一种电动轮卡车接触器智能保护器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种电动轮卡车接触器智能保护器，包括：单片机、报警装置、显示装置，所述电动轮卡车接触器的线圈与单片机的第一输入端连接，所述电动轮卡车接触器的反馈行程开关与单片机的第二输入端连接，设置在所述电动轮卡车接触器所在支路的电流互感器与单片机的第三输入端连接，与所述电动轮卡车接触器接触的温度测量装置与单片机的第四输入端连接，所述单片机的第一输出端与所述报警装置连接，所述单片机的第二输出端与所述显示装置连接。本实用新型对电动轮卡车接触器进行多方面的监测，因此比现有仅对反馈指令不符做出报警的保护器能更快地发现故障，从而及早处理，避免损耗电动轮卡车接触器。
【专利说明】一种电动轮卡车接触器智能保护器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电动轮卡车接触器相关【技术领域】，特别是一种电动轮卡车接触器智能保护器。
【背景技术】
[0002]电动轮卡车是露天煤矿主要的运煤设备，直流电动轮卡车接触器是卡车制动过程中重要的电气元件，当卡车在电制动过程中，直流电动轮卡车接触器主触点吸合，此时串接散热电阻栅来迅速消耗电能、降低直流母线电压。如图1所示，具体电动轮卡车接触器工作顺序为:当制动命令发出，电动轮卡车接触器RPl先吸合，接通风机110和电阻栅120 ;当回馈到直流母线上的电压过大时，电动轮卡车接触器RP2吸合，接通电阻栅130，此时两条电阻栅回路电阻进行母线放电；若电流继续过大，斩波器CMl和CM2继续并接放电。
[0003]由于卡车经常制动，RPl和RP2频繁的吸合、断开，电动轮卡车接触器接触面的触点损耗到达一定程度的时候，瞬间断开产生拉弧使触点熔焊在一起，使瞬间流过触点的电流大于其分断电流，或长时间流过触点的电流大于其额定电流，造成电动轮卡车接触器的
[0004]现有的电气报警系统存在如下问题:
[0005]一是只对反馈指令不符做出报警(其中RP2电流数字量的输入参量由计算得来，在多种参量比较得出结果时不十分精确)，没有过电流报警和过温报警；
[0006]二是报警时只显示“电气故障代码”，司机在不知道具体故障的状况下大多数采取重启系统继续工作，或者在故障下继续工作(报此故障时卡车实行限速行驶)，但此时故障并没有消除，继续工作过程中极易造成电动轮卡车接触器的烧毁。
实用新型内容
[0007]基于此，有必要针对现有技术的保护器并不能很好地对电动轮卡车接触器出现的故障进行检测，导致电动轮卡车接触器损耗的技术问题，提供一种电动轮卡车接触器智能保护器。
[0008]一种电动轮卡车接触器智能保护器，包括:单片机、报警装置、显示装置，所述电动轮卡车接触器的线圈与单片机的第一输入端连接，所述电动轮卡车接触器的反馈行程开关与单片机的第二输入端连接，设置在所述电动轮卡车接触器所在支路的电流互感器与单片机的第三输入端连接，与所述电动轮卡车接触器接触的温度测量装置与单片机的第四输入端连接，所述单片机的第一输出端与所述报警装置连接，所述单片机的第二输出端与所述显示装置连接。
[0009]进一步的，还包括至少一个模拟量输入电路和至少一个数字量输入电路，所述电动轮卡车接触器的线圈通过模拟量输入电路与单片机的第一输入端连接，所述电动轮卡车接触器的反馈行程开关通过模拟量输入电路与单片机的第二输入端连接，所述电流互感器通过数字量输入电路与单片机的第三输入端连接。[0010]更进一步的，所述温度测量装置为温度开关，所述温度开关通过模拟量输入电路与单片机的第四输入端连接。
[0011]更进一步的，所述温度测量装置为温度传感器，所述温度传感器通过数字量输入电路与单片机的第四输入端连接。
[0012]再进一步的:
[0013]所述模拟量输入电路包括光电稱合器，所述光电稱合器的输入端与模拟量输入电路的输入端连接，所述光电耦合器的输出端与模拟量输入电路的输出端连接；
