汽油发电机组的数字调速监控器及其汽油发电机组的制作方法

本实用新型属于汽油发电机领域，具体涉及一种汽油发电机组的数字调速监控器及其汽油发电机组。

背景技术：

随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，汽油发电机组已经广泛应用于人们的生产和生活当中，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。

但是，目前的汽油发电机组，其控制器一般只实现对机组的参数检测，需要配置相应的调速控制器来实现对机组发动机的启动、停止和转速控制，最终才能实现电力的稳定输出。使用控制器+调速器的方案，不仅增加了硬件成本，而且增加机组控制器和调速器联合调试的复杂度，而且需要增加独立的电源及控制线，增加了控制系统集成时占用的空间。机组控制器和调速器间连接线的安装不规范、运行过程中的松动等原因会导致控制器与调速器的失联，容易引发系统级故障。

技术实现要素：

本实用新型的目的之一在于提供一种可靠性高、实用性好且实施简单方便的汽油发电机组的数字调速监控器。

本实用新型的目的之二在于提供一种包括了所述汽油发电机组的数字调速监控器的汽油发电机组。

本实用新型提供的这种汽油发电机组的数字调速监控器，包括电源模块、电机驱动模块、控制器模块和输入信号处理模块；电机驱动模块和输入信号处理模块均与控制器模块连接；电源模块给所述汽油发电机组的数字调速监控器供电；输入信号处理模块用于将汽油发电机组上传的数据信息进行处理后上传到控制器模块；控制器模块用于根据上传的汽油发电机组的数据信息，输出控制信号，通过电机驱动模块驱动电机转动，从而实现汽油发电机组的调速和监控。

所述的汽油发电机组的数字调速监控器还包括继电器输出模块；继电器输出模块与控制器模块连接，用于输出继电器控制信号。

所述的汽油发电机组的数字调速监控器还包括显示模块；显示模块与控制器模块连接，用于显示所述汽油发电机组的数字调速监控器的工作参数和汽油发电机组的运行状态数据。

所述的汽油发电机组的数字调速监控器还包括通信模块；通信模块与控制器模块连接，用于所述汽油发电机组的数字调速监控器与外部设备进行通信。

所述的通信模块为由型号为max483csa的通信芯片构成的电路。

所述的电源模块包括dc12v电源电路、12v/5v电源电路、5v/3.3v电源电路、基准电源电路和电机驱动电源电路；dc12v电源电路、12v/5v电源电路和5v/3.3v电源电路依次串联；dc12v电源电路输出端与电机驱动电源电路连接；12v/5v电源电路的输出端与基准电源电路连接；dc12v电源电路用于将外部输入的电源信号转换为稳定的直流12v电源信号并对外供电；12v/5v电源电路用于将稳定的12v电源信号转换为稳定的5v电源信号并对外供电；5v/3.3v电源电路用于将稳定的5v电源信号转换为3.3v电源信号并对外供电；基准电源电路用于将稳定的5v电源信号转换为基准电压信号并对外供电；电机驱动电源电路用于将稳定的12v电源信号转换为电机驱动专用的电源信号并对外供电。

所述的电机驱动模块为由型号为ta8435h的步进电机驱动芯片构成的电路。

所述的控制器模块为由型号为c8051f020的控制器芯片构成的电路。

本实用新型还公开了一种汽油发电机组，该汽油发电机组包括了上述的汽油发电机组的数字调速监控器。

本实用新型提供的这种汽油发电机组的数字调速监控器及其汽油发电机组，通过将监控器和调速器集成到一个装置中，并通过该装置对汽油发电机组进行调速和监控，实现了汽油发电机组的统一监控和调速，不仅稳定性和可靠性更高，而且实施简单方便，成本低廉。

