一种基于led灯的矿用通信系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种基于LED灯的矿用通信系统，属于矿用电子产品技术领域。
【背景技术】
[0002]蓄电池电机车是煤矿井下运输的重要交通工具，对其运行状态进行实时监控事关煤矿安全生产及运输系统合理调度。在井下复杂电磁环境下，采用光通信是实现电机车实时状态监测的较好手段，目前的矿用LED机车灯仅具备照明功能，尚不具备实时位置及状态发送功能。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的是提供一种基于LED灯的矿用通信系统，以利用LED机车灯实现机车实时位置及状态信息的发送。
[0004]本实用新型为解决上述技术问题而提供了一种基于LED灯的矿用通信系统，该通信系统包括状态输入电路、单片机、调制输出电路、恒流限压电路、PWM电路和LED灯，所述状态输入电路的输出端与单片机输入端连接，单片机的输出端与调制输出电路的输入端连接，PWM电路的输入端与调制输出电路的输出端连接，PWM电路的输出端控制连接恒流限压电路，使恒流限压电路为LED灯提供恒流源，LED灯一端与恒流限压电路的输出端连接，LED灯的另一端与调制输出电的路输出端连接。
[0005]所述的调制输出电路包括光电隔离驱动器和开关管Q2，光电隔离驱动器的输入端与单片机的输出端连接，开关管Q2的控制端通过电阻连接于光电隔离驱动器的输出端，开关管Q2的源极与漏极分别与电流采样电阻及LED灯的一端连接。
[0006]所述的PWM电路包括控制器U1、开关管Q1、电压比较器和基准电压源，电压比较器的一个输入端与调制输出电路的输出端连接，另一个输入端与基准电压源连接，将调制输出电路的输出端电压与基准电压比较后产生的误差信号输出至PWM电路中控制器Ul的反馈输入端，控制器Ul的GATE端与开关管Ql的控制端连接，由控制器Ul输出相应的PWM信号控制开关管Ql。
[0007]所述的PWM电路还包括稳压管DZ1，稳压管DZl —端连接至恒流限压电路的输出端，另一端通过光耦连接至控制器Ul的反馈输入端。
[0008]所述的控制开关管Ql的漏极与恒流限压电路连接，用于控制恒流限压电路输出恒定电流至LED灯。
[0009]所述的状态输入电路通过供电及信号电缆与单片机连接，用于输入电机车的行驶方向及载荷信息。
[0010]本实用新型的有益效果是:本实用新型的基于LED灯的矿用通信系统包括状态输入电路、单片机、调制输出电路、恒流限压电路、PWM电路和LED灯，状态输入电路的输出端与单片机输入端连接，单片机的输出端与调制输出电路的输入端连接，PWM电路的输入端与调制输出电路的输出端连接，PWM电路的输出端控制连接恒流限压电路，使恒流限压电路为LED灯提供恒流源，LED灯一端与恒流限压电路的输出端连接，LED灯的另一端与调制输出电的路输出端连接。本实用新型能够照明的同时将机车实时位置、状态信息发送到各定位锚点，实现在井下复杂电磁环境下对电机车运行状态进行实时监控，且能保证LED灯工作在恒流限压的条件下，提高LED灯的工作寿命。
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型基于LED灯的矿用通信系统的结构框图；
[0012]图2是本实用新型基于LED灯的矿用通信系统的电路原理图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】做进一步的说明。
[0014]本实用新型基于LED灯的矿用通信系统如图1所示，包括状态输入电路、单片机、调制输出电路、恒流限压电路、PWM电路和LED灯，所述状态输入电路的输出端与单片机输入端连接，单片机的输出端与调制输出电路的输入端连接，PWM电路用于为LED灯提供恒流源，恒流限压电路，LED灯串接在PWM电路输出端和调制输出电路输出端之间。
[0015]如图2所示调制输出电路300包括光电隔离驱动器U6和开关管Q2，所采用的光电隔离驱动器及开关管均为快速器件，U6响应频率为250KHZ。光电隔离驱动器的输入端与单片机的输出端连接，开关管Q2的控制端通过电阻连接于光电隔离驱动器的输出端，开关管Q2的源极与漏极分别与电流采样电阻及LED灯的负极连接，单片机U4第7脚输出高电平时，光电隔离驱动器U6第6、7脚相应输出高电平，开关管Q2处于导通状态，LED光源点亮，单片机U4第7脚输出低电平时，光电隔离驱动器U6输出为低，开关管Q2处于截止状态，LED光源熄灭。该电路利用LED光源具有纳秒级响应时间的特性，将电机车编码、状态信息输出至LED光源，实现在井下复杂电磁环境下对电机车运行状态进行实时监控。
[0016]PWM电路100包括控制器U1、开关管Ql、电压比较器和基准电压源，电压比较器的一个输入端与调制输出电路300的输出端连接，另一个输入端与基准电压源连接，将调制输出电路的输出端电压与基准电压比较后产生的误差信号输出至PWM电路中控制器Ul的反馈输入端(FB)，控制器Ul的GATE端与开关管Ql的控制端连接，由控制器Ul输出相应的PWM信号控制开关管Ql ;该PWM电路还包括稳压管DZ1，稳压管DZl —端连接至恒流限压电路200的输出端，另一端通过光耦连接至控制器Ul的FB端。
