一种矿用井下巷道灯节能控制装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种煤矿井下控制装置，具体涉及一种矿用井下巷道灯节能控制装置，包括主电路和控制单元，所述的主电路由若干个子电路构成，每个子电路包括5条形成并联的巷道灯支路；所述的控制单位包括检测人员控制单元和检测车辆控制单元，所述的检测人员控制单元和检测车辆控制单元均由电源转换模块、检测模块、信号处理模块、继电器开关模块、控制器模块，采用本发明所提供的方案，矿用井下巷道灯节能控制装置可以通过检测模块判断是否有人员与车辆在控制区域内，然后控制器控制巷道灯的亮与灭，从而实现节能减排的目的。同时，本装置还具有结构紧凑、灵敏可靠，控制简单、成本低等特点。
【专利说明】一种矿用井下巷道灯节能控制装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种煤矿井下控制装置，具体涉及一种矿用井下巷道灯节能控制装置。
【背景技术】
[0002]在采矿工业中，井下巷道的照明非常重要。井下巷道多，长度长，通常每10米安装一盏巷道灯，虽然单盏巷道灯的功率不大，但是将所有巷道灯的功率加起来，便是一个庞大的数字。现在井下巷道灯都是采用常亮的工作方式，这样就造成了大量的电能浪费。如果能根据井下巷道人员情况，实时控制巷道灯的开关，将能节约这部分电能。为了实现井下巷道灯的节能减排，我们设计了矿用井下巷道灯节能控制装置。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术中的不足而提供一种矿用井下巷道灯节能控制装置，该装置其结构紧凑、灵敏可靠、控制简单、成本低，可有效实现煤矿的节约用电。
[0004]本发明的目的是这样实现的:
一种矿用井下巷道灯节能控制装置，包括主电路和控制单元，所述的主电路由若干个子电路构成，每个子电路包括5条形成并联的巷道灯支路；
所述的控制单位包括检测人员控制单元和检测车辆控制单元，所述的检测人员控制单元和检测车辆控制单元均由电源转换模块、检测模块、信号处理模块、继电器开关模块、控制器模块，所述的电源模块与检测模块、信号处理模块、继电器开关模块、控制器模块分别相连，用以向检测模块、信号处理模块、继电器开关模块、控制器模块提供电源，所述的信号处理模块的输入端与检测模块的输出端相连接，用于处理检测模块输出的信号，所述的信号处理模块的输出端与控制器模块输入端相连接，把处理的信号传送给控制器模块，所述的控制器模块的输出端与继电器开关模块相连，用以进行人数或车辆检测处理以及提供控制信号。
[0005]基于以上所述，所述电源转换模块由127V降36V降压整流电路、36V降5V直流降压电路和36V降12V直流降压电路构成；
所述的127V降36V降压整流电路由变压器、整流桥和外围电路一组成，输入电压为127V，输出电压为36V，所述的127V降36V降压整流电路又为36V降5V直流降压电路和36V降12V直流降压电路供电；
所述的36V降5V直流降压电路由LM7805芯片和外围电路二组成，36V降5V直流降压电路输入端接127V降36V降压整流电路的输出端，36V降5V直流降压电路输入电压为36V，输出电压为5V,所述的36V降5V直流降压电路与信号处理模块、控制器模块、继电器开关模块连接，并为信号处理模块、控制器模块、继电器开关模块供电；
所述的36V降12V直流降压电路由LM7812芯片和外围电路三组成，36V降12V直流降压电路输入端接127V降36V降压整流电路的输出端，36V降12V直流降压电路输入电压为36V，输出电压为12V，所述的36V降12V直流降压电路与检测模块相连接并为其供电。
[0006]基于以上所述，所述的检测模块由四个E3F-OTN1-5L光电开关及其四个外围电路小模块构成，四个外围电路小模块分成两组，每组两个，每组的两个外围电路小模块分别安装在巷道出入口的两端，用于统计进出的人数或者车辆。
[0007]基于以上所述，所述的信号处理模块由两个二集成电压比较器LM393，一个四集成双输入或非门CD4001及其外部电路构成。
