专利名称：平面控制器模拟装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种控制矿井直流提升机加速或减速的平面控制器模拟装置。
目前，我国现有许多矿井使用的单水平、双罐笼提升机是由直流电动机托动的，其控制系统系直流电控设备，提升机的加速和减速过程是由电控设备中的平面控制器输出控制电机电压、改变电机转速完成的。该平面控制器是由一组分压电阻与机械传动控制装置组成，其工作过程是由提升模拟控制信号控制微型电机、带动机械传动装置，采用串、割分压电阻的方式，改变输出电压，输出供给直流电动机线圈励磁电压，调节电机转速，完成提升机的加速或减速过程。这样的平面控制器，由于传动控制装置机械触点多、易损坏，分压电阻本身消耗一定电能，因而造成设备体积大、耗电多、事故率高、维修量大。
本实用新型的目的是提供一种能够完成平面控制器所有工作特性，并且具有动作时间可调节，体积小、功耗少、寿命长的平面控制器模拟装置。
本实用新型的目的是这样实现的，提升模拟控制信号接到模/数转换器的输入端，将模拟控制信号转换成数字控制信号；模/数转换器的输出端与单片机电路输入端相连，单片机电路的输出端接至反相放大器，将输入给单片机电路的数字控制信号进行运算、处理后放大；反相放大器的输出端与执行输出电路相连，执行输出供给直流电动机的线圈励磁电压，从而调节电机转速，完成提升机的加速或减速过程。
由于本实用新型的核心是由半导体集成电路组成，设置有抗干扰电路，增加了显示功能，代替了传统的机械触点控制方式，并具有动作时间调节简单，输出的级数指示明显，体积仅为原来的几十分之一，耗电量也降低到原控制系统的几十分之一，方便了现场使用。
图1为平面控制器模拟装置外部结构示意图图2为平面控制器模拟装置内部结构示意图图3为平面控制器模拟装置电气原理图
以下结合附图对本实用新型做详细说明。
由图1、图2可知本实用新型由箱体1和面板2等组成，在箱体1内底部固定有噪声滤波器16，变压器14，在箱体1内的左支架17和右支架13上固定有器件线路板15。在面板2上镶嵌有电压表12，用于试验调整；电流表10，用于指示输出电流；绿色发光二极管7指示电源；黄色发光二极管8指示工作状态，红色发光二极管9指示试验状态；输入接线柱5，用于输入0～50V模拟控制信号；输出接线柱4，用于输出电机线圈励磁电压；接线柱6接入220V交流电源，接线柱3外置“0”接线。
由图3可知模/数转换器由时基电路7555、变压器B2、二极管D41、电容器C10、C11、C12、C13、电位器W22电阻R22、R23、R24、R25组成。变压器B2的初级与提升模拟控制信号端(KZDY端)相连，0～50V的交流提升模拟控制电压经变压器B2升压、二极管D41整流、电容器C10滤波后变成0～80V的直流模拟控制电压，传输给时基电路7555，由时基电路7555的“3”号接线端输出数字控制信号。该模/数转换器是这样设定的，直流模拟控制电压每变化4V，对应输出1个档位数字控制信号，则0～80V的直流模拟控制电压就对应有20个档位数字控制信号输出，该数字控制信号由时基电路7555“3”号端输出，输出端接至单片机电路的输入端，即intel8748的“39”号端。
如图3所示，单片机电路由集成块intel8748与外围部件电容器C14、C15、C16，晶振片JT、置零按钮RST等组成。单片机电路对来自模/数转换器的数字控制信号每0.2秒读一次，若输入的模拟控制电压信号对应的数字控制信号变化一档时间慢于0.5秒，则单片机电路的输出按输入模拟控制电压信号变化而变化，若输入的模拟控制电压信号对应的数字控制信号变化一档时间快于0.5秒，则单片机电路的输出按0.5秒改变一档变化，这样就有效地抑制了输入模拟控制电压信号变化过猛而引起绞车速度变化太快的现象。20个档位数字控制信号，对应单片机电路就有20个档位输出。为了得到爬行速度，内部设置有这样的程序若输入控制电压加上后再减下来，将永远保持一个档位输出，只有按下置零按钮RST，才能恢复零输出。为了增强单片机电路的抗干扰性能，设置了由集成块LM339与电阻R27～R34、电容器C18～C20组成的抗干扰电路，使干扰信号得到最大的抑制。为了隔离单片机电路的输出端，并对输出信号进行放大，设置由三个集成块74LS05等组成的反相放大器。反相放大器的输入端接至单片机电路的输出端，反相放大器的输出端与执行输出电路相接，将单片机电路处理后的信号进行放大，推动执行输出电路。
