CN203690948U

CN203690948U - 一种带红外检测装置的智能矿灯充电柜

Info

Publication number: CN203690948U
Application number: CN201320553012.8U
Authority: CN
Inventors: 姚欣悦; 谭晓林; 薛彦飞; 贾国华
Original assignee: JINAN JIAHONG TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: JINAN JIAHONG TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2013-09-06
Filing date: 2013-09-06
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2023-09-06

Abstract

本实用新型涉及一种带红外检测装置的智能矿灯充电柜，包括柜体、装于柜体上的多个灯位柜门和充电底座，其特征在于：所述充电底座上装有红外检测装置，且红外检测装置与控制器连接，所述控制器由单片机及其外围电路组成，并与充电电流检测电路、显示屏、语音报警电路、通信电路相连接；通过通信总线接口电路，控制器可与计算机相联接。本实用新型的智能矿灯充电柜可以在关闭柜门的情况下通过显示屏显示和语音提示，直观地判断矿灯充电状态是否良好，方便矿工和管理人员及时处理因接触不良或充电线故障而无法正常充电的矿灯，还可通过计算机实时显示未挂好矿灯的灯位，使管理人员快速准确地处理该灯位的问题矿灯。

Description

一种带红外检测装置的智能矿灯充电柜

技术领域

本实用新型涉及一种矿灯充电柜，特别设计一种可通过红外检测装置提醒矿灯没有挂好的带红外检测装置的智能矿灯充电柜。

背景技术

目前，公知的矿灯充电柜为矿工把矿灯直接挂到充电底座上，控制器通过判断充电电流使指示灯变为红色或显示屏显示矿灯充电状态。矿工挂接矿灯时，随手挂上矿灯，很容易忽略观察指示灯或显示屏文字，当柜门关上后，管理人员由于无法直观知道该灯位内有无矿灯，也无法判断矿灯是否正常充电，造成由于矿灯接触不良或充电线故障等原因，使矿灯无法正常充电，影响矿工的正常下井作业。

发明内容

本实用新型的目的是解决由于矿工操作不当或疏忽，使矿灯不能正常充电的情况，设计出一种带红外检测装置的智能矿灯充电柜，及时直观地提醒矿工和管理人员正确可靠挂接矿灯，保证矿灯正常充电。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种带红外检测装置的智能矿灯充电柜，包括柜体、装于柜体上的多个灯位柜门和充电底座，其特征在于：所述充电底座上装有红外检测装置，且红外检测装置与控制器连接，所述控制器由单片机及其外围电路组成，并与充电电流检测电路、显示屏、语音报警电路、通信电路相连接；通过通信总线接口电路，控制器可与计算机相联接。

进一步方案是：所述控制器由单片机STM32F103RET及其外围电路组成，其中供电电源3V3串联电阻R24后分两路，一路连接单片机的第7引脚，一路串联电容C23接地；单片机第32、48、64、19、13引脚接供电电源3V3；单片机第31、47、63、18、12引脚接地；单片机第60引脚经电阻R38后接地；单片机第5引脚与第6引脚之间并联晶体振荡器Y1和电阻R39。

所述红外检测装置电路包括红外发射电路和红外接收放大电路组成；红外发射二极管D1阳极经电阻R2接供电电源12V，阴极接三极管Q1的集电极；三极管Q1的基极经电阻R1后接单片机第58引脚，发射极直接接地；红外接收三极管Q2的集电极分两路，一路经电阻R3接供电电源12V，一路接电压比较器U1的同相输入端，基极为红外线反射接收端，发射极直接接地；电阻R4、R5组成分压电路，接入电压比较器U1的反相输入端；电压比较器U1第8引脚接供电电源12V，第4引脚接地，第1引脚分三路，一路经电阻R6接供电电源12V，一路经电容C2接地，一路接单片机第59引脚。

所述充电电流检测电路由矿灯充电接口J6、检流电阻R9和电压放大电路组成；矿灯充电接口第1脚经二极管D3接充电电压源Vch，第2脚分两路，一路经检流电阻R9接地，一路经电阻R8接运算放大器U2第3脚；运算放大器U2第8脚接5V电源，第4脚接地，第1、2脚和电阻R21、R22、R23组成电压串联负反馈放大电路，第1脚接单片机第15脚。

