專利名稱：攜帶式礦燈的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種礦山井下作業(yè)人員攜帶使用的礦燈。
背景技術：
在煤礦、鐵礦或其它礦井下工作的人員在作業(yè)時常需在其所戴的安全帽上安置一個照明裝置，該照明裝置可稱為攜帶式礦燈。傳統(tǒng)攜帶式礦燈常采用硫酸電瓶的鉛酸蓄電池作為電源，因此該攜帶式礦燈重量和體積都比較大，也易污染環(huán)境；其次，該傳統(tǒng)攜帶式礦燈所采用的發(fā)光器件通常是普通燈泡，而這類燈泡亮度低、耗電量大，所以鉛酸蓄電池的持續(xù)照明時間較短；再次，因國家標準規(guī)定礦燈外暴露的金屬件均不應存在電位差，否則，在有甲烷的情況下，礦燈的電路裝置常常會產生電火花，因此對攜帶式礦燈具有較高的安全性要求。中國專利申請03248162.4公開了一種簡易鋰電池電源礦燈，該實用新型的電源采用了鋰電池代替了傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池，大大減小了礦燈的重量和體積，但其光源仍采用了常用的燈泡，因而其持續(xù)使用的時間仍較短。另外該礦燈使用的電路裝置沒有采取密閉保護措施，容易產生火花，存在安全隱患。中國專利申請03269787.2公開了超小型礦燈，該實用新型采用了LED作為礦燈的光源，同時采用鋰電池或鎳氫電池作為電源，大大減小了礦燈的體積和重量；但該實用新型的礦燈還具有以下不足之處，一方面，在使用時，該實用新型的礦燈使用了一塊專用LED驅動芯片LM2791，該芯片功能單一，且其LED輸出端的最大輸出電流為36mA，因此該芯片所能采用的LED的功率和亮度有很大限制；另一方面，該礦燈沒有采取電路密閉措施，存在安全隱患；另外，鋰電池在使用中常常存在過充電、過放電或環(huán)境溫度過高等損害鋰電池安全使用和影響鋰電池使用壽命的現象發(fā)生；所以在采用鋰電池作為電源的電路中，必須采取具有嚴格而完善的鋰電池的充放電電路，才能真正實現鋰電池的安全使用，確保鋰電池的使用壽命。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種重量輕、安全性高、可靠性好、亮度高、使用壽命長、持續(xù)使用時間較長的節(jié)能型攜帶式礦燈，且其中的鋰電池可安全使用。
實現本實用新型目的的技術方案是，本攜帶式礦燈具有抗壓的外殼和電路裝置，電路裝置具有開關電路、照明電路和鋰電池；照明電路具有超高亮發(fā)光二極管；其特點是還具有單片機、脈沖寬度調制電路和電池檢測電路；開關電路為感應開關電路；電路裝置的一部分設置在密閉的外殼中，其余的部分密閉設置在外殼上，電路裝置的密閉設置在外殼上的部分為超高亮發(fā)光二極管和開關電路的感應部；單片機具有感應開關信號輸入端、電池檢測信號輸入端、電源控制信號輸出端、脈沖信號輸出端和電源端；脈沖寬度調制電路具有電源輸入端、電源控制端、脈沖信號輸入端和放電電流輸出端；電池檢測電路具有電池狀態(tài)信號采樣端和電池狀態(tài)信號輸出端；鋰電池的電源輸出端接單片機的電源端和脈沖寬度調制電路的電源輸入端，電池檢測電路由其電池狀態(tài)信號采樣端與鋰電池的兩個電極相連；電池檢測電路的電池狀態(tài)信號輸出端接單片機的電池檢測信號輸入端；感應開關電路的輸出端接單片機的感應開關信號輸入端；單片機的電源控制信號輸出端接脈沖寬度調制電路的電源控制端、單片機的脈沖信號輸出端接脈沖寬度調制電路的脈沖信號輸入端；脈沖寬度調制電路的放電電流輸出端接照明電路的電源端。
上述技術方案中，電路裝置還具有充電指示電路、取樣電路，外部充電端口和磁簧開關；充電指示電路和取樣電路設置在密閉外殼中，外部充電端口和磁簧開關密閉設置的外殼上；單片機還具有放電控制信號輸出端、充電控制信號輸出端、充電狀態(tài)信號輸出端和充放電檢測端口；脈沖寬度調制電路還具有放電電流控制端、充電電流輸入端、充電電流輸出端和充電電流控制端；取樣電路具有電壓信號輸入端和電壓信號輸出端；磁簧開關具有輸入端和輸出端；外部充電端口接磁簧開關的輸入端；磁簧開關的輸出端接取樣電路的電壓信號輸入端；取樣電路的電壓信號輸出端接單片機的充放電檢測端口；磁簧開關的輸出端和取樣電路的電壓信號輸入端的公共接點接脈沖寬度調制電路充電電流輸入端；脈沖寬度調制電路的充電電流輸出端接鋰電池的正電極；充電指示電路設置在單片機的充電狀態(tài)信號輸出端與地線之間；單片機的放電控制信號輸出端接脈沖寬度調制電路的放電電流控制端，單片機的充電控制信號輸出端接脈沖寬度調制電路的充電電流控制端。
