一種小型燃油、燃?xì)獍l(fā)電機的數(shù)字儀表的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種小型燃油、燃?xì)獍l(fā)電機的數(shù)字儀表，所述單片機的輸入端通過A/D轉(zhuǎn)換接口連接電壓采集電路，所述單片機的輸出端通過I/O口連接熄火驅(qū)動電路、數(shù)碼顯示電路，所述熄火驅(qū)動電路與發(fā)電機點火裝置的電源相連，電源電路將發(fā)電機的輸出電壓經(jīng)整流變壓后給整機供電；所述單片機根據(jù)電壓采集電路輸入的電壓采樣值，計算出發(fā)電機輸出電壓的實效值，當(dāng)計算的電壓的實效值超過或低于設(shè)計值時，輸出控制信號啟動熄火驅(qū)動電路，通過熄火驅(qū)動電路關(guān)閉發(fā)電機點火裝置的電源。本發(fā)明實現(xiàn)了對發(fā)電機輸出的電壓、頻率和發(fā)電時間的實時監(jiān)控，而且當(dāng)發(fā)電機輸出電壓過壓、欠壓時使發(fā)電機停止工作，排除各種安全隱患。
【專利說明】一種小型燃油、燃?xì)獍l(fā)電機的數(shù)字儀表

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)電機【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種小型燃油、燃?xì)獍l(fā)電機的數(shù)字儀表。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)小型燃油交流發(fā)電機或燃?xì)饨涣靼l(fā)電機均采用指針式儀表作來顯示發(fā)電機的輸出電壓和輸出電流，指針式儀表功能單一且結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高。近年來高精度，低成本，多功能的數(shù)字式儀表逐漸取代指針式儀表開始應(yīng)用于小型通用燃油交流發(fā)電機和燃?xì)饨涣靼l(fā)電機上。但是無論是指針式儀表還是數(shù)字式儀表，其功能仍然局限于對發(fā)電機的輸出電壓，輸出電流，電壓頻率，發(fā)電時間等發(fā)電狀況的測量和顯示，均不具備對發(fā)電機異常工作狀態(tài)的監(jiān)控和保護功能。由于發(fā)電機的電壓調(diào)節(jié)器自身的局限性，當(dāng)電壓調(diào)節(jié)器自身損壞時發(fā)電機將失去控制，持續(xù)的高壓輸出將導(dǎo)致用電設(shè)備受損，甚至引發(fā)火災(zāi)等重大安全事故。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種小型燃油、燃?xì)獍l(fā)電機的數(shù)字儀表，該數(shù)字儀表不僅能夠?qū)崟r監(jiān)控發(fā)電機輸出的電壓、電流、功率、頻率和發(fā)電時間，而且當(dāng)發(fā)電機輸出電壓過壓、欠壓時，使發(fā)電機停止工作，從而排除各種安全隱患。
[0004]一種小型燃油、燃?xì)獍l(fā)電機的數(shù)字儀表，其特征在于:包括單片機、電壓采集電路、熄火驅(qū)動電路、數(shù)顯切換電路、數(shù)碼顯示電路及電源電路，所述單片機的輸入端通過A/D轉(zhuǎn)換接口連接電壓采集電路，單片機的輸入端通過I/O 口連接有數(shù)顯切換電路，所述數(shù)顯切換電路的按鍵來切換顯示參數(shù)，所述單片機的輸出端通過I/O 口連接熄火驅(qū)動電路、數(shù)碼顯示電路，所述熄火驅(qū)動電路與發(fā)電機點火裝置的電源相連，電源電路給整機供電；所述電壓采集電路用于采集發(fā)電機輸出的電壓，并將采集的電壓采樣值通過A/D轉(zhuǎn)換接口傳遞給單片機，所述單片機根據(jù)輸入的電壓采樣值，計算出發(fā)電機輸出電壓的實效值，統(tǒng)計電壓頻率、單次累計發(fā)電時間，處理后的信息傳遞到數(shù)碼顯示電路進行顯示，當(dāng)計算的電壓的實效值超過或低于設(shè)計值時，輸出控制信號啟動熄火驅(qū)動電路，通過熄火驅(qū)動電路關(guān)閉發(fā)電機點火裝置的電源。
