专利名称：一种矿用遥控智能型防爆开关的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子学领域，具体的说是一种可以进行无线遥控和红外遥控杀我 矿用智能型防爆开关。
背景技术：
普通型矿用防爆开关只能进行简单界面显示和保护，且显示的内容比较单一，不 能对开关的历史故障赎数据进行查询和保存。在数据管理方面和故障排除方面造成十分的 不便，使得管理人员和维修人员不能及时了解矿用防爆开关的工作状态和故障情况。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种矿用遥控智能型防爆开关，采用新型高 性能的DSP作为控制核心，功耗大大降低，处理速度大幅度提高，使得装置性价比大大提
尚ο为解决上述问题，本实用新型的方案为一种矿用遥控智能型防爆开关，由电源转换模块、中心控制模块、时钟模块、显示 模块、键盘模块、红外接收模块、RS485通信模块、CAN通信模块、以太网通讯模块、无线接收 模块、温度检测模块、电压检测模块、电流检测模块和输出模块共同组成；其特征在于中心控制模块电路由高性价比DSP系列的176脚芯片 TMS320F2812(U1)单片机作为主控制核心；电源转换模块(MO)的输入交流电电压可分别满足矿中电压等级0 127V，电源转 换模块(MO)输出有四路，分别输出+36V、+12V、+5V、-5V的直流电压，所述+36V输出提供 漏电检测电路附加直流电，+5V输出分三路供电，第一路经过滤波电路送给第一精密稳压模 块的1、2引脚和第二精密稳压模块的1、2引脚，第一、第二精密稳压模块的输出分别给核心 处理器TMS320F2812 (Ul)单片机、时钟模块、键盘模块，第二路经过直流变换器的1、2引脚， 直流变换器的3、4引脚输出经过滤波电路给RS485通讯模块和CAN通讯模块供电，第三路 直接给显示模块、红外接收模块、以太网通讯模块、温度检测模块、数据采集模块供电；时钟模块采用专用时钟芯片PCF8563 (U6)、备用电池(BTl)和振荡电路(X2)共同 组成，所述芯片PCF8563 (U6)的6、5两引脚和核心处理器TMS320F2812 (Ul)的71,72两引 脚相连，采用I2C总线进行通信，实现对时间和日期的读取，备用电池(BTl)在装置失电的 时候仍然能保证时间和日历的数据不丢失；显示模块采用128*64点阵式LCD显示屏，显示屏的控制线4、5、6、15、16、17引脚 分别和核心处理器TMS320F2812(U1)的15、1、2、3、4、5、6、7引脚相连，总线驱动74HC595的 11、12、14分别和TMS320F2812 (Ul)的55、57、59引脚相连，采用SPI通信方式将要显示的 数据送到显示屏上；键盘模块主要由光电隔离器和串并转换器组成，键盘模块信号的输入 分别连接到光电隔离器(0P8…0P19)的第1引脚通过光电隔离器的3引脚接上拉电阻完成 电平的转换，光电隔离器(0P8…0P19)的第3引脚分别接到两片并串转换器74HC165(U26、U27)的6、5、4、3、14、13、12、11引脚上，两片串并转换器之间采用级联的方式实现数据的传 送(即前级的输出作为后级的输入)，串并转换器的输出信号和控制信号分别和核心处理 器TMS320F2812(U1)的92、93、94引脚相连，也采用SPI总线方式读取键盘数据；红外收发模块由红外线接收头(Hl)、接收管(Vl)和解码芯片BL9149(U28)共同组 成，解码芯片(U28)把接收到的信号解码后从3、4、5、6、7引脚送到电平转换驱动器(U29) 的输入引脚1、3、5、9、11，解码芯片(U28)的输出通过2、4、6、8、10引脚把数据送到核心处理 器TMS320F2812(U1)的95、98、101、102、104引脚上，从而识别遥控功能；RS485通讯模块主要采用MAX485 (UlO)芯片为核心，核心处理器TMS320F2812 (Ul) 单片机通过90、91、116引脚经过光耦(0P5、0P6、0P7)隔离与MAX485 (UlO)的1、2、3、4引 脚相连来接收和发射数据，实现数据的通信。CAN通信模块采用PCA82C350(IC3)芯片为核 心，所述核心处理器TMS320F2812 (Ul)单片机通过87、89引脚经过高速光耦(IC1、IC2)隔 离与PCA82C350(IC3)的1、4引脚相连来接收和发射数据，实现数据的通信；以太网通信模块主要采用RT8019(U11)为核心器件，其数据总线与核心处理器 TMS320F2812(U1)的数据总线之间通过电平转换芯片SN74ALVC164245 (U23)进行电平转换 和隔离，地址总线直接与核心处理器TMS320F2812(U1)的地址总线相连，通过简单的RJ45 接口很方便的实现与上位机的数据传输和局域网内部数据共享。