一种矿井通风降温嵌入式实时控制装置的制造方法

文档序号:8881410阅读:508来源:国知局
一种矿井通风降温嵌入式实时控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种矿井通风降温嵌入式实时控制装置,属于实时嵌入式控制技 术领域。
【背景技术】
[0002]《煤矿安全规程》规定"进风井口以下的空气温度(干球温度,下同)必须在2°C以 上。生产矿井采掘工作面空气温度不得超过26 °C,机电设备硐室的空气温度不得超过30°C; 当空气温度超过时,必须缩短超温地点工作人员的工作时间,并给予高温保健待遇。采掘工 作面的空气温度超过30°C、机电设备硐室的空气温度超过34°C时,必须停止作业。"传统的 通风降温装置具有体积大,造价高,效率低保养难缺点,并且无法在高温时及时通知作业工 人停止工作,增加了意外发生的风险。

【发明内容】

[0003] 本实用新型要解决的技术问题是:提供了一种矿井通风降温嵌入式实时控制装 置,能够通过对环境温度的检测实时控制风扇的运转,当环境温度过高时及时发出报警声, 通知作业工人停止作业,用来解决传统设备体积大,成本高,无法根据环境温度实现实时智 能控制的问题,降低了高温意外的发生,提高了矿井作业的安全性。
[0004] 本实用新型技术方案是:一种矿井通风降温嵌入式实时控制装置,包括安装于所 述矿井通风降温嵌入式实时控制装置内部的温度检测模块1、A/D模数转换模块2、时钟模 块3、单片机模块4、显示模块5、报警模块6、电机模块7、电源8和隔板19 ;所述温度检测模 块1与传感器探头15、A/D模数转换模块2和电源8相连,A/D模数转换模块2与温度检测 模块1、单片机模块4和电源8连接,时钟模块3和单片机模块4连接,单片机模块4和A/D 模数转换模块2、时钟模块3、显示模块5、报警模块6、电机模块7和电源8连接,位于所述 矿井通风降温嵌入式实时控制装置外部的包括装置外壳9、出风口 10、叶片11、出水口 12、 入水口 13、防尘帽14、传感器探头15、LED显示器16、蜂鸣器17和开关18,其中叶片11固 定在出风口 10上,出水口 12位于装置外壳9左下方,入水口 13位于装置外壳9顶部,防尘 帽14安装在传感器探头15上并置于装置外壳9顶部右侧,LED显示器16与显示模块5相 连,蜂鸣器17与报警模块6相连,开关18与电源8相连。
[0005] 所述电机模块7包括电机外壳20、电动机21、连接轴22、后防尘罩23、固定片24、 转轴25、风扇26、防水网27、水冷片框架28、U型水冷片29、前防尘罩30 ;所述电动机21和 连接轴22放置在电机外壳20内并处于所述矿井通风降温嵌入式实时控制装置内部后方, 电动机21与连接轴22相连,连接轴22穿过后防尘罩23与转轴25相连,后防尘罩23紧贴 电机外壳20外,转轴25上安装风扇26并穿过防水网27, U型水冷片29固定在水冷片框架 28中并位于防水网27前方,U型水冷片29上方与入水口 13相连,下方与出水口 12相连, 前防尘罩30位于水冷框架28前方,其中后防尘罩23、防水网27、水冷片框架28和前防尘 罩30用固定片24固定在所述矿井通风降温嵌入式实时控制装置内壁上。
[0006] 所述温度检测模块1包括恒流源器件LM334、单片集成温度传感器LM135、电阻 R1、滑动电阻R2 ;所述恒流源器件LM334 -端接电源VCC,另一端接单片集成温度传感器 LM135,单片集成温度传感器LM135另一端接地,电阻R1 -端与恒流源器件LM334相连,另 一端与滑动电阻R2相连,滑动电阻R2另一端接地,电阻R1和滑动电阻R2间用导线连接 并输出电压U0,恒流源器件LM334和单片集成温度传感器LM135间用导线连接并输出电压 U0〇
[0007] 所述A/D模数转换模块2包括A/D模数转换器、滑动电阻R3、电阻R4、电容Cl;所 述A/D模数转换器上的端口恧接低电平,端口恧接单片机模块4的P3. 7端口,端口丽接 单片机模块4的P3. 6端口,端口 _接单片机模块4的P3. 2端口,端口 VREF/2接滑动电 阻R3,滑动电阻R3 -端接地,另一端接电源,端口 CLK R接电阻R4,电阻R4另一端接电容 C1,C1另一端接地,端口 CLK IN接在电阻R4和电容C1的连线上,端口 VIN+接温度检测模 块1的电压输出端口 U0,端口 VIN-接地,端口 VCC接电源,端口 D0~D7分别接在单片机模 块4的P0. 0~P0. 7端口上。
