液压支架电控系统信号耦合器的制作方法

本发明涉及液压支架电控系统信号传输，尤其是涉及液压支架电控系统信号耦合器。

背景技术：

液压支架广泛用于采煤工作面，一个采煤工作面所使用的液压支架少则几十台，多则上百台，每一台液压支架都配备有一个支架控制器。目前，给支架控制器供电的直流本安电源功率低，使得每个直流本安电源只能给2-4台支架控制器供电。因此，整个采煤工作面的支架控制器需要多个直流本安电源供电。习惯上，把由同一个直流本安电源供电的所有设备称为一个电源域。因此，整个采煤工作面的支架控制器被分成多个电源域。位于采煤工作面不同电源域的支架控制器之间需要通信，通信信号在跨越不同电源域时需要进行耦合，其目的是使通信更加可靠。

现有支架控制器之间电控信号是通过can总线进行通信，位于不同电源域的支架控制器之间的信号耦合是1、通过磁耦合对can信号进行隔离，从而实现通信的耦合；2、通过线性光耦合隔离模拟信号，然后再进行采集，从而得到各电源域的电压电流参数。上述两种耦合方式均不支持车载以太网信号的耦合；同时，采用线性光耦合隔离模拟信号，成本高、精度低；且通过光耦合或者磁耦合隔离can信号，光耦会随着使用时间的延长性能衰减，磁耦emi辐射大，功耗大。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种液压支架电控系统信号耦合器。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

本发明所述的液压支架电控系统信号耦合器，包括第一直流本安电源输入接口、第二直流本安电源输入接口、第一直流本安电源输出接口、第二直流本安电源输出接口、第一can接口、第一以太网接口、第二can接口、第二以太网接口；所述第一直流本安电源输入接口与所述第一直流本安电源输出接口连接、并通过第一电流/电压检测电路与单片机的adc接口（模拟-数字信号转换器接口）连接，第一can接口通过第一can信号收发器与所述单片机的can接口连接，所述第一以太网接口通过车载以太网隔离电路与所述第二以太网接口连接；所述第二直流本安电源输入接口与所述第二直流本安电源输出接口连接、并通过第二电流/电压检测电路和数字隔离电路与单片机的adc接口（模拟-数字信号转换器接口）连接，所述第二can接口通过第二can信号收发器和can信号隔离电路（rf隔离）与单片机的can接口连接。

所述第一直流本安电源输入接口、第二直流本安电源输入接口分别与用于耦合器内部供电的dc12v转3.3v电源模块连接。

本发明优点在于耦合器支持液压支架控制器车载以太网接口，模拟量采集使用数字隔离替代模拟隔离，提高了精度、降低了成本，can信号隔离使用rf隔离，提高了系统的可靠性。

附图说明

图1是本发明的电路原理框图。

图2是本发明使用状态电路原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

如图1所示，本发明所述的液压支架电控系统信号耦合器，包括第一直流本安电源输入接口1、第二直流本安电源输入接口2、第一直流本安电源输出接口1.1、第二直流本安电源输出接口2.1、第一can接口1.2、第一以太网接口1.3、第二can接口2.2、第二以太网接口2.3。第一直流本安电源输入接口1、第二直流本安电源输入接口2分别与用于耦合器内部供电的dc12v转3.3v电源模块连接，dc12v转3.3v电源模块负责向耦合器内部各电路模块供电。

第一直流本安电源输入接口1与第一直流本安电源输出接口1.1连接、并通过第一电流/电压检测电路与单片机的adc接口（模拟-数字信号转换器接口）连接，第一can接口1.2通过第一can信号收发器与单片机的can接口连接，第一以太网接口1.3通过车载以太网隔离电路与所述第二以太网接口2.3连接；第二直流本安电源输入接口2与第二直流本安电源输出接口2.1连接、并通过第二电流/电压检测电路和数字隔离电路与单片机的adc接口（模拟-数字信号转换器接口）连接，第二can接口2.2通过第二can信号收发器和can信号隔离电路（rf隔离）与单片机的can接口连接。

本发明工作原理简述如下：

第一直流本安电源输入接口1输入的直流12v本安电源进入耦合器后，通过dc12v转3.3v电源模块供内部电路使用，并通过第一直流本安电源输出接口1.1向本电源域内的各支架控制器供电；第一电流/电压检测电路将第一直流本安电源输入接口1输入的直流12v本安电源的电流、电压信号调整为合适的模拟信号后，送入单片机的adc接口进行采样。

第二直流本安电源输入接口2输入的直流12v本安电源进入耦合器后，通过dc12v转3.3v电源模块供内部电路使用，并通过第二直流本安电源输出接口2.1向本电源域内的各支架控制器供电。

第二电流/电压检测电路对第二直流本安电源输入接口2输入的直流12v本安电源的电流、电压信号进行采样，得到的数字量信号通过数字隔离电路送入单片机的adc接口，采取这种数字隔离的方式相比于现有通过线性光耦先把模拟信号通过隔离的方式传递到单片机、再由单片机采样的方式具有精度更高、成本更低的优势。

第一、二电流/电压检测电路送入单片机的电流/电压采样信号，由单片机通过第二can接口2.2传送给上位控制主机。至此耦合器完成了直流12v本安电源的分配和对不同电源域电压、电流的检测以及上传。

can信号由第一can接口1.2进入耦合器，经第一can信号收发器后接入单片机的一个can接口，can报文经单片机处理后由单片机的另一个can接口连接到can信号隔离电路（rf隔离），完成隔离的can信号经由第二can信号收发器、第二can接口2.2连接到相邻的支架控制器的can接口，至此完成了can信号的隔离。can信号隔离电路使用了rf模式的隔离芯片，具有抗干扰能力强，emi辐射小，使用寿命长的优势。

车载以太网信号经第一以太网接口1.3接入耦合器，通过车载以太网隔离电路与第二以太网接口2.3连接，实现相邻的支架压控制器之间的以太网通信；车载以太网隔离电路由电容和共模电感组成。

如图2所示，第一直流本安电源通过防爆电源线连接到耦合器，电源进行耦合器后，耦合器通过六芯防爆矿用电缆将12v电源分别送给两个不同的电源域的第一、第二支架控制器，图2中画出的是两个电源域相邻的两台支架控制器。

六芯防爆矿用电缆，包含电源正和负，canh和canl以及一对车载以太网差分信号，第一、第二支架控制器分别通过防爆矿用电缆将各信号与耦合器连接，在耦合器内部实现车载以太网信号耦合、can信号耦合和电压/电流采集，采集结果通过can总线上传到上位控制主机进行功率控制。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种液压支架电控系统信号耦合器，包括第一、二本安电源输入接口、第一、二本安电源输出接口、第一CAN接口、第一以太网接口、第二CAN接口、第二以太网接口；第一本安电源输入接口与第一本安电源输出接口连接、通过第一电流/电压检测电路与单片机连接，第一CAN接口通过第一CAN信号收发器与单片机连接，第一以太网接口通过车载以太网隔离电路与第二以太网接口连接；第二本安电源输入接口与第二本安电源输出接口连接、通过第二电流/电压检测电路和数字隔离电路与单片机连接，第二CAN接口通过第二CAN信号收发器和CAN信号隔离电路与单片机的CAN接口连接。本发明优点在于提高系统的可靠性。

技术研发人员：崔玺;连东辉;刘斌斌;武学艺;郝明;录贺威
受保护的技术使用者：郑州煤机液压电控有限公司
技术研发日：2018.11.05
技术公布日：2019.02.15