上述技術方案中，電路裝置還具有甲烷檢測電路，單片機還具有甲烷檢測信號輸入端，甲烷檢測電路的輸出端接單片機的甲烷檢測信號輸入端；甲烷檢測電路的感應頭密閉設置在外殼上，其余部分設置在外殼中。
上述技術方案中，電路裝置還具有穩(wěn)壓器，穩(wěn)壓器具有輸入端、輸出端和接地端；鋰電池的正電極接穩(wěn)壓器的輸入端，穩(wěn)壓器的輸出端接單片機的電源端；照明電路還具有熔斷器，熔斷器串聯在脈沖寬度調制電路的電流輸出端與照明電路的超高亮發(fā)光二極管的正極之間；穩(wěn)壓器設置在密閉外殼中。
上述技術方案中，感應開關電路具有人體接觸用的感應金屬片、電容和電阻；感應金屬片、電容和電阻組成的RC延遲電路；感應金屬片上還有一層絕緣薄膜而使感應金屬片與外界隔絕；感應金屬片密閉設置在外殼上，感應開關電路的其余部分設置在密閉外殼中。
上述技術方案中，單片機的電池檢測信號輸入端包括電池溫度信號輸入端口、電池電壓信號輸入端口和電池電流信號輸入端口；電池檢測電路包括電池溫度信號檢測電路、電池電壓信號檢測電路和電池電流信號檢測電路；電池檢測電路的電池溫度信號檢測電路的輸出端口接單片機的電池溫度信號輸入端口，電池檢測電路的電池電壓信號檢測電路的輸出端口接單片機的電池電壓信號輸入端口，電池檢測電路的電池電流信號檢測電路的輸出端口接單片機的電池電流信號輸入端口。
上述技術方案中，脈沖寬度調制電路具有電源輸入放大電路、脈沖輸入及脈寬調制電路、延遲電路、放電放大電路和充電放大電路；電源輸入放大電路的控制端即為脈沖寬度調制電路的電源控制端，脈沖輸入及脈寬調制電路的控制端即為脈沖寬度調制電路的脈沖信號輸入端，放電放大電路的控制端即為脈沖寬度調制電路的放電電流控制端，充電放大電路的控制端即為脈沖寬度調制電路的充電電流控制端；電源輸入放大電路的電源端即為脈沖寬度調制電路的電源端，電源輸入放大電路的輸出端接脈沖輸入及脈寬調制電路的電源端；脈沖輸入及脈寬調制電路的輸出端接延遲電路的輸入端，延遲電路的輸出端同時接放電放大電路和充電放大電路的電源端，放電放大電路的輸出端即為脈沖寬度調制電路的放電電流輸出端，充電放大電路的輸出端即為脈沖寬度調制電路的充電電流輸出端。
本實用新型所具有的積極效果(1)本實用新型的礦燈采用超高亮發(fā)光二極管作為照明器件，采用鋰電池為電源，大大減輕了礦燈的重量和體積；同時還采用了單片機以及相應的電路，再設置相應的程序后，使用可嚴格控制鋰電池的放電過程，從而確保了照明時間、照明亮度、鋰電池的安全使用以及使用壽命。(2)本實用新型的礦燈的電路裝置大部分封裝在絕緣外殼中，露出外殼的部分也與外殼密閉連接在一起，而使礦燈的電路裝置與外界處于隔離狀態(tài)，從而大大提高了本實用新型礦燈的使用安全性。另外本實用新型的礦燈采用了感應開關，感應金屬片上有一層絕緣薄膜而使感應開關使用時不會產生電火花。(3)當本實用新型的礦燈的電路裝置設置充電電路且在單片機中設置相應的程序后，則可在單片機的控制下對礦燈中的鋰電池進行安全充電，且不需將鋰電池取出外殼后充電，從而確保了外殼的密閉性。相對于中國專利申請03269787.2而言，其鋰電池必須取出才能進行充電，因此其外殼必須是可拆分的機械閉鎖裝置且只有采用專用工具才能將其打開，這樣顯然給礦燈的正常使用帶來不便；另外，其閉鎖裝置老化后常難以完全密閉，故而易存在安全隱患。而本實用新型的礦燈將電路整體置于抗壓的密閉外殼中，無須將鋰電池取出充電，始終保證密閉，故而安全性高，完全符合國家標準。(4)本實用新型的礦燈設置甲烷檢測電路后，當礦燈的電路裝置處于工作狀態(tài)時，若周圍環(huán)境的甲烷超過一定的濃度，則礦燈的超高亮發(fā)光二極管在單片機的控制下處于閃爍狀態(tài)，以提醒使用者。