一種用於煤礦井下對高壓供電採用紅外遙控操作的高壓開關的製作方法
2023-10-22 23:32:17 1
專利名稱：一種用於煤礦井下對高壓供電採用紅外遙控操作的高壓開關的製作方法
技術領域：
屬煤礦用高壓開關技術和微電子技術領域，確切地說是微電子技術和煤礦用高壓開關相結合的技術。
背景技術：
煤礦井下電氣設備的安全運行，是井下安全生產的重要保障，不允許有半點麻痺大意，稍有疏忽就會釀成災難事故。煤礦井下高壓開關普遍使用綜合保護器，實現供電過程中對高壓設備的保護及測控功能，原有保護器存在諸多安全隱患及不方便使用的地方。
1)原有保護器只能完成修改運行參數的功能，且在供電運行過程中不能進行修改；運行參數是指在電網運行過程中，如果出現短路故障或其他故障類型，能夠及時準確跳開高壓開關從而切斷電源防止事故擴大的設定值，該運行參數保存於綜合保護器內部，它是由根據每臺井下高壓開關的運行負荷的大小不同而計算出來的數值。
2)原有保護器的運行參數的修改只能是通過調整裝於綜合保護器面板上的類似於倍數選擇的撥檔開關的方式進行修改，運行參數的修改和整定只能按照額定電流的倍數來進行整定，如1.6倍，2倍，3倍等，這樣就存在著誤差大，整定範圍窄的缺點；3)井下高壓開關為實現在井下存在有危險，易燃的氣體環境下安全運行的要求必須設計成密閉完成的腔體結構。同時由於綜合保護器是裝於高壓開關內部。修改綜合保護器的運行參數必須首先打開高壓開關的櫃門，考慮到井下生產的特殊性和安全性，打開高壓開關櫃門的前提是必須停電，這樣不僅操作過程十分繁鎖，而且影響到正常供電的連續性，從而影響煤礦企業的安全生產，也影響到企業的安全效益。
發明內容
本發明提供不用打開高壓開關櫃門，不用停電情況下，可在線修改運行參數，並可進行各種操作的一種用於煤礦井下對高壓供電採用紅外遙控操作的高壓開關。
本發明採取的技術方案一種用於煤礦井下對高壓供電採用紅外遙控操作的高壓開關，包含帶有供電、斷電機構，參數設定、修改裝置的封閉的高壓開關箱，和控制高壓通、斷的箱內繼電器、閘刀系統的執行機構，並由顯示器CPU單片機分別與顯示的LCD電路、LED電路、看門狗電路相連接，通過通訊接口電路與保護器CPU單片機相溝通；保護器CPU單片機分別與RAM電路、ROM電路、執行電路、採樣電路和開入電路相連接完成各種操作，其方案是供電、斷電機構，參數設定、修改裝置是附在高壓開關箱上窗口的紅外接收器，和與之配套的紅外遙控發射器；接收紅外發射訊號的紅外接收器輸出端與顯示器CPU單片機的輸入端相接。
所述的紅外遙控發射器是由紅外線控制編碼晶片TC9148P，其k0-K5分別與對應按鍵的一端相接，六個按鍵的另一端均相連後接紅外線控制編碼晶片的T2端，在T2端與CODE端之間接正向二極體D1，晶體CY並接在兩串聯電容C1，C2兩端，並接紅外線控制編碼晶片的XT，XT的兩腳，兩串聯電容串接點接地，或按廠商推薦連接法使用，其振蕩頻率為455KHZ，載波信號的頻率為38KHZ，其輸出端TxOUT通過電阻接由兩個三極體接成複合三極體的輸入端，紅外發射二極體接複合三極體的集電極和帶一電阻的地之間。所述的紅外接收器，是由紅外遙控接收晶片TSOP1738其2端接地，1，3端各自接電阻後接電源VCC，並且3端的輸出信號與單片機SM5964輸入端INT1(13腳)相接。或按廠商推薦連接法使用。所述的顯示器CPU單片機和保護器CPU單片機分別由型號為SM5964和80C196KB單片機構成。
實施本發明後的積極效果是由於本發明能夠實現在不打開櫃門的情況下在線修改運行參數，保證了供電的連續性，並可連續運行參數，實現無極差整定，保證了保護器動作的可靠性和靈敏性；避開了手動操作過程中造成的設備和人身安全的事故隱患；運行參數可以實現在線修改和整定；紅外遙控操作不僅可以完成保護器運行參數的修改，還可以完成開關的遙控操作，保護器的時鐘整定，保護器動作信息的查詢等功能；遙控操作，方便、快捷、安全、可靠、高效。本發明結構簡單，集成化程度高，完成功能多，可靠性強，能滿足現場的實際需要。
圖1與紅外遙控器配套的高壓開關整體外形結構示意圖，圖2高壓開關箱剖示圖，圖3為本發明整機原理方框示意4為本發明紅外遙控發射器電路原理5為本發明紅外接收器與單片機接線示意6整機控制與保護電路圖7菜單界面具體實施方式
