CN2705936Y - 小型汽油发电机组控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种小型汽油发电机组控制系统，系统选用Atmel公司的89C52单片计算机作为中央处理器(CPU)，直接安装于机组的控制屏，包括市电监测电路，应急发电的电压、电流与频率测量电路，温度检测模块，燃油、机油监测模块，市电、应急发电切换模块，机组启动电路，风门控制电路，延时供电电路，停机电路和系统工作电源。本系统能够实时采集小型汽油发电机组的电气、环境参数，经逻辑判断、计算后据此控制发电机组启动、关闭或运行于最佳工作状态之中，操作使用方便，尤其适合于一些不便于人工操作的特殊环境；同时，由于采用单片机和集成电路，制作成本低廉，有利于大量推广应用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种小型汽油发电机组控制系统，属于自动控制技术领域，更详细地说是关于自备应急电源汽油发电机组的嵌入式单片机实时监测与自动控制系统。
背景技术
通常的小型发电机组的启动、运行与关闭都需要人用手工进行，这在某些场合很难做到，甚至根本无法实现。人们对此课题进行了很多研究工作。经过查新检索，在《移动电源与车辆》2003(2)-28-32 & 2003(3)-19-21、《湖北工学院学报》2002.17(2)-128-129 & 2003.18(4)-29-31、《机电工程》2002.19(5)-9-12、《电工技术》2000(9)-25等文献中，发现有对柴油发电机组进行自动控制的研究结果。但对小型汽油发电机组进行的类似研究，在国内外均未检索到。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种能够对小型汽油发电机组进行实时测量与自动控制的嵌入式系统，它能够实时采集小型汽油发电机组的电气、环境参数，经逻辑判断、计算后据此控制发电机组启动、关闭或运行于最佳工作状态之中。
本实用新型所采用的技术方案如下：
本系统直接安装于机组的控制屏，系统选用Atmel公司的89C52单片计算机作为中央处理器(CPU)，包括市电监测电路，应急发电的电压、电流与频率测量电路，温度检测模块，燃油、机油监测模块，市电、应急发电切换模块，机组启动电路，风门控制电路，延时供电电路，停机电路和系统工作电源。
所述的市电监测电路是由变压器、二极管、电容、电阻分压器组成。它将市电电压经变压整流后直接输入到89C52的P2.4脚。
所述的应急发电的电压测量电路是由变压器、二极管、电阻分压器组成。将应急电压经变压整流后连接到A/D转换器的CH0脚，转换后的数字量输入到89C52的P1.5脚。
所述的应急电的电流测量电路是由微型电流互感器、运算放大器、二极管、电阻、电容组成。从互感器采样的电流经放大整流后连接到A/D转换器的CH1脚，转换后的数字量同样输入到89C52的P1.5脚。
所述的应急发电的频率测量电路是由电阻、电容、光电耦合器组成。它向89C52的P2.5脚发出一列周期等于应急发电周期的脉冲。
所述的温度测量模块，由三组串行数字输出温度传感器、光电耦合器、稳压二极管组成，分别测量机组的环境温度、发动机和发电机的温度，并分别送入89C52的P1.0、P1.1、P1.2三个引脚。
所述的燃油监测模块，由于簧管、浮子与镶嵌在浮子上的磁铁组成，检测燃油量，并将结果输入89C52的P1.4脚。
所述的机油监测模块，由干簧管、浮子与镶嵌在浮子上的磁铁组成，检测机油量，并将结果输入89C52的P1.5引脚。
所述的市电、应急发电切换模块由交流接触器构成，在供电正常时将负载接通到市电回路，当断电时将负载自动切换到应急发电回路。
所述的机组启动电路由运算放大器、直流继电器与二极管组成，在市电断电时，接通机组启动电机起动发动机。
所述的风门控制电路由运算放大器、直流继电器与二极管组成，根环境温度确定风门的开闭。
所述的延时供电电路由运算放大器、直流继电器与二极管组成，启动机组发电时断开负载，在发电正常后再将负载接入到回路中。
所述的停机电路由运算放大器、直流继电器与二极管组成，当恢复供电后，关闭机组，停止发电。