所述液晶显示屏设有插座J11、J12，插座J11第1引脚经二极管D4接供电电源3V3，第2引脚接地；插座J12第16、31、32、33引脚接供电电源3V3，第17、34、35引脚接地；插座J12第3引脚接单片机第39引脚，第4引脚接单片机第40引脚，第5引脚接单片机第51引脚，第6引脚接单片机第53引脚，第7引脚接单片机第52引脚，第8引脚接单片机第8引脚，第9引脚接单片机第9引脚，第10引脚接单片机第10引脚，第11引脚接单片机第11引脚，第12引脚接单片机第24引脚，第13引脚接单片机第25引脚，第14引脚接单片机第37引脚，第15引脚接单片机第38引脚；插座第18、19、20、21、22、23引脚和电容C21、C22、C35、C36组成显示屏的倍压电路；插座第25、26、27、28、29、30引脚和电容C30、C31、C32、C33、 C34及电阻R33、R34、R35组成显示屏的驱动偏置电路。

所述语音报警电路由功放芯片U5及外围电路和喇叭LS2组成；三极管Q4的基极经电阻R25接单片机第41引脚，集电极分两路，一路经电阻R26接5V电源，一路接可调电阻R30的第3脚；功放芯片U5第1脚和第8脚之间并联电阻R31和电容C27,第2、4脚接地，第3脚接可调电阻R30第2脚，第5脚分两路，一路经电容C28接喇叭LS2的正极，一路经电容C29和电阻R32接地，第7脚经电容C26接地；喇叭LS2的负极接地。

所述通信总线接口电路主要由RS485总线芯片U3和通信接口J7组成；总线芯片第1脚经电阻R10接单片机第17脚，第2、3脚经电阻R11接单片机第20引脚，第4脚经电阻R12接单片机第16脚，第5脚接地，第6脚接RS485总线A端，第7脚接RS485总线B端，第8脚分两路，一路接5V电源，一路经电容C12接地。

本实用新型的基本思路是通过红外检测装置判断是否挂上矿灯，其状态输入到控制器，控制器通过检测充电电流来判断矿灯是否正常充电，如果矿灯正常充电，显示屏显示矿灯充电状态，同时有语音提示“矿灯已挂好”，计算机通过通信总线与控制器连接，在软件上显示该灯位的充电状态；当矿灯已经挂上，但没有正常充电时，控制器无法检测到充电电流，显示屏显示“灯未挂好”文字提示，同时有语音提示“灯未挂好，请挂好矿灯”，计算机在软件上显示该灯位为矿灯未挂好状态，提醒管理员现场查看该灯位的矿灯，及时处理，使矿灯正常充电。本实用新型中，控制器模块、液晶屏电路、语音报警电路、通信电路也可以用常用等效电路替代。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的智能矿灯充电柜可以在关闭柜门的情况下通过显示屏显示和语音提示，直观地判断矿灯充电状态是否良好，方便矿工和管理人员及时处理因接触不良或充电线故障而无法正常充电的矿灯，还可通过计算机实时显示未挂好矿灯的灯位，使管理人员快速准确地处理该灯位的问题矿灯。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

附图1为本实用新型的矿灯充电柜的结构示意图；

附图2为红外检测装置安装在充电底座上的剖视图；

附图3为本实用新型的红外检测装置的电路原理框图；

附图4为本实用新型的一个实施例的控制器电路原理图；

附图5为红外检测装置电路原理图；

附图6为充电电流检测电路原理图；

附图7为显示屏电路原理图；

附图8为语音报警电路原理图；

附图9为通讯总线接口电路原理图；

图中：1柜体，2充电底座，3红外检测装置，4灯位柜门，5液晶显示屏，6语音报警喇叭。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型进一步说明。附图为本实用新型的一种具体实施例。该实施例为一种带红外检测装置的智能矿灯充电柜，包括柜体1、装于柜体1上的多个灯位柜门4和充电底座2，其特征在于：所述充电底座2上装有红外检测装置3，且红外检测装置3与控制器连接，所述控制器由单片机及其外围电路组成，并与充电电流检测电路、显示屏、语音报警电路、通信电路相连接；通过通信总线接口电路，控制器可与计算机相联接。

