CN202856395U - 一种矿灯充电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及矿灯充电技术领域，公开了一种矿灯充电装置。该装置包括具有充电架控制器的充电架和多个充电位，每个充电位包括充电位控制器及与充电位控制器连接的充电座，充电座用于给矿灯充电；所述充电位控制器包括单片机，所述单片机连接有充电状态检测模块，所述充电状态检测模块用于检测充电位充电状态信息；所述单片机连接有通信模块，所述通信模块用于将充电位信息上传给充电位所在充电架上的充电架控制器。可以及时了解矿灯充电情况，且对达到充电次数的矿灯可以得到及时更换。

Description

一种矿灯充电装置

技术领域

本实用新型涉及矿灯充电技术领域，更具体地涉及一种矿灯充电装置。

背景技术

矿灯是矿工作业的必备，矿灯的正常运作是矿工的人生安全最起码的保障，因此，矿灯的充电状态尤为重要，实际矿灯充电过程中很少有矿工及时了解矿灯的充电状态，充电状态包括未充电、正在充电、充满和故障，故障是在充电过程中出现充电接口突然松动等原因导致的接触不良或者电池受损等情况时，导致充电很久也无法充满，其会导致矿工在常规充电时间达到后需要用灯时不能及时用灯，还可能为安全带来隐患。

为保证矿灯工作的可靠性，使用到一定程度应及时更换，对于矿灯的更换，目前的办法是一定程度统一更换，但是由于矿灯的使用频率不尽相同，有的差异很大，定期统一更换存在一定程度的浪费。

发明内容

为弥补上述缺陷，本实用新型要解决的技术问题是提出一种矿灯充电装置，采集充电位上矿灯充电状态，并将充电状态以图形的方式显示在每个充电位的显示屏上，便于及时了解充电情况；另外，得知矿灯的充电情况，可以及时更换达到充电次数的矿灯，及时排除异常充电情况；当非正常充电情况时，即充电故障时，可自动报警，排除安全隐患。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现。

一种矿灯充电装置，其特征在于，包括具有充电架控制器的充电架和多个充电位，每个充电位包括充电位控制器及与充电位控制器连接的充电座，充电座用于给矿灯充电；所述充电位控制器包括单片机，所述单片机连接有充电状态检测模块，所述充电状态检测模块用于检测充电位充电状态信息；所述单片机连接有通信模块，所述通信模块用于将充电位信息上传给充电位所在充电架上的充电架控制器。

上述技术方案的特点和进一步改进在于：

（1）还包括与所述充电位连接的充电位显示模块，所述充电位显示模块用于显示充电位信息。

（2）还包括与所述充电架连接的充电架显示模块，所述充电架显示模块用于显示充电架信息。

（3）所述单片机连接有环境亮度采集模块，所述环境亮度采集模块包括光敏电阻。

（4）所述单片机连接有红外设置模块，所述红外设置模块包括红外信号接收器和用于红外设置的红外信号遥控器。

（5）所述单片机连接有字库模块，所述字库模块是将字符编码转换为图形编码。

本实用新型矿灯充电装置中充电位连接有充电位控制器，多个充电位并联在一个充电架上，充电架上连接有充电架控制器，充电位与充电架之间使用MAX485芯片，通过MS485协议进行充电位与充电架之间的通信，采集各充电位的充电状态信息，并分析得到充电分析信息，充电位设有显示充电状态及分析信息的充电位显示屏，不仅可以及时了解矿灯的充电情况，而且达到更换次数的矿灯能够得到及时更换。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步详细说明。