(5)本實用新型的礦燈在進行放電而使超高亮發(fā)光二極管發(fā)光時，隨時對電池的電壓、電流進行檢測，并及時進行調整，還對電池溫度進行檢測，當發(fā)現溫度超標或在進行脈寬調制后仍不能使電池電壓或電池電流處于規(guī)定的范圍內時，則單片機控制礦燈停止工作；在充電時也是這樣，一旦發(fā)現溫度超標或在進行脈寬調制后仍不能使電池電壓或電池電流處于規(guī)定的范圍內時，則單片機控制礦燈停止工作；從而使本實用新型的礦燈的安全性得到進一步的提高。(6)因本實用新型的礦燈的電路裝置可進行多級放大，因而可使鋰電池供給超高亮發(fā)光二極管的最大電流達290毫安，因而具有較大的輸出功率，從而可使本實用新型的礦燈使用功率較大的超高亮發(fā)光二極管，而可以進一步提高照明亮度。


圖1為本實用新型的礦燈的電路框圖。
圖2為本實用新型工作時單片機的程序框圖。
圖3為本實用新型的電路原理圖。
具體實施方式
(實施例1)見圖1，本實施例的攜帶式礦燈具有抗壓的外殼和電路裝置，電路裝置具有單片機1、開關電路2、充電指示電路3、甲烷檢測電路4、取樣電路5、外部充電端口6、磁簧開關7、脈沖寬度調制電路8、照明電路9、穩(wěn)壓器11、電池檢測電路13和鋰電池14。單片機1、取樣電路5、磁簧開關7、脈沖寬度調制電路8、穩(wěn)壓器11、電池檢測電路13和鋰電池14設置在密閉的外殼內。
見圖3，標號為M1的單片機1的型號為HT46R47。單片機1具有電源端VDD端，接地端VSS端，作為甲烷檢測信號輸入端的PA0端口，作為感應開關信號輸入端的PA2和PA3端口，作為充放電檢測端的PA4端口，作為電池檢測信號輸入端的AN0、AN1和AN2端口，其中AN0端口為電池電流檢測信號輸入端，AN1端口為電池電壓檢測信號輸入端，AN2端口為電池溫度檢測信號輸入端。單片機1還具有作為充電狀態(tài)信號輸出端的PA1和AN3端口、作為電源控制信號輸出端的PA5端口、作為放電控制信號輸出端的PA6端口、作為充電控制信號輸出端的PA7端口和作為脈沖信號輸出端的PMW端口。OSC1端連接外部RC電路作為內部時鐘，電阻R5一端接單片機M1的OSC1端，電阻R5另一端接地線。OSC2懸空；RES為復位端，低電平有效，電容C2和電阻R1組成上電復位電路，電容C2和電阻R1的接點接RES端；VSS端接地。
開關電路2為感應開關電路，由作為感應部的人體接觸用的感應金屬片K、電容C6和電阻R14組成。其中感應金屬片K、電容C6和電阻R14組成RC延遲電路，電容C6和電阻R14的接點接單片機M1的PA2端，電阻R14的另一端接單片機M1的PA3端，電容C6的另一端接感應金屬片K。感應金屬片密閉設置在外殼上，感應開關電路的其余部分設置在密閉外殼中。感應金屬片K表面具有一層薄膜使感應金屬片K與外界隔絕。當無人接觸感應金屬片K時，上述RC延遲電路的時間常數為τ，當有人用手指觸摸感應金屬片K時，使上述RC延遲電路的時間常數τ變大，而時間常數τ的大小、τ的大小變化以及變化次數由單片機M1經PA2端和PA3端讀出，用以判斷人的觸摸次數，從而進入相應的工作狀態(tài)。
充電指示電路3由發(fā)光二極管R/G的陰極和電阻R16串接而成，發(fā)光二極管R/G的陽極接單片機M1的作為充電狀態(tài)信號輸出端的PA1端和AN3端，電阻R16另一端接地線。發(fā)光二極管R/G密閉設置在外殼上，充電指示電路3的其余部分設置在密閉的外殼中。
甲烷檢測電路4由電阻RL和甲烷檢測器SENSOR串接而成，甲烷檢測器SENSOR的輸出端接單片機M1的AN3端。甲烷檢測器SENSOR為采用微珠結構的常溫氣敏傳感器。甲烷檢測電路4的感應頭密閉設置在外殼上，其余部分設置在密閉的外殼中。
取樣電路5由電阻R11和R12串接而成，R11和R12的接點接單片機M1的作為充放電檢測端的PA4端，電阻R12的另一端接地線。
外部充電端口6為一充電插口INPUT，設置在密閉外殼上。
磁簧開關7為S1。磁簧開關S1的一端接外部充電端口6，電阻R11的另一端接磁簧開關S1的另一端。