[0014]所述数字量输入电路包括运算放大器，所述运算放大器的正输入端与数字量输入电路的输入端连接，所述运算放大器的负输入端与运算放大器的输出端连接后与模拟量输入电路的输出端连接。
[0015]进一步的，所述报警装置为声光报警装置。
[0016]更进一步的，所述声光报警装置包括报警三极管、电铃、第一报警二极管和第二报警二极管，所述报警三极管的基极与单片机的第一输出端连接，所述报警三极管的发射极接地，所述电铃的一端与电源连接，电铃另外一端与报警三极管的集电极连接，所述第一报警二极管的一端与电源连接，第一报警二极管的另一端与报警三极管的集电极连接，所述第二报警二极管的一端与电源连接，第二报警二极管的另一端与报警三极管的发射极连接。
[0017]再进一步的，所述第一报警二极管为红色二极管，所述第二报警二极管为绿色二极管。
[0018]进一步的，还包括控制电路，所述控制电路的输入端与所述单片机的第三输出端连接，所述控制电路的输出端与所述电动轮卡车的举斗电路的控制端连接。
[0019]更进一步的，所述控制电路包括控制三极管、继电器，所述控制三极管的基极与单片机的第三输出端连接，所述控制三极管的发射极接地，所述控制三极管的集电极与继电器的线圈连接，所述继电器的触点与所述电动轮卡车的举斗电路的控制端连接。
[0020]本实用新型对电动轮卡车接触器进行多方面的监测，因此比现有仅对反馈指令不符做出报警的保护器能更快地发现故障，从而及早处理，避免损耗电动轮卡车接触器。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为电动轮卡车接触器的电路示意图；
[0022]图2为本实用新型一种电动轮卡车接触器智能保护器的结构示意图；
[0023]图3为本实用新型模拟量输入电路的一个例子的电路示意图；
[0024]图4为本实用新型数字量量输入电路的一个例子的电路示意图；
[0025]图5为本实用新型的声光报警装置的一个例子的电路示意图；
[0026]图6为本实用新型的控制电路的一个例子的电路示意图；
[0027]图7为一种电动轮卡车接触器智能保护器一个例子的结构示意图；
[0028]图8为一种电动轮卡车接触器智能保护器一个例子的逻辑控制结构图。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细的说明。[0030]如图2所示为本实用新型一种电动轮卡车接触器智能保护器的结构示意图，包括:单片机210、报警装置220、显示装置230，所述电动轮卡车接触器的线圈240与单片机210的第一输入端连接，所述电动轮卡车接触器的反馈行程开关250与单片机210的第二输入端连接，设置在所述电动轮卡车接触器所在支路的电流互感器260与单片机210的第三输入端连接，与所述电动轮卡车接触器接触的温度测量装置270与单片机210的第四输入端连接，所述单片机210的第一输出端与所述报警装置220连接，所述单片机210的第二输出端与所述显示装置230连接。
[0031]本实用新型所述电动轮卡车接触器的线圈与单片机210的第一输入端连接，单片机210判断电动轮卡车接触器的线圈是否接触，所述电动轮卡车接触器的反馈行程开关与单片机210的第二输入端连接，单片机210判断电动轮卡车接触器的反馈行程开关是否接触，设置在所述电动轮卡车接触器所在支路的电流互感器与单片机210的第三输入端连接，单片机210判断电动轮卡车接触器所在支路的电流是否超标，与所述电动轮卡车接触器接触的温度测量装置与单片机210的第四输入端连接，单片机210判断电动轮卡车接触器的温度是否超标，当上述任意一项超标或者没有接触，则判断电动轮卡车接触器出现故障，并向报警装置220输出指令，控制报警装置220报警，同时通过显示装置230显示故障情况。由于电动轮卡车接触器进行多方面的监测，因此比现有仅对反馈指令不符做出报警的保护器能更快地发现故障，从而及早处理，避免损耗电动轮卡车接触器。