[0005]還包括電流采集電路，所述單片機的輸入端之三通過A/D轉(zhuǎn)換接口連接有電流采集電路，所述電流采集電路、通過電路傳感器實時采集發(fā)電機輸出的電流信息，并將采集的電流采樣值通過A/D轉(zhuǎn)換接口傳遞給單片機，所述單片機對輸入的電流采樣值進行處理，計算輸出功率，數(shù)碼顯示電路進行顯示。
[0006]所述電源電路將發(fā)電機的輸出電壓經(jīng)整流變壓后給整機供電。
[0007]所述熄火驅(qū)動電路采用隔離驅(qū)動電路。
[0008]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明通過電壓采集電路、電流采集電路實時監(jiān)控發(fā)電機輸出的電壓、電流信息，通過數(shù)顯切換電路的按鍵來切換單片機輸出的顯示參數(shù)，所述單片機根據(jù)輸入的電壓、電流值計算出當(dāng)前的發(fā)電機輸出電壓的實效值、電流的實效值、頻率、功率、發(fā)電時間；同時將電壓采樣值與設(shè)定電壓值進行比較，當(dāng)發(fā)電機輸出異常(低于設(shè)定的最低值或最高值)時，單片機其中一個I/o 口輸出一個高電平控制信號到熄火驅(qū)動電路，通過熄火驅(qū)動電路關(guān)閉發(fā)電機的點火裝置的電源，從而使發(fā)電機停止工作。本發(fā)明采用直接關(guān)閉發(fā)電機的點火裝置，從根本上斷開了發(fā)電機的所有輸出源，排除了各種安全隱患。采用數(shù)碼顯示電路將單片機處理后的實時監(jiān)控的發(fā)電機的輸出電壓(有效值)、電流(有效值)、頻率、功率及發(fā)電機工作時間更直觀的顯示出來。本發(fā)明的電源電路將發(fā)電機的輸出電壓經(jīng)整流變壓后給整機供電，通過發(fā)電機直接為本發(fā)明裝置供電，從而不需要其他供電裝置來供電，減少了儀表的成本。因此本發(fā)明具有安全性高及成本極低的有益效果。
[0009]本發(fā)明的熄火驅(qū)動電路采用隔離驅(qū)動電路，具有使用壽命長、工作溫度范圍寬、抗干擾性能力強優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的原理框圖。
[0011]圖2是本發(fā)明熄火驅(qū)動電路的電路原理圖。
[0012]圖3是本發(fā)明的單片機的工作流程圖。

【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的說明。
[0014]參見圖1和圖2所示的一種小型燃油、燃?xì)獍l(fā)電機的數(shù)字儀表，包括單片機1、電壓采集電路2、熄火驅(qū)動電路3、數(shù)顯切換電路4、數(shù)碼顯示電路5、電源電路6及電流采集電路7，該單片機I采用具有能夠統(tǒng)計時間、進行數(shù)據(jù)處理、發(fā)送指令功能的現(xiàn)有單片機，所述單片機I的輸入端之一通過A/D 口連接電壓采集電路2，電壓采集電路2可以采用現(xiàn)有常用電壓采集電路，所述電壓采集電路2采集發(fā)電機輸出的電壓值，經(jīng)該電路分壓后輸出電壓采樣值，并通過A/D轉(zhuǎn)換接口傳遞給單片機I ;單片機I的輸入端之二通過A/D轉(zhuǎn)換接口連接電流采集電路7，電流采集電路7可以采用現(xiàn)有常用電流采集電路，所述電流采集電路7通過電流傳感器11實時采集發(fā)電機輸出的電流信息，并將采集的電流采樣值通過A/D轉(zhuǎn)換接口傳遞給單片機I ;單片機I的輸入端之三通過I/O端口連接數(shù)顯切換電路4，所述數(shù)顯切換電路4采用現(xiàn)有常用顯示切換按鍵，通過顯示切換按鍵切換單片機I輸出的電壓、電流、頻率、功率、單次累計發(fā)電時間的顯示選擇。
[0015]單片機I的輸出端之一通過I/O接口與熄火驅(qū)動電路3的控制端連接，所述熄火驅(qū)動電路3與發(fā)電機8的點火裝置9的電源相連；所述熄火驅(qū)動電路3采用隔離驅(qū)動電路，本實施例以光耦隔離驅(qū)動為例，采用其他隔離方案同樣可以實現(xiàn)隔離驅(qū)動的目的，所述熄火驅(qū)動電路3由光電耦合器U2、電阻R17、電阻R19、電阻R100、電阻R21、二極管D10、可控硅Q1、二極管D4、二極管D10、電容Cl、電容C8構(gòu)成。當(dāng)發(fā)電機輸出電壓過壓或欠壓時通過該驅(qū)動電路切斷點火器電源，從而達到熄火的目的。