仍見圖3，脈沖寬度調制電路8具有電源輸入放大電路81、脈沖輸入及脈寬調制電路82、延遲電路83、放電放大電路84和充電放大電路85。脈沖寬度調制電路8具有電源輸入端、電源控制端、脈沖信號輸入端、放電電流輸出端、放電電流控制端、充電電流輸入端、充電電流輸出端和充電電流控制端。電源輸入放大電路81由三極管Q5和電阻R13組成；三極管Q5的集電極接鋰電池14的正電極；電阻R13的一端三極管Q5的基極，電阻R13的另一端即為電源輸入放大電路81的控制端，該控制端作為脈沖寬度調制電路8的電源控制端接單片機1的電源輸出控制端口；三極管Q5的集電極即為電源輸入放大電路81的電源端，該電源端也是脈沖寬度調制電路8的電源輸入端。脈沖輸入及脈寬調制電路82由電阻R7、R8、R9電容C5和三極管Q1和Q2組成；電阻R7與電容C5并聯組成RC延遲回路，該RC延遲回路的一端接三極管Q1的基極，該RC延遲回路的另一端即為脈沖輸入及脈寬調制電路82的控制端，該控制端作為脈沖寬度調制電路8的脈沖信號輸入端接單片機1的PWM口；三極管Q1的發(fā)射極接地線，三極管Q1的集電極與電阻R8串連；電阻R9與三極管Q2基極的接點接電阻R8的另一端，電阻R9與三極管Q2發(fā)射極的接點接三極管Q5的發(fā)射極。三極管Q2的發(fā)射極即為脈沖輸入及脈寬調制電路82的電源端，三極管Q2的集電極即為脈沖輸入及脈寬調制電路82的輸出端。延遲電路83由電感L和二極管D2串接而成，電感L與二極管D2的接點即延遲電路83的輸入端接三極管Q2的集電極，二極管D2的另一端接地線，電感L的另一端即為延遲電路83的輸出端。放電放大電路84由三極管Q4和電阻R15組成；電阻R15的一端接三極管Q4的基極，電阻R15的另一端即為放電放大電路84的控制端，該控制端作為脈沖寬度調制電路8的放電電流控制端接單片機1的PA6口，三極管Q4的發(fā)射極即為放電放大電路84的輸出端，該輸出端作為脈沖寬度調制電路8的放電電流輸出端接照明電路9的電源端。充電放大電路85由三極管Q3和電阻R10組成；電感L的另一端接三極管Q3的集電極即為充電放大電路85的電源端，電阻R10一端接三極管Q3的基極，電阻R10的另一端即為充電放大電路85的控制端，該控制端作為脈沖寬度調制電路8的充電電流控制端接單片機1的充電控制信號輸出端PA7端口，三極管Q3的發(fā)射極即為充電放大電路85的輸出端，該輸出端作為脈沖寬度調制電路8的充電電流輸出端接鋰電池14的正電極，電感L與三極管Q3集電極的接點接三極管Q4的集電極。單片機1的PWM口輸出脈沖信號至上述RC延遲回路，從而脈沖波信號變成了正弦波信號，因此控制了三極管Q1的工作狀態(tài)，從而可以使三極管Q1、Q2交替導通和截至；放電時，單片機1控制三極管Q5、Q2、Q4處于工作狀態(tài)，控制三極管Q3處于截止狀態(tài)，并通過控制所輸出的脈沖信號的占空比的大小而控制三極管Q2的工作狀態(tài)，從而控制鋰電池14的放電電流大??；在充電時，單片機1控制三極管Q5、Q2、Q3處于工作狀態(tài)，控制三極管Q4處于截止狀態(tài)，并通過控制所輸出的脈沖信號的占空比的大小而控制三極管Q2的工作狀態(tài)，從而控制鋰電池14的充電電流或電壓。
照明電路9由熔斷器F和型號為BW-02的超高亮發(fā)光二極管D3的陽極串接而成，二極管D3的陰極接地線。熔斷器F的一端接二極管D3的陽極，熔斷器F的另一端作為照明電路9的電源端接三極管Q4的發(fā)射端。
穩(wěn)壓器11由型號為HT7550的三端穩(wěn)壓器M2和電容C7組成，其中M2的1腳接地線，電源端2腳接鋰電池14的正極，輸出端3腳輸出3.3V的電壓。電容C7的正端接M2的3腳，電容C7的負端接地線，M2的3腳接單片機M1的VDD端。
電池檢測電路13包括電池溫度信號檢測電路、電池電壓信號檢測電路和電池電流信號檢測電路；電池溫度信號檢測電路由緊貼于鋰電池14的熱敏電阻RT和電阻R6組成，RT與R6串接在穩(wěn)壓器11的輸出端3腳與地線之間；電阻RT與R6的接點作為電池溫度信號檢測電路的輸出端口接單片機1的電池溫度檢測信號輸入端口AN2；電池電壓信號檢測電路由電容C4和電阻R4組成，電容C4和電阻R4串接在鋰電池14的正電極與地線之間；電容C4和電阻R4的接點作為電池電壓信號檢測電路的輸出端口接單片機1的電池電壓檢測信號輸入端口AN1；電池電流信號檢測電路為由電阻R3、R2和電容C3組成檢測回路；電阻R3與R2的接點接鋰電池14的負電極，電阻R3與電容C3的接點作為電池電流信號檢測電路的輸出端口接單片機1的電池電流檢測信號輸入端口AN0，電阻R3與電容C3的接點接地線。