本实用新型的工作原理如下：

起控制作用的控制器选用意法半导体公司的ARM芯片STM32F103RET作为控制器。其中供电电源3V3串联电阻R24和电容C23后连接到GND，控制器复位功能脚接在电阻R24与电容C23之间。所选控制器为低电平复位，在上电时，控制器复位功能脚会出现一定时间的低电平，实现上电复位功能，避免因控制器内部寄存器数据不确定而导致运行程序异常。控制器第32、48、64、19、13引脚接电源3V3，为控制器正常工作提供必要的电压。在控制器外部时钟功能引脚上并联晶体振荡器Y1，为控制器提供稳定准确的外部时钟频率。控制器第58引脚与红外检测装置的信号输入端“LOUT”连接，用于控制红外发光二极管发射一定频率的红外光。控制器第59引脚与红外检测装置的信号输出端“LIN”连接，用于接收红外检测装置经放大处理后的具有一定频率的脉冲信号。控制器第8、9、10、11、24、25、37、38、39、40、51、52、53引脚用于控制显示屏显示格式和传输显示内容数据。控制器第41引脚用于向语音放大电路输出音频数据，使喇叭LS2发出相应的报警音。控制器第15引脚用于接收充电电流检测电路反馈的模拟量数据，经控制器内部的A/D转换后，转化为对应的充电电流数值。控制器第16、17、20引脚用于通信总线接口电路的收发数据和控制。

由于普通的矿灯充电柜当柜门关闭后，矿工和管理人员无法判断柜体内部的矿灯充电状态是否良好，不能正常充电的矿灯供矿工下井使用后，影响工作生产的效率，甚至危及煤矿的安全生产；打开柜门进行一一检查，工作量太大，不符合实际生产需求，所以本实例中在矿灯充电底座后面增加红外检测装置，用于判断柜体内是否挂接矿灯，结合充电电流检测电路，判断矿灯充电状态是否正常。图2为红外检测装置的安装示意图。通过充电底座上的螺钉可以很方便地把红外检测装置固定在底座的后面。图5为红外检测装置电路原理图。“LOUT”端口与控制器连接，接收控制器发出的驱动脉冲，使红外二极管发出一定频率的红外光，控制器控制红外二极管发出特定频率的红外光，可以有效排除太阳光等自然光源发出的红外光，红外检测装置的误判率。红外接收三极管Q2集电极端接电压比较器正相输入端，分压电阻R4和R5的公共端接电压比较器反相输入端。当没有挂接矿灯时，红外发光二极管D1发出的红外光无法反射到红外接收三极管Q2，三极管Q2不导通，集电极电压近似12V，高于分压电阻电压，电压比较器U1输出端输出高电平；当挂接矿灯后，由于矿灯的遮挡反射，红外发光二极管D1发出的红外光反射到红外接收三极管Q2上，使三极管Q2导通，集电极电压降低到0.5V以下，低于分压电阻电压，电压比较器U1输出端输出低电平，检测到矿灯的存在。

当矿灯被检测到后，传输到控制器，控制器读取充电电流数值，若检测到的电流值为零，则显示屏显示“灯未挂好”的文字提示，同时语音报警电路发出“灯未挂好，请挂好矿灯”的语音提示，可以提醒矿工和管理人员此灯位的矿灯没有挂好，需要处理；若检测到的电流值大于零，则矿灯接触良好，显示屏显示“正在充电”文字提示，语音报警不发出声音，提醒矿工和管理人员此灯位矿灯接触良好，充电正常。图6中电阻R9为检流电阻，阻值较小，运算放大器U2与电阻R21、R22、R23组成电压串联负反馈，对电阻R9两端的电压进行放大，输出端VCI为模拟电压值，输入控制器，经A/D转化和数值换算后，可以得出实际充电电流值。图7为显示屏接口电路，本实例采用通用型128X64点阵的液晶显示屏，插座J11用于连接显示屏的背光电路，插座J12用于连接显示屏显示电路，装配简单，维护方便。图8中可变电阻R30为音量调节电阻，电阻R31和电容C27为语音芯片U5的增益设定调整组合，电容C28为输出隔直电容，与喇叭LS2组成一阶高通滤波器，隔断直流电压。

图9是控制器与计算机之间通信的RS485总线接口电路。端口“RXD”连接控制器负责串行通信数据接收的第17引脚，端口“TXD”连接控制器负责串行通信数据发送的第16引脚，端口“R/T”连接控制器负责控制串行通信方向的第20引脚。RS485通信总线在波特率为9600bps下，通信距离可达1200米，方便计算机和控制器不在同一地点的连接通信。计算机通过RS485总线接受控制器发过来的数据，通过软件分析，可以在计算机上实时显示每个灯位的矿灯充电信息，及时统计没有挂好矿灯的灯位，管理员可以直观地掌握矿灯充电状态，准确处理现场没有挂好的矿灯。

Claims

1.一种带红外检测装置的智能矿灯充电柜，包括柜体（1）、装于柜体（1）上的多个灯位柜门（4）和充电底座（2），其特征在于：所述充电底座（2）上装有红外检测装置（3），且红外检测装置（3）与控制器连接，所述控制器由单片机及其外围电路组成，并与充电电流检测电路、显示屏、语音报警电路、通信电路相连接；通过通信总线接口电路，控制器可与计算机相联接。