[0016]參見圖2所示，熄火驅(qū)動電路3原理:
當(dāng)發(fā)電機輸出電壓正常時，單片機I的I/O 口通過R17輸出低電平，此時光電耦合器截止，U2的C、E間電阻很大；同時發(fā)電機點火裝置供電電源通過D10，Cl，D4給電容Cl充電，由于U2截止，Cl上的電壓無法通過U2到達可控硅Ql的觸發(fā)端，可控硅觸發(fā)端電壓為0V，可控硅截止，此時發(fā)電機點火裝置9供電電源不受影響，發(fā)電機9正常工作。
[0017]當(dāng)發(fā)電機輸出電壓異常時(高于或低于單片機設(shè)定電壓值)，單片機I的I/O 口通過R17輸出高電平，此時光電耦合器導(dǎo)通，U2的C、E間電阻很??；同時Cl兩端電壓通過R19, U2, R100, R21分壓形成可控娃Ql的觸發(fā)電壓使可控娃導(dǎo)通，可控娃導(dǎo)通之后使發(fā)電機點火裝置供電電源瞬間短路，發(fā)電機的內(nèi)燃機點火電壓必然為零，內(nèi)燃機熄火。發(fā)電機8動力消失停止轉(zhuǎn)動，此時發(fā)電機無輸出電壓，從而保護了負(fù)載電器的安全。
[0018]由于可控硅觸Ql發(fā)端對電壓非常敏感，CS的存在使電路控制更加可靠，抗干擾能力更強。
[0019]單片機I的輸出端之二通過I/O接口與數(shù)碼顯示電路5相連，數(shù)碼顯示電路5采用現(xiàn)有LED數(shù)碼管，電源電路6給整機供電，所述電源電路6將發(fā)電機的輸出電壓經(jīng)整流變壓后輸出作為儀表的內(nèi)部電源為儀表內(nèi)部的各兀器件供電，即給本數(shù)字儀表內(nèi)的單片機
1、電壓采集電路2、熄火驅(qū)動電路3、數(shù)顯切換電路4、數(shù)碼顯示電路5及電流采集電路7供電。
[0020]本發(fā)明的工作原理:
所述單片機I根據(jù)輸入的電壓采樣值、電流采樣值計算出發(fā)電機輸出電壓的實效值，發(fā)電機輸出電流的實效值，發(fā)電機輸出的功率，發(fā)電機輸出電壓的頻率以及發(fā)電機的發(fā)電時間，處理后的信息傳遞到數(shù)碼顯示模塊5，通過數(shù)碼顯示模塊5顯示計算后的發(fā)電機輸出電壓(有效值)、電流(有效值)、頻率、功率或單次累計發(fā)電時間；同時單片機I對發(fā)電機8輸出電壓的實效值與預(yù)先所設(shè)定的實效值的上限值與下限值進行比較，當(dāng)檢測到發(fā)電機輸出電壓的實效值超出預(yù)先所設(shè)定的上限值或低于預(yù)先所設(shè)定的下限值時，單片機I通過I/O端口向熄火驅(qū)動電路3輸出熄火信號，通過熄火驅(qū)動電路3關(guān)閉發(fā)電機8點火裝置9的電源，強制性讓發(fā)電機8熄火以保護用電設(shè)備的安全。
[0021]本發(fā)明適用于通用交流發(fā)電機，本發(fā)明的輸入電壓范圍為:交流90_260V，50Hz，輸入額定電壓:交流220V，50Hz，整機的功率:小于1W。
[0022]本實施例以設(shè)定大于250V屬于過壓值,小于180V屬于欠壓值的過電保護為例參見圖1和圖3所示，發(fā)電機8通過導(dǎo)線與負(fù)載10連接，通過電流傳感器11監(jiān)測發(fā)電機輸出端的電流變化采集電流信息，然后將電壓采樣值、電流采樣值通過A/D轉(zhuǎn)換接口將這些模擬信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息傳遞到單片機1，單片機I處理內(nèi)容有兩部分，第一部分是由單片機I計算出當(dāng)前的發(fā)電機電壓(有效值)、電流(有效值)、頻率、功率、發(fā)電時間，單片機I通過I/O端口經(jīng)數(shù)顯切換電路4讀取按鍵狀態(tài)，并通過I/O端口經(jīng)數(shù)碼顯示電路5向數(shù)碼顯示器輸出相應(yīng)的計算結(jié)果；
