CN203632345U

CN203632345U - 一种矿用备用电源投切智能控制装置

Info

Publication number: CN203632345U
Application number: CN201320875195.5U
Authority: CN
Inventors: 李文宏; 郭思进; 杨振
Original assignee: TAIAN HUAXUN ELECTRIC Co Ltd; Shandong University of Science and Technology
Current assignee: TAIAN HUAXUN ELECTRIC Co Ltd; Shandong University of Science and Technology
Priority date: 2013-12-30
Filing date: 2013-12-30
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2023-12-30

Abstract

本实用新型公开了一种矿用备用电源投切智能控制装置，它包括微控制器（U1），与微控制器（U1）连接的射频控制芯片（U2），所述射频控制芯片（U2）与射频天线电路连接，所述微控制器（U1）还与蓄电池组控制电路连接。所述蓄电池组控制电路还包括PNP三极管（Q27），所述PNP三极管（Q27）的基极通过电阻(R67)与微控制器（U1）通过总线（A1）连接，集电极与继电器（K2）的线圈一端连接，所述继电器（K4）的线圈与二极管（D20）并联后通过电阻（R74）与第一组蓄电池正极连接，本实用新型功能完备，在现场利用无线模式对备用电源投切控制。提高矿井供电系统对突发性事件的应急处理能力。

Description

一种矿用备用电源投切智能控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种矿用备用电源投切智能控制装置。

背景技术

在国民经济生产中，矿井井下工作环境特殊，许多工作场所属于一类负荷，更需要高度可靠的供电电源。当电网供电电源发生过流、过压或掉电欠压时，应当及时投入备用电源，当需要维护检修负载电路时，则需要临时切除备用电源。现有的备用电源投切多为现场拉闸操作，无法保证专人专职。当现场条件发生改变，工作人员无法接近现场，往往不能做到及时投切备用电源，不利于突发性事件处理和应急方案的实施展开。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是如何保障在生产中，增强工作人员对备用电源投切操作控制性，因此提供一种矿用备用电源投切智能控制装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种矿用备用电源投切智能控制装置，它包括微控制器U1，与微控制器U1连接的射频控制芯片U2，所述射频控制芯片U2与射频天线电路连接，所述微控制器U1还与蓄电池组控制电路连接，所述蓄电池组控制电路包括串联的至少两组蓄电池，在每组蓄电池中包括至少一个蓄电池单元，所述蓄电池单元中至少包括一个蓄电池，所述蓄电池正负两端并联有二极管且二极管阳极与该蓄电池负端连接，所述蓄电池组控制电路还包括PNP三极管Q27，所述PNP三极管Q27的基极通过电阻R67与微控制器U1通过总线连接，所述PNP三极管Q27的发射极与工作电压源连接，集电极与继电器K2的线圈一端连接，所述继电器K2的第一常开触点静触头通过电阻R71与PNP三极管Q29的基极连接，所述PNP三极管Q29的发射极与二极管D20阳极连接，所述继电器K4的线圈与二极管D20并联后通过电阻R74与第一组蓄电池正极连接，所述第一组蓄电池正极还通过串联的温控开关K5延时开触点以及保险丝RT1与继电器K4常开触点的静触头连接，所述继电器K4的常开触点的动触头与电流传感器正输入端连接，所述电流传感器负输出端与电压传感器II正输入端、负载连接，所述至少两组蓄电池中的第一组蓄电池负极与第二组蓄电池正极连接的同时还与电压传感器II负输入端以及电压传感器I正输入端连接，所述电压传感器I负输入端与第二组蓄电池负极共地连接；所述电压传感器I、电压传感器II、电流传感器与显示表头连接，所述继电器K2的线圈另一端、继电器K2的第一常开触点动触头、电压传感器I负输入端、所述PNP三极管Q29的集电极与第二组蓄电池负极共地连接。