附图说明

图1为本实用新型的汽油发电机组的数字调速监控器的功能模块图。

图2为本实用新型的dc12v电源电路的电路原理示意图。

图3为本实用新型的12v/5v电源电路的电路原理示意图。

图4为本实用新型的5v/3.3v电源电路的电路原理示意图。

图5为本实用新型的电机驱动电源电路的电路原理示意图。

图6为本实用新型的基准电源电路的电路原理示意图。

图7为本实用新型的控制器模块的电路原理示意图。

图8为本实用新型的输入信号处理模块第一部分的电路原理示意图。

图9为本实用新型的输入信号处理模块第二部分的电路原理示意图。

图10为本实用新型的电机驱动模块的电路原理示意图。

图11为本实用新型的继电器输出模块的电路原理示意图。

图12为本实用新型的通信模块的电路原理示意图。

具体实施方式

如图1所示为本实用新型的汽油发电机组的数字调速监控器的功能模块图：本实用新型提供的这种汽油发电机组的数字调速监控器，包括电源模块、电机驱动模块、控制器模块、输入信号处理模块、继电器输出模块、显示模块和通信模块；电机驱动模块和输入信号处理模块均与控制器模块连接；电源模块给所述汽油发电机组的数字调速监控器供电；输入信号处理模块用于将汽油发电机组上传的数据信息进行处理后上传到控制器模块；控制器模块用于根据上传的汽油发电机组的数据信息，输出控制信号，通过电机驱动模块驱动电机转动，从而实现汽油发电机组的调速和监控；继电器输出模块与控制器模块连接，用于输出继电器控制信号；显示模块与控制器模块连接，用于显示所述汽油发电机组的数字调速监控器的工作参数和汽油发电机组的运行状态参数；通信模块与控制器模块连接，用于所述汽油发电机组的数字调速监控器与外部设备进行通信。

如图2所示为本实用新型的dc12v电源电路的电路原理示意图：dc12v电源电路为由型号为lm2576t-12的稳压芯片构成的电路；外部输入的电源信号通过二极管d15进行单向保护后，再通过电容c40进行滤波，然后输入到芯片的1脚；芯片的3脚和5脚均直接接地；芯片的2脚为输出引脚，直接输出稳定的12v电源信号，并通过电感l7和电容c41滤波供电，同时还通过二极管d16进行过压保护；同时，输出的12v电源信号还直接连接到芯片的4脚作为反馈信号。

如图3所示为本实用新型的12v/5v电源电路的电路原理示意图：12v/5v电源电路为由型号为lm7805的稳压芯片构成的电路；稳定的12v电源信号通过电容c43滤波后，直接输入芯片的1脚；芯片的2脚直接接地；芯片的3脚直接输出5v电源信号+5v，并通过电容c47滤波；同时，5v电源信号+5v还通过电阻r52和电容c42、c35滤波后，得到5v模拟电源信号+5av。

如图4所示为本实用新型的5v/3.3v电源电路的电路原理示意图：5v/3.3v电源电路为由型号为lm1117-3.3的稳压芯片构成的电路；稳定的5v电源信号直接输入到芯片的3脚，芯片的1脚直接接地；芯片的2脚为输出引脚，输出的电源信号通过电容c51、c44和c37以及电阻r53滤波后，输出稳定的3.3v电源信号+3.3vd2；同时，芯片的输出的电源信号还通过电阻r54、电容c45和c38滤波后，输出稳定的第一电源信号vdd；此外，芯片的2脚输出的电源信号还通过电阻r55、电容c46和c39输出稳定的第二电源信号av+。

如图5所示为本实用新型的电机驱动电源电路的电路原理示意图：电机驱动电源电路为由型号为max770esa的dc/dc芯片构成的电路；稳定的12v电源信号+d12v通过电容c50和c48接地滤波，然后直接输入芯片的2脚并供电，同时也通过电感l8和二极管d17连接输出端；芯片的4脚直接接地；芯片的5脚通过电容c49接地；芯片的6脚和7脚均直接接地；芯片的1脚为输出引脚，其直接输出驱动信号到开关管q13的控制端；开关管q13的活动端一端通过电阻r59接地，活动端另一端连接电感l8和二极管d17之间；dc/dc芯片输出的驱动信号通过控制开关管q13的导通和截止，将电感的输出端电压控制在稳定的12v水平；芯片的8脚通过电阻r59接地；芯片的3脚通过反馈电阻(r58和r60)对输出的12v电源信号进行采样并反馈回芯片进行闭环控制；输出的稳定12v电源信号通过电容c52滤波后输出。