[0032]在其中一个实施例中，还包括至少一个模拟量输入电路和至少一个数字量输入电路，所述电动轮卡车接触器的线圈通过模拟量输入电路与单片机的第一输入端连接，所述电动轮卡车接触器的反馈行程开关通过模拟量输入电路与单片机的第二输入端连接，所述电流互感器通过数字量输入电路与单片机的第三输入端连接。
[0033]在其中一个实施例中，所述温度测量装置为温度开关，所述温度开关通过模拟量输入电路与单片机的第四输入端连接。
[0034]在其中一个实施例中，所述温度测量装置为温度传感器，所述温度传感器通过数字量输入电路与单片机的第四输入端连接。
[0035]在其中一个实施例中:
[0036]所述模拟量输入电路包括光电稱合器，所述光电稱合器的输入端与模拟量输入电路的输入端连接，所述光电耦合器的输出端与模拟量输入电路的输出端连接；
[0037]所述数字量输入电路包括运算放大器，所述运算放大器的正输入端与数字量输入电路的输入端连接，所述运算放大器的负输入端与运算放大器的输出端连接后与模拟量输入电路的输出端连接。
[0038]如图3所示为本实用新型模拟量输入电路的一个例子的电路示意图，包括:电阻R28、电容C10、二极管D9、光电耦合器U12、电阻R33、其中，模拟量输入电路的输入端通过电阻接入光电稱合器U12的引脚1，光电稱合器U12的引脚2接地,光电稱合器U12的输出引脚3接地，光电耦合器U12的输出引脚3通过电阻R33与电源连接，同时光电耦合器Ul2的输出引脚3与电阻R33的连接点与模拟量输入电路的输出端连接。光电耦合器U12根据引脚I的输入控制引脚3和引脚4的连通或断开，从而将模拟量的输入转换为开关量的状态，供单片机采集。
[0039]如图4所示为本实用新型数字量输入电路的一个例子的电路示意图，包括:电阻R30、电容C12，运算放大器U13B、电阻R32。其中，运算放大器U13B的引脚5与数字量输入电路的输入端连接，引脚6与引脚7连接后通过电阻R32与数字量输入电路的输出端连接。
[0040]在其中一个实施例中，所述报警装置230为声光报警装置。
[0041]在其中一个实施例中，所述声光报警装置230包括报警三极管、电铃、第一报警二极管和第二报警二极管，所述报警三极管的基极与单片机的第一输出端连接，所述报警三极管的发射极接地，所述电铃的一端与电源连接，电铃另外一端与报警三极管的集电极连接，所述第一报警二极管的一端与电源连接，第一报警二极管的另一端与报警三极管的集电极连接，所述第二报警二极管的一端与电源连接，第二报警二极管的另一端与报警三极管的发射极连接。
[0042]如图5所示为本实用新型的声光报警装置的一个例子的电路示意图，包括三极管Q6、电铃U18、二极管L7、二极管L8、电阻R41、电阻R42和电阻R44，三极管Q6的基极与单片机的第一输出端连接，三极管Q6的发射极接地，电铃U18的一端与电源连接，电铃U18另外一端与三极管Q6的集电极连接，所述二极管L7的一端与电源连接，二极管L7的另一端与三极管Q6的集电极连接，所述二极管L8的一端与电源连接，二极管L8的另一端与三极管Q6的发射极连接。
[0043]在其中一个实施例中，所述第一报警二极管为红色二极管，所述第二报警二极管为绿色二极管。
[0044]在其中一个实施例中，还包括控制电路，所述控制电路的输入端与所述单片机的第三输出端连接，所述控制电路的输出端与所述电动轮卡车的举斗电路的控制端连接。
[0045]在其中一个实施例中，所述控制电路包括控制三极管、继电器，所述控制三极管的基极与单片机的第三输出端连接，所述控制三极管的发射极接地，所述控制三极管的集电极与继电器的线圈连接，所述继电器的触点与所述电动轮卡车的举斗电路的控制端连接。从而使得单片机在检测到故障时，能控制电动轮卡车的举斗电路，使得电动轮卡车不举斗，则迫使司机停车进行检修。
