专利名称：步进励磁电流式发电机恒压控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种新型发电机用高性能电压调节器，特别是一种便于集成化制造的发电机用一体化恒压控制器。
现有的电压调节器主要有电磁振动式和单路电子开关式两种。电磁振动式电压调节器存在着易烧触点、触点过渡间隙存在失控区和抛荷产生脉冲等缺点；单路电子开关式，由于只有一路电子开关组成，只能提供一种励磁电流，开关管截止与导通励磁电流变化率大，励磁线圈产生的反压高，容易击穿开关管，且导致发电机输出电压出现杂波脉冲。电磁振动式和单路电子开关式的共同缺点是体积大，励磁电流单一，控制范围窄，发电机输出电压波动性大、停机回电，使电瓶亏电，且缩短发电机励磁线圈寿命。
本实用新型的目的是提出一种体积小，便于集成化，采用多路电子开关按二进制输出，能够根据发电机转速和发电机负荷量，可以提供多达128种励磁电流，实现大范围控制的高精度恒压控制器，使发电机输出电压恒定平稳，且停机不回电。
本实用新型是通过下述方式实现的。
步进励磁电流式发电机恒压控制器，由控制器主体(6)、散热片(7)、限流排电阻(2)、调整指示组件(14)和转速传感器(23)等组成，其特征是控制器主体(6)通过主体塑封(19)联接在散热片(7)上，限流排电阻(2)安装在控制器主体(6)的一侧，通过排电阻固定螺丝(5)与散热片(7)联接，通过左引脚(3)、排电阻插口(4)与控制器主体(6)连接；调整指示组件(14)安装在控制器主体(6)的另一侧，通过调整指示组件固定螺丝(15)与散热片(7)联接，通过右引脚(9)与控制器主体(6)连接；转速传感器(23)通过传感器连线(22)、传感器插头(20)和传感器插口(11)与调整指示组件(14)连接。控制器主体(6)的控制逻辑集成电路(16)、步进电流输出管阵列(17)通过电子陶瓷(18)联接在散热片(7)上，主体塑封(19)将其密闭，主引脚(1)被主体塑封(19)所固定。限流排电阻(2)设有瓦楞散热表面。调整指示组件(14)上安装有应急开关(10)、电压调整螺丝(12)和指示二极管(13)。散热片(7)上设有散热片固定孔(8)。
本设计结构合理，通用性强，配用不同功率的限流排电阻即可组成多种规格的恒压控制器。小功率的可将限流排电阻和调整指示部分一起烧结在集成电路芯片内，用塑封密闭，做成全集成片状三端恒压控制器。中大功率的，限流排电阻与控制器主体分装，便于调配与更换。该实用新型的最大优点是能检测发电机运转情况，能根据转速和负荷量提供多达256级步进励磁电流，使发电机输出电压恒定平稳。
图1为本实用型的结构示意图。
图2为图1的A-A剖视图。
图3为传感器结构安装示意图图4为采用单片机控制的电原理图附图标记(1)主引脚、(2)限流排电阻、(3)左引脚、(4)排电阻插口、(5)排电阻固定螺丝、(6)控制器主体、(7)散热片、(8)散热片固定孔、(9)右引脚、(10)应急开关、(11)传感器插口、(12)电压调整螺丝、(13)指示二级管、(14)调整指示组件、(15)调整指示组件固定螺丝、(16)控制逻辑集成电路、(17)步进电流输出管阵列、(18)电子陶瓷、(19)主体塑封、(20)传感器插头、(21)发电机机壳、(22)传感器连线、(23)转速传感器、(24)发电机风扇。
以下结合附图对本实用新型作详细说明。
主引脚(1)的三个接线端分别与发电系统的“地线”、“火线(发电机的正极和电瓶的正极)和“磁场”相连接。
一个红外线发射和接收一体化的转速传感器(23)安装在发电机机壳(21)上，转速传感器(23)的发射接收窗口正对发电机风扇(24)。发电机转动时，每当发电机风扇(24)的扇叶截面通过转速传感器(23)，转速传感器(23)就输出脉冲信号，通过传感器连线(22)和传感器插头(20)、传感器插口(11)及右引脚(9)将此信号送到控制逻辑集成电路(16)中。控制逻辑集成电路(16)对此信号进行分析，就可判断出发电机的转动和转速情况。如果发电机不转动或转速不足时，控制逻辑集成电路(16)向步进电流输出管阵列(17)输送开关数据，使所有的输出管皆处于截止状态，将励磁电流关断，这就有效地避免了停机回电问题。