2.根据权利要求1所述的带红外检测装置的智能矿灯充电柜，其特征在于：所述控制器由单片机STM32F103RET及其外围电路组成，其中供电电源3V3串联电阻R24后分两路，一路连接单片机的第7引脚，一路串联电容C23接地；单片机第32、48、64、19、13引脚接供电电源3V3；单片机第31、47、63、18、12引脚接地；单片机第60引脚经电阻R38后接地；单片机第5引脚与第6引脚之间并联晶体振荡器Y1和电阻R39。

3.根据权利要求2所述的带红外检测装置的智能矿灯充电柜，其特征在于：所述红外检测装置电路包括红外发射电路和红外接收放大电路；红外发射二极管D1阳极经电阻R2接供电电源12V，阴极接三极管Q1的集电极；三极管Q1的基极经电阻R1后接单片机第58引脚，发射极直接接地；红外接收三极管Q2的集电极分两路，一路经电阻R3接供电电源12V，一路接电压比较器U1的同相输入端，基极为红外线反射接收端，发射极直接接地；电阻R4、R5组成分压电路，接入电压比较器U1的反相输入端；电压比较器U1型号为LM393，其第8引脚接供电电源12V，第4引脚接地，第1引脚分三路，一路经电阻R6接供电电源12V，一路经电容C2接地，一路接单片机第59引脚。

4.根据权利要求2所述的带红外检测装置的智能矿灯充电柜，其特征在于：所述充电电流检测电路由矿灯充电接口J6、检流电阻R9和电压放大电路组成；矿灯充电接口第1脚即正极经二极管D3接充电电压源Vch，第2脚即负极分两路，一路经检流电阻R9接地，一路经电阻R8接运算放大器U2第3脚，运算放大器U2型号为LM358；运算放大器U2第8脚接5V电源，第4脚接地，第1、2脚和电阻R21、R22、R23组成电压串联负反馈放大电路，第1脚接单片机第15脚。

5.根据权利要求2所述的带红外检测装置的智能矿灯充电柜，其特征在于：采用通用型128X64点阵的液晶显示屏，液晶显示屏设有插座J11、J12，插座J11用于连接显示屏的背光电路，插座J12用于连接显示屏显示电路，插座J11第1引脚经二极管D4接供电电源3V3，第2引脚接地；插座J12第16、31、32、33引脚接供电电源3V3，第17、34、35引脚接地；插座J12第3引脚接单片机第39引脚，第4引脚接单片机第40引脚，第5引脚接单片机第51引脚，第6引脚接单片机第53引脚，第7引脚接单片机第52引脚，第8引脚接单片机第8引脚，第9引脚接单片机第9引脚，第10引脚接单片机第10引脚，第11引脚接单片机第11引脚，第12引脚接单片机第24引脚，第13引脚接单片机第25引脚，第14引脚接单片机第37引脚，第15引脚接单片机第38引脚；插座第18、19、20、21、22、23引脚和电容C21、C22、C35、C36组成显示屏的倍压电路；插座第25、26、27、28、29、30引脚和电容C30、C31、C32、C33、 C34及电阻R33、R34、R35组成显示屏的驱动偏置电路。

6.根据权利要求2所述的带红外检测装置的智能矿灯充电柜，其特征在于：所述语音报警电路由功放芯片U5及外围电路和喇叭LS2组成；三极管Q4的基极经电阻R25接单片机第41引脚，集电极分两路，一路经电阻R26接5V电源，一路接可调电阻R30的第3脚即中间头；功放芯片U5型号为LM386M-1，其第1脚和第8脚之间并联电阻R31和电容C27,第2、4脚接地，第3脚接可调电阻R30第2脚，第5脚分两路，一路经电容C28接喇叭LS2的正极，一路经电容C29和电阻R32接地，第7脚经电容C26接地；喇叭LS2的负极接地。

7.根据权利要求2所述的带红外检测装置的智能矿灯充电柜，其特征在于：所述通信总线接口电路主要由RS485总线芯片U3和通信接口J7组成；总线芯片第1脚经电阻R10接单片机第17脚，第2、3脚经电阻R11接单片机第20引脚，第4脚经电阻R12接单片机第16脚，第5脚接地，第6脚接RS485总线A端，第7脚接RS485总线B端，第8脚分两路，一路接5V电源，一路经电容C12接地。