如图3所示，执行输出电路由三极管T1～T20、继电器J1～J20、电阻R1～R20、二极管D1～D68、电位器W1～W20、电流表 等组成。继电器J21与二极管D47、三极管T21、电阻R36、R37、电容器C21组成输出保护控制电路。三极管T1～T20的基极与反相放大器的输出端连接。静态时，三极管T1～T20截止，继电器J1～J20失电，其对应的常开触点打开，发光二极管LED1～LED20不发光，同时输出保护控制电路的三极管T21因没有偏置电压而截止，继电器J21失电，其对应的触点J21-1-K断开，输出端(RfZ端)不会有电压输出。当处于工作状态时，由于提升机的速度不同，其输入控制电压就不一样，单片机电路的20个档位输出信号对应于由三极管T1～T20、继电器J1～J20等组成20个执行电路。当提升机开始启动时，单片机电路第一个档位输出对应的三极管T1导通，继电器J1得电，发光二极管LED1发光，同时J1-2-K、J1-1-K触点接通，此时90V电压经W1分压后经J1-2-K、J2-2-B给电容器C21充电，使三极管T21导通，继电器J21得电，J21-1-K触点接通，RfZ端输出3.5V(五个二极管的叠加电压值)电机线圈励磁电压。三极管T2导通时(此时T1仍导通)继电器J2得电，发光二极管LED2发光，同时J2-1-K、J2-2-K触点接通，J2-2-B触点打开。90V电压经W1、W2分压后经J1-2-K、J2-2-K、J2-1-K、J3-2-B触点、稳压二极管(2.1V)给C21充电，使RfZ端输出5.6V(五个二极管与一个稳压二极管叠加电压值)电机线圈励磁电压。以此类推，随着控制电压增大，三极管依次导通，RfZ端输出电压依次增加2.1V，直至三极管T20导通时RfZ端输出最高电机线圈励磁电压80V，电机达到最高转速，提升机达到最大运行速度。为了保证负载得到足够的电压和电流，又不至于增加无谓的消耗，采用20级稳压管组成的逐档增流式负载形式，根据每级消耗电流的大小，改变各级W值保持稳压管回路中有10mA的电流，随着输出电压的逐档提高，输出电流也逐档加大。这样既保证了足够的电压和电流输出又保证了输出电压不随负载电流变化而变化，保证了负载的稳压特性。输出保护控制电路的作用是当稳压管回路中没有电流时，继电器J21失电、J21-1-K触点打开，不能输出电流。
由于本装置内部需三个不同电源供电，如图3所示，变压器B1初级输入220V交流电源，次级输出三组不同电压，经整流、滤波、稳压变成直流电源。其中由整流器QL1与三端稳压器7805、电容器C1～C4组成+5V稳压电源供给单片机电路、反相放大器；由整流器QL2与三端稳压器7824、电容器C6～C9组成+24V稳压电源供给执行输出电路部分、输出保护控制电路；由整流器QL3和电容器C5组成+90V电源，供给试验电路、执行输出电路。R21与绿色发光二极管LED21组成电源监视电路，二极管发光证明电源通电。由于本装置使用了单片机电路，容易受电源波动干扰，因此在电源变压器B1的初级并接有电源噪声滤波器LB，滤除从电源传来的干扰信号，为了防止过载和短路事故，在变压器B1初级串接有熔断器RD。
为了便于试验调整，如图3中由试验开关K4、电位器W21、W23与电阻R35、发光二极管LED22、LED23等组成试验电路。正常工作时K4接在正常工作端，LED23发黄色光；试验调整时，K4接在试验端，LED22发红色光，输入电路不能工作，由电位器W23取一模拟控制信号供给模/数转换器，便于厂内检验和调整，电压表 用于指示输入电压的变化。
权利要求1.一种由箱体、面板、电路器件组成的平面控制器模拟装置，其特征是提升模拟控制信号接到模/数转换器的输入端，模/数转换器的输出端与单片机电路的输入端相连，单片机电路的输出端接至反相放大器，反相放大器的输出端与执行输出电路相连，执行输出供给直流电机的线圈励磁电压。
2.根据权利要求1所述的平面控制器模拟装置，其特征是模/数转换器、单片机电路、反相放大器、执行输出电路所使用的电源变压器B1的初级并接有电源噪声滤波器LB。
专利摘要本实用新型公开了一种用于控制矿井直流提升机加速或减速的平面控制器模拟装置，提升模拟控制信号接到该装置的模/数转换器，将模拟控制信号转换成单片机电路能够识别的数字控制信号，经单片机电路、反相放大器运算处理后放大，推动执行输出电路工作，输出供给直流电动机的线圈励磁电压，从而调节电机转速，完成提升机的加速或减速过程。
文档编号B66B17/28GK2221022SQ9520670
公开日1996年2月28日 申请日期1995年3月25日 优先权日1995年3月25日
发明者赵禧林 申请人:焦作矿务局电子设备厂