机电路12的电源端、第二开关电源电路3的输入端和红外甲烷传感器19的电源端；

第二开关电源电路3通过第二过压保护电路4为断电控制电路6、充电控制电路7、无线发射模块13提供工作电压。

在具体实施例中，为保证单片机电路12稳定工作，电源切换电路11输出的电压通过三端稳压器IC7后再为单片机电路12供电。

参见图5，所述断电控制电路6由断电控制继电器K2、三极管Q9、二极管D19～D22、电阻R31、发光二极管LED4构成；二极管D19、D20串联连接，二极管D19的正极连接第二过压保护电路4的输出端，二极管D20的负极连接断电控制继电器K2的线圈的一端，断电控制继电器K2的线圈的另一端连接三极管Q9的集电极，三极管Q9的发射极接地，三极管Q9的基极通过发光二极管LED4以及电阻R31连接单片机电路12的其中一个输出端。

参见图4，所述电源切换电路11包括电阻R24～R29、稳压管Z1、二极管D12、D13、比较器IC5、三极管Q8、场效应三极管Q7，电阻R24与稳压管Z1串联连接, 电阻R24的一端连接备用电池E的正端，稳压管Z1的正极接地，电阻R25、R26串联连接，电阻R25的一端连接电源箱16的直流本安电源输出端，电阻R26的一端接地，比较器IC5的正向输入端连接电阻R24与稳压管Z1的连接节点，比较器IC5的反向输入端连接电阻R26与电阻R25的连接节点，比较器IC5的输出端通过电阻R28连接备用电池E的正端，比较器IC5的输出端通过电阻R29连接三极管Q8的基极，三极管Q8的发射极接地，三极管Q8的集电极连接场效应三极管Q7的栅极，场效应三极管Q7的源极连接备用电池E的正端，场效应三极管Q7的栅极和场效应三极管Q7的源极之间连接电阻R27, 场效应三极管Q7的漏极连接二极管D13的正极，二极管D13的负极连接二极管D12的负极、单片机电路12的电源端、第二开关电源电路3的输入端和红外甲烷传感器19的电源端；二极管D12的正极连接电源箱16的直流本安电源输出端。

参见图4，充电电路5包括集成电路IC4、场效应三极管Q5所述集成电路IC4可以选择LS2365T。

具有无线通讯功能的断电控制器的工作原理是：主机箱电源输入为电源箱提供的24V本安电源，外接红外甲烷传感器14将甲烷浓度信号和超限断电信号输入到主机箱17，通过无线发射模块13发送给外部的无线接收转换器18，无线接收转换器18与监控分站相连接，将数据传输到监控系统。断电信号控制电源箱内部的继电器产生触点信号，控制移动设备开停。

在具体实施例中，为主机箱17供电有两种方式，当移动设备正常供电时，备用电池处于充电或者饱和状态，由24V本安电源直接供电；当移动设备不供电时，由备用电池供电，当备用电池电压降低到设定值，备用电池也停止供电，主机箱17和电源箱16都停止工作。两种供电方式通过电源切换电路11选择。

单片机电路12从红外甲烷传感器19接口读入甲烷浓度值和断电信号，经过无线通讯模块13发送到外部的无线接收转换器18，充电控制电路7控制电池充放电，断电控制电路6控制主机箱内的继电器产生开闭触点信号。

正常工作时，电源箱16将移动设备电源转化为24本安电源为主机箱17供电；主机箱17从红外甲烷传感器19读入甲烷浓度值和断电信号，并且将数据通过无线方式传输到监控系统，同时输出断电信号控制移动设备开停。

单片机电路12包括单片机IC6，在具体实施例中，单片机IC6可以选择PIC16F690或者PIC16F689，并且在单片机IC6设置有图6所示的程序，单片机程序工作流程如下，

开始初始化设置；

读入甲烷浓度值、断电信号、24V电源电压和备用电池电压；

判断电源箱工作情况，若24V本安电源电压已经小于15V，则启动备用电池供电；

判断备用电池电压是否小于9V，若备用电池供电并且电源值小于9V，主机停止工作，对电池进行欠压保护；

对数据进行处理，需断点时输出断电信号到断电控制电路6，通过UART串口通讯方式向无线发射模块13发送数据，利用无线发射模块13将数据传送到无线接收转换器18，无线接收转换器18将数据传输到监控系统，需断电时输出断电信号到断电控制电路6。

Claims

1.一种具有无线通讯功能的断电控制器，包括电源箱（16）、主机箱（17）、红外甲烷传感器（19），其中，电源箱（16）和主机箱（17）固定在移动设备上，电源箱（16）连接移动设备电源输出，电源箱（16）将交流电转换为直流本安电源，为主机箱（17）和红外甲烷传感器（19）供电；其特征在于：

主机箱（17）的输入端连接红外甲烷传感器（19），接收红外甲烷传感器（19）输出的甲烷浓度信号和甲烷浓度超限断电信号；主机箱（17）的输出端连接电源箱（16）的控制端，主机箱（17）输出断电控制信号到电源箱（16）；主机箱（17）还通过无线方式与外部的无线接收转换器（18）连接，外部无线接收转换器（18）通过无线方式与监控分站相连接，主机箱（17）通过外部的无线接收转换器（18）将甲烷浓度信号传输到监控分站；