图1为本实用新型实施例矿灯充电装置示意图；

图2为本实用新型实施例矿灯充电装置中充电位电路原理示意图；

图3为本实用新型实施例矿灯充电装置字库芯片接线示意图；

图4为本实用新型实施例矿灯充电检测电路示意图；

图5为本实用新型实施例充电位充电信息处理流程图。

具体实施方式

本实用新型实施例单片机选取STC12C5A60S2单片机，下称单片机；显示屏选取KS0108控制器的12864LCD显示屏。

参考附图1，本实用新型矿灯充电装置包括具有充电架控制器的充电架和多个充电位，每个充电位包括充电位控制器，充电架与充电位之间通过RS485协议进行通信，信息采集均为轮询方式。充电架连接有充电架显示屏,用于显示充电架信息，充电架信息为该充电架上所有充电位信息；充电位连接有充电位显示屏，用于显示充电位信息。

结合附图2，充电位包括充电位控制器，充电位控制器包括单片机，单片机的第一串口UART连接有通信模块，即接口芯片MAX485，第一串口UART包括第一串口数据接收端P3.O/RxD和第一串口数据发送端P3.1/TxD。充电位控制器通过RS485协议与充电架控制器进行通信。充电位控制器可将采集到的充电状态信息进行分析，得到充电分析信息，充电状态信息和充电分析信息构成充电位信息，充电位控制器将充电位信息上传给充电架控制器，充电架控制器对充电架上所有充电位信息进行统计得到充电架信息。充电状态信息包括：未充电、正在充电、充满或故障。充电分析信息包括矿工出勤信息和矿灯使用记录信息，所述矿工出勤信息包括：当充电位为空载时，该充电位对应的矿工出勤；当充电位为正在充电、充满或故障时，该充电位矿工下班；所述矿灯使用记录信息包括矿灯使用时限和矿灯充电次数。充电状态信息和充电分析信息构成的充电位信息通过充电位显示屏显示。充电架信息包括充电架上所有充电位的充电状态信息和充电分析信息，充电架信息通过充电架显示屏显示，充电架显示屏还显示充电架架号。

MAX485的1端口/RO与单片机的P3.O/RxD连接,MAX485的4端口/DI与单片机的P3.1/TxD连接；MAX485的2端口//RE和3端口/DE分别为接收和发送的使能端，MAX485的2端口//RE和3端口/DE同时连接到单片机的P3.5口。当2端口//RE为逻辑0时，MAX485处于接收状态；当3端口/DE为逻辑1时，MAX485处于发送状态，由于MAX485工作在半双工状态，所以只需用单片机的一个管脚控制这两个引脚即可。MAX485的A/6接收端口与充电架的发送端口连接，B/7发送端口与充电架的接收端连接，MAX485的A/6端口和B/7端口分别为接收和发送的差分信号端,当A/6引脚的电平高于B/7时，代表发送的数据为1；当A/6的电平低于B/7端时，代表发送的数据为0。

单片机的P0.0-P0.7口接充电位显示屏数据信号线接口，单片机的P2.0-P2.4口接充电位显示屏控制信号线接口。单片机的输入口P3.3/INTO连接红外信号接收器HS0038芯片的SGN接口，红外信号接收器和红外遥控器构成红外设置模块，通过红外遥控器进行红外设置，可以设置充电位控制器存储的信息，其设置内容可通过充电位显示屏显示，也可以设置充电架控制器存储的信息，其设置内容可通过充电架显示屏显示。

单片机的XTAL1和XTAL2引脚接典型晶振电路，晶振电路中C2正极接单片机的XTAL2引脚,C3正极接单片机的XTAL1引脚,X晶振两端并联在C2正极和C3正极上；当直接使用外部时钟源时，XTAL1引脚晶振是外部时钟源的输入端，XTAL2引脚可浮空，此时，XTAL2实际是将XTAL1输入的时钟进行输出。

单片机的P4.7/RST引脚接复位电路，P4.7/RST引脚连接在C1负极和R1之间。单片机的P3.7/RD口连接有用于打开或关闭红外设置的按钮开关。

单片机还连接有发光电路，单片机的P1.2口依次串联发光二极管D1和第二电阻R2，单片机的P1.4口依次串联发光二极管D2和第三电阻R3，第二电阻R2与第三电阻R3均连接到电源VCC上，该发光电路中的发光二极管D1和D2可以发出不同颜色的光，D1红光亮则表示在充电，D2绿灯亮则表示电充满。

