一种用于煤机装备智能控制器的比例电磁铁系统的制作方法

1.本实用新型属于煤炭机械装备智能控制器设备技术领域，具体涉及一种用于煤机装备智能控制器的比例电磁铁系统。


背景技术：

2.智慧矿山建设与煤矿智能化开采的现实需要，大大加快了煤矿井下采掘运输设备的智能化改造、部署和应用。由于煤矿井下综合掘进工作面空间狭窄、环境黑暗，同时伴随粉尘与水雾混杂，而采掘运输设备体积较大，设备驾驶员存在较大的视觉盲区，在设备运行移动过程中经常发生设备之间的剐蹭碰撞，设备与人员之间的挤压碰撞情况，导致生产安全事故频发，造成人员伤亡或设备损坏。因此需要对煤炭机械装备进行智能化改造，通过智能控制器实现煤炭机械装备的远程精确控制。
3.智能控制器的核心电路之一是比例电磁铁系统，通过多路模拟电路控制多路可调电位器，实现不同链路的输出电流的控制。由于每一条链路都控制着煤炭机械装备上的一类执行部件，通过对每一条链路输出电流与供电电流的比例关系，即可判断该条链路对应的控制命令在煤炭机械装备相应功能部件上的执行情况。但是，以大规模模拟电路为主的传统比例电磁铁系统，构成系统的分立元件数量和种类众多，系统可靠性较差，此外，由于同类元器件的一致性存在差异、不同链路分立元件之间的相互干扰，导致不同链路的模拟控制电路对信号的响应时间和响应程度存在差异，使得煤炭机械装备对应的执行部件难以及时、准确响应，在煤炭机械装备远程控制过程中，造成部件执行远远滞后于控制指令，远程控制过程混乱。
4.因此，急需一种以动态电流调节装置为核心的比例电磁铁系统。


技术实现要素：

5.为解决现有技术的缺点和不足，提供一种用于煤机装备智能控制器的比例电磁铁系统，从而可解决现有煤炭机械装备远程控制中，部件响应的滞后和控制混乱的问题。
6.为实现本实用新型目的而提供的一种用于煤机装备智能控制器的比例电磁铁系统，包括有动态电流调节装置m1-m4、微控制器、寄存器控制器、移位存储寄存器、dc-dc电源电路和8通道接口，所述dc-dc电源电路与动态电流调节装置m1-m4的管脚1连接，以实现向动态电流调节装置m1-m4提供+12v电压，所述dc-dc电源电路与动态电流调节装置m1-m4的管脚7、寄存器控制器的管脚1、4、移位存储寄存器的管脚16及微控制器连接，以实现向动态电流调节装置m1-m4、寄存器控制器、移位存储寄存器及微控制器提供+5v电压，所述动态电流调节装置m1-m2的管脚2、8分别对应与移位存储寄存器的管脚4-7连接，所述动态电流调节装置m4-m3的管脚2、8分别对应与移位存储寄存器的管脚11-14连接，所述动态电流调节装置m1-m4的管脚3-4分别对应与8通道接口的通道1-8连接，所述动态电流调节装置m1-m2的管脚5、11分别对应与微控制器的管脚3-6连接，所述动态电流调节装置m3-m4的管脚11、5分别对应与微控制器的管脚8-11连接，所述动态电流调节装置m2-m1的管脚12、6分别对应
与微控制器的管脚21-24连接，所述动态电流调节装置m4-m3的管脚12、6分别对应与微控制器的管脚30-33连接，所述动态电流调节装置m1-m4的管脚9均与微控制器的管脚25连接，所述动态电流调节装置m1-m4的管脚10均与微控制器的管脚20连接，所述寄存器控制器的管脚5-6均与微控制器的管脚26连接，所述寄存器控制器的管脚7与移位存储寄存器的管脚15连接，所述寄存器控制器的管脚8接地，所述移位存储寄存器的管脚1-3分别对应与微控制器的管脚42、39、41连接。