所述第一组蓄电池负极或所述第二组蓄电池正极与所述电压传感器II负输入端连接线路中还设有继电器K3的常开触点，所述继电器K3的线圈与二极管D19并联且二极管D19阴极通过电阻R75与第一组蓄电池正极连接，所述二极管D19阳极一端与PNP三极管Q28的发射极连接，所述PNP三极管Q28的基极通过电阻R72与所述继电器K2的第二常开触点静触头连接，对应的第二常开触点动触头、所述PNP三极管Q28的集电极与第二组蓄电池负极连接共地。

所述工作电压源与PNP三极管Q26发射极连接，所述PNP三极管Q26集电极通过电阻R73与发光二极管L6阳极连接，所述PNP三极管Q26基级通过电阻R68与微控制器总线连接，所述工作电压源还通过电阻R63与发光二极管L5阳极一端连接，所述发光二极管L6阴极、发光二极管L5阴极与第二组蓄电池负极共地连接。

所述射频天线电路包括天线电感线圈T1，天线电感线圈T1一端与第二组蓄电池负极以及电容C15一端连接、电容C15另一端与第二组蓄电池负极共地并与电容C16一端串联，电容C16另一端与天线电感线圈T1另一端以及第二组蓄电池负极连接，电阻R62一端、电容C17一端均与电容C15一端连接，所述电阻R62另一端通过电容C12、电阻R61串联电路与射频芯片端RX连接，电阻R60一端与所述射频芯片端RX连接，另一端与电容C11一端连接同时还与射频芯片端VWID连接，所述电容C11另一端与所述第二组蓄电池负极共地，所述电容C17另一端通过与电感L5-1串联与射频芯片端TX2连接，所述电容C17另一端还与电容C13一端连接，所述电容C13另一端与天线电感线圈T1中心抽头连接并与所述第二组蓄电池负极共地，所述电容C13另一端还与电容C14一端连接，电容C18一端与所述电容C16另一端连接，所述电容C18另一端与电容C14另一端、电感L5-2一端连接，电感L5-2另一端与射频芯片端TX1连接。

所述工作电压源为5伏直流电源。

随着生产需要，对可靠供电的要求越来越高，自动化控制系统是未来发展的方向，为提高备用电源的可靠性，本实用新型采用两组蓄电池组，保证备用电源的可靠，同时，对备用电源进行监测中，设置电流传感器和电压传感器，并重点对电压传感器设置两个，目的是切实保障对两组蓄电池组电压采样的可靠，实现对蓄电池组各个组的电压监测，为增加系统的柔性和数据处理能力，采用微处理器和射频芯片，射频芯片通过天线接收射频控制信号，实现专职工作人员对备用电源投切的控制，同时也实现当现场情况特殊，无法现场操作实现备用电源的投切的弊端，提高矿区处理应急情况能力。

装置配合电路中的电压和电流以及功率采样情况，实现系统掉电后备用电源投切控制。

交流电流因多种原因造成供电中断。

本实用新型结构简单，功能完备，完善了整个供电系统控制方式，增强生产中电源供电的可靠性，在现场利用无线模式对备用电源投切控制。提高矿井供电系统对突发性事件的应急处理能力。

附图说明

图1为矿用备用电源投切控制机构电气原理图；

图2为矿用备用电源投切控制执行机构电气原理图；

其中1.显示表头，2.电压传感器I，3.电压传感器II,4.电流传感器，5.工作电压源，6.负载。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