[0008]基于以上所述，所述的继电器开关模块包括一个SRD-OroC-SL-C继电器和外围电路四。
[0009]基于以上所述，所述的由AT89S52单片机和外围电路五组成。
[0010]本发明具有如下的优点:
采用本发明所提供的方案，矿用井下巷道灯节能控制装置可以通过检测模块判断是否有人员与车辆在控制区域内，然后控制器控制巷道灯的亮与灭，从而实现节能减排的目的。同时，本装置还具有结构紧凑、灵敏可靠，控制简单、成本低等特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本发明主体结构示意图。
[0012]图2为本发明井下巷道放置位置图。
[0013]图3为本发明的控制单元结构原理图。
[0014]图4为本发明触发中断电路连接图。
[0015]图5为本发明控制单元的工作流程图。
[0016]图6为电源转换模块的127V降36V降压整流电路图。
[0017]图7为电源转换模块的36V降5V直流降压电路图。
[0018]图8为电源转换模块的36V降12V直流降压电路图。
[0019]图9为本发明继电器模块的具体电路图。
[0020]图10为本发明检测模块的具体电路图。
[0021]图11为本发明信号处理模块的具体电路图。
[0022]图12为本发明控制器模块的具体电路图。
具体实施例
[0023]下面结合具体的实施例对本发明作进一步的描述。
[0024]如图1-12所示，一种矿用井下巷道灯节能控制装置，包括主电路和控制单元，所述的主电路由若干个子电路构成，每个子电路包括5条形成并联的巷道灯支路；
所述的控制单位包括检测人员控制单元和检测车辆控制单元，所述的检测人员控制单元和检测车辆控制单元均由电源转换模块、检测模块、信号处理模块、继电器开关模块、控制器模块，所述的电源模块与检测模块、信号处理模块、继电器开关模块、控制器模块分别相连，用以向检测模块、信号处理模块、继电器开关模块、控制器模块提供电源，所述的信号处理模块的输入端与检测模块的输出端相连接，用于处理检测模块输出的信号，所述的信号处理模块的输出端与控制器模块输入端相连接，把处理的信号传送给控制器模块，所述的控制器模块的输出端与继电器开关模块相连，用以进行人数或车辆检测处理以及提供控制信号。
[0025]所述电源转换模块由127V降36V降压整流电路、36V降5V直流降压电路和36V降12V直流降压电路构成；
所述的127V降36V降压整流电路由变压器、整流桥和外围电路一组成，输入电压为127V，输出电压为36V，所述的127V降36V降压整流电路又为36V降5V直流降压电路和36V降12V直流降压电路供电；
所述的36V降5V直流降压电路由LM7805芯片和外围电路二组成，36V降5V直流降压电路输入端接127V降36V降压整流电路的输出端，36V降5V直流降压电路输入电压为36V，输出电压为5V,所述的36V降5V直流降压电路与信号处理模块、控制器模块、继电器开关模块连接，并为信号处理模块、控制器模块、继电器开关模块供电；
所述的36V降12V直流降压电路由LM7812芯片和外围电路三组成，36V降12V直流降压电路输入端接127V降36V降压整流电路的输出端，36V降12V直流降压电路输入电压为36V，输出电压为12V，所述的36V降12V直流降压电路与检测模块相连接并为其供电。
[0026]基于以上所述，所述的检测模块由四个E3F-OTN1-5L光电开关及其四个外围电路小模块构成，四个外围电路小模块分成两组，每组两个，每组的两个外围电路小模块分别安装在巷道出入口的两端，用于统计进出的人数或者车辆。
[0027]基于以上所述，所述的信号处理模块由两个二集成电压比较器LM393，一个四集成双输入或非门CD4001及其外部电路构成。
[0028]基于以上所述，所述的继电器开关模块包括一个SRD-OroC-SL-C继电器和外围电路四。
[0029]基于以上所述，所述的由AT89S52单片机和外围电路五组成。
