一種應用於國內機場安全防範的煤氣驅鳥炮保護系統的製作方法
2023-12-02 18:55:46 1
專利名稱：：一種應用於國內機場安全防範的煤氣驅鳥炮保護系統的製作方法
技術領域：
：本發明屬於通信電子類
技術領域：
。
背景技術：
：煤氣驅鳥炮是應用於機場的重要的驅鳥設備，對各種鳥類有著明顯的驅除作用。它的結構包括炮管、炮架、電磁閥、點火器和邏輯控制電路，其特徵是煤氣通過噴嘴進入炮膛裡，與炮膛內空氣混合，電子打火後發生爆炸，所產生的音頻聲音從炮管方向傳出。而應用於國內機場的煤氣驅鳥炮均採用時序控制邏輯技術，使用一個控制單元控制一個電磁閥的控制結構。其控制邏輯是首先開閥1秒附近，使煤氣噴入，然後關閉電磁閥，最後電磁打火達到放炮的目的。驅鳥炮的控制技術卯年代採用時序邏輯電路，如555定時電路，數字鐘定時控制技術。2000年以後，由於單片機抗電磁幹擾能力不斷地增強，出現了採用單片機進行的邏輯控制。總體來說，如上的邏輯控制電路通過控制單個電磁閥的通斷來控制煤氣進入炮膛，通過延時控制放炮的間隔。這種邏輯控制如果其控制電路或者電磁閥出現故障，將導致煤氣洩漏和持續燃燒，這是老式驅鳥炮的隱患和缺陷，尤其是對安全係數要求非常高的國內各大機場，更是存在重大的安全隱患。
發明內容本發明的目的就是提供一種提高機場飛行區驅鳥炮的安全等級，在保證驅鳥效果的前提下，杜絕煤氣炮的漏氣和自燃的現象的應用於國內機場安全防範的煤氣驅鳥炮保護系統。本發明的技術解決方案是，採用基於單片機的嵌入式技術控制進氣電磁閥的時序，並設計了電磁閥專用的雙邏輯驅動電路。這種高安全係數的驅鳥炮保護系統，安裝在機場驅鳥炮的前端，且與之串聯。電磁閥11、電磁閥22和驅鳥炮炮膛3依次連接，保護系統邏輯控制單元4與電磁閥1l連接，驅鳥炮邏輯控制單元5與電磁閥22連接；本發明的結構是，以89S51單片機為核心微處理器組成驅鳥炮保護系統，進氣電磁閥的開關時序均由89S51控制完成。該保護系統安裝在煤氣罐和驅鳥炮之間，根據驅鳥炮工作的時間間隔控制進氣電磁閥的開與關，進而控制氣源。這樣整個系統就形成了雙電磁閥結構。兩個電磁閥分別由89S51單片機控制和原驅鳥炮控制系統控制，原驅鳥炮工作方式不變，按照自行設定的時序控制系統放氣和打火。當系統放炮時即煤氣在腔體內與空氣充分混合點火爆炸時，保護系統的軟硬體保證了氣源氣路與腔體完全分離，從而保證了系統的安全性。本發明的控制單元的電路原理是，89S51單片機是時下最流行和使用頻率較高的一種單片機，可以採用多種晶振，內嵌FLASH性能穩定可靠，廣泛應用到工業場合。可以使用彙編或C語言編程，有兩個16位定時器供選用，輸入輸出口可以直接驅動MOS門電路，故可以達到驅鳥炮保護系統的時序控制要求。為了避免電磁幹擾所產生的單片機死機的可能，外接看門狗電路，當單片機死機的時候，看門狗電路自動復位，保證單片機的工作正常和進氣電磁閥的工作正常。驅動電路採用兩個MOS開關管串聯驅動進氣電磁闊，驅動電平由89S51的1/0口輸出，一個經非門電路取反接MOS開關管的柵極，另一個直接與第二個MOS開關管的柵極相連。這種設計方法從兩個方面提高了驅鳥炮保護系統的安全係數，減小放氣電磁閥誤操作的可能性。看門狗電路採用MAX813，其輸入端與89S51—I/0相連，89S51定時向看門狗電路提供餵狗信號。其輸出與89S51復位端直接相連，當89S51出現故障不能及時提供餵狗信號時，看門狗電路輸出復位信號使89S51電路可靠復位，保護系統進入正常工作狀態。反向雙邏輯雙開光管的電磁閥控制驅動電路是由兩個串聯的IRF630。開關管組成，當兩個管子同時導通的時候，12V電壓被接入，電磁閥閉合。