鋰電池14容量為4000mA/h，正常輸出電壓為3.7V，重量為84克，循環(huán)使用壽命為1000次。
見圖2及圖3，本實施例的攜帶式礦燈工作時所采用的方法具有以下步驟①攜帶式礦燈在其單片機1上電后，單片機1運行工作狀態(tài)判斷程序，即由其充放電檢測端口PA4端檢測取樣電路5的電壓信號輸出端所輸出的電壓信號，若該電壓信號為高電平則運行充電程序，若該電壓信號為低電平則運行放電程序。
當程序判斷為執(zhí)行放電程序之后，單片機1先運行電池溫度檢測程序，也即單片機1對由其電池檢測信號輸入端AN0、AN1和AN2端接收的電池檢測電路13的電池狀態(tài)信號輸出端輸出的電池溫度信號進行判斷，當鋰電池14的溫度大于或等于60攝氏度時，單片機1則進入停機狀態(tài)；當鋰電池14的溫度小于60攝氏度時，單片機1則運行電池電壓檢測程序。
單片機1在運行電池電壓檢測程序時，由單片機1對由其電池檢測信號輸入端AN0、AN1和AN2端接收電池檢測電路13的電池狀態(tài)信號輸出端輸出的電池電壓信號進行判斷，當鋰電池14的輸出電壓小于2.7V時，單片機1則進入停機狀態(tài)；當鋰電池14的輸出電壓小于2.9V且大于2.7V時，單片機1則進入等待充電狀態(tài)；當鋰電池14的輸出電壓大于或等于2.9V時，則單片機1運行開關狀態(tài)檢測程序。
單片機1在運行開關狀態(tài)檢測程序時，由單片機1對其感應開關信號輸入端PA2和PA3端是否有輸入信號以及輸入信號的次數進行判斷，根據不同的開關狀態(tài)情況而選擇運行相應的后續(xù)程序；若單片機1的感應開關信號輸入端PA2和PA3端一直無輸入信號，則單片機1循環(huán)運行工作狀態(tài)判斷程序、電池溫度檢測、電池電壓檢測和開關狀態(tài)檢測程序；若在電池溫度小于60攝氏度、電池電壓大于或等于2.9V的狀態(tài)下，當用戶第一次接觸感應開關電路2的信號輸入端時，單片機1測得有感應開關信號輸入且判斷該輸入信號為第一控制信號時，單片機1則運行第一脈寬調制程序和電池電流檢測程序。
單片機1在運行第一脈寬調制程序和電池電流檢測程序時，單片機1由其電源控制信號輸出端PA5端輸出高電平、由其脈沖信號輸出端PMW端輸出頻率固定而占空比為75％的脈沖信號、由其放電控制信號輸出端PA6端輸出高電平，單片機1通過對所輸出的脈沖信號的占空比的調整而控制脈沖寬度調制電路8的脈寬調制，從而使鋰電池14輸出的電流經脈沖寬度調制電路8的脈寬調制后向照明電路9供電；同時單片機1對由其電池檢測信號輸入端AN0、AN1和AN2端接收的電池檢測電路13的電池狀態(tài)信號輸出端輸出的電池電流信號的值進行判斷，若上述電池電流信號的值大于或小于第一脈寬調制程序所設定的范圍(190毫安至200毫安)，則單片機1降低或提高其脈沖信號輸出端PMW端輸出的脈沖信號的占空比，每次降低或提高的脈沖信號的占空比為6.25％，直至使其檢測的電池電流信號的值落入第一脈寬調制程序所設定的電流值的范圍內；此時，攜帶式礦燈處于第一工作狀態(tài)，即正常放電狀態(tài)，而單片機1則處于循環(huán)運行電池溫度檢測、電池電壓檢測、開關狀態(tài)檢測、電池電流檢測和第一脈寬調制程序的狀態(tài)中。當單片機1的脈沖信號輸出端PMW端輸出的脈沖信號的占空比為程序設定的最大值75％或最小值25％時，而單片機1測得電池電流信號的值仍小于或大于第一脈寬調制程序所設定的電流值的范圍，則單片機1進入停機狀態(tài)。
②當攜帶式礦燈處于第一工作狀態(tài)下且用戶第二次接觸感應開關電路2時，單片機1則將該接觸信號判斷為第二控制信號，而運行電池電流檢測程序和第二脈寬調制程序。