图1、图2中一种矿用备用电源投切智能控制装置，它包括微控制器U1，与微控制器U1连接的射频控制芯片U2，所述射频控制芯片U2与射频天线电路连接，所述微控制器U1通过端口P1和端口P3还与蓄电池组控制电路连接，所述蓄电池组控制电路包括串联的两组蓄电池，其正端B总电压为＋24V直流电压，在每组蓄电池中包括两个蓄电池单元，图2中 BT1、BT2为一个蓄电池单元，BT3、BT4为另一个蓄电池单元，每个蓄电池单元中包括两个蓄电池，即BT1、BT2、BT3、BT4全部串联，图2中 BT1、BT2、BT3、BT4中每个蓄电池两端依次并联D31、D32、D33、 D34二极管，这样在BT1、BT2蓄电池单元的正负两端形成并联有D31、D32串联的二极管电路，且二极管电路阳极与该蓄电池单元负端连接，同理BT3、BT4蓄电池单元正负两端形成并联有D33、 D34串联的二极管电路，二极管电路阳极与该蓄电池负端连接，设置二极管有效避免大电流对蓄电池的冲击，延迟蓄电池的使用寿命，所述蓄电池组控制电路还包括PNP三极管Q27，所述PNP三极管Q27的基极通过电阻R67与微控制器U1通过总线A1连接，所述PNP三极管Q27的发射极与工作电压源5连接，集电极与继电器K2的线圈一端连接，所述继电器K2的第一常开触点静触头通过电阻R71与PNP三极管Q29的基极连接，所述PNP三极管Q29的发射极与二极管D20阳极连接，所述继电器K4的线圈与二极管D20并联后通过电阻R74与第一组蓄电池正极连接，所述第一组蓄电池正极还通过串联的温控开关K5延时开触点以及保险丝RT1与继电器K4常开触点的静触头连接，所述继电器K4的常开触点的动触头与电流传感器4正输入端连接，所述电流传感器4负输出端与电压传感器II 3正输入端、负载6连接，所述两组蓄电池中的第一组蓄电池负极与第二组蓄电池正极连接的同时还与电压传感器II 3负输入端以及电压传感器I 2正输入端连接，所述电压传感器I 2负输入端与第二组蓄电池负极共地连接；所述电压传感器I 2、电压传感器II 3、电流传感器4与显示表头1连接，所述继电器K2的线圈另一端、继电器K2的第一常开触点动触头、电压传感器I 2负输入端、所述PNP三极管Q29的集电极与第二组蓄电池负极共地连接。

通过具体的蓄电池组控制电路，当发生电网断电后，操作人员可以根据现场需要，采用无线方式控制备用电源的投切。特别是当现场环境改变，如险情等，人员无法接近或到达控制室等现场操作地段，采用无线方式可以及时保障应急方案的及时展开。

图2中，第一组蓄电池负极或所述第二组蓄电池正极与所述电压传感器II 3负输入端连接线路中还设有继电器K3的常开触点，所述继电器K3的线圈与二极管D19并联且二极管D19阴极通过电阻R75与第一组蓄电池正极连接，所述二极管D19阳极一端与PNP三极管Q28的发射极连接，所述PNP三极管Q28的基极通过电阻R72与所述继电器K2的第二常开触点静触头连接，对应的第二常开触点动触头、所述PNP三极管Q28的集电极与第二组蓄电池负极连接共地。

图2中，所述工作电压源5与PNP三极管Q26发射极连接，所述PNP三极管Q26集电极通过电阻R73与发光二极管L6阳极连接，所述PNP三极管Q26基级通过电阻R68与微控制器总线A1连接，所述工作电压源5还通过电阻R63与发光二极管L5阳极一端连接，所述发光二极管L6阴极、发光二极管L5阴极与第二组蓄电池负极共地连接。

发光二极管L5为控制中5伏电源指示灯。发光二极管L6为备用电源投切工作指示灯。

图1中，所述射频天线电路包括天线电感线圈T1，天线电感线圈T1一端与第二组蓄电池负极以及电容C15一端连接，T1一端为其同名端。电容C15另一端与第二组蓄电池负极共地并与电容C16一端串联，电容C16另一端与天线电感线圈T1另一端以及第二组蓄电池负极连接，电阻R62一端、电容C17一端均与电容C15一端连接，所述电阻R62另一端通过电容C12、电阻R61串联电路与射频芯片端RX连接，电阻R60一端与所述射频芯片端RX连接，另一端与电容C11一端连接同时还与射频芯片端VWID连接，所述电容C11另一端与所述第二组蓄电池负极共地，所述电容C17另一端通过与电感L5-1串联与射频芯片端TX2连接，所述电容C17另一端还与电容C13一端连接，所述电容C13另一端与天线电感线圈T1中心抽头连接并与所述第二组蓄电池负极共地，所述电容C13另一端还与电容C14一端连接，电容C18一端与所述电容C16另一端连接，所述电容C18另一端与电容C14另一端、电感L5-2一端连接，电感L5-2另一端与射频芯片端TX1连接。