89S51的兩個輸出端，一端直接與IRF630開關管連接，另一端通過非門後與另一個IRF630開關管相連接。這樣的設計有兩個特點，第一、如果單片機故障或者復位，由於非門的作用，兩個IRF630被加入了相反的電平，不會同時導通。這時電磁閥不會打開，這樣就避免了電磁閥持續放氣的可能。第二、雙開關管結構的採用，避免了由於單個IRF630被擊穿或損壞造成的電磁閥持續放氣的可能。本發明的有益效果是第一、本發明可以方便的安裝在原驅鳥炮的前端，增加了一個電磁閥及其控制系統，在不改變原驅鳥器的電路和氣路的情況下提高原驅鳥炮的安全等級；第二、89S51單元電路可以替代原驅鳥炮的邏輯控制單元，提供對電磁閥的雙邏輯控制。下面結合附圖和具體實施方式對本發明進一步說明。圖l是本發明的結構圖。圖2是本發明的控制單元的電路原理圖。圖3是本發明的系統軟體流程框圖。圖中，1.電磁閥l，2.電磁閥2，3.驅鳥炮炮膛，4.保護系統邏輯控制單元，5.驅鳥炮邏輯控制單元。具體實施例方式1.保護系統與原驅鳥炮組成的雙電磁閥的系統結構驅鳥炮保護系統的進氣電磁閥和原驅鳥炮的煤氣閥組成了雙閥的系統結構，雙閥的工作方式有兩種同步方式和異步方式。同步工作方式是先打開進氣電磁閥，2秒後打開放氣電磁閥，放l秒的煤氣到炮膛，後關閉放氣電磁閥，延遲1秒使空氣煤氣充分混合，接通電子打火，點燃煤氣。延遲1秒，關閉進氣電磁閥，從而完成一次放炮。從這個工作流程可以看出，如果發生驅鳥炮電路故障導致放氣電磁閥連續的放氣，由於進氣電磁閥的開啟時間只有5秒，限定了故障時間不會超過5秒，從而避免了煤氣的持續燃燒所可能引起的事故。異步方式是進氣電磁閥和放氣電磁閥不同時開啟，進氣電磁閥隔3分鐘放氣一次，煤氣存儲在保護系統和驅鳥炮之間的管路之中。驅鳥炮放炮的煤氣來自管路中的存量氣體，從而實現了氣路和氣源的完全隔離。根據本發明的計算和實際測量，煤氣管路長度大於3米，存量煤氣可以達到理想的聲音質量。2.系統電路的設計，軟體流程看門狗採用電源監控晶片MAX813晶片，其主要特點如下(1)系統上電、掉電以及供電電壓降低時，第7腳產生復位輸出，復位脈衝寬度的典型值為200ms，高電平有效，復位門限為4.65V。(2)如果在1.6s內沒有觸發該電路(即第6路無脈衝輸入)，則第8腳輸出一個低電平信號，即看門狗電路輸出信號。(3)手動復位輸入，低電平有效，即第l腳輸入一個低電平，則第7腳產生復位輸出。(4)具有1,25V門限值檢測器，第4腳為輸入，第5腳為輸出。在電路圖中，將MAX813第1腳與第8腳相連，第7腳接CPU的復位腳(89S51的第9腳)，第6腳與CPU的P1.0相連。在單片機運行過程中，P1.0不斷輸出ls脈衝信號。如果因某種原因CPU進入死循環，則P1.0無脈衝輸出。於是1.6秒後在MAX813的第8腳輸出低電平，該低電平加到第1腳,使MAX813產生復位輸出，使CPU有效復位，擺脫死循環的困境。另外，當電源電壓低於門限值4.65V時，MAX813也產生復位信號輸出，CPU處於復位狀態，不執行任何指令，直到電源電壓恢復正常，因此可有效防止因電源電壓較低時CPU產生錯誤的動作。系統上電後89S51的Pl.l口輸出高電平信號，P2.0口輸出低電平信號，其中Pl.l口輸出的高電平信號經過與其連接的74HC04非門電路後變成低電平的信號，這兩個低電平信號使控制電磁閥的兩個開關管都不導通，從而使電磁閥處於關閉狀態。同時P1.4口輸出低電平信號，點亮指示燈LED2,調用10秒延時子程序。接著P1.4口輸出高電平信號，關閉指示燈LED2，調用10秒延時子程序。