[0030]具体如下:
图1为本发明结构原理图，该结构原理图包括4个部分，即如I图所示a、b、C、d四部分。其中a、b、c都为检测人员巷道灯控制电路，d为车辆检测巷道灯控制电路。如图1所示，检测人员巷道灯控制电路有很多个，它们的个数有巷道的总长度决定，一般情况下一个检测人员巷道灯控制区域的长度为50米左右，所以人员检测巷道灯控制电路个数为巷道总长度除以50米。从图1中可以看出，各个检测人员控制电路可以独立单独工作，各独立主电路包括5路巷道灯支路，保险丝，变压器、开关等，变压器将660V交流电变成127V交流电，为巷道灯提供电源。同时各个检测人员巷道灯控制电路由d连接起来，即检测车辆控制单元的继电器与各个检测人员控制单元的继电器相并联，这样的话，各个检测人员巷道灯控制电路的巷道灯既可以由本区域的控制单元的控制独立单独工作，又可以通过检测车辆控制单元控制的控制而工作。
[0031]图2为本发明井下巷道放置位置图，包括检测人员通过检测装置放置位置图(俯视图)，检测车辆通过检测装置放置位置图(俯视图)和检测装置放置高度位置图(直视图)。
1、由检测人员通过检测装置放置位置图(俯视图)可看出，人员检测装置放置在路的边缘，A进、A出、B进、B出代表四个传感器，这四个传感器分为两组，每组两个分别装在控制区域的两端，其中A进、B出一组，A出、B进一组。2、由检测车辆通过检测装置放置位置图(俯视图)可以看出检测车的传感器A进、A出、B进、B出装在巷道的中间了，四个传感器也是分为两组，每组两个装在整个巷道的两端。3、由检测装置放置高度位置图(直视图)可以看出，检测人员通过检测装置与检测车辆通过检测装置放置高度不一样，前者放置的高度比较的低，后者放置的高度比较的高，这样的话，当有人员从检测车辆的巷道口通过时，可以防止误检测。4、由以上三个图可以看出，人员检测与车辆检测互不影响，并且人员检测装置在整个巷道放置了多处，一般为50米安装一套；检测车辆装置只有一套只安装在巷道的入口和出口处，因为车辆行驶的速度比较的快，通过整个巷道的时间比较短，所以当检测到有车辆进入时整个巷道的巷道灯全部点亮，没有车时根据每个控制区域是否有人点亮或熄灭巷道灯。
[0032]图3为本发明的控制单元结构原理图，控制单元包括电源转换模块、检测模块、信号处理模块、控制器模块、继电器模块。电源模块与检测模块、信号处理模块相连接并为其提供电；检测模块输出接信号处理模块输入端，信号处理模块输出端接控制模块；控制器模块的输出端接继电器模块，控制继电器的工作。
[0033]图4为本发明触发中断电路连接图。A+、A-、B+、B_分别代表A进、A出、B进、B出四个传感器的触发信号，由于单片机的外部中断有限，设计出如图4所示的电路图，在触发信号A+、A-、B+、B-分别连接单片机P0.0、P0.1、P0.2、P0.3的同时让A+、B+接或非门I的输入端，A-、B-接或非门2的输入端，或非门I的输出端接单片机外部中断0，或非门2的输出端接单片机外部中断I。
[0034]图5为本发明控制单元的工作流程图，由图4可知A+、A-、B+、B-分别代表A进、A出、B进、B出四个传感器的触发信号。在单片机主程序中设置相应的触发变量P00、P01、P02、P03 (A+、A-、B+、B-分别与单片机的 P0.0、P0.1、P0.2、P0.3 I/O 相连接)，当 A+、A-、B+、B-触发后，变量POO、POU P02、P03都置O。同时在中断函数内部设置相应的标志变量Flag_Ain、Flag_Aout、Flag_Bin、Flag_Bout 分别对应 A+、A_、B+、B_。当对应的引脚有低电平信号触发时该标志位置I (与主函数中的触发变量相反)，没有触发时标志位为O。在触发外部中断O的时候，根据P00、P01首先检测是A+触发还是B+触发，之后再进行方向性判断。由图2可看出传感器放置的位置。例如当通过检测器A+时肯定通过检测器B-，这就需要判断方向性了，这也是设置标志变量的目的了。这里以图2中检测人员通过检测装置放置位置图(俯视图)为例，当人从左边进入控制区域时，首先通过A+然后通过B-。当通过A+时首先判断B-的标志位Flag_Bout是否为0，如果标志位Flag_Bout为O即没有触发B出，表示人是进入控制区的，即首先触发的是A进，这时候仅把标志位Flag_Ain置I ;如果标志位Flag_Bout不为0，即为1，表示的是之前已经触发过B出了，表明人出来的先通过B出的，这时候进行减一操作，同时把B-的标志位Flag_Bout置O。同理控制区域的另一端也是这样的。