現結合附圖對本發明作進一步說明一種用於煤礦井下對高壓供電採用紅外遙控操作的高壓開關，包含帶有供電、斷電機構，參數設定、修改裝置的封閉的高壓開關箱4，和控制高壓通、斷的箱內繼電器、閘刀系統的執行機構6，並由顯示器CPU單片機分別與顯示的LCD電路、LED電路、看門狗電路相連接，通過通訊接口電路與保護器CPU單片機相溝通；保護器CPU單片機分別與RAM電路、ROM電路、執行電路、採樣電路和開入電路相連接完成各種操作，其結構是供電、斷電機構，參數設定、修改裝置是附在高壓開關箱4上窗口2的紅外接收器1，和與之配套的紅外遙控發射器3；接收紅外發射訊號的紅外接收器1輸出端與顯示器CPU單片機的輸入端相接。所述的紅外遙控發射器3是由紅外線控制編碼晶片TC9148P，其k0-K5分別與對應按鍵的一端相接，六個按鍵的另一端均相連後接紅外線控制編碼晶片的T2端，在T2端與CODE端之間接正向二極體D1，晶體CY並接在兩串聯電容C1，C2兩端，並接紅外線控制編碼晶片的XT，XT的兩腳，兩串聯電容串接點接地，或按廠商推薦連接法使用，其振蕩頻率為455KHZ，載波信號的頻率為38KHZ，其輸出端TxOUT通過電阻R6接由三極體T1，T2接成複合三極體的輸入端，紅外發射二極體L1接複合三極體的集電極和帶一電阻R2的地之間。所述的紅外接收器1，是由紅外遙控接收晶片TSOP1738其2端接地，1、3端各自接電阻後接電源VCC，並且3端的輸出信號與單片機SM5964輸入端INT1(13腳)相接。或按廠商推薦連接法使用。所述的顯示器CPU單片機和保護器CPU單片機分別由型號為SM5964和80C196KB單片機構成。
一個具體實施控制的實施例；現結合附圖以遙控器控制高壓開關遙控合閘過程對本發明作進一步說明。
遙控合閘的執行是靠主機中的繼電器帶動高壓開關的執行機構6來具體完成動作過程的，而主機中的繼電器的動作命令的發出是靠顯示器以通訊數據流的方式發出具體命令才能夠指揮主機完成相應的操作。如圖7所示在顯示器的LCD上編制了相應的菜單結構，每一個菜單都有相對應的通訊指令相配合，用以指揮主機完成相應的操作或完成與顯示器的數據交換任務。當需完成開關合閘時，必須將菜單從 在 菜單項，此時按確認鍵，就會由顯示器發出「EB90010313」通訊數據指令，來指揮主機進行合閘操作過程。顯示器在各個菜單間的來回切換和跳轉是要靠「↑」，「↓」，「←」，「→」，「確認」，「取消」六個按鍵來完成的，而六個按鍵的鍵碼值的獲得正是由遙控器通過紅外發射信號來輸出的。紅外遙控器主要由按鍵電路、編碼電路、振蕩電路、電源電路、前置放大電路和紅外發射電路來組成。電源電路採用兩節7號1.5V乾電池接至TC9148P晶片的16和1管腳，用以提供工作電源，在16管腳和地管腳上並聯有4.7UF電解電容，用於濾除電源迴路的幹擾。振蕩電路引腳2、3通過外接CRB455E晶體和100P瓷片電容構成串聯諧振電路，當振蕩頻率為455KHZ時，則發射振蕩頻率為38KHZ。只有在按鍵操作時才會產生振蕩，以此降低功耗。
按鍵電路通過K1-K6鍵輸入分別將「向左鍵」、「向上鍵」、「向右鍵」、「向下鍵」、「取消鍵」、「確認鍵」分別輸入TC9148P的4-8管腳。
紅外編碼電路利用紅外編碼晶片的鍵輸入引腳(K1-K6)來確定是具體的哪個按鍵按下，同時產生相應的編碼信息。
「向左鍵」-----「1001」；「向上鍵」-----「1010」；「向右鍵」-----「1011」；
「向下鍵」-----「1100」；「取消鍵」-----「1101」；「確認鍵」------「1110」；編碼信息採用單鍵控制方式，即每按一次只能發射一組控制脈衝。前置放大電路通過紅外發射輸出管腳15接PNP三極體2SA1015和NPN三極體2SA1815組成複合放大電路，用於將編碼信息放大整形保證有足夠的能量驅動。
紅外發射電路接至前置放大電路的輸出管腳，紅外發射二極體接複合三極體的集電極和帶一電阻的地之間。用於將放大後的編碼信息調製成標準38KHZ信號，然後將已調製的信號發射出去。
發射波形如下所示正脈衝的佔空比為1/4時，代表「0」，正脈衝的佔空比為3/4時，代表「1」，位「0」 位「1」 由於六個按鍵具有不同的按鍵編碼信息，在發射時，也就具有不同的發射波形，那麼由紅外接收器1接收到波形信息也不相同。