所述工作电压源5为5伏直流电源，5伏直流电源可设置独立电源，也可引自两组蓄电池中，本实用新型设置两组蓄电池，形成在每组蓄电池中包括两个蓄电池单元，图2中 BT1、BT2为一个蓄电池单元，BT3、BT4为另一个蓄电池单元，在每个蓄电池单元中包括两个蓄电池，图2中 BT1、BT2、BT3、BT4中每个蓄电池中包括两个蓄电池，所述每个蓄电池单元正负两端并联有二极管且二极管阳极与该蓄电池负端连接，射频芯片AD0至AD7端通过上拉电阻（R0）与微控制器的AD0至AD7对应端连接，所述上拉电阻R0与工作电压源5为5伏直流电源正极连接，所述5伏直流电源正极通过并联的电容C21电容C22与第二组蓄电池负极连接共地。5伏直流电源还通过电容C23与微控制器RST连接，通过电容C23、电阻R66串联电路与第二组蓄电池负极连接共地，所述微控制器为单片机等，所述单片机、除通常情况下的5伏直流电源正极、负极连接，射频芯片也与5伏直流电源正极连接，还通过电阻R65与5伏直流电源负极连接，如果5伏直流电源引自两组蓄电池中，那么5伏直流电源负极与第二组蓄电池负极连接共地，涉及的控制端如控制使能端即ALE端，读写端即RD端和WR端以及中断IRQ端、复位和低功耗控制端RSTPD也与微控制器的对应端连接，装置中两组蓄电池以及装置中两个电压传感器的设计，可以实现对不同的蓄电池组及时监测各个蓄电池组的性能，通过显示表头直观显示监测数据，方便日常维护。

射频输出即天线驱动两个脚TX1，TX2，接收引脚RX，另外一个是RX的偏置电压VMID，让RX信号偏置到1/2电源电压位置，保证接收性能最好微控制器U1和射频芯片的 RSTPD 以及ALE端相互连接，RSTPD做为复位和低功耗控制端，高电平时内部电路低耗，下降沿时复位。ALE为使能端，射频芯片为2.4GHZ频段无线射频芯片。

相应的在微控制器和射频芯片还设有晶振电路，和连接有电源，维持芯片的正常工作，微控制器U1连接有晶振E1，还有电容C24分别和电容C25串联支路与晶振E1并联，所述电容C24与电容C25串联同时还和蓄电池负端连接，所述U2也设有晶振E2，还有电容C19分别和电容C20串联支路与晶振E2并联，所述电容C19与电容C20串联同时还和蓄电池负端连接，

