CN219678126U - 一种采煤机齿轮箱温度报警电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种采煤机齿轮箱温度报警电路，包括直流电源滤波保护模块、+12V转+3.3V电压转换模块、红外测温模块、单片机报警模块，所述的直流电源滤波保护模块包括直流电源，防反二极管，自恢复保险丝PPTC，至少一个瞬态电压抑制器TVS并联在自恢复保险丝PPTC与直流电源负极两端，至少一个共模电容串接在高压地和低压地之间，和至少一个差模电容并联在零线的和火线的正负极之间，所述的防反二极管并联在直流电源正负极之间，自恢复保险丝PPTC与直流电源正极串联。本实用新型电路可以为电路提供过电压故障保护并且确保电源极性的正确连接，滤除信号杂波，保护后级电路免遭异常的过电压损坏，提高检测的精确度，减少故障的发生。
Description
技术领域
本实用新型涉及温度报警电路领域，尤其涉及一种采煤机齿轮箱温度报警电路。
背景技术
现代化矿井生产离不开综采设备的发展与革新，采煤机作为综采生产的核心，是一种包含机械、电子电气、液压系统于一体的大型生产设备，而滚动轴承和齿轮是采煤机系统中最为重要的关键部件，其运行的可靠性与安全性直接影响采煤机的生产运行。当采煤机齿轮发生磨损故障时，其摩擦产生的机械能转化成热能，通过温度传感器检测齿轮箱温度的变化可判断是否发生故障。同时在井下复杂环境下，采集的故障信号往往伴有杂波，并且当温度检测电路发生故障时，极易导致安全事故。
传统的采煤机齿轮箱温度检测电路抗干扰性差，缺少过电压故障保护。所以设计一种稳定可靠能够具有故障保护的温度报警电路具有重要现实意义。
实用新型内容
本实用新型针对上述现有技术的不足，提供一种采煤机齿轮箱温度报警电路，以解决上述背景技术中提出的传统的采煤机齿轮箱温度检测电路抗干扰性差，缺少过电压故障保护的问题。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种改进的采煤机齿轮箱报警电路，包括直流电源滤波保护模块、+12V转+3.3V电压转换模块、红外测温模块、单片机报警模块，所述的+12V转+3.3V电压转换模块的输入端连接直流电源滤波保护模块的输出端，所述的红外测温模块的输入端连接+12V转+3.3V电压转换模块的输出端，所述的单片机报警模块的输入端连接红外测温模块的输出端，直流电源滤波保护模块包括直流电源，防反二极管，自恢复保险丝PPTC，至少一个瞬态电压抑制器TVS并联在自恢复保险丝PPTC与直流电源负极两端，至少一个共模电容串接在高压地和低压地之间，和至少一个差模电容并联在零线和火线的正负极之间，所述的防反二极管并联在直流电源正负极之间，自恢复保险丝PPTC与直流电源正极串联。
所述的+12V转+3.3V电压转换模块使用稳压芯片。
所述的红外测温模块使用红外测温传感器，安装在采煤机齿轮箱箱体内侧。
所述的单片机报警模块采集红外测温模块发出的温度信号并通过A/D转换数字信号。
与现有技术相比，本实用新型可产生的有益效果有：本实用新型电路可以为电路提供过电压故障保护并且确保电源极性的正确连接，保护后级电路免遭异常的过电压损坏。另外该电路还可以滤除信号杂波，防止干扰，提高控制电路上的电压质量，减少杂波对温度检测电路的影响，提高检测的精确度，减少故障的发生。
附图说明
图1本实用新型的一种采煤机齿轮箱温度报警电路的直流电源滤波保护模块的电路图；
结合附图，本实用新型实施例中附图标记如下：
1-温度检测仪直流电源；2-防反二极管；3-自恢复保险丝PPTC；4-瞬态电压抑制器TVS；5-共模电容；6-差模电容。
图2本实用新型的一种采煤机齿轮箱温度报警电路的+12V转+3.3V电压转换模块的电路图；
图3本实用新型的一种采煤机齿轮箱温度报警电路的红外测温模块的电路图；
图4本实用新型的一种采煤机齿轮箱温度报警电路的单片机报警模块的电路图；
图5本实用新型的一种采煤机齿轮箱温度报警电路流程示意图；
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图来对本实用新型的技术方案作进一步的详细说明。
如图1所示，本实用新型提供一种采煤机齿轮箱报警电路：包括直流电源滤波保护模块、+12V转+3.3V电压转换模块、红外测温模块、单片机报警模块。所述的直流电源滤波保护模块包括温度检测仪直流电源1、防反二极管2、自恢复保险丝PPTC 3、瞬态电压抑制器TVS 4、共模电容5、差模电容6，所述的温度检测仪直流电源1提供+12V直流电压，防反二极管2并联在温度检测仪直流电源1正负极之间，自恢复保险丝PPTC 3与温度检测仪直流电源1正极串联，瞬态电压抑制器TVS 4并联在自恢复保险丝PPTC 3与温度检测仪直流电源1负极两端,所述的瞬态电压抑制器TVS 4的型号可为P4KE22A；P4KE22CA；直插式DO-41。
共模电容5串接在高压地和低压地之间，还可采用两个共模电容5串联来提高高压地和低压地之间的耐压，起到稳压的作用。共模电容5给次级的共模电流提供一个回路到初级，减少共模电流对输出的影响，起到稳流的作用。
差模电容6两根引脚跨接在零线和火线之间，适用于高频、直流、交流、耦合，跨接脉冲电路中，能够承受过压冲击，在电路中与电阻并联使用，目的是起到泄放电荷作用，并且可抑制噪声，提高测量精度和稳定性。