如图6所示为本实用新型的基准电源电路的电路原理示意图：基准电源电路为由型号为ref193的电源芯片构成的电路；芯片的2脚为输入引脚并连接5v电源信号+5av；芯片的4脚接地；芯片的6脚为输出引脚，直接输出稳定的基准电压信号3vref，并通过电容c54接地；此外，基准电压信号还通过滤波电路(电容c33、c55和c34，以及电阻r61和r62)滤波后，通过电压跟随器(运放u14a，lm2904)提升带负载能力后，通过电感l9和电容c32、c53滤波，并得到1.5v参考电源信号1.5vref。

如图7所示为本实用新型的控制器模块的电路原理示意图：控制器模块为由型号为c8051f020的控制器芯片构成的电路；芯片的5脚为复位信号，并通过上拉电阻r39连接电源信号+3.3vd2；芯片的8脚连接1.5v参考电源信号1.5vref；芯片的18脚连接输入信号处理模块并获取发电机组上传的电池电压的检测信号；芯片的20脚接输入信号处理模块并获取发电机组上传的燃油位检测信号；芯片的21脚接输入信号处理模块并获取发电机组上传的润滑油压检测信号；芯片的22脚接输入信号处理模块并获取发电机组上传的冷却温度检测信号；芯片的23脚连接输入信号处理模块并获取发电机组上传的发电电压检测信号；芯片的24脚连接输入信号处理模块并获取发电机组上传的发电电流检测信号；芯片的26脚和27脚连接晶振电路(包括晶振y1、以及电容c25和c26)获取晶振信号；芯片的29脚、30脚、31脚、32脚和33脚连接电机驱动模块，并输出电机控制信号；芯片的34脚连接通信模块并进行通信控制，同时芯片的55脚和56脚连接通信模块并进行数据交互；芯片的48脚连接输入信号处理模块并获取发电机组上传的外部故障信号检测信号；芯片的49脚连接输入信号处理模块并获取发电机组上传的急停/复位检测信号；芯片的51脚连接输入信号处理模块并获取发电机组上传的自启动信号的检测信号；芯片的71脚、75脚～80脚均连接继电器输出模块并输出继电器控制信号。

此外，芯片的72～74脚可以连接led灯并进行相应的工作状态指示；芯片的93～98脚可以连接按键开关，并获取对应的按键控制信号。

如图8所示为本实用新型的输入信号处理模块第一部分的电路原理示意图：

12v电源信号通过二极管d1接入光耦的输入正极；发电机组上传的发动机转速信号pulse+通过电阻r36和r37分压后，通过三极管q5进行电平转换后，输入到第一光耦op1的输入负极；第一光耦op1的输出端则连接控制器模块并上传经过电气隔离的发动机转速信号cex0；

类似的，发电机组上传的自启动信号autost，通过第二光耦op2上传到控制器模块，同时上传的隔离信号autostart也通过上拉电阻r32连接电源信号+3.3vd2并保证引脚电平的稳定性。

发电机组上传的外部故障信号exflt，通过第三光耦op3上传到控制器模块，同时上传的隔离信号exfault也通过上拉电阻r33连接电源信号+3.3vd2并保证引脚电平的稳定性。

发电机组上传的急停/复位信号estp，通过第四光耦op4上传到控制器模块，同时上传的隔离信号estop也通过上拉电阻r34连接电源信号+3.3vd2并保证引脚电平的稳定性。

如图9所示为本实用新型的输入信号处理模块第二部分的电路原理示意图：

发电机组的电池电压信号batin，通过电感l1和电容c13滤波后，通过电阻rc1和rd1进行分压，然后通过二极管z1进行保护后，将采样的电池信号btvolt上传控制器模块。

发电机组的燃油位信号fuellevin，通过电感l3和电容c17滤波后，通过电阻rc3和rd3进行分压，然后通过二极管z3进行保护后，将采样的燃油位信号fuellev上传控制器模块。

发电机组的润滑油压信号oilpresin，通过电感l4和电容c19滤波后，通过电阻rd4和二极管z4进行保护后，将采样的润滑油压信号oilpres上传控制器模块；同时，为了保证该引脚的电平稳定性，引脚还通过电阻rv1连接电源信号av+。