7.其中：动态电流调节装置m1-m4通过输出电流驱动煤炭机械装备中相应的机械部件执行对应的动作，并将输出电压与输入电压的比例值传送到微控制器，作为机械部件执行结果的判断依据；微控制器对输出电流进行动态监测和调节，实现机械部件对执行控制指令的准确、实时响应；微控制器监测动态电流调节装置m1-m4的输出电压比例值，根据电压比例值来动态调节驱动机械部件的输出电流值，实现机械部件执行过程的控制和执行状态的调整；微控制器还向移位存储寄存器输入数据和时钟信号，控制移位存储寄存器和控制寄存器控制器的工作状态；移位存储寄存器同时控制动态电流调节装置m1-m4的启动与停止，并接收微控制器的数据和时钟信号输入以及寄存器控制器的状态控制信号；寄存器控制器通过使能输出信号控制移位存储寄存器工作状态，并受微控制器输出的同步串行总线数据控制其工作状态。
8.作为上述方案的进一步改进，所述动态电流调节装置m1-m4的电路中包括有可寻址双数字电位器d1、单端电流感应放大器d2-d3、三端可调稳压器d4-d5、功率开关d6-d7、电容c1-c8、二极管v1-v6、v9-v10、三极管v7-v8、电阻r1-r10，所述可寻址双数字电位器d1的引脚4与二极管v2、v6的阳极、三极管v8的引脚2连接，引脚5-7标记为a2-a0，以区分动态电流调节装置m1-m4，引脚15-16对应与动态电流调节装置m1-m4的管脚9-10连接，引脚13与二极管v1、v5的阳极、三极管v7的引脚2连接，引脚9与vcc电源连接，所述二极管v6的阴极与三极管v8的引脚3、电阻r4的一端及三端可调稳压器d4的引脚1连接，所述三极管v8的引脚1与电阻r6的一端连接，所述电阻r6的另一端与动态电流调节装置m1-m4的管脚6连接，所述三端可调稳压器d4的引脚2与电阻r4的另一端、电阻r8的一端连接，引脚3与电容c2的一端、电阻r10的一端及单端电流感应放大器d2的引脚8连接，所述电阻r8的另一端与二极管v10的阴极、动态电流调节装置m1-m4的管脚3连接，所述单端电流感应放大器d2的引脚1与电容c8的一端、功率开关d6的引脚2连接，引脚2与电阻r10的另一端连接，引脚4接地，引脚5与电容c4、c6的一端、电阻r2的一端、二极管v4的阳极及动态电流调节装置m1-m4的管脚5连接，所述功率开关d6的引脚1接地，引脚3与动态电流调节装置m1-m4的管脚2连接，引脚4与vdd电源连接，所述二极管v5的阴极与三端可调稳压器d5的引脚1、电阻r3的一端及三极管v7的引脚3连接，所述三极管v7的引脚1与电阻r5的一端连接，所述电阻r5的另一端与动态电流调节装置m1-m4的管脚12连接，所述三端可调稳压器d5的引脚2与电阻r3的另一端、电阻r7的一端连接，引脚3与电容c1的一端、电阻r9的一端及单端电流感应放大器d3的引脚8连接，所述电阻r7的另一端与二极管v9的阴极、动态电流调节装置m1-m4的管脚4连接，所述单端电流感应放大器d3的引脚1与电容c7的一端、功率开关d7的引脚2连接，引脚2与电阻r9的另一端连接，引脚4接地，引脚5与电阻r1的一端、电容c3、c5的一端、二极管v3的阳极及动态电流调节装置m1-m4的管脚11连接，所述功率开关d7的引脚1接地，引脚3与动态电流调节装置m1-m4的管脚8连接，引脚4与vdd电源连接，所述电容c1-c8、电阻r1-r2的另一端及二极管
v9-v10的阳极接地，所述二极管v1-v4的阴极与vcc电源连接。