[0046]如图6所示为本实用新型的控制电路的一个例子的电路示意图，包括三极管Q5、两个继电器54、二极管D10，所述三极管Q5的基极与控制电路的输入端连接，所述三极管Q5的发射极接地，所述三极管Q5的集电极分别与两个继电器54的线圈连接，两个继电器54的触点K7和K8分别与接口 Jll和JlO连接，其中，Jll与电动轮卡车的举斗电路的控制端连接，通过K7控制电动轮卡车的举斗电路，从而使得单片机在检测到故障时，能控制电动轮卡车的举斗电路，使得电动轮卡车不举斗，则迫使司机停车进行检修。
[0047]作为一个例子，如图7所示为一种电动轮卡车接触器智能保护器70的结构示意图，检测电动轮卡车接触器RPl和RP2的线圈711和712得电失电、反馈行程开关721和722是否闭合、通过电流互感器731和732检测电动轮卡车接触器通过直流电流大小、通过温度开关741和742检测电动轮卡车接触器温度，对上述四个量进行监测，根据实际的逻辑关系判断电动轮卡车接触器是否正常工作、是否粘连和过温，有故障时进行声光报警、液晶显不和继电器动作。
[0048]该保护装置以ATmegal6单片机为控制核心，采用模块化的DC-DC电源系统从汽车电源75取电，在进行数字量与模拟量采集的同时进行液晶显示屏直观显示，发生故障时进行声光报警以提醒司机及时停车维修，同时继电器动作，让卡车限速和不举斗，对设备起到了良好的保护作用。
[0049]硬件部分主要包括ATmegal6单片机、DC-DC电源模块、数字模拟量输入输出、液晶显不屏、声光报警。
[0050]①主控芯片
[0051]ATmegal6是基于增强的AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。其主要优点是=Rffff为16K字节的系统内可编程Flash具有同时读写的能力，512字节EEPR0M，32个通用I/O 口，IkB的SRAM数据存储器、看门狗电路以及8通道10位A/D转换。
[0052]其先进的指令集以及指令执行速度使ATmegal6的数据吞吐率高达lMIPS/MHz，大大减缓系统在功耗和处理速度之间的矛盾；附带SPI同步串口、UART异步串口，在软件上有效支持c语目和汇编语目。
[0053]②DC-DC 电源
[0054]控制板直流电源采用独立的隔离型DC-DC开关电源变换模块和芯片。
[0055]电源模块是可以贴装在PCB电路板上，输入电压范围宽，电压稳定，体积小；电源变换芯片为LM2576，它是开关型单片集成稳压器，可带负载电流能力高达3A，效率高，输入电压范围宽，基本不需散热片散热，是理想的+5V电源变换芯片。
[0056]③数字量和模拟量输入
[0057]控制板输入部分为数字量和模拟量，分别为:电动轮卡车接触器线圈、触点反馈行程开关、电动轮卡车接触器温度、电动轮卡车接触器串接电阻电流。
[0058]模拟量的输入采用光电耦合器对开关量的状态进行转换反映到单片机模拟量I/O口，数字量采用LM324运算放大器进行电流模拟量的采集。
[0059]④数字量输出
[0060]输出部分包括声光报警电路、液晶屏显示和继电器动作。当发生故障时，声光报警提醒司机电动轮卡车接触器故障，同时液晶显示屏动态显示电动轮卡车接触器状态和电动轮卡车接触器温度，为了防止司机继续误操作(此时卡车在低速运行)，继电器输出动作于卡车弱电控制部分，使卡车不举斗和降速，硬性使司机停车进行检修。
[0061]以ATmegaie单片机为核心的保护器软件编程采用C语言进行编程，其逻辑控制结构图8,包括:
[0062]步骤S801，检测RPl或RP2线圈是否得电，如果RPl或RP2线圈得电，执行步骤S802，否则执行步骤S806;
[0063]步骤S802，检测RPl或RP2反馈行程开关是否闭合，如果闭合，执行步骤S803，否则执行步骤S806 ；
[0064]步骤S803，检测电流互感器的电流是否超标，如果正常，执行步骤S804，否则执行步骤S805 ；
[0065]步骤S804，显示正常，退出；
[0066]步骤S805，出现故障，报警。