單片機1在運行電池電流檢測程序和第二脈寬調制程序時，單片機1對由其電池檢測信號輸入端AN0、AN1和AN2端接收的電池檢測電路13的電池狀態(tài)信號輸出端輸出的電池電流信號的值進行判斷，若上述電池電流信號的值大于或小于第二脈寬調制程序所設定的范圍(95毫安至105毫安)，則單片機1降低或提高其脈沖信號輸出端PMW端輸出的脈沖信號的占空比，每次降低或提高的脈沖信號的占空比為6.25％，直至使所檢測的電池電流信號的值落入第二脈寬調制程序設定的電流值的范圍內；此時，攜帶式礦燈處于第二工作狀態(tài)，即應急省電狀態(tài)，而單片機1則處于循環(huán)運行電池溫度檢測、電池電壓檢測、開關狀態(tài)檢測、電池電流檢測和第二脈寬調制程序的狀態(tài)中；當單片機1的脈沖信號輸出端PMW端輸出的脈沖信號的占空比為程序設定的最大值75％或最小值25％，而單片機1測得電池電流信號的值仍小于或大于第二脈寬調制程序所設定的電流值的范圍，則單片機1進入停機狀態(tài)。
③若有其它因素使電路短路，則單片機1進入停機狀態(tài)。
④當攜帶式礦燈處于第二工作狀態(tài)下且用戶第三次接觸感應開關電路2時，單片機1則將該接觸信號判斷為第三控制信號，而運行待機程序。
單片機1在運行待機程序時，單片機1由其電源控制信號輸出端PA5端輸出低電平至脈沖寬度調制電路8的電源控制端使脈沖寬度調制電路8的電源端處的器件截至，而停止鋰電池14通過脈沖寬度調制電路8對照明電路9的供電，同時單片機1循環(huán)運行電池溫度檢測、電池電壓檢測和開關狀態(tài)檢測程序，等待下一次接觸信號、也就是第一控制信號的到來。
仍見圖2，本實施例的攜帶式礦燈在其單片機1運行工作狀態(tài)判斷程序時，當外部充電端口6接入充電電源時，則磁簧開關7同時閉合；取樣電路5的電壓信號輸出端由低電平變?yōu)楦唠娖?，同時單片機1的充放電檢測端口也由低電平變?yōu)楦唠娖?，由此單片機1若處于運行放電程序狀態(tài)，則在循環(huán)運行工作狀態(tài)判斷程序、電池溫度檢測、電池電壓檢測和開關狀態(tài)檢測程序中進入充電程序。
單片機1在運行充電程序時，由其充電狀態(tài)信號輸出端輸出高電平使充電指示電路3開始發(fā)光；同時單片機1運行電池溫度檢測程序，也即單片機1對由其電池檢測信號輸入端AN0、AN1和AN2端接收的電池檢測電路13的電池狀態(tài)信號輸出端輸出的電池溫度信號進行判斷，當鋰電池14的溫度大于或等于60攝氏度時、單片機1則進入停機狀態(tài)，當鋰電池14的溫度小于60攝氏度時、單片機1則運行電池電壓檢測程序。
單片機1在運行電池電壓檢測程序時，單片機1對由其電池檢測信號輸入端AN0、AN1和AN2端接收電池檢測電路13的電池狀態(tài)信號輸出端輸出的電池電壓信號進行判斷，當電源電壓小于2.7V時、單片機1進入停機狀態(tài)，當電源電壓大于2.7V小于4.1V時、單片機1進入恒流充電和電池電流檢測程序狀態(tài)。
單片機1在運行恒流充電和電池電流檢測程序時，由單片機1的脈沖信號輸出端PMW端輸出占空比為80％的脈沖信號，并對其所測得的電池電流信號的值與恒流充電程序所設定的充電電流大小范圍(0.95安培至1.05安培)進行比較，當上述電池電流信號的值大于或小于恒流充電程序所設定的充電電流大小范圍，則單片機1降低或提高其脈沖信號輸出端輸出的脈沖信號的占空比，每次降低或提高的脈沖信號的占空比為7.5％，直至使其檢測的電池電流信號的值落入恒流充電程序所設定的電流值的范圍內，則調節(jié)完成，攜帶式礦燈處于恒流充電工作狀態(tài)，即單片機1處于循環(huán)運行電池溫度檢測、電池電壓及電流檢測和恒流充電程序的狀態(tài)中。當單片機1的脈沖信號輸出端PMW端輸出的脈沖信號的占空比為最大值80％或最小值20％，而單片機1測得電池電流信號的值仍小于或大于恒流充電程序所設定的電流值的范圍，則恒流充電失敗，單片機1進入停機狀態(tài)。
當恒流充電正常時，則鋰電池14電極兩端的電壓隨恒流充電時間的延長而逐漸升高，當鋰電池14的電極兩端的電壓升至4.1V時，則單片機1進入電池電流是否為小于100mA的判斷程序，若電池電流不小于100mA時，則單片機1進入運行恒壓充電和電壓檢測程序的狀態(tài)。