9.作为上述方案的进一步改进，所述微控制器的电路包括有芯片u1、晶振x1、电阻r24-r25、rn3a-rn3d、rn4a-rn4d、发光二极管h11-h12及电容c33-c34，所述芯片u1的引脚3-6、8-12、20、25-26、35-37、39、41-42对应与微控制器的管脚3-6、8-12、20、25-26、35-37、39、41-42连接，引脚14与晶振x1的引脚1、电容c33的一端连接，引脚15与晶振x1的引脚2、电容c34的一端连接，引脚21与电阻rn4d的一端及微控制器的管脚21连接，引脚22与电阻rn4c的一端及微控制器的管脚22连接，引脚23与电阻rn4b的一端及微控制器的管脚23连接，引脚24与电阻rn4a的一端及微控制器的管脚24连接，引脚27与发光二极管h12的阴极连接，引脚29与发光二极管h11的阴极连接，引脚30与电阻rn3a的一端及微控制器的管脚30连接，引脚31与电阻rn3b的一端及微控制器的管脚31连接，引脚32与电阻rn3c的一端及微控制器的管脚32连接，引脚33与电阻rn3d的一端及微控制器的管脚33连接，引脚13、34接地，所述发光二极管h11的阳极与电阻r24的一端连接，所述发光二极管h12的阳极与电阻r25的一端连接，所述电容c33-c34的另一端接地，所述电阻rn4a-rn4d、rn3a-rn3d、r24-r25的另一端与vcc电源连接。
10.作为上述方案的进一步改进，所述移位存储寄存器的电路中包括有芯片u3及电阻r23，所述芯片u3的引脚1-7、11-14与移位存储寄存器的管脚1-7、11-14连接，引脚15与电阻r23的一端、移位存储寄存器的管脚15连接，引脚8接地，引脚16与vcc电源连接，所述电阻r23的另一端接地。
11.作为上述方案的进一步改进，所述寄存器控制器的电路中包括有芯片u2及电阻r22，所述芯片u2的引脚1、4均与vcc电源连接，引脚5-6与电阻r22的一端、寄存器控制器的管脚5-6连接，引脚7与寄存器控制器的管脚7连接，引脚8接地，所述电阻r22的另一端与vcc电源连接。
12.本实用新型的有益效果是：
13.与现有技术相比，本实用新型提供的一种用于煤机装备智能控制器的比例电磁铁系统，通过动态电流调节装置对煤炭机械装备各机械部件实现驱动；微控制器对动态电流调节装置输出电流进行数字化调控，在实现输出电流动态调节的同时，可随时获得煤炭机械装备各机械部件的执行过程和运行状态；此外，微控制器通过对寄存器控制器的数据传输和控制，实现移位存储寄存器的控制，进而利用移位存储寄存器实现对动态电流调节装置各通道的通断控制；结合上述组成，实现了煤炭机械装备相应功能部件的快速、精确控制，同时兼顾了集成度高、鲁棒性强、响应速度快等特点。
附图说明
14.图1是本实用新型的连接示意图。
15.图2是本实用新型中动态电流调节装置的电路连接示意图。
16.图3是本实用新型中微控制器的电路连接示意图。
17.图4是本实用新型中移位存储寄存器的电路连接示意图。
18.图5是本实用新型中寄存器控制器的电路连接示意图。
具体实施方式
19.以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明：
20.本实用新型提供了一种用于煤机装备智能控制器的比例电磁铁系统，包括有动态电流调节装置m1-m4、微控制器、寄存器控制器、移位存储寄存器、dc-dc电源电路和8通道接口，dc-dc电源电路与动态电流调节装置m1-m4的管脚1连接，以实现向动态电流调节装置m1-m4提供+12v电压，dc-dc电源电路与动态电流调节装置m1-m4的管脚7、寄存器控制器的管脚1、4、移位存储寄存器的管脚16及微控制器连接，以实现向动态电流调节装置m1-m4、寄存器控制器、移位存储寄存器及微控制器提供+5v电压，动态电流调节装置m1-m2的管脚2、8分别对应与移位存储寄存器的管脚4-7连接，动态电流调节装置m4-m3的管脚2、8