如果发电机转速超过某一值时，控制逻辑集成电路(16)就按二进制加法向步进电流输出管阵列(17)输送开关数据，使输出管依次饱合，通过主引脚(1)向励磁线圈提供步进励磁电流，同时，控制逻辑集成电路(16)还通过主引脚(1)中的“火线”端不断地检测发电机输出电压。如果发电机输出电压低于额定值时，控制逻辑集成电路(16)向步进电流输出管阵列(17)输送的开关数据仍按二进制的加法增加，使步进电流输出管阵列(17)向励磁线圈输出的励磁电流进一步增加，从而使发电机输出电压不断上升。当控制逻辑集成电路(16)检测到发电机输出电压超过额定值时，就按二进制减法向步进电流输出管阵列(17)输送开关数据，步进电流输出管阵列(17)向励磁线圈输出的励磁电流就逐渐减少，发电机输出电压就下降，这样，当发电机输出电压稍低于额定值时，步进励磁电流就相应增加，当发电机输出电压稍高于额定值时，步进励磁电流就相应减少，如此周而复始，发电机输出电压就被稳定在额定值附近，达到恒压输出的目的。由于该恒压控制器可提供256级步进励磁电流，因此，能在发电机转速大幅度变化和发电机负荷大幅度变化的情况下实现发电机输出电压的有效调节，控制范围极宽。
步进电流输出管阵列(17)中的每一个输出管，都分别与一个限流电阻相连接，这些限流电阻集中封装在一起，并设有瓦楞散热表面，组成限流排电阻(2)，当步进电流输出管阵列(17)中有的管子饱合导通时，限流排电阻(2)中的相应的电阻就有电流通过，所产生的热量通过限流排电阻(2)的瓦楞散热表面散发到空气中。
由于不同功率的恒压控制器需配用不同功率的限流电阻，又因限流电阻工作在高温状态，使用寿命比主控制器寿命短，因此，限流排电阻(2)通过排电阻插口(4)、左引脚(3)与控制器主体(6)连接，通过排电阻固定螺丝(5)固定在散热片(7)上，便于配接与更换。
如果发电机输出电压不符合额定值，可微旋电压调整螺丝(12)。整个恒压控制器的工作和故障情况，经控制逻辑集成电路(16)分析判断后，通过指示二极管(13)显示出来。
当因转速传感器(23)、传感器连线(22)、传感器插头(20)和传感器插口(11)损坏而使发电机转动情况不能正确有效地传送到控制逻辑集成电路(16)中时，将应急开关(10)拨至“ON”位置，保证整个控制器能应急工作。
能实现以上控制的逻辑电路很多，可以运用可逆计数集成电路或单片机以及其它逻辑电路来完成。下面以图4给出的运用51系列单片机实现以上控制的电路为例，阐述其工作原理。
D2、VT2为转速感器(23)，D2为红外发射管，VT2为红外接收管，当发电机风扇(24)扇叶截面未接近转速感器(23)时，D2发射的红外线反射不到VT2上，VT2截止，因此，没有脉冲触发IC1.IC1为单稳态触发器CC4098，能将输入的脉冲展宽延迟整形，R9、C4为定时元件。当IC1的输入端没有脉冲触发时，那么IC1输出端为低电位，所以，8031的P1.1也为低电位。当发电机不转动时，P1.1就会保持抵电位不变。如果发电机转动，发电机风扇(24)不断从传感器(23)附近掠过，由于风扇截面的反射作用，VT2会得到红外线的照射而导通，产生的脉冲经C5触发IC1。如果发电机转速未达到规定值，那么触发IC1的脉冲周期大于由R9、C4决定的延时时间，这样，IC1就向P1.1送出一串脉冲；如果发电机转速达到规定值，VT2送出的脉冲周期小于由R9、C4决定的延时时间，那么，IC1就向P1.1输出恒定的高电位。IC4为8位微处理单片机8031，它与IC7地址锁存器74LS373，和IC9EPROM存贮器2716组成最小电脑系统，能快速检测P1.0、P1.1的输入情况，并根据输入情况通过处理后将有关数据送往P0口和P1.2、P1.3，IC6是8位数据锁存器LS373，能锁存8031送出的数据，IC5为非门，将8031的WR的信号反相后送给IC6。IC2和IC3也是非门，将8031的P1.2、P1.3的输出信号反相缓冲后分别送给D4和D3作出指示。