紅外發射信息發射出去後由裝於高壓開關箱窗口2上的紅外接收器1接收，紅外接收器1TOS1738接之SM5964單片機的INT1管腳，由於單片機的指令周期為微秒級，而已調製的脈寬最大只有20多微秒，如果直接對已調製的信號進行測量，會產生較大的誤差。因此須利用紅外接收器1TOS1738將接收到的按鍵編碼調製信號進行解調，信號整形及還原。還原後的信號送給單片機埠INT1管腳，然後單片機利用定時器中斷的方式，通過記錄兩次定時器中斷數值，便可以分辨出編碼信息的「1」高電平和「0」低電平「的信息。如接收到了「1001「信息，單片機便知道是紅外遙控器按了一次」向左鍵「，這樣，根據紅外遙控器每次發過來的按鍵編碼信息，就可以指揮單片機在LCD菜單上進行相應的跳轉。
當需進行遙控合閘操作時，紅外遙控器需依次發出四次「向右鍵「的編碼信息，指揮單片機LCD菜單跳轉至 菜單項，再發出一次「確認鍵「的編碼信息，單片機通過軟體邏輯便會產生「EB90010313「的指令信息，通過其通訊接口將指令信息傳送給主機。
主機在收到「EB90010313「的指令信息後，通過軟體邏輯知道是要完成遙控合閘的操作過程，便通過軟體驅動開出迴路的箱內繼電器，從而帶動了閘刀系統的執行機構6來完成具體的合閘過程的。
權利要求
1，一種用於煤礦井下對高壓供電採用紅外遙控操作的高壓開關，包含帶有供電、斷電機構，參數設定、修改裝置的封閉的高壓開關箱(4)，和控制高壓通、斷的箱內繼電器、閘刀系統的執行機構(6)，並由顯示器CPU單片機分別與顯示的LCD電路、LED電路、看門狗電路相連接，通過通訊接口電路與保護器CPU單片機相溝通；保護器CPU單片機分別與RAM電路、ROM電路、執行電路、採樣電路和開入電路相連接完成各種操作，其特徵是供電、斷電機構，參數設定、修改裝置是附在高壓開關箱(4)上窗口(2)的紅外接收器(1)，和與之配套的紅外遙控發射器(3)；接收紅外發射訊號的紅外接收器(1)輸出端與顯示器CPU單片機的輸入端相接。
2，根據權利要求1所述的一種用於煤礦井下對高壓供電採用紅外遙控操作的高壓開關，其特徵是所述的紅外遙控發射器(3)是由紅外線控制編碼晶片TC9148P，其k0-K5分別與對應按鍵的一端相接，六個按鍵的另一端均相連後接紅外線控制編碼晶片的T2端，在T2端與CODE端之間接正向二極體D1，晶體CY並接在兩串聯電容C1，C2兩端，並接紅外線控制編碼晶片的XT，XT的兩腳，兩串聯電容串接點接地，其振蕩頻率為455KHZ，載波信號的頻率為38KHZ，其輸出端TxOUT通過電阻R6接由三極體T1，T2接成複合三極體的輸入端，紅外發射二極體L1接複合三極體的集電極和帶一電阻R2的地之間。
3，根據權利要求1所述的一種用於煤礦井下對高壓供電採用紅外遙控操作的高壓開關，其特徵是所述的紅外接收器(1)是由紅外遙控接收晶片TSOP1738其2端接地，1，3端各自接電阻後接電源VCC，並且3端的輸出信號與單片機SM5964輸入端INT1相接。
4，根據權利要求1所述的一種用於煤礦井下對高壓供電採用紅外遙控操作的高壓開關，其特徵是所述的顯示器CPU單片機和保護器CPU單片機分別由型號為SM5964和80C196KB單片機構成。
全文摘要
一種用於煤礦井下對高壓供電採用紅外遙控操作的高壓開關，屬煤礦用高壓開關技術和微電子技術領域。其特點是供電、斷電機構，參數設定、修改裝置是附在高壓開關箱上的一個帶有紅外接收器的窗口，和與之配套的紅外遙控發射器；紅外接收器輸出端與單片機的輸入端相接，單片機的輸出端通過放大電路與執行機構相接。實施本發明後的積極效果是由於本發明能夠實現在不打開櫃門的情況下在線修改運行參數，保證了供電的連續性，也保證了生產的連續性，避開了手動操作過程中造成的設備和人身安全的事故隱患；遙控操作，簡單、快捷、安全、高效、可靠，是一個有利安全生產的好發明。
文檔編號G08C23/00GK101068069SQ200710039619
公開日2007年11月7日 申請日期2007年4月19日 優先權日2007年4月19日
發明者卜海濱, 李孝忠, 張朝平, 景傑, 景偉濤 申請人:上海山源電子電氣科技發展有限公司