无线接收模块主要采用 nRF2401芯片为核心器件，其主频为2. 4G的收发芯片，其传输的距离在百米之外，核心处理 器 TMS320F2812(U1)单片机通过 95、98、101、102、104、109 引脚与 nRF2401 的 23、1、5、6、7、 8引脚对应相连，其采用SPI总线进行写命令和读数据，以实现无线遥控的功能；温度检测模块主要由运算放大器LM358(U3)和温度传感器PT100 (RT)组成，随着 外界温度的变化，其输出的电压信号经过信号变换电路后送入数据采集模块，实现实时温 度数据的采集；电压检测模块和电流检测模块主要由高速同步数模转换器MAX125(U22、U25)和 运算放大器LM2902 (U13、U14、U15、U16、U17、U18、U30、U3UU32)组成，电压互感器和电流 互感器的输出端按照一定的关系接到由运算放大器自身组成的放大电路的输入端，放大电 路的输出端经过由运算放大器自身构成的低通滤波器，在低通滤波器的的输出端叠加一个 直流电平，把双极性的交流电变成单极性的直流电压信号，然后把各个单极性的电压信号 送到高速同步数模转换器MAX125(U22、U25)输入端的1、2、3、4、32、33、34、35引脚，其片选 信号是由核心处理器TMS320F2812 (Ul)的低三位地址总线通过译码器74HC138产生译码获 得，核心处理器TMS320F2812(U1)的低三位地址总线分别与74HC138的1、2、3引脚相连，译 码器74HC138的输出引脚15、14分别接到两片高速同步数模转换器獻乂125印22、似5)的26 引脚上，两片高速同步数模转换器MAX125(U22、U25)的29引脚相互连接后再和核心处理器 TMS320F2812(U1)的53引脚相连，两片高速同步数模转换器MAX125(U22、U25)的27、28引 脚直接和核心处理器TMS320F2812(U1)的42、84引脚分别相连，两片高速同步数模转换器 MAX125(U22、U25)数据的输出是通过在数据总线与核心处理器TMS320F2812 (Ul)的数据总 线之间加上电平转换芯片SN74ALVC164245(U23)进行电平转换隔离输出，以便实现三相电 压、三相电流、零序电压、零序电流、系统电压、漏电电阻、温度数据的采集和故障的判断；输出模块主要 是由继电器组成。在核心处理器TMS320F2812 (Ul)判断出现故障 后，直接输出信号给输出模块使相应的继电器动作来保护相应的电路，以达到保护的目的。[0016]本实用新型的有益效果 1、采用主流的数字信号处理芯片(DSP)，保护动作速度快。2、采用主流TCP/IP通信技术，使得矿用遥控智能型防爆开关与监控计算机之间 的接口十分方便，不需要任何的装备，并且装置和装置之间的数据通讯和数据共享也十分 的方便。3、上位机可通过调节智能化控制模式，使得矿用遥控智能型防爆开关的工作状态 得以修改。4、采用无线通信技术和红外遥控技术使得矿用遥控智能型防爆开关即使在安装 不利于操作的位置时也能很轻松的实现对防爆开关的操作。同时，操作人员可以远离高压， 安全性得到了进一步的提高。5、技术人员可对主要保护功能进行密码保护设定，防止他人误操作，导致开关动作。6、开关自身能对故障数据机型记录并保存，为故障分析提供参考依据。7、用户根据现场的具体情况可以选择性的设定保护。8、利用温湿度检测技术能将矿用遥控智能型防爆开关器的工作环境数据传到监 控中心。
图1为中心控制模块电路图；图2为电源转换模块电路图；图3为时钟模块电路图；图4为显示模块电路图；图5为键盘模块电路图；图6为红外收发模块电路图；图7为RS485通讯模块电路图；图8为CAN通讯模块电路图；图9为以太网通讯模块电路图；图10为无线接收模块电路图；图11为温度检测模块电路图；图12为电压检测和电流检测模块电路图；图13为输出模块电路图。
具体实施方式
