一種分布式礦用充電設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種分布式礦用充電設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測裝置，包括主監(jiān)測模塊、多個子監(jiān)測模塊、傳感模塊和充電機，主監(jiān)測模塊包括主處理器、顯示模塊和CAN通信模塊，顯示模塊與主處理器相連，所述主處理器通過CAN通信模塊與各子監(jiān)測模塊通訊，每個子監(jiān)測模塊分別連接一個傳感模塊和充電機，傳感模塊的輸入端與充電機相連，傳感模塊的輸出端與子監(jiān)測模塊相連，子監(jiān)測模塊與充電機相連。本實用新型通過CAN通信模塊將各子監(jiān)測模塊與主監(jiān)測模塊連接起來，根據(jù)礦用充電裝置數(shù)量和布局進行靈活的組網(wǎng)，形成一個分布式監(jiān)測系統(tǒng)，可實現(xiàn)對多個礦用充電設(shè)備運行狀態(tài)參數(shù)的數(shù)據(jù)與信息傳輸，更加便于對礦用充電設(shè)備運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測與管理。
【專利說明】
一種分布式礦用充電設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及礦用充電設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種分布式礦用充電設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前新建的礦用充電站普遍實行無人值班或少人值守，這就需要充電機的可靠性及自動化程度高，功能更加完善，能夠具有較高的免維護性。這樣使得分布式、模塊化、智能化成為充電站的發(fā)展方向，而高性能的充電電源和高自動化程度的充電機監(jiān)控系統(tǒng)是其中的關(guān)鍵技術(shù)。因此，對礦井專用充電機的監(jiān)控技術(shù)進行研究，開發(fā)出礦井專用數(shù)字化充電設(shè)備，對我國的能源開發(fā)，將具有十分重要的理論意義和工程應(yīng)用價值。
[0003]礦用充電運行狀態(tài)的監(jiān)測主要是通過監(jiān)測礦用充電設(shè)備蓄電池的電壓、電流、溫度等同蓄電池性能密切相關(guān)的參數(shù)，得出當前蓄電池的運行狀態(tài)信息，然后通過分析處理并和預先設(shè)定的蓄電池性能判斷標準進行比較，從而診斷出蓄電池的當前健康狀態(tài)是否良好。
[0004]早期的礦用充電設(shè)備充電運行狀態(tài)在線檢測儀采用的多為集中采集與監(jiān)測的方法，這種方法的缺點是布線多且線路長，既浪費人力物力又容易引入干擾。此外礦用充電設(shè)備，需要監(jiān)測的電池的數(shù)量不同，少則幾十只，多則數(shù)百只，因此集中采集、集中監(jiān)控的方式很難適應(yīng)各種情況。鑒于上述問題，對于礦用充電設(shè)備電池組的監(jiān)測儀開始采用分散采集、集中監(jiān)控的分布式測量系統(tǒng)。隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的日常維護及測量方法已經(jīng)被計算機為核心的實時在線測量所取代，通過在線監(jiān)測礦用充電設(shè)備蓄電池組的參數(shù)，可以及時了解礦用充電設(shè)備蓄電池組的工作狀態(tài)、工作、特性及蓄電池組的維護情況，而且具有功能多、速度快、測量準確等特點。目前的礦用測量系統(tǒng)大都采用RS232或RS485總線標準，采用這些標準的系統(tǒng)只能是主從式系統(tǒng)。在這些系統(tǒng)中，一般設(shè)上位機為主機，由主機發(fā)出采集數(shù)據(jù)命令，前置機依次向主機發(fā)送采集數(shù)據(jù)，而前置機無法主動向主機請求發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0005]CAN總線是德國Bosch公司未解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制與測試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而推出的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議。