柴油機保護智能化儀表的製作方法
2024-03-20 10:43:05
專利名稱：柴油機保護智能化儀表的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及柴油機的保護與控制，是一種用於柴油機的電子保護裝置。
柴油機在各行各業中廣泛使用著，而其又會因各種原因出現故障，從而影響正常使用及使用壽命。因此，為柴油機提供可靠的保護就成為擺在人們面前、需迫切解決的問題。現有的柴油機保護電路，由於功能單一，工作可靠性差，難以很好地適應現實的需要。
本實用新型的目的是提供一種結構緊湊、簡單、功能強、性能穩定可靠的柴油機保護智能化儀表。
本實用新型的技術解決方案是一種柴油機保護智能化儀表，其採用了現有技術所沒有採用的設計有一個與傳感器輸入端相連的放大整形電路，放大整形電路經非門與柴油機保護電路相接，放大整形電路還經另一非門與數字顯示電路相接，數字顯示電路還接有時基電路和鎖存信號電路，一個電源電路與上述各電路相接。
本實用新型中所述的柴油機保護電路包括油壓保護電路、及超速保護電路。當然，在必要時，還可附加其他合適的保護電路。
本實用新型中所述的油壓保護電路前接有頻率/電壓變換電路。當然，其他保護電路前也可接同樣的變換電路，或與油壓保護電路採用同一個變換電路。
本實用新型中所述的頻率/電壓變換電路後，還接有柴油機調速保護電路。當然，也可不接上述電路，或接有其他保護電路。
本實用新型中所述的超速保護電路中有一個比較器，比較器輸出端接有三極體，三極體與一個超速保護繼電器相接。當然，也可以採用其他合適結構形式的超速保護電路。
本實用新型中所述的油壓保護電路包括一個與前述頻率/電壓變換電路相接的射隨器，一個同相放大器與射隨器相接，一個三極體與同相放大器相連，三極體接有油壓保護繼電器。當然，也可以採用其他合適結構形式的油壓保護電路。
本實用新型中所述的放大整形電路為一個由非反門比較器構成的施密特電路。當然，也可以採用其他合適的放大整形電路。
本實用新型中所述的時基電路採用4060集成電路，4060集成電路接一個雙D觸發器4013。當然，也可以在保證功能的情況下採用其他合適的集成電路或電路結構。
本實用新型中所述的鎖存電路採用4538精密單穩態多諧振蕩器。當然，也可以代之以其他具有類似功能的集成電路或電路結構。
本實用新型的優點是結構緊湊、簡單、體積小、不怕振動，能適合布置在柴油機儀錶盤上。成本低、功能強，性能穩定可靠。電路所選用的集成晶片極為普通，隨處可買到，價格便宜。可測定轉速，並可用四位數字顯示柴油機每分鐘的轉速數值。柴油機水溫高於限位後可報警及保護。具有柴油機超速保護，及80％額定轉速試驗超速保護功能的試驗按鈕。當柴油機在運行中，潤滑油壓力低於限值，儀表能報警及保護。有緊急停車控制功能。儀表電路的有機組合，使本實用新型具有一定的「智能」，即當柴油機不運轉時，柴油機轉速為零，柴油機的潤滑油壓力為零，儀表不會報警，也不會控制外部執行元件動作，只有在柴油機的運行速達到300轉/分鐘以上時，如柴油機的潤滑壓力低於限值，此時儀表就報警，同時儀表輸出信號，控制外部執行元件動作，迫使柴油機停車，從而達到自動保護柴油機之目的。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明
圖1為本實用新型的一種柴油機保護智能化儀表的結構示意圖。
圖2為本實用新型的一種柴油機保護智能化儀表的電路結構圖。
圖1描述了本實用新型的基本原理。在一個機殼12內，裝有如下電路有一個與傳感器輸入端相連的放大整形電路1，放大整形電路1的輸出經非門4069-1與一個由頻率/電壓變換電路6、油壓保護電路7及油壓保護繼電器3J構成的油壓保護電路部分相接，再經非門4609-2與一個由超速保護電路8、超速保護繼電器4J構成的超速保護部分相接，並再經非門4069-3與一個數字顯示電路5相連，數字顯示電路5還接有時基電路9，鎖存信號電路10，一個電源電路11與上述各電路相接。