单片机的P1.1口连接光控开关电路，光控开关电路包括依次串联的电阻R4和光敏电阻，光敏电阻另一端接地，单片机的P1.1口连接至电阻R4与光敏电阻之间，光敏电阻通过感应外部环境光线亮度变化，来判断充电位面板是否被打开。充电位的箱体内部装有一盏LED照明灯，当外部环境光线亮时，表示充电位面板被打开，光敏电阻的阻值很小，电源电压VCC经整流后的直流电压，在R4和光敏电阻上分压很小，LED照明灯亮；当外部环境光线暗时，表示充电位面板被关闭，光敏电阻的阻值很大，R4和光敏电阻分压很大，LED照明灯灭，其中，判断光线明暗的阈值可通过红外遥控器进行设置。

参考附图3，由于KS0108控制器的12864LCD显示屏未内置字库芯片，单片机通过SPI协议外接GT21H16S2Y字库芯片将汉字字符编码转换为显示所需的图形编码，可以将充电位的充电状态以图形的形式显示在充电位显示屏上。

字库芯片的片选输入端CS#连接至单片机的标准I/O口P1.3；字库芯片的串行数据输出端SO连接至单片机串行接口的标准I/O口P1.6，该信号用来把数据从芯片串行输出；字库芯片的CP+端连接到电容C4的正极；字库芯片的HOLD#端通过连接电阻R4与电源VCC连接，该信号用于片选信号有效期间暂停数据传输，在总线挂起期间，串行数据输出信号处于高组态，芯片不对串行数据输入信号和串行时钟信号进行响应；字库芯片的SCLK端接线至单片机的同步串行接口的时钟信号端P1.7；字库芯片的SI端口与单片机的标准I/O口P1.5连接。汉字编码信号由单片机P1.5口进入字库芯片的SI端，通过字库芯片转换，最后由SO口输出图形编码给单片机P1.6口。

参考附图4，单片机的标准I/O口P1.0连接有充电检测电路，该充电检测电路基本原理是在充电回路中串联一个检流电阻R7，采集通过检流电阻R7的电流来判断充电状态：当电流为零时，表示未充电；当电流稳定到一定值600-800mA时，表示正在充电；当电流减小到一定值50mA时，表示已充满；当正在充电维持一定时间（一定时间可以设置，这里设置为12小时），仍未充满，表示故障。

另一方面，较小的电阻会导致分辨率较低，不利于单片机的AD转换采集，因此，检流电阻R7两端并联连接至MAX472芯片的RG1端口和RG2端口，该MAX472芯片为高精度电流检测放大器，可将电流放大至合适的范围后，由MAX472芯片的OUT口连接至单片机的P1.0进行采集。在MAX472芯片的OUT端口与单片机的P1.0口接有与地相接的电阻R6，目的是将电流信号转换为电压信号。RG1端口外接到电源的输入端VIN，在检流电阻R7与RG1之间串联电阻R5，在检流电阻R7与RG2之间串联电阻R8，检流电阻R7与电阻R8接线端还接有矿灯电池的正极，图中的F为保险。

参考附图5，充电位充电信息处理流程具体如下：

S101：在LCD充电位显示屏显示充电位信息；

充电位信息包括充电状态信息和充电分析信息，

充电状态信息包括未充电、正在充电、充满或故障。

充电分析信息包括矿工出勤信息和矿灯使用记录信息，

所述矿工出勤信息包括：当充电位为空载时，该充电位对应的矿工出勤；当充电位为正在充电、充满或故障时，该充电位矿工下班；

所述矿灯使用记录信息包括矿灯使用时限和矿灯充电次数。

S102：采集充电电路电流大小；

采集通过检流电阻R7的电流来判断充电状态：当电流为零时，表示未充电；当电流稳定到一定值600-800mA时，表示正在充电；当电流减小到一定值50mA时，表示充满；当正在充电维持12小时，仍未充满，表示故障。