它是一種多主總線，通信介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光導纖維，通信速率可達1Mbps，距離可達10km。當信號傳輸距離達到1km時，CAN總線仍可以提供高達5kbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。CAN協(xié)議的一個最大特點是廢除了傳統(tǒng)的站地址編碼，而代之以對通信數(shù)據(jù)塊進行編碼，使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點個數(shù)在理論上不受限制。CAN總線是一種多主機局部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)標準，它具有多主節(jié)點、高可靠性及擴充性能好等特點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡單、監(jiān)測方便、適用范圍廣的分布式礦用充電設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測裝置。
[0007]本實用新型解決上述問題的技術(shù)方案是:一種分布式礦用充電設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測裝置，包括主監(jiān)測模塊、多個子監(jiān)測模塊、傳感模塊和充電機，所述主監(jiān)測模塊包括主處理器、顯示模塊和CAN通信模塊，顯示模塊與主處理器相連，所述主處理器通過CAN通信模塊與各子監(jiān)測模塊通訊，每個子監(jiān)測模塊分別連接一個傳感模塊和充電機，傳感模塊的輸入端與充電機相連，傳感模塊的輸出端與子監(jiān)測模塊相連，子監(jiān)測模塊與充電機相連。
[0008]上述分布式礦用充電設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測裝置中，所述子監(jiān)測模塊包括充電主電路、子處理器、驅(qū)動電路、開關(guān)量模塊，充電主電路包括依次串接的輸入整流濾波電路、全橋逆變電路、功率變壓器、輸出整流濾波電路，輸出整流濾波電路的輸出端與充電機相連，所述子處理器通過CAN通信模塊與主處理器連接，開關(guān)量模塊與子處理器相連，所述驅(qū)動電路的輸入端與子處理器相連，驅(qū)動電路的輸出端與全橋逆變電路相連。
[0009]上述分布式礦用充電設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測裝置中，所述傳感模塊包括電流檢測電路、電壓檢測電路和溫度傳感器，電流檢測電路的輸入端與輸出整流濾波電路的輸出端相連，電流檢測電路的輸出端與子處理器相連，電壓檢測電路的輸入端與輸出整流濾波電路的輸出端相連，電壓檢測電路的輸出端與子處理器相連，溫度傳感器安裝在蓄電池上，其信號輸出端與子處理器相連。
[0010]上述分布式礦用充電設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測裝置中，所述顯示模塊采用帶觸屏TFT屏。[0011 ]本實用新型的有益效果在于:
[0012]1、本實用新型通過CAN通信模塊將各子監(jiān)測模塊與主監(jiān)測模塊連接起來，實現(xiàn)礦井充電設(shè)備充電運行狀態(tài)參數(shù)和狀態(tài)信號的接收和發(fā)送，根據(jù)礦用充電裝置數(shù)量和布局進行靈活的組網(wǎng)，形成一個分布式監(jiān)測系統(tǒng)，可實現(xiàn)對多個礦用充電設(shè)備運行狀態(tài)參數(shù)的數(shù)據(jù)與信息傳輸，更加便于對礦用充電設(shè)備運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測與管理。
[0013]2、本實用新型的子處理器將采集到的電流、電壓信號進行處理，并通過CAN通信模塊送到主處理器中，主處理器采用并行總線方式與帶觸屏TFT屏連接，實現(xiàn)對礦用充電設(shè)備運行狀態(tài)參數(shù)的實時顯示和監(jiān)測，可廣泛應(yīng)用于各種礦用充電場合，有著廣泛的應(yīng)用價值和極大的市場需求。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