本系统还包括LED显示模块和声光报警电路。所述的LED显示模块显示正常供电与启动时不同运行状态代码，发电后正常显示电压值，通过按键可分别选择短时显示电流与频率。所述的声光报警电路由蜂鸣器、数码管组成，当89C52检测到故障或出错信息时，发出报警声，同时显示错误代码。
本实用新型的汽油发电机组能够完成以下主要功能：连续监视市电，当停电时能在数秒内启动机组建立起应急电压；无论任何原因，自动启动超过5次后仍不能正常工作时，将停机报警等待检查；当其电压、电流与频率和发电机的温升超过规定值时，将停机报警；当机组燃油量不足时可声光提示，完全无油时或机油低于临界值则立即停机报警；市电恢复供应后，机组自动停机冷却，并重新进入连续监视市电状态。系统也支持手启动和试机功能。
本实用新型优点：
1、由于系统的上述设计，能够实时采集小型汽油发电机组的电气、环境参数，经逻辑判断、计算后据此控制发电机组启动、关闭或运行于最佳工作状态之中，操作使用方便，尤其适合于一些不便于人工操作的特殊环境。
2、因本系统采用单片机和集成电路，制作成本低廉，有利于大量推广应用。
附图说明
图1是本实用新型的电路原理框图。
图2是本实用新型的原理图
图中1.市电监测电路，2.电压测量电路，3.电流测量电路，4.频率测量电路，5.环境温度检测模块，6.发动机温度检测模块，7.发电机温度检测模块，8.燃油监测模块，9.机油监测模块，10.市电、应急发电切换模块，11.机组启动电路，12.风门控制电路，13.延时供电电路，14.停机电路，15.LED显示模块，16.声光报警电路，17.系统工作电源，18.89C52单片计算机。
具体实施方式
下面结合附图1和实施例对本实用新型进一步说明。
市电、应急发电切换模块(10)中的交流接触器J1线圈接市电，正常供电时，其常开触点闭合，负载接通市电回路，同时，由变压器M1、二极管V5、电容C1与电阻R9、R17构成的市电监测电路(1)，市电信号经降压整流分压后，输入到89C52的P2.4脚。在断电时，因J1线圈失电，常闭触点接通，负载将自动切换到发电回路。CPU也检测到P2.4脚的电压为零，从而进入以下程序。
89C52单片计算机(18)经过分析排除干扰信号后，执行应急发电程序：
1.通过由运算放大器(以下简称运放)U5A、直流继电器J4与二极管V3组成的延时供电电路(13)为保证空载启动，暂时将负载从回路中断开；
2.根据环境温度和机组是否为的热机，通过由运放U5D、直流继电器J2与二极管V2组成的控制电路(12)确定风门开闭程度；
3.通过由运放U5C、直流继电器J3与二极管V1组成的机组启动电路(11)起动一次(30秒)发电机组的启动电机，开始建立应急电压；
4.应急电压经变压器M2、硅整流桥B3、电阻R12、电位器W1与电容C2组成电压测量电路(2)降压整流后，通过分压器连接到串行A/D转换器U3的CH0脚，转换后的数字量输入到89C52(18)的P1.5脚；
5.当应急电压升至170V时，机组启动电路(11)无论是否已到30秒，立即关闭启动电机，进入自动运行发电；
6.当应急电压达到210V时，延时供电电路(13)将负载接入回路，进入正常发电程序。如果启动5次仍不能正常发电，则立即停机检查。
89C52单片计算机(18)通过由微型电流互感器CT、运放U6A、电阻R13、R14、R15和R16组成的电流测量电路(3)，采样负载电流信号，经放大后送入到串行A/D转换器U3的CH1脚，转换后的数字量同样输入到89C52(18)的P1.5脚，由于电压与电流是分时测量所以不会相互干扰，按下K1键可选择显示电流3秒。
频率测量电路是由变压器M2、光电耦合器U11，U12、电阻R5、R7和微分电路R6、C4组成。它向89C52的P2.5脚发出一列周期等于应急发电周期的脉冲，CPU利用片上的定时器，测量出两脉冲的间隔时间，即可计算出应急发电的频率，按下K2键可选择显示频率3秒。
环境温度检测模块(5)由串行数字输出温度传感器U10、光电耦合器U12、电阻R3和R4组成，温度传感器U10连续输出正比于温度的被调制的方波，经U12送入89C52的P1.0脚，CPU据此即可计算出环境温度；发动机温度检测模块(6)由温度传感器U8、光电耦合器U9、电阻R1和R2组成，接89C52的P1.1脚；发电机温度检测模块(7)由温度传感器U4、光电耦合器U7、电阻R10和R11组成，接89C52的P1.2脚，其工作原理与模块(5)完全相同，仅仅是传感器安装在不同位置，分别测量机组发动机和发电机的温度。