所述的+12V转+3.3V电压转换模块中包括一个稳压芯片，型号为PW2162，该+12V转+3.3V电压转换模块为红外测温模块、单片机报警模块提供+3.3V的稳定电压。该稳压芯片在宽输入电压，恒压负载范围内以高效率运行。其中旁路电容CIN、C1、C2(均为100pF)起到滤波作用；R1、R2作为分压电阻，其电路图如图2所示。
红外测温模块中包括一个红外测温传感器，型号为MLX90614，该红外测温模块是一种通用的红外测温模块，可根据被测物体的红外辐射能量来确定物体的温度，不与被测物体接触，具有影响被测物体温度分布场，温度分辨率高、响应速度快、测温范围广、不受测温上限的限制、稳定性好等特点，SCL端口为同步串行总线时钟信号接口；SDA为数据信号接口从该管脚通过PWM向单片机输出物体温度。R3、R4为接口提供电流。其电路图如图3所示。
所述的单片机报警模块采集红外测温模块的温度信号并通过A/D转换数字信号，型号为STM32F103ZET6，当采煤机齿轮箱超过80℃时，触发报警此时红色信号报警灯(D1)亮起提示工作人员温度过高。该单片机的型号可采用的型号为STM32F103ZET6，其电路图如图4所示。
所述的一种采煤机齿轮箱温度报警电路工作流程如图5所示。该采煤机齿轮箱报警电路工作原理如下：
在直流电源滤波保护模块中共模电容5、差模电容6滤除温度检测仪直流电源1侧杂波为后级电路提供纯净稳定的+12V电压。当电路中出现异常，如温度检测仪直流电源1侧出现浪涌电压时，比如当电路中的电压≥23.1V时，瞬态电压抑制器TVS 4迅速由高阻态突变为低阻态，泄放由于异常过电压导致的瞬时过电流到地，后级电路短路，1、2、3、4构成回路，前级回路电流升高,自恢复保险丝PPTC 3熔断停止形成开路,停止供电，现场工作人员排障检查。从而保护后级电路免遭异常过电压的损坏，反之未击穿时则后级电路正常工作。
当异常过电压消失后，瞬态电压抑制器TVS 4恢复为高阻态。当瞬态电压抑制器TVS 4保持低阻态时，其与温度检测仪直流电源1构成小型回路，瞬态电压抑制器TVS 4与温度检测仪直流电源1两端线路温度升高，当瞬态电压抑制器TVS 4保持低阻态的时间≥400ms时，线上温度过高造成绝缘层融化的损坏。上述的温度过高指的是温度达到60℃或者高于60℃，另外，当电流超过2.5A/mm2时也会对电路造成损坏。
另外，当温度检测仪直流电源1正负极接反时，防反二极管2与自恢复保险丝PPTC3构成回路，使得输入电压被二极管钳位在0.7V，后级电路因0.7V电压太小，而无法实现供电，另一方面自恢复保险丝PPTC 3与防反二极管2所在回路会形成很大电流。PPTC为一种自恢复保险丝，由聚合物基体及具有导电性的碳黑粒子组成，具有熔断特性、高可靠性并且可自恢复、体积小。当有过电流通过自恢复保险丝PPTC 3时，产生的热量将使其膨胀，从而碳黑粒子将分开，自恢复保险丝PPTC 3的电阻将上升，这将促使自恢复保险丝PPTC 3更快地产生热并且膨胀得更大，进一步使电阻升高，当温度达到125℃时，电阻变化显著，电流明显减小，从而有效的限制短路电流或者破坏性大的电流通过自恢复保险丝PPTC 3，电路回路处于断开状态。其中防反二极管2的型号可选择肖特基二极管1N5817、1N5819等。
在故障清除后，自恢复保险丝PPTC 3收缩至原来的形状重新将碳黑粒子联结起来，导电粒子材料开始导通，整个工作电路恢复正常，自恢复保险丝PPTC 3自动恢复，无需人工更换，上述过程可循环多次。所述的聚合物自恢复保险丝PPTC 3的型号可为X72、X30。
当直流电源滤波保护模块正常工作时，该直流电源滤波保护模块为后级电路提供+12V电压，之后+12V转+3.3V电压转换模块将+12V电压转换成+3.3V的电压，+12V转+3.3V电压转换模块通过电压的转换为后级的红外测温模块、单片机报警模块提供+3.3V电压，红外测温模块向单片机报警模块输出采煤机齿轮箱的温度，当温度超过80℃时，触发报警此时红色信号报警灯(D1)亮起提示工作人员温度过高。
Claims (3)
1.一种采煤机齿轮箱温度报警电路，其特征在于，包括直流电源滤波保护模块、+12V转+3.3V电压转换模块、红外测温模块、单片机报警模块，所述的+12V转+3.3V电压转换模块的输入端连接直流电源滤波保护模块的输出端，所述的红外测温模块的输入端连接+12V转+3.3V电压转换模块的输出端，所述的单片机报警模块的输入端连接红外测温模块的输出端，所述直流电源滤波保护模块包括直流电源，防反二极管，自恢复保险丝PPTC，至少一个瞬态电压抑制器TVS并联在自恢复保险丝PPTC与直流电源负极两端，至少一个共模电容串接在高压地和低压地之间，和至少一个差模电容并联在零线和火线的正负极之间，所述的防反二极管并联在直流电源正负极之间，自恢复保险丝PPTC与直流电源正极串联。
2.根据权利要求1中所述的一种采煤机齿轮箱温度报警电路，其特征在于，所述的+12V转+3.3V电压转换模块使用稳压芯片。
3.根据权利要求1中所述的一种采煤机齿轮箱温度报警电路，其特征在于，所述的红外测温模块使用红外测温传感器，安装在采煤机齿轮箱箱体内侧。
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