[0017]恒流限压电路200用于将直流电源DC转换为恒流源，控制开关管Ql的漏极与恒流限压电路连接，用于控制恒流限压电路输出恒定电流至LED灯。
[0018]状态输入电路400位于电机车驾驶室内，通过供电及信号电缆与机车灯内电源板上单片机连接，输入电机车的行驶方向及载荷信息，这些信息通过供电及信号电缆输入至单片机U4的第2、3脚输入。
[0019]该通信系统的工作过程如下:
[0020]单片机主程序首先读取存储的6bit机车编号及单片机第2、3脚输入的2bit位机车运行状态，将这些数据组成一帧信息存入发送缓冲区，为方便接收器接收数据，每帧数据前插入前导码Obllllllll作为引导码一并存入发送缓冲区，考虑到通信可靠性及电机车实际行驶速度较低的实际，通过设定单片机的定时器，将数据输出频率设置为1KHZ，发送程序将发送缓冲区内容输出至单片机第7脚，通过调制输出电路实现电机车的位置、状态信息发送。单片机U4第7脚输出高电平时，光电隔离驱动器U6第6、7脚相应输出高电平，开关管Q2处于导通状态，LED光源点亮，由电压比较器U3、基准电压源T2、光耦U2构成的电流环处于闭环状态，比较器U3将流经采样电阻R28、R29的电流产生的压降与基准电压T2比较后产生的误差信号通过光耦U2输出至控制器Ul的FB端，控制器Ul输出相应的PWM信号控制Q1，使恒流限压电路输出恒定电流至LED光源。当单片机U4第7脚输出低电平时，光电隔离驱动器U6输出为低，开关管Q2处于截止状态，LED光源熄灭，由电压比较器U3、基准电压源T2、光耦U2构成的电流环处于开环状态，此时电路的电压会急剧上升，若电路输出电压超过33V时，稳压管DZl导通，光耦2将过压信号输出至控制器Ul的FB端，Ul通过降低输出在Ql上的PWM信号占空比实现限压。
【主权项】
1.一种基于LED灯的矿用通信系统，其特征在于，该通信系统包括状态输入电路、单片机、调制输出电路、恒流限压电路、PWM电路和LED灯，所述状态输入电路的输出端与单片机输入端连接，单片机的输出端与调制输出电路的输入端连接，PWM电路的输入端与调制输出电路的输出端连接，PWM电路的输出端控制连接恒流限压电路，使恒流限压电路为LED灯提供恒流源，LED灯一端与恒流限压电路的输出端连接，LED灯的另一端与调制输出电的路输出端连接。2.根据权利要求1所述的基于LED灯的矿用通信系统，其特征在于，所述的调制输出电路包括光电隔离驱动器和开关管Q2，光电隔离驱动器的输入端与单片机的输出端连接，开关管Q2的控制端通过电阻连接于光电隔离驱动器的输出端，开关管Q2的源极与漏极分别与电流采样电阻及LED灯的一端连接。3.根据权利要求2所述的基于LED灯的矿用通信系统，其特征在于，所述的PWM电路包括控制器U1、开关管Q1、电压比较器和基准电压源，电压比较器的一个输入端与调制输出电路的输出端连接，另一个输入端与基准电压源连接，将调制输出电路的输出端电压与基准电压比较后产生的误差信号输出至PWM电路中控制器Ul的反馈输入端，控制器Ul的GATE端与开关管Ql的控制端连接，由控制器Ul输出相应的PWM信号控制开关管Ql。4.根据权利要求3所述的基于LED灯的矿用通信系统，其特征在于，所述的PWM电路还包括稳压管DZ1，稳压管DZl—端连接至恒流限压电路的输出端，另一端通过光耦连接至控制器Ul的反馈输入端。5.根据权利要求3所述的基于LED灯的矿用通信系统，其特征在于，所述的控制开关管Ql的漏极与恒流限压电路连接，用于控制恒流限压电路输出恒定电流至LED灯。6.根据权利要求5所述的基于LED灯的矿用通信系统，其特征在于，所述的状态输入电路通过供电及信号电缆与单片机连接，用于输入电机车的行驶方向及载荷信息。
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于LED灯的矿用通信系统，本实用新型的基于LED灯的矿用通信系统包括状态输入电路、单片机、调制输出电路、恒流限压电路、PWM电路和LED灯，状态输入电路的输出端与单片机输入端连接，单片机的输出端与调制输出电路的输入端连接，PWM电路的输入端与调制输出电路的输出端连接，PWM电路的输出端控制连接恒流限压电路，使恒流限压电路为LED灯提供恒流源，LED灯一端与恒流限压电路的输出端连接，LED灯的另一端与调制输出电的路输出端连接。本实用新型能够照明的同时将机车实时位置、状态信息发送到各定位锚点，实现在井下复杂电磁环境下对电机车运行状态进行实时监控，且能保证LED灯工作在恒流限压的条件下，提高LED灯的工作寿命。
【IPC分类】H05B37/02, H05B37/03
【公开号】CN204681650
【申请号】CN201520423505
【发明人】杨自清, 许胜军, 甘露, 屈红凯, 王加炜
【申请人】河南中平川仪电气有限公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年6月18日