分别对应与移位存储寄存器的管脚11-14连接，动态电流调节装置m1-m4的管脚3-4分别对应与8通道接口的通道1-8连接，动态电流调节装置m1-m2的管脚5、11分别对应与微控制器的管脚3-6连接，动态电流调节装置m3-m4的管脚11、5分别对应与微控制器的管脚8-11连接，动态电流调节装置m2-m1的管脚12、6分别对应与微控制器的管脚21-24连接，动态电流调节装置m4-m3的管脚12、6分别对应与微控制器的管脚30-33连接，动态电流调节装置m1-m4的管脚9均与微控制器的管脚25连接，动态电流调节装置m1-m4的管脚10均与微控制器的管脚20连接，寄存器控制器的管脚5-6均与微控制器的管脚26连接，寄存器控制器的管脚7与移位存储寄存器的管脚15连接，寄存器控制器的管脚8接地，移位存储寄存器的管脚1-3分别对应与微控制器的管脚42、39、41连接。
21.动态电流调节装置m1-m4结构和功能相同，包含三个功能：一是通过输出电流驱动煤炭机械装备中相应的机械部件执行对应的动作；二是利用采样电阻得出输出电压，将输出电压与输入电压的比例值传送到微控制器，作为机械部件执行结果的判断依据；三是通过微控制器对输出电流进行动态监测和调节，实现机械部件对执行控制指令的准确、实时响应。微控制器包含三个功能：一是用于监测动态电流调节装置m1-m4的输出电压比例值，根据电压比例值，动态调节驱动机械部件的输出电流值，实现机械部件执行过程的控制和执行状态的调整；二是向移位存储寄存器输入数据和时钟信号，控制移位存储寄存器工作状态；三是控制寄存器控制器的工作状态。移位存储寄存器包含两个功能：控制动态电流调节装置m1-m4的启动与停止；接收微控制器的数据和时钟信号输入以及寄存器控制器的状态控制信号。寄存器控制器包含两个功能：一是通过使能输出信号控制移位存储寄存器工作状态；二是接收微控制器输出的同步串行总线数据。dc-dc电源电路输出+12v和+5v两路直流供电电源，+12v直流电压为动态电流调节装置m1-m4供电，+5v直流电压为动态电流调节装置m1-m4、微控制器、移位存储寄存器和寄存器控制器供电。8通道接口输出动态电流调节装置m1-m4采集到的8路电流信号。
22.动态电流调节装置m1-m4的电路中包括有可寻址双数字电位器d1、单端电流感应放大器d2-d3、三端可调稳压器d4-d5、功率开关d6-d7、电容c1-c8、二极管v1-v6、v9-v10、三极管v7-v8、电阻r1-r10，可寻址双数字电位器d1的引脚4与二极管v2、v6的阳极、三极管v8的引脚2连接，引脚5-7标记为a2-a0，以区分动态电流调节装置m1-m4，引脚15-16对应与动态电流调节装置m1-m4的管脚9-10连接，引脚13与二极管v1、v5的阳极、三极管v7的引脚2连接，引脚9与vcc电源连接，二极管v6的阴极与三极管v8的引脚3、电阻r4的一端及三端可调稳压器d4的引脚1连接，三极管v8的引脚1与电阻r6的一端连接，电阻r6的另一端与动态电
流调节装置m1-m4的管脚6连接，三端可调稳压器d4的引脚2与电阻r4的另一端、电阻r8的一端连接，引脚3与电容c2的一端、电阻r10的一端及单端电流感应放大器d2的引脚8连接，电阻r8的另一端与二极管v10的阴极、动态电流调节装置m1-m4的管脚3连接，单端电流感应放大器d2的引脚1与电容c8的一端、功率开关d6的引脚2连接，引脚2与电阻r10的另一端连接，引脚4接地，引脚5与电容c4、c6的一端、电阻r2的一端、二极管v4的阳极及动态电流调节装置m1-m4的管脚5连接，功率开关d6的引脚1接地，引脚3与动态电流调节装置m1