一种矿用遥控智能型防爆开关的原理图所示，矿用遥控智能型防爆开关由电源 转换模块、中心控制模块、时钟模块、显示模块、键盘模块、红外接收模块、RS485通信模块、 CAN通信模块、以太网通讯模块、无线接收模块、温度检测模块、电压检测模块、电流检测模 块和输出模块共同组成。其特征在于中心控制模块电路由高性价比DSP系列的176脚芯片 TMS320F2812(U1)单片机作为主控制核心；电源转换模块(MO)的输入交流电电压可分别满足矿中电压等级0 127V，电源转 换模块(MO)有输出四路，分别输出+36V、+12V、+5V、-5V的直流电压，+36V输出提供漏电 检测电路附加直流电，+5V输出分三路供电，第一路经过滤波电路(CP 13、CP14、CP15、CP16、 CP17、CP18)送给第一精密稳压模块(UPO)的1、2引脚和第二精密稳压模块(UPl)的1、2 引脚，第一、第二精密稳压模块的输出分别给核心处理器TMS320F2812(U1)单片机、时钟模 块、键盘模块，第二路经过直流变换器(Ml)的1、2引脚，直流变换器的3、4引脚输出经过滤波电路(CP27、CP28)给RS485通讯模块和CAN通讯模块供电，第三路直接给显示模块、红外 接收模块、以太网通讯模块、温度检测模块、数据采集模块供电；时钟模块采用专用时钟芯片PCF8563 (U6)、备用电池(BTl)和振荡电路(X2)共同 组成，所述芯片PCF8563 (U6)的6、5两引脚和核心处理器TMS320F2812 (Ul)的71,72两引 脚相连，采用I2C总线进行通信，实现对时间和日期的读取，备用电池(BTl)在装置失电的 时候仍然能保证时间和日历的数据不丢失； 显示模块采用128*64点阵式LCD显示屏，显示屏的控制线4、5、6、15、16、17 引脚分别和核心处理器TMS320F2812(U1)的15、1、2、3、4、5、6、7引脚相连，总线驱动 74HC595(U21)的 11、12、14 分别和 TMS320F2812 (Ul)的 55、57、59 引脚相连，采用 SPI 通信
方式将要显示的数据送到显示屏上；键盘模块主要由光电隔离器和串并转换器组成，键盘模块信号的输入分别连接到 光电隔离器(0P8. . . 0P19)的第1引脚通过光电隔离器的3引脚接上拉电阻完成电平的 转换，光电隔离器(0P8. · · 0P19)的第3引脚分别接到两片并串转换器74HC165(U26、U27) 的6、5、4、3、14、13、12、11引脚上，两片串并转换器之间采用级联的方式实现数据的传送 (即前级的输出作为后级的输入)，串并转换器的输出信号和控制信号分别和核心处理器 TMS320F2812(U1)的92、93、94引脚相连，也采用SPI总线方式读取键盘数据；红外收发模块由红外线接收头(Hl)、接收管(Vl)和解码芯片BL9149(U28)共同组 成，解码芯片(U28)把接收到的信号解码后从3、4、5、6、7引脚送到电平转换驱动器(U29) 的输入引脚1、3、5、9、11，解码芯片(U28)的输出通过2、4、6、8、10引脚把数据送到核心处理 器TMS320F2812(U1)的95、98、101、102、104引脚上，从而识别遥控功能；RS485通讯模块主要采用MAX485 (UlO)芯片为核心，核心处理器TMS320F2812 (Ul) 单片机通过90、91、116引脚经过光耦(0P5.0P6.0P7)隔离与MAX485 (UlO)的1、2、3、4引脚 相连来接收和发射数据，实现数据的通信；CAN通信模块采用PCA82C350 (IC3)芯片为核心，所述核心处理器 TMS320F2812(U1)单片机通过87、89引脚经过高速光耦(IC1、IC2)隔离与PCA82C350 (IC3) 的1、4引脚相连来接收和发射数据，实现数据的通信；以太网通信模块主要采用RT8019(U11)为核心器件，其数据总线与核心处理器 TMS320F2812(U1)的数据总线之间通过电平转换芯片SN74ALVC164245 (U23)进行电平转换 和隔离，地址总线直接与核心处理器TMS320F2812(U1)的地址总线相连，通过简单的RJ45 接口很方便的实现与上位机的数据传输和局域网内部数据共享；无线接收模块主要采用nRF2401芯片为核心器件，其主频为2. 