[0015]圖2為圖1中子監(jiān)測模塊的結(jié)構(gòu)框圖。
[0016]圖3為圖1中CAN通信模塊的電路圖。
[0017]圖4為圖2中電流檢測電路的電路圖。
[0018]圖5為圖2中電壓檢測電路的電路圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。
[0020]如圖1所示，本實用新型包括主監(jiān)測模塊11、多個子監(jiān)測模塊、傳感模塊和充電機，所述主監(jiān)測模塊11包括主處理器、顯示模塊和CAN通信模塊，顯示模塊采用帶觸屏TFT屏，顯示模塊與主處理器相連，所述主處理器通過CAN通信模塊與各子監(jiān)測模塊通訊，每個子監(jiān)測模塊分別連接一個傳感模塊和充電機，傳感模塊的輸入端與充電機相連，傳感模塊的輸出端與子監(jiān)測模塊相連，子監(jiān)測模塊與充電機相連。
[0021]如圖2所示，所述子監(jiān)測模塊包括充電主電路、子處理器、驅(qū)動電路、開關(guān)量模塊、CAN驅(qū)動電路，充電主電路包括依次串接的輸入整流濾波電路、全橋逆變電路、功率變壓器、輸出整流濾波電路，輸出整流濾波電路的輸出端與充電機相連。輸入整流濾波電路將三相工頻網(wǎng)電轉(zhuǎn)換成脈動直流電，并通過電容濾波而成為平滑的直流電，該直流電經(jīng)過全橋逆變電路后轉(zhuǎn)換為20kHz的高頻交流電，功率變壓器將高壓高頻交流電轉(zhuǎn)換為低壓高頻交流電，輸出整流濾波電路將低壓交流電轉(zhuǎn)換為平滑的直流電壓輸出。所述子處理器通過CAN通信模塊與主處理器連接，子處理器采用LPC2119，AD0和ADl通道用于檢測充電電流和電壓信號，CAN驅(qū)動電路將LPC2119的CAN接口信號轉(zhuǎn)換為CAN總線信號，開關(guān)量模塊與子處理器相連，輸入輸出開關(guān)量信號占用LPC2119的通用I/O口，所述驅(qū)動電路的輸入端與子處理器相連，驅(qū)動電路的輸出端與全橋逆變電路相連，驅(qū)動電路用于將子處理器產(chǎn)生的數(shù)字PWM信號轉(zhuǎn)換為控制功率開關(guān)管開通與關(guān)斷的信號。
[0022]如圖2所示，所述傳感模塊包括電流檢測電路、電壓檢測電路和溫度傳感器，電流檢測電路的輸入端與輸出整流濾波電路的輸出端相連，電流檢測電路的輸出端與子處理器相連，電壓檢測電路的輸入端與輸出整流濾波電路的輸出端相連，電壓檢測電路的輸出端與子處理器相連，溫度傳感器安裝在蓄電池上，其信號輸出端與子處理器相連。
[0023]圖3為本實用新型的CAN通信模塊的電路圖。LPC2119的CAN控制器的輸入和輸出信號經(jīng)過6N137光電隔離后送入CAN驅(qū)動器820250。820250提供了 CAN控制器與物理總線之間的接口，提供對總線的差動發(fā)送和接收功能，最高速率可達IMbpsο其內(nèi)部具有限流電路，可防止發(fā)送輸出級對電源、地或負載短路。在總線上至少可以連接110個節(jié)點。引腳8為斜率電阻輸入端，設(shè)置其電位可以將82C250設(shè)置在待機模式、斜率控制和高速模式等三種工作模式。在本實施例應(yīng)用中，82C250的8腳接地，工作在高速工作模式，不限制信號電平的上升和下降的斜率。CAN_H和號線必須采取雙絞線。為避免多個設(shè)備相互之間的干擾，所有的設(shè)備之間完全隔離，圖中6N137就是光電隔離的數(shù)據(jù)傳輸器。所有節(jié)點的82C250均由電纜中的電源集中供電，這個電源是完全獨立供電的，不與任何設(shè)備相連。
[0024]參見圖4，圖4為本實用新型的電流檢測電路的電路圖。本實用新型采用霍爾電流傳感器LA25-NP對充電設(shè)備的充電電流進行檢測?；魻栯娏鱾鞲衅骶哂须姎飧綦x性能好、測量精度高、線性度好、抗外界電磁和溫度等干擾因素能力強、體積小和安裝簡單方便等優(yōu)點。LA25-NP輸出的是電流信號，經(jīng)過Rl和R2構(gòu)成的電流轉(zhuǎn)換電壓電路后，形成幅度范圍為O?5V的電壓信號。由于LPC2119的A/D電路的輸入信號的幅度是0~3.3V，因此通過Rl和R2構(gòu)成的分壓電路，將O?5V的電壓信號轉(zhuǎn)換為O?3.3V。電流信號經(jīng)過R3、C2、C3構(gòu)成的RC濾波電路后再經(jīng)過運放U2構(gòu)成的射極跟隨器送入A/D轉(zhuǎn)換器。