[0035]如图6所示，所述127V降36V降压整流电路由变压器、整流桥和外围电路组成，输入电源为127V交流市电，输出电压为36V，为36V降5V直流降压电路和36V降12V直流降压电路供电。
[0036]如图6所示，所述127V降36V降压整流电路输入为127V交流电，输出为SI，与图
8、图9中的SI相连。
[0037]如图7所示，所述36V降5V直流降压电路由LM7805芯片和外围电路组成，输入端接127V降36V降压整流电路的输出端；输出端为+5V，与信号处理模块、控制器模块、继电器开关模块相连接并为它们供电。
[0038]如图7所示，所述36V降5V直流降压电路的输入端为SI，输出端为5v，与图10、图12、图13中的5V相连。
[0039]如图8所示，所述36V降12V直流降压电路由LM7812芯片和外围电路组成，输入端接127V降36V降压整流电路的输出端；输出为12V直流电，与检测模块相连接并为其供电。检测模块由四个E3F-OTN1-5L传感器及其外部电路构成。
[0040]如图8所示，所述36V降12V直流降压电路输入端为SI，输出端为12V，与图11中的12V相连。
[0041]图9为本发明控制单元的继电器开关模块电路图，所述继电器开关模块包括一个SRD-OroC-SL-C继电器和外围电路(当作为人数检测单元时，当做继电器1，当作为车辆检测单元时，当做继电器2)。其中继电器I及其外围电路仅存在于检测人员控制单元中，继电器2及其外部电路仅存在于检测车辆控制单元中。所以继电器I用于控制一段巷道灯控制区域内的巷道灯，当检测到有人员在单段检测人员控制区域内，该区域的所有巷道灯点亮。当所有的单段检测人员控制电路与检测车辆控制电路连接完毕时，继电器2与各个检测人员巷道灯控制电路的继电器I并联。当检测到有车辆在巷道中，接通继电器2此时整个巷道中的巷道灯都点亮，所以继电器2能独立的控制整个巷道灯的亮与灭。没有车辆在巷道中时根据每个控制区域是否有人员点亮或熄灭巷道灯。
[0042]如图9所示，继电器接线端子H的1、2端仅串联在一个巷道灯控制区域主电路的巷道灯中，控制端子K的4端接5V电源，驱动信号由单片机通过三极管放大电路提供。
[0043]图10为本发明控制单元检测模块电路图，检测模块包括四个传感器分别代表A进、A出、B进、B出，检测模块主要是由光电开关及其外部电路构成。光电开关型号为E3F-OTN1-5L，该型号是常开对射式的，由两个部分组成一个是发射管，一个是接受管，检测距离为5米，供电电压为12V。由图看以看出管脚1、2所在部分为发射管，管脚3、4、5所在部分为接收管。管脚1、5接12v电压，2、3接GND，4端是输出端，接信号处理模块中电压比较器的+端。在平常状态下信号的输出线为断开状态，无信号输出，当感应到物体时才闭合，输出信号。
[0044]图11为本发明控制单元的信号处理模块电路图，该模块由两个双集成的电压比较器LM393，四集成双输入或非门⑶4001及其外部电路构成。LM393是两个双集成的电压比较器，1、2、3三个引脚构成一组电压比较器，5、6、7三个引脚构成一组电压比较器，8引脚是电源正VCC，4引脚是电源地GND。这里以1、2、3三个引脚构成一组的电压比较器为例说明。2是负输入端,输入电压为常数，由R7,R8分压决定，由于R7、R8的大小一样，所以负输入端电压为1/2VCC。3是正输入端，输入接检测模块的输出端，检测模块在平常状态下为断开状态，输出电平高于1/2VCC，当检测模块感应到物体时，输出电平低于1/2VCC。这样的话电压比较器在检测模块在平时状态时输出高电平接近VCC，在检测模块检测到感应物时输出低电平接近GND。