IC8为三端稳压块7805，它将“火线”供给的不稳定电压变换成5V稳恒电压为电脑系统供电。这样，当电路上电后，8031首先向IC6输出数据“OH”，使VT3至VT21截止，励磁线圈L中便无励磁电流通过。然后8031再检测P1.1，如果不恒为高电位，就不修改IC6中的数据。这样，当发电机不转动或转速未达到规定值时，功率输出管皆保持截止状态，无电流通过励磁线圈L，这就保证了停机或转速不足时不产生回电现象。当8031检测到P1.1恒为高电位时，就按二进制加法修改IC6中的数据，这样，VT3至VT21中的某些三极管就导通，励磁线圈L中就有励磁电流流过，此时发电机输出端便有电压输出，如果输出电压不高于额定值，D1不会被击穿，VT1截止，P1.0为高电位；如果发电机输出电高于额定值，D1击穿，VT1导通，P1.0为低电位。8031一边修改着IC6中的数据，一边不断地检测P1.0的电位。当检测到P1.0为高电位时，说明发电输出电压低于额定值，8031就按二进制加法修改IC6中的数据。这样，L中的励磁电流就会增加，发电机输出电压就会升高；当检测到P1.0为低电位时，说明发电机输出电压高于额定值，8031就按二进制减法修改IC6中的数据，L中的励磁电流就会减少，发电机输出电压就会降低。这样发电机输出电压就稳定在额定值附近，达到恒压控制的目的。R31至R38为限流电阻，它们决定着步进励磁电流的大小。在8031的控制之下，励磁电流被分割成256级，每修改一次数据，励磁电流变化一级，所以，励磁电流变化几乎是连续的。这样发电机输出电压就非常恒定，几乎没有波动。P1.2、P1.3分别是工作和故障指示输出口，8031通过它将发电系统的工作和故障信息经IC2和IC3送于D3和D4显示出来。当传感器出故障时，可将S2闭合，这样P1.1保持恒高电位，整个控制电路即可正常工作了，这到应急使用的目的。旋转电压调整螺丝(12)就能改弯R2滑动触头的位置，从而改变分压比，使发电机恒定输出的电压符合额定值。
权利要求1.步进励磁电流式发电机恒压控制器，由散热片、控制器主体，限流排电阻、调整指示组件和转速传感器组成，其特征是控制主体(6)通过主体塑封(19)、电子陶瓷(18)联结在散热片(7)上，限流排电阻(2)和调整指示组件(14)分别通过排电阻固定螺丝(5)和调整指示组件固定螺丝(15)固定在散热片上，限流排电阻(2)和调整指示组件(14)分别通过排电阻插口(4)、左引脚(3)和右引脚(9)与控制器主体(6)相连接。
2.根据权利要求1所述的步进励磁电流式发电机恒压控制器，其特征是所述的控制器主体(6)中的控制逻辑集成电路(16)和步进励磁电流输出管阵列(17)联结在电子陶瓷(18)上，并被主体塑封(19)将其密闭，主引脚(1)被主体塑封(19)所固定。
3.根据权利要求1所述的步进励磁电流式发电机恒压控制器，其特征是所述的限流排电阻(2)设有瓦楞散热表面。
4.根据权利要求1所述的步进励磁电流式发电机恒压控制器，其特征是所述的调整指示组件(14)上安装有应急开关(10)、电压调整螺丝(12)、指示二极管(13)和传感器插口(11)。
5.根据权利要求1所述的步进励磁电流式发电机恒压控制器，其特征是所述的转速传感器(23)是一个红外发射接收一体化的晶体管，它通过传感器连线(22)，传感器插头(20)与传感器插口(11)相连接。
专利摘要本实用新型涉及一种步励磁电流式发电机恒压控制器，它由散热片、控制器主体、限流排电阻、调整指示组件、转速传感器组成。控制器主体通过主体塑封连接在散热片上，限流排电阻安装在控制器主体一侧。本实用新型结构合理，通用性强，配用不同功率的限流排电阻可组成多种规格的恒压控制器，该控制器能检测发电机运转情况，并根据转速和负荷量提供多达256级步进励磁电流，使发电机输出恒定平稳。
文档编号H02P9/30GK2251226SQ95235070
公开日1997年4月2日 申请日期1995年11月21日 优先权日1995年11月21日
发明者滕世进 申请人:滕世进