电源箱（16）内部设置有继电器，电源箱（16）接收主机箱（17）输出的断电控制信号，控制继电器输出开和闭的触点信号，并输出到移动设备，从而控制移动设备的开停。

2.根据权利要求1所述的具有无线通讯功能的断电控制器，其特征在于：所述主机箱（17）内设置有断电控制电路（6）、单片机电路（12）和无线发射模块（13）；其中：

断电控制电路（6）的输入端连接单片机电路（12）的其中一个输出端，断电控制电路（6）的输出端连接电源箱（16）的控制端，断电控制电路（6）接收单片机电路（12）输出的甲烷浓度超限断电信号，输出断电控制信号到电源箱（16）；

单片机电路（12）的其中一个输入口连接红外甲烷传感器（19）的输出端，单片机电路（12）的其中一个输入口连接电源箱（16）的输出端，单片机电路（12）的其中一个输出端连接断电控制电路（6）的输入端，单片机电路（12）的一个输出端TX连接无线发射模块（13）的一个输入端，单片机电路（12）的一个输入端RX连接无线发射模块（13）的一个输出端，单片机电路（12）接收红外甲烷传感器（19）输出的甲烷浓度信号和甲烷浓度超限断电信号，将甲烷浓度超限断电信号输出到断电控制电路（6）的输入端，并将甲烷浓度信号输出到无线发射模块（13），无线发射模块（13）通过外部的无线接收转换器（18）将甲烷浓度信号传输到监控分站；单片机电路（12）检测电源箱（16）的输出电压，判断电源箱（16）输出电压是否正常。

3.根据权利要求2所述的具有无线通讯功能的断电控制器，其特征在于：所述主机箱（17）内还设置有第一开关电源电路（1）、第一过压保护电路（2）、第二开关电源电路（3）、第二过压保护电路（4）、充电电路（5）、充电控制电路（7）、电源切换电路（11）和备用电池（E）；其中：

电源箱（16）的直流本安电源输出端连接第一开关电源电路（1）的输入端和电源切换电路（11）的输入端；

第一开关电源电路（1）的输入端连接电源箱（16）的直流本安电源输出端，第一开关电源电路（1）的输出端连接第一过压保护电路（2）的输入端，第一开关电源电路（1）将电源箱（16）输出的直流电压转换成充电电路（5）的工作电压，并通过第一过压保护电路（2）为充电电路（5）提供工作电压；

第一过压保护电路（2）的输出端连接充电电路（5）的输入端，充电电路（5）的控制端连接充电控制电路（7）的输出端，充电电路（5）的输出端连接备用电池，充电电路（5）接收第一过压保护电路（2）输出的电压和接收充电控制电路（7）输出的控制信号，为备用电池（E）充电；

单片机电路（12）的一个输入端还连接备用电池（E）的输出端，单片机电路（12）检测备用电池（E）的电压，当备用电池（E）的电压低于设定值时，单片机电路（12）输出控制信号到充电控制电路（7）的输入端；

充电控制电路（7）的输入端连接单片机电路（12）的一个输出端，充电控制电路（7）的输出端连接充电电路（5）的控制端；充电控制电路（7）接收单片机电路（12）输出的控制信号，输出控制信号到充电电路（5）；

备用电池（E）的输出端还连接电源切换电路（11）的一个输入端；

电源切换电路（11）的另一输入端连接电源箱（16）的直流本安电源输出端，电源切换电路（11）的输出端连接单片机电路（12）的电源端、第二开关电源电路（3）的输入端和红外甲烷传感器（19）的电源端；

第二开关电源电路（3）通过第二过压保护电路（4）为断电控制电路（6）、充电控制电路（7）、无线发射模块（13）提供工作电压。

4.根据权利要求3所述的具有无线通讯功能的断电控制器，其特征在于：所述断电控制电路（6）由断电控制继电器K2、三极管Q9、二极管D19～D22、电阻R31、发光二极管LED4构成；二极管D19、D20串联连接，二极管D19的正极连接第二过压保护电路（4）的输出端，二极管D20的负极连接断电控制继电器K2的线圈的一端，断电控制继电器K2的线圈的另一端连接三极管Q9的集电极，三极管Q9的发射极接地，三极管Q9的基极通过发光二极管LED4以及电阻R31连接单片机电路（12）的其中一个输出端。

5.根据权利要求3或4所述的具有无线通讯功能的断电控制器，其特征在于：所述电源切换电路（11）包括电阻R24～R29、稳压管Z1、二极管D12、D13、比较器IC5、三极管Q8、场效应三极管Q7，电阻R24与稳压管Z1串联连接, 电阻R24的一端连接备用电池（E）的正端，稳压管Z1的正极接地，电阻R25、R26串联连接，电阻R25的一端连接电源箱（16）的直流本安电源输出端，电阻R26的一端接地，比较器IC5的正向输入端连接电阻R24与稳压管Z1的连接节点，比较器IC5的反向输入端连接电阻R26与电阻R25的连接节点，比较器IC5的输出端通过电阻R28连接备用电池（E）的正端，比较器IC5的输出端通过电阻R29连接三极管Q8的基极，三极管Q8的发射极接地，三极管Q8的集电极连接场效应三极管Q7的栅极，场效应三极管Q7的源极连接备用电池(E)的正端，场效应三极管Q7的栅极和场效应三极管Q7的源极之间连接电阻R27, 场效应三极管Q7的漏极连接二极管D13的正极，二极管D13的负极连接二极管D12的负极、单片机电路（12）的电源端、第二开关电源电路（3）的输入端和红外甲烷传感器（19）的电源端；二极管D12的正极连接电源箱（16）的直流本安电源输出端。