燃油监测模块(8)与机油监测模块(9)结构完全相同，其干簧管密封在非磁性物质内，一端与89C52的P1口的一个引脚相连，另一端接地。当油面下降到临界点，浮子上的磁铁使干簧管连通，该引脚为低电平。
当电压、电流、频率超过机组的容许值时，当机组局部温升过高或者机油、燃油不足时，单片计算机(18)根据所检测到的不同数据，通过蜂鸣器BELL和LED构成的声光报警电路(16)发出报警声，同时显示不同的错误代码，并实施紧急停机措施。
LED显示模块(15)由串入并出集成电路U2、数码管LED组成，连接到单片计算机(18)的串行口，显示电参数与各类代码。
当恢复供电时，市电、应急发电切换模块(10)将负载切换到市电回路，89C52单片计算机(18)由市电监测电路(1)检测到市电信号，通过运放U6B、直流继电器J5与二极管V4组成的停机电路(14)断开机组发动机的点火回路停机，并从新进入市电监测程序。
系统工作电源(17)由变压器M1、硅整流桥B2、三端可调集成稳压器T2、蓄电池B2、三端集成稳压器T1、滤波电容C3、电位器W2和电阻R8组成，市电正常时，变压整流后的直流电经T2稳压到+12V对蓄电池B2进行浮充电。此时系统由市电经T2、T1变换后的+5V直流电源供电，断电后，由蓄电池经T1变换后向系统+5V供电。
Claims (2)
1、小型汽油发电机组控制系统，其特征在于：系统用89C52单片计算机作为中央处理器CPU，包括市电监测电路，应急发电的电压、电流与频率测量电路，温度检测模块，燃油、机油监测模块，市电、应急发电切换模块，机组启动电路，风门控制电路，延时供电电路，停机电路和系统工作电源；
所述的市电监测电路是由变压器、二极管、电容、电阻分压器组成，市电电压经变压整流后直接输入到89C52的P2.4脚；
所述的应急发电的电压测量电路是由变压器、二极管、电阻分压器组成，应急电压经变压整流后连接到A/D转换器的CH0脚，转换后的数字量输入到89C52的P1.5脚；
所述的应急电的电流测量电路是由微型电流互感器、运算放大器、二极管、电阻、电容组成，从微型电流互感器采样的电流经放大整流后连接到A/D转换器的CH1脚，转换后的数字量输入到89C52的P1.5脚；
所述的应急发电的频率测量电路是由电阻、电容、光电耦合器组成，它向89C52的P2.5脚发出一列周期等于应急发电周期的脉冲；
所述的温度测量模块，由三组串行数字输出温度传感器、光电耦合器、稳压二极管组成，测量机组的环境温度、发动机和发电机的温度，并分别送入89C52的P1.0、P1.1、P1.2三个引脚；
所述的燃油监测模块连接89C52的P1.4脚，所述的机油监测模块连接89C52的P1.5引脚；
所述的市电、应急发电切换模块由交流接触器构成，在供电正常时将负载接通到市电回路，当断电时将负载自动切换到应急发电回路；
所述的机组启动电路由运算放大器、直流继电器与二极管组成，在市电断电时，接通机组启动电机起动发动机：
所述的风门控制电路由运算放大器、直流继电器与二极管组成，根环境温度确定风门的开闭；
所述的延时供电电路由运算放大器、直流继电器与二极管组成，启动机组发电时断开负载，在发电正常后再将负载接入到回路中；
所述的停机电路由运算放大器、直流继电器与二极管组成，当恢复供电后，关闭机组，停止发电。
2、根据权利要求1所述的小型汽油发电机组控制系统，其特征在于：系统还包括LED显示模块和声光报警电路。
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|---|---|---|---|---|
| CN101701553A (zh) * | 2009-11-20 | 2010-05-05 | 盐城贝斯特动力机有限公司 | 柴油发电机组全自动控制器及控制方法 |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
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