[0025]參見圖5，圖5為本實用新型的電壓檢測電路的電路圖。圖中充電電壓信號Vin首先通過Rl和R2構(gòu)成的分壓電路進行降壓，將可能的最高電壓分壓為適合LPC2119進行A/D采樣的范圍。電壓信號經(jīng)過LC及RC濾波后送入運算放大器UlB構(gòu)成的射隨跟隨器以提高信號的負載能力。U2為雙光電隔離器TLP521-2，該光耦具有傳輸帶寬寬、線性度好、隔離電壓高等優(yōu)點，非常適合充電電壓信號的隔離傳輸。U1A、U2和U3A共同構(gòu)成電壓信號的線性隔離傳輸電路。
[0026]本實用新型的工作原理如下:子監(jiān)測模塊將充電主電路輸出電壓、輸出電流和溫度量轉(zhuǎn)換為電氣參量，經(jīng)子處理器處理后輸出電壓、電流和溫度數(shù)字信號，并將信號通過CAN通信模塊分別傳輸至主監(jiān)測模塊11，由帶觸屏TFT屏實時顯示礦用充電運行狀態(tài)信息，實現(xiàn)對礦用充電裝置運行過程中充電狀態(tài)的實時監(jiān)測。綜上所述，本實用新型可搭載到任意具備搭載條件的礦用充電設(shè)備中，可對多路的礦用充電設(shè)備的電池進行實時充電電壓、充電電流、充電溫度的監(jiān)測，并可通過CAN總線進行長達1km的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C，這樣就可在遠距離的控制端實時掌握礦用充電設(shè)備的電池充電狀態(tài)，并及時發(fā)現(xiàn)其中出現(xiàn)的問題，為及時給予設(shè)備檢修提供了可能。
【主權(quán)項】
1.一種分布式礦用充電設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于:包括主監(jiān)測模塊、多個子監(jiān)測模塊、傳感模塊和充電機，所述主監(jiān)測模塊包括主處理器、顯示模塊和CAN通信模塊，顯示模塊與主處理器相連，所述主處理器通過CAN通信模塊與各子監(jiān)測模塊通訊，每個子監(jiān)測模塊分別連接一個傳感模塊和充電機，傳感模塊的輸入端與充電機相連，傳感模塊的輸出端與子監(jiān)測模塊相連，子監(jiān)測模塊與充電機相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式礦用充電設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于:所述子監(jiān)測模塊包括充電主電路、子處理器、驅(qū)動電路、開關(guān)量模塊，充電主電路包括依次串接的輸入整流濾波電路、全橋逆變電路、功率變壓器、輸出整流濾波電路，輸出整流濾波電路的輸出端與充電機相連，所述子處理器通過CAN通信模塊與主處理器連接，開關(guān)量模塊與子處理器相連，所述驅(qū)動電路的輸入端與子處理器相連，驅(qū)動電路的輸出端與全橋逆變電路相連。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分布式礦用充電設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于:所述傳感模塊包括電流檢測電路、電壓檢測電路和溫度傳感器，電流檢測電路的輸入端與輸出整流濾波電路的輸出端相連，電流檢測電路的輸出端與子處理器相連，電壓檢測電路的輸入端與輸出整流濾波電路的輸出端相連，電壓檢測電路的輸出端與子處理器相連，溫度傳感器安裝在蓄電池上，其信號輸出端與子處理器相連。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式礦用充電設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于:所述顯示模塊采用帶觸屏TFT屏。
【文檔編號】H02J7/02GK205429889SQ201620233606
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月24日
【發(fā)明人】何寬芳, 楊慶, 劉湘楠, 肖冬明, 李學軍
【申請人】湖南科技大學