所述温控开关K5设定正常工作温度t上限为小于等于40摄氏度。

显而易见的是，上述具体实施方式的描述，并非是对本实用新型的构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型技术方案前提下，本领域普通技术人员对技术方案所做出的任何变形和改进仍属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种矿用备用电源投切智能控制装置，它包括微控制器（U1），与微控制器（U1）连接的射频控制芯片（U2），所述射频控制芯片（U2）与射频天线电路连接，所述微控制器（U1）还与蓄电池组控制电路连接，其特征是，所述蓄电池组控制电路包括串联的至少两组蓄电池，在每组蓄电池中包括至少一个蓄电池单元，所述蓄电池单元中至少包括一个蓄电池，所述蓄电池正负两端并联有二极管且二极管阳极与该蓄电池负端连接，所述蓄电池组控制电路还包括PNP三极管（Q27），所述PNP三极管（Q27）的基极通过电阻(R67)与微控制器（U1）通过总线（A1）连接，所述PNP三极管（Q27）的发射极与工作电压源（5）连接，集电极与继电器（K2）的线圈一端连接，所述继电器（K2）的第一常开触点静触头通过电阻（R71）与PNP三极管（Q29）的基极连接，所述PNP三极管（Q29）的发射极与二极管（D20）阳极连接，所述继电器（K4）的线圈与二极管（D20）并联后通过电阻（R74）与第一组蓄电池正极连接，所述第一组蓄电池正极还通过串联的温控开关（K5）延时开触点以及保险丝（RT1）与继电器（K4）常开触点的静触头连接，所述继电器（K4）的常开触点的动触头与电流传感器（4）正输入端连接，所述电流传感器（4）负输出端与电压传感器II（3）正输入端、负载（6）连接，所述至少两组蓄电池中的第一组蓄电池负极与第二组蓄电池正极连接的同时还与电压传感器II（3）负输入端以及电压传感器I（2）正输入端连接，所述电压传感器I（2）负输入端与第二组蓄电池负极共地连接；所述电压传感器I（2）、电压传感器II（3）、电流传感器（4）与显示表头（1）连接，所述继电器（K2）的线圈另一端、继电器（K2）的第一常开触点动触头、电压传感器I（2）负输入端、所述PNP三极管（Q29）的集电极与第二组蓄电池负极共地连接。

2.如权利要求1所述的一种矿用备用电源投切智能控制装置，其特征是，所述第一组蓄电池负极或所述第二组蓄电池正极与所述电压传感器II（3）负输入端连接线路中还设有继电器（K3）的常开触点，所述继电器（K3）的线圈与二极管（D19）并联且二极管（D19）阴极通过电阻（R75）与第一组蓄电池正极连接，所述二极管（D19）阳极一端与PNP三极管（Q28）的发射极连接，所述PNP三极管（Q28）的基极通过电阻（R72）与所述继电器（K2）的第二常开触点静触头连接，对应的第二常开触点动触头、所述PNP三极管（Q28）的集电极与第二组蓄电池负极连接共地。

3.如权利要求1所述的一种矿用备用电源投切智能控制装置，其特征是，所述工作电压源（5）与PNP三极管（Q26）发射极连接，所述PNP三极管（Q26）集电极通过电阻（R73）与发光二极管（L6）阳极连接，所述PNP三极管（Q26）基级通过电阻（R68）与微控制器总线（A1）连接，所述工作电压源（5）还通过电阻（R63）与发光二极管（L5）阳极一端连接，所述发光二极管（L6）阴极、发光二极管（L5）阴极与第二组蓄电池负极共地连接。

4.如权利要求1所述的一种矿用备用电源投切智能控制装置，其特征是，所述射频天线电路包括天线电感线圈（T1），天线电感线圈（T1）一端与第二组蓄电池负极以及电容(C15)一端连接、电容(C15)另一端与第二组蓄电池负极共地并与电容(C16)一端串联，电容(C16)另一端与天线电感线圈（T1）另一端以及第二组蓄电池负极连接，电阻(R62)一端、电容（C17）一端均与电容(C15)一端连接，所述电阻(R62)另一端通过电容（C12）、电阻（R61）串联电路与射频芯片端（RX）连接，电阻（R60）一端与所述射频芯片端（RX）连接，另一端与电容（C11）一端连接同时还与射频芯片端（VWID）连接，所述电容（C11）另一端与所述第二组蓄电池负极共地，所述电容（C17）另一端通过与电感（L5-1）串联与射频芯片端（TX2）连接，所述电容（C17）另一端还与电容（C13）一端连接，所述电容（C13）另一端与天线电感线圈（T1）中心抽头连接并与所述第二组蓄电池负极共地，所述电容（C13）另一端还与电容（C14）一端连接，电容（C18）一端与所述电容(C16)另一端连接，所述电容（C18）另一端与电容（C14）另一端、电感（L5-2）一端连接，电感（L5-2）另一端与射频芯片端（TX1）连接。

5.如权利要求1所述的一种矿用备用电源投切智能控制装置，其特征是，所述工作电压源（5）为5伏直流电源。