4G的收发芯片，其 传输的距离在百米之外，核心处理器TMS320F2812(U1)单片机通过95、98、101、102、104、 109引脚与nRF2401的23、1、5、6、7、8引脚对应相连，其采用SPI总线进行写命令和读数据， 以实现无线遥控的功能；温度检测模块主要由运算放大器LM358(U3)和温度传感器PT100 (RT)组成，随着 外界温度的变化，其输出的电压信号经过信号变换电路(R20、R21、R22、R23、R24)后送入数 据采集模块，实现实时温度数据的采集；电压检测模块和电流检测模块主要由高速同步数模转换器MAX125(U22、U25)和 运算放大器LM2902 (U13、U14、U15、U16、U17、U18、U30、U3UU32)组成，电压互感器和电流互感器的输出端按照一定的关系接到由运算放大器自身组成的放大电路的输入端，放大 电路的输出端经过由运算放大器自身构成的低通滤波器，在低通滤波器的的输出端叠加 一个直流电平，把双极性的交流电变成单极性的直流电压信号，然后把各个单极性的电压 信号送到高速同步数模转换器MAX125(U22、U25)输入端的1、2、3、4、32、33、34、35引脚， 其片选信号是由核心处理器TMS320F2812 (Ul)的低三位地址总线(AO、Al、A2)通过译码 器74HC138(U24)产生译码获得，核心处理器TMS320F2812 (Ul)的低三位地址总线(AO、 A1、A2)分别与74HC138(U24)的1、2、3引脚相连，译码器74HC138 (U24)的输出引脚15、 14分别接到两片高速同步数模转换器MAX125(U22、U25)的26引脚上，两片高速同步数模 转换器MAX125(U22、U25)的29引脚相互连接后再和核心处理器TMS320F2812 (Ul)的53 引脚相连，两片高速同步数模转换器MAX125(U22、U25)的27、28引脚直接和核心处理器 TMS320F2812(U1)的42、84引脚分别相连，两片高速同步数模转换器MAX125 (U22、U25)数 据的输出是通过在数据总线与核心处理器TMS320F2812(U1)的数据总线之间加上电平转 换芯片SN74ALVC164245(U23)进行电平转换隔离输出，以便实现三相电压、三相电流、零序 电压、零序电流、系统电压、漏电电阻、温度数据的采集和故障的判断； 输出模块主要是由继电器组成，在核心处理器TMS320F2812(U1)判断出现故障 后，直接输出信号给输出模块使相应的继电器动作来保护相应的电路，以达到保护的目的
权利要求一种矿用遥控智能型防爆开关，由电源转换模块、中心控制模块、时钟模块、显示模块、键盘模块、红外接收模块、RS485通信模块、CAN通信模块、以太网通讯模块、无线接收模块、温度检测模块、电压检测模块、电流检测模块和输出模块共同组成；其特征在于所述中心控制模块电路由高性价比DSP系列的176脚芯片TMS320F2812单片机作为主控制核心；所述电源转换模块(M0)的输入交流电电压可分别满足矿中电压等级0～127V，其输出有四路，分别输出+36V、+12V、+5V、 5V的直流电压，所述+36V输出提供漏电检测电路附加直流电，所述+5V输出分三路供电，所述第一路经过滤波电路送给第一精密稳压模块的1、2引脚和第二精密稳压模块的1、2引脚，所述第一、第二精密稳压模块的输出分别给核心处理器TMS320F2812(U1)单片机、时钟模块、键盘模块，所述第二路经过直流变换器的1、2引脚，所述直流变换器的3、4引脚输出经过滤波电路给RS485通讯模块和CAN通讯模块供电，所述第三路直接给显示模块、红外接收模块、以太网通讯模块、温度检测模块、数据采集模块供电；所述时钟模块由专用时钟芯片PCF8563(U6)、备用电池(BT1)和振荡电路(X2)共同组成，所述芯片PCF8563(U6)的6、5两引脚和核心处理器TMS320F2812(U1)的71、72两引脚相连，采用I2C总线进行通信，实现对时间和日期的读取，所述备用电池(BT1)在装置失电的时候仍然能保证时间和日历的数据不丢失；所述显示模块采用128*64点阵式LCD显示屏，所述显示屏的控制线4、5、6、15、16、17引脚分别和核心处理器TMS320F2812(U1)的15、1、2、3、4、5、6、7引脚相连，所述总线驱动74HC595的11、12、14分别和TMS320F2812(U1)的55、57、59引脚相连，采用SPI通信方式将要显示的数据送到显示屏上；所述键盘模块主要由光电隔离器和串并转换器组成，所述键盘模块信号的输入分别连接到光电隔离器(OP8…OP19)的第1引脚通过光电隔离器的3引脚接上拉电阻完成电平的转换，所述光电隔离器(OP8…OP19)的第3引脚分别 