然後進入循環程序OPEN中，89S51的PU輸出低電平信號，P2.0口輸出高電平信號，其中Pl.l口輸出的高電平信號經過與其連接的74HC04非門電路後變成高電平信號，這兩個信號的電平使兩個開關管同時處於導通狀態，導致電磁閥接入電路，使煤氣進入炮膛。同時P13口輸出低電平信號，點亮指示燈LED1，調用5秒延時子程序。接著89S51的P2.0口輸出低電平信號，使兩個開關管不同時導通，電磁閥處於關閉狀態。同時P1.3口輸出高電平信號，關閉指示燈LED1，調用3分鐘延時子程序。返回循環程序OPEN，如此循環下去。89S51定時向看門狗電路提供餵狗信號即P1.0口不斷輸出ls脈衝信號。這個脈衝信號是在1s的延時函數中實現的。即P1.0口輸出低電平信號，延時510ms，P1.0口輸出高電平信號，延時490ms，P1.0輸出低電平信號。5s和10s延時函數分別通過5次和10次調用1s的延時函數實現的。6次調用10s的延時函數組成60s的延時函數，3min的延時函數是3次調用60s延時函數而實現的。3.驅動電路的雙邏輯控制電路的實施電路圖中的兩個IRF630開關管串聯使用，分別使用兩個信號電平控制，同時兩個信號電平為如圖所示的電平並使得兩個IRF630電平同時為高電平邏輯時，兩個IRF630開關管才會同時導通，導致電磁閥接入電路，即打開電磁閥放煤氣進入炮膛。使用雙邏輯控制的意義在於當單片機電路故障的時候，或一個IRF630故障時保證電磁閥的斷電，煤氣不會連續放氣，從而提高控制邏輯的安全性。附表1為控制單元晶片參數列表tableseeoriginaldocumentpage7tableseeoriginaldocumentpage8權利要求1.一種應用於國內機場安全防範的煤氣驅鳥炮保護系統，其特徵在於，採用基於單片機的嵌入式技術控制進氣電磁閥的時序，並設計了電磁閥專用的雙邏輯驅動電路，電磁閥1(1)、電磁閥2(2)和驅鳥炮炮膛(3)依次連接，保護系統邏輯控制單元(4)與電磁閥1(1)連接，驅鳥炮邏輯控制單元(5)與電磁閥2(2)連接；a.機場用驅鳥炮的雙電磁閥供氣結構是，驅鳥炮保護器的電磁閥與原煤氣炮電磁閥屬於串聯結構，分別由驅鳥炮保護器控制單元和原煤氣炮時序控制單元控制；設一個電磁閥的故障率10-5，則兩個電磁閥同時故障的可能為10-10，所以雙電磁閥結構可以大大提高安全性。當安裝了驅鳥炮保護器後，系統的工作過程為上電後，保護器延遲10秒，打開保護器電磁閥，煤氣流入兩個電磁閥之間的管路，然後關閉保護器電磁閥。煤氣炮經3分鐘的延遲，打開煤氣炮電磁閥，放氣1秒，然後關閉煤氣炮電磁閥，點火，完成放炮的工作。之後系統重複上述流程，直到電源關閉或原系統光敏電路測試為黑天，停止工作。b.反向雙邏輯雙開光管的電磁閥控制驅動電路是由兩個串聯的IRF630開關管組成，當兩個管子同時導通的時候，12V電壓被接入，電磁閥閉合。89S51的兩個輸出端，一端直接與IRF630開關管連接，另一端通過非門後與另一個IRF630開關管相連接。全文摘要一種應用於國內機場安全防範的煤氣驅鳥炮保護系統屬於通信電子類
技術領域：
。本發明採用最新的微電子技術、通信技術和成熟的設計方法。增加了一套電磁閥並設計了相應的基於51單片機的控制軟硬體，使由驅鳥炮保護器和原煤氣驅鳥炮組成一個系統，整個系統為雙電磁閥結構。通過相應的51軟體的控制，實現當系統放炮時即煤氣在腔體內與空氣充分混合點火爆炸時，氣源氣路與腔體分離，從而保證了系統的安全性。本發明可以安裝在國內機場正在使用的驅鳥炮的前端，解決煤氣連續進氣的問題，使煤氣炮更安全地工作在機場領域。文檔編號A01M29/20GK101300972SQ20081001072公開日2008年11月12日申請日期2008年3月19日優先權日2008年3月19日發明者宋利民申請人:大連海事大學