发电机组的冷却温度信号cooltempln，通过l5、l6和c21进行滤波，然后通过rd5和二极管z5进行保护后，再通过电容c22滤波，得到检测信号cooltemp并上传控制器模块；同时，为了保证该引脚的电平稳定性，引脚还通过电阻rv2连接电源信号av+。

发电机组的发电电压信号，通过发电机的输出端l和n，通过电压互感器t1进行采样，并将得到采样信号通过电阻r22和c11滤波后，得到发电电压采样信号uac，并上传控制器模块。

发电机组的电流输入信号，通过电流互感器t2进行采样，然后通过电阻r23和c12滤波后，得到电流采样信号iac，并上传控制器模块。

如图10所示为本实用新型的电机驱动模块的电路原理示意图：电机驱动模块为由型号为ta8435h的步进电机驱动芯片构成的电路；芯片的13脚直接连接电源信号+5v；芯片的6脚通过上拉电阻r80连接电源信号并上拉至高电平；芯片的2脚为复位引脚，并直接通过上拉电阻r78连接电源信号并上拉至高电平；芯片的10脚为参考电平引脚，并直接通过上拉电阻r76连接电源信号并上拉至高电平；芯片的7脚通过光耦op11连接控制模块并获取控制模块输出的时钟信号clk，同时该引脚也通过上拉电阻r73连接电源正极并上拉至高电平并保证引脚的信号稳定性；芯片的5脚通过光耦op10连接控制模块并获取控制模块输出的cw/ccw信号，同时该引脚也通过上拉电阻r72连接电源正极并上拉至高电平并保证引脚的信号稳定性；芯片的3脚通过光耦op9连接控制模块并获取控制模块输出的使能信号ta_enable，同时该引脚也通过上拉电阻r71连接电源正极并上拉至高电平并保证引脚的信号稳定性；芯片的16脚和19脚为一对输出引脚，其输出stpm-/b信号和stpm-b信号并连接到步进电机的一个绕组的两端；芯片的20脚和23脚为另一对输出引脚，其输出stpm-/a信号和stpm-a信号并连接到步进电机的另一个绕组的两端；此外，芯片的16脚、19脚、20脚和23脚均通过各自的二极管(d19～d22)接地并进行稳压保护。

步进电机与汽油发电机之间的连接，可以采用如201420605854.8中公开的技术方案进行连接。

如图11所示为本实用新型的继电器输出模块的电路原理示意图：控制器输出的预热信号(preheat)、供油信号(fuel)、启动信号(starter)、正常运行信号(ready)、告警信号(warn)和停机信号(shutdown)，均通过反相器芯片74hc04进行反相后，依次得到对应的继电器驱动信号rl0～rl5，并依次输入到继电器d10、d11、d13、d9、d12和d14的控制端(对应的开关三极管的基级)；当控制器模块输出的信号为低电平时，通过反相器u9转换为高电平，然后再通过对应的三极管进行电流放大，从而驱动对应的继电器工作，完成对应的操作。控制器模块输出的蜂鸣器信号(beeper)则直接通过三极管q12进行负载电流放大后，驱动蜂鸣器进行鸣叫。

其中，供油信号(fuel)通过反相器u9进行反相后得到继电器驱动信号rl1，然后通过继电器d11控制外部的供油信号，从而实现对发电机组的调速。

如图12所示为本实用新型的通信模块的电路原理示意图：通信模块为由型号为max483csa的通信芯片构成的电路；电源模块输出的vdd供电信号，通过控制器模块输出的ten信号进行控制，然后通过光耦op6隔离并为通信芯片提供发送使能状态控制信号；当ten信号为高电平时，此时光耦截止，通信芯片禁止发送数据；当ten信号为低电平时，光耦导通，此时通信芯片可以正常发送数据。

通信芯片4脚连接至高电平；芯片的4脚为发送引脚并通过光耦op7连接控制器模块的通信引脚tx1；芯片的1脚为接收引脚并通过光耦op8连接控制器模块的通信引脚rx1；芯片的6脚和7脚为485通信引脚，各自通过保护二极管zd1和zd2进行保护，并连接外部通信设备进行通信。