[0045]图12为本发明控制单元检测模块电路图，所述控制器模块由AT89S52单片机和外围电路组成，所述外围电路与AT89S52单片机组成最小系统，AT89S52单片机的输入端与信号处理模块连接，输出端与继电器开关模块相连接。所述单片机完成以下功能:功能1、根据检测模块来判断人员和车辆是进入控制区还是离开控制区；功能2、根据功能I的进入或者离开进行计数的加减工作；功能3、根据单片机计数的结果是否为零控制巷道灯的亮与灭。[0046]如图12所示，所述控制器模块中的AT89S52单片机的XTAL1、XTAL2引脚接时钟电路，RST引脚接复位电路，EA和VCC引脚与图6中的5V相连，GND引脚接地，引脚P00-P07接上拉电阻排阻，使用的引脚分别与图10、12、中对应引脚相连。
【权利要求】
1.一种矿用井下巷道灯节能控制装置，其特征在于:包括主电路和控制单元，所述的主电路由若干个子电路构成，每个子电路包括5条形成并联的巷道灯支路； 所述的控制单位包括检测人员控制单元和检测车辆控制单元，所述的检测人员控制单元和检测车辆控制单元均由电源转换模块、检测模块、信号处理模块、继电器开关模块、控制器模块，所述的电源模块与检测模块、信号处理模块、继电器开关模块、控制器模块分别相连，用以向检测模块、信号处理模块、继电器开关模块、控制器模块提供电源，所述的信号处理模块的输入端与检测模块的输出端相连接，用于处理检测模块输出的信号，所述的信号处理模块的输出端与控制器模块输入端相连接，把处理的信号传送给控制器模块，所述的控制器模块的输出端与继电器开关模块相连，用以进行人数或车辆检测处理以及提供控制信号。
2.根据权利要求1所述的一种矿用井下巷道灯节能控制装置，其特征在于:所述电源转换模块由127V降36V降压整流电路、36V降5V直流降压电路和36V降12V直流降压电路构成； 所述的127V降36V降压整流电路由变压器、整流桥和外围电路一组成，输入电压为127V，输出电压为36V，所述的127V降36V降压整流电路又为36V降5V直流降压电路和36V降12V直流降压电路供电； 所述的36V降5V直流降压电路由LM7805芯片和外围电路二组成，36V降5V直流降压电路输入端接127V降36V降压整流电路的输出端，36V降5V直流降压电路输入电压为36V，输出电压为5V,所述的36V降5V直流降压电路与信号处理模块、控制器模块、继电器开关模块连接，并为信号处理模块、控制器模块、继电器开关模块供电； 所述的36V降12V直流降压电路由LM7812芯片和外围电路三组成，36V降12V直流降压电路输入端接127V降36V降压整流电路的输出端，36V降12V直流降压电路输入电压为36V，输出电压为12V，所述的36V降12V直流降压电路与检测模块相连接并为其供电。
3.根据权利要求1所述的一种矿用井下巷道灯节能控制装置，其特征在于:所述的检测模块由四个E3F-OTN1-5L光电开关及其四个外围电路小模块构成，四个外围电路小模块分成两组，每组两个，每组的两个外围电路小模块分别安装在巷道出入口的两端，用于统计进出的人数或者车辆。
4.根据权利要求1所述的一种矿用井下巷道灯节能控制装置，其特征在于:所述的信号处理模块由两个二集成电压比较器LM393，一个四集成双输入或非门⑶4001及其外部电路构成。
5.根据权利要求1所述的一种矿用井下巷道灯节能控制装置，其特征在于:所述的继电器开关模块包括一个SRD-0OTC-SL-C继电器和外围电路四。
6.根据权利要求1所述的一种矿用井下巷道灯节能控制装置，其特征在于:所述的由AT89S52单片机和外围电路五组成。
【文档编号】H05B37/02GK103781260SQ201410070897
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年2月28日 优先权日:2014年2月28日
【发明者】刘洁, 杨海柱, 张增亮, 徐锦举 申请人:河南理工大学