第二部分是單片機I將計算的電壓實效值與設(shè)定值250V和180V進行比較，當(dāng)計算的電壓實效值超過設(shè)定值250V時，單片機I輸出高電平給熄火驅(qū)動電路3，啟動熄火驅(qū)動電路3，通過熄火驅(qū)動電路3關(guān)閉發(fā)電機8的點火裝置9的電源，達到保護用戶電器的目的，同時單片機I等待斷電死機；當(dāng)計算的電壓實效值小于設(shè)定值250V時，計算的電壓實效值進一步與設(shè)定值180V進行比較，當(dāng)電壓實效值大于設(shè)定值180V時，讀取發(fā)電機8輸出的電壓，單片機I重新讀取電壓采集電路2采集的電壓信息；當(dāng)電壓實效值小于設(shè)定值180V時，單片機I輸出高電平給熄火驅(qū)動電路3，啟動熄火驅(qū)動電路3，通過熄火驅(qū)動電路3關(guān)閉發(fā)電機點火裝置的電源，達到保護用戶電器的目的。
[0023]本發(fā)明在數(shù)字儀表的基本功能基礎(chǔ)上，增加對發(fā)電機輸出電壓的過壓，欠壓實時監(jiān)控和保護功能，當(dāng)監(jiān)控到過壓或欠壓時，強制性將發(fā)電機熄火停止發(fā)電，以保護用電設(shè)備安全，防止引發(fā)火災(zāi)等重大安全事故的發(fā)生。
【權(quán)利要求】
1.一種小型燃油、燃?xì)獍l(fā)電機的數(shù)字儀表,其特征在于:包括單片機(I)、電壓米集電路(2)、熄火驅(qū)動電路(3)、數(shù)顯切換電路(4)、數(shù)碼顯示電路(5)及電源電路(6)，所述單片機(I)的輸入端通過A/D轉(zhuǎn)換接口連接電壓采集電路(2)，單片機(I)的輸入端通過I/O 口連接有數(shù)顯切換電路(4)，所述數(shù)顯切換電路(4)用于切換顯示參數(shù)，所述單片機(I)的輸出端通過I/O 口連接熄火驅(qū)動電路(3)、數(shù)碼顯示電路(5)，所述熄火驅(qū)動電路(3)與發(fā)電機(8)點火裝置(9)的電源相連，所述電源電路(6)給整機供電；所述電壓采集電路(2)用于采集發(fā)電機輸出的電壓，并將采集的電壓采樣值通過A/D轉(zhuǎn)換接口傳遞給單片機(I)，所述單片機(I)根據(jù)輸入的電壓采樣值，計算出發(fā)電機輸出電壓的實效值，統(tǒng)計電壓頻率、單次累計發(fā)電時間，處理后的信息傳遞到數(shù)碼顯示電路(5)進行顯示，當(dāng)計算的電壓的實效值超過或低于設(shè)計值時，輸出控制信號啟動熄火驅(qū)動電路(3)，通過熄火驅(qū)動電路(3)關(guān)閉發(fā)電機點火裝置的電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型燃油、燃?xì)獍l(fā)電機的數(shù)字儀表，其特征在于:還包括電流采集電路(7 )，所述單片機(I)的輸入端通過A/D轉(zhuǎn)換接口連接有電流采集電路，所述電流采集電路(7)通過電流傳感器(11)實時采集發(fā)電機(8)輸出的電流信息，并將采集的電流采樣值通過A/D轉(zhuǎn)換接口傳遞給單片機(I )，所述單片機(I)對輸入的電流采樣值，計算出電流實效值、輸出功率，通過數(shù)碼顯示電路(5)進行顯示。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的小型燃油、燃?xì)獍l(fā)電機的數(shù)字儀表，其特征在于:所述電源電路(6 )將發(fā)電機(8 )的輸出電壓經(jīng)整流變壓后給整機供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的小型燃油、燃?xì)獍l(fā)電機的數(shù)字儀表，其特征在于:所述熄火驅(qū)動電路(3 )采用隔離驅(qū)動電路。
【文檔編號】F02P9/00GK104074665SQ201410329715
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月11日
【發(fā)明者】陳軍 申請人:重慶達譽金科技有限公司