接到两片并串转换器74HC165(U26、U27)的6、5、4、3、14、13、12、11引脚上，所述两片串并转换器之间采用级联的方式实现数据的传送，所述串并转换器的输出信号和控制信号分别和核心处理器TMS320F2812(U1)的92、93、94引脚相连，也采用SPI总线方式读取键盘数据；所述红外收发模块由红外线接收头(H1)、接收管(V1)和解码芯片BL9149(U28)共同组成，所述解码芯片(U28)把接收到的信号解码后从3、4、5、6、7引脚送到电平转换驱动器(U29)的输入引脚1、3、5、9、11，所述解码芯片(U28)的输出通过2、4、6、8、10引脚把数据送到核心处理器TMS320F2812(U1)的95、98、101、102、104引脚上，从而识别遥控功能；所述RS485通讯模块主要采用MAX485(U10)芯片为核心，所述核心处理器TMS320F2812(U1)单片机通过90、91、116引脚经过光耦(OP5、OP6、OP7)隔离与MAX485(U10)的1、2、3、4引脚相连来接收和发射数据，实现数据的通信；所述CAN通信模块采用PCA82C350(IC3)芯片为核心，所述核心处理器TMS320F2812(U1)单片机通过87、89引脚经过高速光耦(IC1、IC2)隔离与PCA82C350(IC3)的1、4引脚相连来接收和发射数据，实现数据的通信；所述以太网通信模块主要采用RT8019(U11)为核心器件，所述RT8019(U11)的数据总线与核心处理器TMS320F2812(U1)的数据总线之间通过电平转换芯片SN74ALVC164245(U23)进行电平转换和隔离，所述地址总线直接与核心处理器TMS320F2812(U1)的地址总线相连，通过简单的RJ45接口很方便的实现与上位机的数据传输和局域网内部数据共享；所述无线接收模块主要采用nRF2401芯片为核心器件，其主频为2.4G的收发芯片，其传输的距离在百米之外，所述核心处理器TMS320F2812(U1)单片机通过95、98、101、102、104、109引脚与nRF2401的23、1、5、6、7、8引脚对应相连，所述nRF2401芯片采用SPI总线进行写命令和读数据，以实现无线遥控的功能；所述温度检测模块主要由运算放大器LM358(U3)和温度传感器PT100(RT)组成，随着外界温度的变化，所述温度传感器输出的电压信号经过信号变换电路后送入数据采集模块，实现实时温度数据的采集；所述电压检测模块和电流检测模块主要由高速同步数模转换器MAX125 (U22、U25)和运算放大器LM2902(U13、U14、U15、U16、U17、U18、U30、U31、U32)组成，所述电压互感器和电流互感器的输出端接到由运算放大器自身组成的放大电路的输入端，所述放大电路的输出端经过由运算放大器自身构成的低通滤波器，在低通滤波器的的输出端叠加一个直流电平，把双极性的交流电变成单极性的直流电压信号，然后把各个单极性的电压信号送到高速同步数模转换器MAX125(U22、U25)输入端的1、2、3、4、32、33、34、35引脚，所述高速同步数模转换器MAX125(U22、U25)的片选信号是由核心处理器TMS320F2812(U1)的低三位地址总线通过译码器74HC138产生译码获得，所述核心处理器TMS320F2812(U1)的低三位地址总线分别与74HC138的1、2、3引脚相连，所述译码器74HC138的输出引脚15、14分别接到两片高速同步数模转换器MAX125(U22、U25)的26引脚上，所述两片高速同步数模转换器MAX125(U22、U25)的29引脚相互连接后再和核心处理器TMS320F2812(U1)的53引脚相连，所述两片高速同步数模转换器MAX125(U22、U25)的27、28引脚直接和核心处理器TMS320F2812(U1)的42、84引脚分别相连，所述两片高速同步数模转换器MAX125(U22、U25)数据的输出是通过在数据总线与核心处理器TMS320F2812(U1)的数据总线之间加上电平转换芯片SN74ALVC164245(U23)进行电平转换隔离输出；所述输出模块主要是由继电器组成。
专利摘要一种矿用遥控智能型防爆开关，由电源转换模块、中心控制模块、时钟模块、显示模块、键盘模块、红外接收模块、RS485通信模块、CAN通信模块、以太网通讯模块、无线接收模块、温度检测模块、电压检测模块、电流检测模块和输出模块共同组成。通过智能化控制模式使得装置可随时控制、远程控制、地点控制，提高了控制的精度和效率，达到绿色、节能、人性化、智能化要求。可广泛应用于电力、煤矿等需要馈电的场合。
文档编号G08C23/04GK201707575SQ20092017260
公开日2011年1月12日 申请日期2009年6月15日 优先权日2009年6月15日
发明者杨同学, 杨斐斐, 田玉英 申请人:淮南市启迪电子有限公司;刘正怀;程家龙