S103：充电状态发生变化了吗？如果发生变化，则进入步骤S104；如果没有发生变化，进入步骤S105；

S104：刷新充电位显示屏；

S105：采集光敏电阻端电压并进行A/D转换；

当外部环境光线亮时，表示充电位面板被打开，光敏电阻的阻值很小，电源电压VCC经整流后的直流电压，在R4和光敏电阻上分压很小，LED照明灯亮；当外部环境光线暗时，表示充电位面板被关闭，光敏电阻的阻值很大，R4和光敏电阻分压很大，LED照明灯灭。

S106：端电压大于阈值吗？如果大于，进入步骤S107；如果不大于，进入步骤S108；

S107：充电位LED灯亮；

S108：充电位LED灯灭；

S109：收到充电架控制器命令了吗？如果收到，进入步骤S110；如果没有收到，进入步骤S111；

S110：更新矿工基本信息吗？如果更新，进入步骤S112；否则，进入步骤S111；

矿工与矿灯绑定，充电架上所有充电位控制器还记载矿工基本信息，矿工基本信息包括矿工姓名、部门及该矿工的矿灯所在充电位，该矿工基本信息也可通过充电位显示屏进行显示。

S111：收到请求充电位信息命令吗？如果收到，进入步骤S113；否则，进入步骤S114；

S112：接收存储矿工基本信息并刷新充电位显示屏，并进入步骤S114；

S113：发送地址码和充电位信息，并进入步骤S114；

S114：红外设置按钮按下了吗？如果按下，进入步骤S115；否则，转入步骤S102；

S115：选择菜单项；

S116：地址码设置吗？如果是，进入步骤S117；否则，进入步骤S118；

S117：进行地址设置，然后进入步骤S122；

S118：光敏亮度阈值设置吗？如果是，进入步骤S119；否则，进入步骤S120；

光敏电阻端电压随光线明暗变化的光敏亮度阈值可通过红外遥控器进行设置。

S119：设置光敏亮度阈值，然后转入步骤S122；

S120：调试功能打开了吗？如果打开，如果打开，进入步骤S121,否则，转入步骤S102；

S121：显示屏显示充电电流和光敏电阻端电压；

S122：退出红外设置功能，并转入步骤S102。

充电位控制器对矿灯充电状态进行采集，并分析得到充电分析信息，充电架控制器汇总该充电架上所有充电位充电分析信息，进行自动统计矿灯出勤次数可以得到该充电架上所有矿灯的矿工出勤信息，也可以得到该充电架上所有矿工的矿灯使用记录信息，可以减轻管理人员的工作量，更重要的是能进行矿灯超时自动报警提示，为煤矿的安全生产提供可靠保障。

本实用新型还有多种实施方式，但凡在本实用新型的精神和实质范围内，所作的任何改变、等同替换、改进，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种矿灯充电装置，其特征在于，包括具有充电架控制器的充电架和多个充电位，每个充电位包括充电位控制器及与充电位控制器连接的充电座，充电座用于给矿灯充电；所述充电位控制器包括单片机，所述单片机连接有充电状态检测模块，所述充电状态检测模块用于检测充电位充电状态信息；所述单片机连接有通信模块，所述通信模块用于将充电位信息上传给充电位所在充电架上的充电架控制器。

2.如权利要求1所述的矿灯充电装置，其特征在于，还包括与所述充电位连接的充电位显示模块，所述充电位显示模块用于显示充电位信息。

3.如权利要求1所述的矿灯充电装置，其特征在于，还包括与所述充电架连接的充电架显示模块，所述充电架显示模块用于显示充电架信息。

4.如权利要求1所述的矿灯充电装置，其特征在于，所述单片机连接有环境亮度采集模块，所述环境亮度采集模块包括光敏电阻。

5.如权利要求1所述的矿灯充电装置，其特征在于，所述单片机连接有红外设置模块，所述红外设置模块包括红外信号接收器和用于红外设置的红外信号遥控器。 

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