[0067]电动轮卡车接触器线圈的是否得电、触点反馈行程开关的是否闭合、电动轮卡车接触器是否有电流作为相对比较量，按图7所示的逻辑关系进行比较，比较后进行液晶屏动态显示和报警；电动轮卡车接触器温度作为独立的报警量，其中，温度开关为常闭，在温度超过80度时会打开，因此只要超过80°C立即报警，显示“触点温度过高，请马上检查电动轮卡车接触器！”
[0068]以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种电动轮卡车接触器智能保护器，其特征在于，包括:单片机、报警装置、显示装置，所述电动轮卡车接触器的线圈与单片机的第一输入端连接，所述电动轮卡车接触器的反馈行程开关与单片机的第二输入端连接，设置在所述电动轮卡车接触器所在支路的电流互感器与单片机的第三输入端连接，与所述电动轮卡车接触器接触的温度测量装置与单片机的第四输入端连接，所述单片机的第一输出端与所述报警装置连接，所述单片机的第二输出端与所述显示装置连接。
2.根据权利要求1所述的电动轮卡车接触器智能保护器，其特征在于，还包括至少一个模拟量输入电路和至少一个数字量输入电路，所述电动轮卡车接触器的线圈通过模拟量输入电路与单片机的第一输入端连接，所述电动轮卡车接触器的反馈行程开关通过模拟量输入电路与单片机的第二输入端连接，所述电流互感器通过数字量输入电路与单片机的第三输入端连接。
3.根据权利要求2所述的电动轮卡车接触器智能保护器，其特征在于，所述温度测量装置为温度开关，所述温度开关通过模拟量输入电路与单片机的第四输入端连接。
4.根据权利要求2所述的电动轮卡车接触器智能保护器，其特征在于，所述温度测量装置为温度传感器，所述温度传感器通过数字量输入电路与单片机的第四输入端连接。
5.根据权利要求2?4任一项所述的电动轮卡车接触器智能保护器，其特征在于: 所述模拟量输入电路包括光电稱合器，所述光电稱合器的输入端与模拟量输入电路的输入端连接，所述光电I禹合器的输出端与模拟量输入电路的输出端连接； 所述数字量输入电路包括运算放大器，所述运算放大器的正输入端与数字量输入电路的输入端连接，所述运算放大器的负输入端与运算放大器的输出端连接后与模拟量输入电路的输出端连接。
6.根据权利要求1所述的电动轮卡车接触器智能保护器，其特征在于，所述报警装置为声光报警装置。
7.根据权利要求6所述的电动轮卡车接触器智能保护器，其特征在于，所述声光报警装置包括报警三极管、电铃、第一报警二极管和第二报警二极管，所述报警三极管的基极与单片机的第一输出端连接，所述报警三极管的发射极接地，所述电铃的一端与电源连接，电铃另外一端与报警三极管的集电极连接，所述第一报警二极管的一端与电源连接，第一报警二极管的另一端与报警三极管的集电极连接，所述第二报警二极管的一端与电源连接，第二报警二极管的另一端与报警三极管的发射极连接。
8.根据权利要求7所述的电动轮卡车接触器智能保护器，其特征在于，所述第一报警二极管为红色二极管，所述第二报警二极管为绿色二极管。
9.根据权利要求1所述的电动轮卡车接触器智能保护器，其特征在于，还包括控制电路，所述控制电路的输入端与所述单片机的第三输出端连接，所述控制电路的输出端与所述电动轮卡车的举斗电路的控制端连接。
10.根据权利要求9所述的电动轮卡车接触器智能保护器，其特征在于，所述控制电路包括控制三极管、继电器，所述控制三极管的基极与单片机的第三输出端连接，所述控制三极管的发射极接地，所述控制三极管的集电极与继电器的线圈连接，所述继电器的触点与所述电动轮卡车的举斗电路的控制端连接。
【文档编号】G01R31/327GK203689068SQ201420006106
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年1月6日 优先权日:2014年1月6日
【发明者】侯方磊, 郭俊义, 赵瑞锋, 王守江 申请人:中国神华能源股份有限公司, 神华准格尔能源有限责任公司