-m4的管脚2连接，引脚4与vdd电源连接，二极管v5的阴极与三端可调稳压器d5的引脚1、电阻r3的一端及三极管v7的引脚3连接，三极管v7的引脚1与电阻r5的一端连接，电阻r5的另一端与动态电流调节装置m1-m4的管脚12连接，三端可调稳压器d5的引脚2与电阻r3的另一端、电阻r7的一端连接，引脚3与电容c1的一端、电阻r9的一端及单端电流感应放大器d3的引脚8连接，电阻r7的另一端与二极管v9的阴极、动态电流调节装置m1-m4的管脚4连接，单端电流感应放大器d3的引脚1与电容c7的一端、功率开关d7的引脚2连接，引脚2与电阻r9的另一端连接，引脚4接地，引脚5与电阻r1的一端、电容c3、c5的一端、二极管v3的阳极及动态电流调节装置m1-m4的管脚11连接，功率开关d7的引脚1接地，引脚3与动态电流调节装置m1-m4的管脚8连接，引脚4与vdd电源连接，电容c1-c8、电阻r1-r2的另一端及二极管v9-v10的阳极接地，二极管v1-v4的阴极与vcc电源连接。
23.微控制器的电路包括有芯片u1、晶振x1、电阻r24-r25、rn3a-rn3d、rn4a-rn4d、发光二极管h11-h12及电容c33-c34，芯片u1的引脚3-6、8-12、20、25-26、35-37、39、41-42对应与微控制器的管脚3-6、8-12、20、25-26、35-37、39、41-42连接，引脚14与晶振x1的引脚1、电容c33的一端连接，引脚15与晶振x1的引脚2、电容c34的一端连接，引脚21与电阻rn4d的一端及微控制器的管脚21连接，引脚22与电阻rn4c的一端及微控制器的管脚22连接，引脚23与电阻rn4b的一端及微控制器的管脚23连接，引脚24与电阻rn4a的一端及微控制器的管脚24连接，引脚27与发光二极管h12的阴极连接，引脚29与发光二极管h11的阴极连接，引脚30与电阻rn3a的一端及微控制器的管脚30连接，引脚31与电阻rn3b的一端及微控制器的管脚31连接，引脚32与电阻rn3c的一端及微控制器的管脚32连接，引脚33与电阻rn3d的一端及微控制器的管脚33连接，引脚13、34接地，发光二极管h11的阳极与电阻r24的一端连接，发光二极管h12的阳极与电阻r25的一端连接，电容c33-c34的另一端接地，电阻rn4a-rn4d、rn3a-rn3d、r24-r25的另一端与vcc电源连接。
24.移位存储寄存器的电路中包括有芯片u3及电阻r23，芯片u3的引脚1-7、11-14与移位存储寄存器的管脚1-7、11-14连接，引脚15与电阻r23的一端、移位存储寄存器的管脚15连接，引脚8接地，引脚16与vcc电源连接，电阻r23的另一端接地。
25.寄存器控制器的电路中包括有芯片u2及电阻r22，芯片u2的引脚1、4均与vcc电源连接，引脚5-6与电阻r22的一端、寄存器控制器的管脚5-6连接，引脚7与寄存器控制器的管脚7连接，引脚8接地，电阻r22的另一端与vcc电源连接。
26.其中：功率开关d6-d7的型号为 bsp452，单端电流感应放大器d2-d3的型号为 max4080sasa，三端可调稳压器d4-d5的型号为 lm317s_nopb，三极管v7-v8的型号为bc847b，可寻址双数字电位器为d1 ds18030-100+，晶振x1为12mhz，芯片u3的型号为hef4094bt。
27.以上实施例不局限于该实施例自身的技术方案，实施例之间可以相互结合成新的
实施例。以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型技术方案的范围内。