[0008] 所述时钟模块3包括电容C2、C3、晶振器X ;所述电容C2 -端接单片机模块4的 XTAL2端口,另一端接地,电容C3 -端接地,另一端接单片机模块4的XTAL1端口,晶振器X 一端接在电容C2和XTAL2端口间,晶振器X另一端接在电容C3和XTAL1端口间。
[0009] 所述显示模块5包括8D锁存器74LS373、数字显示仪ARK SR 410561K、电阻R5、 R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、NPN 型三极管 T1、T2、T3、T4 ;所述单片机 模块4的PL 0~P1. 7引脚与8D锁存器74LS373的1D~8D端口相连;电阻R5、R6、R7、R8、R9、 R10、Rll、R12 -端接在电源上,另一端分别接在P0. 0~P0. 7和1D~8D之间的连线上;8D锁 存器74LS373的51端接地,G端接电源,1Q~8Q分别与数字显示仪ARK SR 410561K的a、 b、c、d、e、f、g、dp端相连;数字显示仪ARK SR 410561K的SEG1~SEG4分别与NPN型三极管 Tl、T2、T3、T4的发射极相连,NPN型三极管Tl、T2、T3、T4的基极分别与电阻R13~R16连接 后接在单片机模块4的P2. 0~P2. 3, NPN型三极管Tl、T2、T3、T4的集电极接电源。
[0010] 本实用新型的工作原理是:
[0011] 本装置使用时,现将位于装置外壳9顶端的出水口 12和入水口 13与排水管和进 水管相连,然后将安装在出风口 10上的叶片11打开,接通电源后将开关打开18。被防尘帽 14保护的传感器探头15开始检测环境温度。
[0012] 温度检测模块1中的LM334恒流源器件可以提供可调范围比为1000:1的恒流源, 并具有1~40V的动态电压范围。LM335具有2个感温元件,其中一个发射极面积是另一个的 10倍,而集电极负载电阻完全一样。如果流过与这个感温元件相连的电阻中的电流不同,则 它们的集电极电压也不同,通过内部组成的差分放大器放大,两端U+和U-之间的电压亦会 改变,这个电压的变化量也就是随温度而变化的,从而输出电压差U0。通过调整滑动电阻 R2,可以提高传感器的测量精度。
[0013] 温度检测模块1输出的电压U0送入A/D模数转换模块2中的VIN+端口,当端口 泛和涵为低电平时开始进行模数转换,并将数据存储在锁存器中。当否和S5为低电平 时,由A/D模数转换器的D0~D7端口将数据送到单片机模块4的P0. 0~0. 7端口。
[0014] 时钟模块3用来产生时钟信号,由此来规定各种操作的时间基准,控制器按照指 令的功能产生一系列有次序的信号,控制相关的电路进行工作。两个输出端分别接单片机 模块4的XTAL2和XTAL1端口。
[0015]单片机模块4接收到来自A/D模数转换模块2的数据后,通过显示模块5显示出 来,并与单片机模块4内部事先设定好的温度进行对比,若大于26摄氏度则接通电机模块 7的电源,电动机21带动转轴25使风扇26开始工作,风扇26吹在U型水冷片29上将冷 空气通过出风口 10送出。当环境温度大于30摄氏度时,将通过单片机模块4输出0.2秒 1kHz的方波,接着输出0. 2秒的低电平给报警模块,通过蜂鸣器17发出警报声。
[0016] 已经发表的(张琳等,《TN9红外温度传感器在火灾报警系统中的应用》,传感器与 微系统,2012. 31卷.10)论文,文中提到"将检测数据传给单片机,经过单片机内部数据滤 波、比较计算处理之后,把信息传给LED显示模块,将检测结果进行显示"。可见利用单片机 进行温度检测的计算和处理是现有技术中的常见使用方法。
[0017]本实用新型的有益效果是:此装置结构简单、成本低廉,维护简便,并且能够通过 对环境温度的检测控制风扇的运转,当环境温度过高时及时发出报警声,进一步
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