圖2描述了本實用新型的一個實施例。由60個均勻齒的採樣齒輪與一個磁傳感器組成了取樣機構(可採用現有技術)，以獲得每分鐘轉數轉換成的信號頻率數加在輸入電路的輸入端int，經過整形後得到一個標準方波，並由三個非門4069-1、4069-2、4069-3分別帶動不同負載，以減少負載效應，從而獲得良好的測試特性。該輸入阻抗為10KΩ。其中339晶片為四非門比較器，4069晶片為六非門，339晶片組成一個施密特電路將由傳感器輸入的信號整形方波，由4069非門使方波整形到峰峰值4.5伏，前後沿比較陡直，再送到後面各負載電路。該放大整形電路還包括二極體D1、D2、電阻R4、R5、R6、R7等元器件。
4060晶片是一個十四級計數器、分頻器、振蕩器，只要連上適當的阻容元件和晶體即可獲得所要求的振蕩頻率。本例電路中的4060晶片連接成32768HZ晶體振蕩器，並經十四分頻在3腳輸出2HZ的方波信號，此信號再經過雙D觸發器4013兩次分頻獲得脈寬為1秒的秒信號，由此獲得的秒信號，將送入鎖存電路，及脈寬延時電路，由此獲得清零，計數信號。鎖存信號電路由一片4538(I)晶片的兩個單穩態電路連接而成，本電路中的4538是由兩個單穩態多諧振蕩器組成，兩極均接成不可再觸發方式，單穩一為後沿觸發，單穩二為前觸發，單穩一接輸入信號，當後沿到來時，單穩一翻轉，並隨即復位，其輸出端可獲得寬度只有0.2-0.3μs(等於兩個單穩態內部觸發的傳輸時間之和)鎖存信號，單穩時間由元件R2、C1決定，T＝R2×C1(S)，大約是0.7S，在此時間內單穩二被強制復位，不會發生翻轉，使數碼管的顯示讀數一直保持不會變，使人觀看時眼睛沒有閃爍感。4538(II)晶片的單穩電路是後沿觸發，輸入信號經由非門加入，其暫態時間T＝R8×C11(S)。上述電路中，4060晶片還外接有電阻R3、電容C2、C3等元件，4538(I)接有電容C1、電阻R2，4538(II)接有電阻R8、電容C11等元件。
數顯電路由晶片4511、4518組成。4518由兩個具有時鐘啟動功能的BCD加法計數器電路構成。使用時，如果用時鐘上升沿觸發則信號由CP輸入並使EN端為「1」電平，如果用時鐘下降沿觸發則信號由EN輸入，並使CP為「0」電平，如將Cr置「1」電平則計數器零。晶片4511是BCD7段/鎖存器/解碼器/驅動器，其是將BCD代碼轉換成7段輸出的解碼器，它能直接驅動共陰極七段LED、將BI輸入置於低電平，就可使全段置於空白(不亮燈)，LE輸入為高電平時，鎖存輸入數據。
比較器339-2，4腳為一固定電壓，其值決定於5V電壓經R10、R29分壓後的電壓值，5腳為轉速——電壓變換電路來的電壓值，它代表一定的轉數，由於一定的電壓值代表著一定的轉速，我們設定4腳的電壓對應著超速的電壓極限值時，當前柴油機轉速超過極限時，5腳電壓就會大於4腳電壓，比較器翻轉，輸出高電平，使三極體G3導通，4J繼電器動作，帶動保護電路工作，停機並聲光報警。
按動K3開關，4腳電壓降低到對應80％的轉速保護值，此時就能起到80％超速保護的作用。
555晶片接成單穩態電路，穩態時輸出低電平，當有一個負的尖脈衝加在腳2上時，555單穩電路將翻轉，進入暫態，輸出高電平，暫態時間t＝1.1R15×C8，由R15和C8值決定，在暫態結束後，輸出又回到穩態時的低電平。
特別當輸入信號頻率改變時，555輸出端3腳的波形佔空比將發生變化，輸入信號周期越短(即頻率越高)，波形佔空比越大相對應的直流成分越多，反之亦反，經由R16、R17、C9濾波後其直流電壓再由雙運放放大後輸出，這便完成了頻率——電壓變換。