單片機1在運行恒壓充電和電壓檢測程序時，由單片機1的脈沖信號輸出端PMW端輸出相應占空比的脈沖信號，并對其所測得的電池電壓信號的值與恒壓充電程序所設定的充電電壓值進行比較，當上述電池電壓信號的值不等于恒壓充電程序所設定的充電電壓值4.1V，則單片機1降低或提高其脈沖信號輸出端輸出的脈沖信號的占空比，直至使其檢測的電池電壓信號的值為恒壓充電程序所設定的電壓值，則調節(jié)完成，攜帶式礦燈處于恒壓充電工作狀態(tài)，即單片機1處于循環(huán)運行電池溫度檢測、電池電壓、電池電流檢測、恒壓充電和電壓檢測程序的狀態(tài)中。當單片機1的脈沖信號輸出端PMW端輸出的脈沖信號的占空比為最大值或最小值，而單片機1測得電池電壓信號的值仍小于或大于恒壓充電程序所設定的電壓值，則恒壓充電失敗，單片機1進入停機狀態(tài)。
當恒壓充電正常時，則隨著恒壓充電的正常進行，單片機1的脈沖信號輸出端PMW端輸出的脈沖信號的占空比逐漸減少，充電電流也逐漸變小。當單片機1在循環(huán)運行電池溫度檢測、電池電壓、電池電流檢測、恒壓充電和電壓檢測程序的狀態(tài)中運行至電池電流檢測程序時，若所檢測到的充電電流小于100mA時，單片機1進入涓流充電程序狀態(tài)。
單片機1在運行涓流充電程序時，由即單片機1的脈沖信號輸出端PMW端輸出占空比為5％的脈沖信號控制進行涓流充電；當涓流充電40分鐘后，單片機1運行充電電源是否被切斷的判斷程序，若判斷充電電源被切斷，則單片機1重新運行工作狀態(tài)判斷程序。進而確定是進入運行放電程序還是進入運行充電程序。
本實施例的礦燈中的單片機1工作在正常放電狀態(tài)或應急省電狀態(tài)且單片機1測得甲烷濃度超出單片機1所設定的值時，單片機1的脈沖信號輸出端PMW端輸出一定占空比的脈沖信號，以使照明電路9的超高亮發(fā)光二極管開始閃爍；此時單片機1處于循環(huán)運行電池溫度檢測、電池電壓檢測和報警程序狀態(tài)中；單片機1測得甲烷濃度低于單片機1所設定的值時，單片機1重新工作在正常放電狀態(tài)或應急省電狀態(tài)。
權利要求1.一種攜帶式礦燈，具有抗壓的外殼和電路裝置，電路裝置具有開關電路(2)、照明電路(9)和鋰電池(14)；照明電路(9)具有超高亮發(fā)光二極管；其特征在于還具有單片機(1)、脈沖寬度調制電路(8)和電池檢測電路(13)；開關電路(2)為感應開關電路；電路裝置的一部分設置在密閉的外殼中，其余的部分密閉設置在外殼上，電路裝置的密閉設置在外殼上的部分為超高亮發(fā)光二極管和開關電路(2)的感應部；單片機(1)具有感應開關信號輸入端、電池檢測信號輸入端、電源控制信號輸出端、脈沖信號輸出端和電源端；脈沖寬度調制電路(8)具有電源輸入端、電源控制端、脈沖信號輸入端和放電電流輸出端；電池檢測電路(13)具有電池狀態(tài)信號采樣端和電池狀態(tài)信號輸出端；鋰電池(14)的電源輸出端接單片機(1)的電源端和脈沖寬度調制電路(8)的電源輸入端，電池檢測電路(13)由其電池狀態(tài)信號采樣端與鋰電池(14)的兩個電極相連；電池檢測電路(13)的電池狀態(tài)信號輸出端接單片機(1)的電池檢測信號輸入端；感應開關電路(2)的輸出端接單片機(1)的感應開關信號輸入端；單片機(1)的電源控制信號輸出端接脈沖寬度調制電路(8)的電源控制端、單片機(1)的脈沖信號輸出端接脈沖寬度調制電路(8)的脈沖信號輸入端；脈沖寬度調制電路(8)的放電電流輸出端接照明電路(9)的電源端。
2.根據權利要求1所述的攜帶式礦燈，其特征在于電路裝置還具有充電指示電路(3)、取樣電路(5)，外部充電端口(6)和磁簧開關(7)；充電指示電路(3)和取樣電路(5)設置在密閉外殼中，外部充電端口(6)和磁簧開關(7)密閉設置的外殼上；單片機(1)還具有放電控制信號輸出端、充電控制信號輸出端、充電狀態(tài)信號輸出端和充放電檢測端口；脈沖寬度調制電路(8)還具有放電電流控制端、充電電流輸入端、充電電流輸出端和充電電流控制端；取樣電路(5)具有電壓信號輸入端和電壓信號輸出端；磁簧開關(7)具有輸入端和輸出端；外部充電端口(6)接磁簧開關(7)的輸入端；磁簧開關(7)的輸出端接取樣電路(5)的電壓信號輸入端；取樣電路(5)的電壓信號輸出端接單片機(1)的充放電檢測端口；磁簧開關(7)的輸出端和取樣電路(5)的電壓信號輸入端的公共接點接脈沖寬度調制電路(8)充電電流輸入端；脈沖寬度調制電路(8)的充電電流輸出端接鋰電池(14)的正電極；充電指示電路(3)設置在單片機(1)的充電狀態(tài)信號輸出端與地線之間；單片機(1)的放電控制信號輸出端接脈沖寬度調制電路(8)的放電電流控制端，單片機(1)的充電控制信號輸出端接脈沖寬度調制電路(8)的充電電流控制端。
3.根據權利要求1所述的攜帶式礦燈，其特征在于電路裝置還具有甲烷檢測電路(4)，單片機(1)還具有甲烷檢測信號輸入端，甲烷檢測電路(4)的輸出端接單片機(1)的甲烷檢測信號輸入端；甲烷檢測電路(4)的感應頭密閉設置在外殼上，其余部分設置在外殼中。
4.根據權利要求1所述的攜帶式礦燈，其特征在于電路裝置還具有穩(wěn)壓器(11)，穩(wěn)壓器(11)具有輸入端、輸出端和接地端；鋰電池(14)的正電極接穩(wěn)壓器(11)的輸入端，穩(wěn)壓器(11)的輸出端接單片機(1)的電源端；照明電路(9)還具有熔斷器，熔斷器串聯在脈沖寬度調制電路(8)的電流輸出端與照明電路(9)的超高亮發(fā)光二極管的正極之間；穩(wěn)壓器(11)設置在密閉外殼中。
5.根據權利要求1所述的攜帶式礦燈，其特征在于感應開關電路(2)具有人體接觸用的感應金屬片、電容和電阻；感應金屬片、電容和電阻組成的RC延遲電路；感應金屬片上還有一層絕緣薄膜而使感應金屬片與外界隔絕；感應金屬片密閉設置在外殼上，感應開關電路(2)的其余部分設置在密閉外殼中。
6.根據權利要求1所述的攜帶式礦燈，其特征在于單片機(1)的電池檢測信號輸入端包括電池溫度信號輸入端口、電池電壓信號輸入端口和電池電流信號輸入端口；電池檢測電路(13)包括電池溫度信號檢測電路、電池電壓信號檢測電路和電池電流信號檢測電路；電池檢測電路(13)的電池溫度信號檢測電路的輸出端口接單片機(1)的電池溫度信號輸入端口，電池檢測電路(13)的電池電壓信號檢測電路的輸出端口接單片機(1)的電池電壓信號輸入端口，電池檢測電路(13)的電池電流信號檢測電路的輸出端口接單片機(1)的電池電流信號輸入端口。
7.根據權利要求2所述的攜帶式礦燈，其特征在于脈沖寬度調制電路(8)具有電源輸入放大電路(81)、脈沖輸入及脈寬調制電路(82)、延遲電路(83)、放電放大電路(84)和充電放大電路(85)；電源輸入放大電路(81)的控制端即為脈沖寬度調制電路(8)的電源控制端，脈沖輸入及脈寬調制電路(82)的控制端即為脈沖寬度調制電路(8)的脈沖信號輸入端，放電放大電路(84)的控制端即為脈沖寬度調制電路(8)的放電電流控制端，充電放大電路(85)的控制端即為脈沖寬度調制電路(8)的充電電流控制端；電源輸入放大電路(81)的電源端即為脈沖寬度調制電路(8)的電源輸入端，電源輸入放大電路(81)的輸出端接脈沖輸入及脈寬調制電路(82)的電源端；脈沖輸入及脈寬調制電路(82)的輸出端接延遲電路(83)的輸入端，延遲電路(83)的輸出端同時接放電放大電路(84)和充電放大電路(85)的電源端，放電放大電路(84)的輸出端即為脈沖寬度調制電路(8)的放電電流輸出端，充電放大電路(85)的輸出端即為脈沖寬度調制電路(8)的充電電流輸出端。
專利摘要本實用新型屬礦山井下作業(yè)人員攜帶使用的攜帶式礦燈。該礦燈具有抗壓的外殼和電路裝置，電路裝置具有單片機、開關電路、脈沖寬度調制電路、照明電路和電池檢測電路。照明電路具有超高亮發(fā)光二極管，同時使用鋰電池，大大減輕了礦燈的重量和體積，增加了照明時間。開關電路為感應開關電路；電路裝置的一部分設置在密閉的外殼中，其余的部分密閉設置在外殼上。本實用新型的攜帶式礦燈重量輕、安全性高、可靠性好、亮度高、使用壽命長、持續(xù)使用時間較長且節(jié)能效果明顯，本礦燈中的鋰電池可安全使用。
文檔編號G01N27/00GK2765430SQ200520069308
公開日2006年3月15日 申請日期2005年2月23日 優(yōu)先權日2005年2月23日
發(fā)明者顏章根 申請人:顏章根