第一級358雙運放358-1接成射隨器，起隔離作用，第二級358-2接成同相放大器，放大倍數K＝1＋R20/R10，由於採用了24V為電源，所以輸出電壓範圍比較大，可以從0V變到20V左右。
雙運放358的7腳輸出電壓去帶動油壓保護動作，當油壓不正常時YBY接通，7腳電壓對電容充電能使三極體導通，3J繼電器動作，帶動保護電路工作，停機並聲光報警，柴油機起動時YBY雖然接通，但由於此時358的7腳電壓太低對C12充電很慢，不會馬上導通三極體，3J繼電器不會動作，起動時不會有誤停現象發生。
為可靠安全，本電路採用了二片穩壓塊LM7805晶片並聯使用，它每片的輸出電流可達到1安培，並聯後安全係數大大加強，本電路5V電壓所需電流只在100毫安以下，因而十分可靠。
電路前面的降壓電阻R24，應選用功率為5W的電阻，希望它能降掉10V的電壓，這樣後邊的晶片能在較安全的電壓下工作。
電路中超速保護繼電器4J接點，油壓保護繼電器3J接點，水溫保護繼電器5J接點，自檢啟動1J接點，均並接入1J、2J兩繼電器線圈上，所以不管哪種保護啟動後1J、2J繼電器都會同時動作，然後帶動JJ總繼電器(在本機外)啟動，去停機和報警。所有繼電器都有自鎖電路，且繼電器採用雙接點的，因此，保護動作十分可靠。
上述電路中還包括下列元件集成晶片4513、非門4069-6，三極體G2、二極體D3、D4、D5、D6、D7、D8、發光管L2、L3、L4、警鈴B1、電阻R1、R9、R11、R13、R40、R3、R14、R18、R19、R21、R22、R23、R25、R26、R27、R28、電容C5、C6、C7、C15、C16、C17、C19、C20等。
權利要求1.一種柴油機保護智能化儀表，其特徵在於有一個與傳感器輸入端相連的放大整形電路，放大整形電路經非門與柴油機保護電路相接，放大整形電路還經另一非門與數字顯示電路相接，數字顯示電路還接有進基電路和鎖存信號電路，一個電源電路與上述各電路相接。
2.根據權利要求1所述的柴油機保護智能化儀表，其特徵在於所述柴油機保護電路包括油壓保護電路、及超速保護電路。
3.根據權利要求2所述的柴油機保護智能化儀表，其特徵在於所述的油壓保護電路前接有頻率/電壓變換電路。
4.根據權利要求3所述的柴油機保護智能化儀表，其特徵在於所述頻率/電壓變換電路後，還接有柴油機調速保護電路。
5.根據權利要求2所述的柴油機保護智能化儀表，其特徵在於所述超速保護電路中有一個比較器，比較器輸出端接有三極體，三極體與一個超速保護繼電器相接。
6.根據權利要求3所述的柴油機保護智能化儀表，其特徵在於所述油壓保護電路包括一個與前述頻率/電壓變換電路相接的射隨器，一個同相放大器與射隨器相接，一個三極體與同相放大器相連，三極體接有油壓保護繼電器。
7.根據權利要求1所述的柴油機保護智能化儀表，其特徵在於所述放大整形電路為一個由四非門比較器構成的施密特電路。
8.根據權利要求1或2、3、4、5、6、7所述的柴油機保護智能化儀表，其特徵在於所述時基電路採用4060集成電路，4060集成電路接一個雙D觸發器4013。
9.根據權利要求1或2、3、4、5、6、7所述的柴油機保護智能化儀表，其特徵在於所述鎖存電路採用4538精密單穩態多諧振蕩器。
專利摘要本實用新型公開了一種柴油機保護智能化儀表，特點是有一個與傳感器輸入端相連的放大整形電路，放大整形電路經非門與柴油機保護電路相接，放大整形電路還經另一非門與數字顯示電路相接，數字顯示電路還接有時基電路和鎖存信號電路，一個電源電路與上述各電路相接。優點結構緊湊、簡單，成本低，功能強，性能穩定可靠。
文檔編號F02D45/00GK2248249SQ95240950
公開日1997年2月26日 申請日期1995年11月24日 優先權日1995年11月24日
發明者高世炘, 付世才, 楊遇春 申請人:中國水產南通海獅船舶機械公司