專利名稱：發(fā)電機(jī)組仿真培訓(xùn)裝置操作盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及仿真培訓(xùn)裝置，更進(jìn)一步涉及一種發(fā)電機(jī)組的仿真培訓(xùn)裝置，具體地說是一種發(fā)電機(jī)組仿真培訓(xùn)裝置的操作盤。
發(fā)電機(jī)組特別是火電機(jī)組的操作非常復(fù)雜，通常操作盤上有上千個(gè)指示燈和上千個(gè)操作鍵。發(fā)電機(jī)組還具有很大的危險(xiǎn)性，一旦操作失誤，可能會(huì)發(fā)生爆炸、失火等重大事故。因此，所有操作人員在上崗前都必須在仿真培訓(xùn)裝置上進(jìn)行模擬培訓(xùn)。
為了達(dá)到對操作人員進(jìn)行培訓(xùn)的目的，仿真培訓(xùn)裝置的操作盤必須和發(fā)電機(jī)組的實(shí)際操作盤在機(jī)械尺寸、指示燈和操作鍵的物理位置、操作方法等方面都做得盡量一致，這就大大增加了仿真培訓(xùn)裝置的操作盤的復(fù)雜程度。
操作盤的難度主要在于數(shù)以千計(jì)的指示燈和操作鍵的引出線上，大量的引出線使得其安裝、調(diào)試和維護(hù)都非常困難，而且外圍燈驅(qū)動(dòng)電路和鍵識(shí)別電路也變得非常復(fù)雜?？梢哉f，只要減少燈和鍵的引出線的數(shù)量就在很大程度上降低了操作盤的研制難度。一般來說，燈和鍵的引出線方式有三種1、完全獨(dú)立式。這種方式每個(gè)燈和鍵都引出2條線，這樣如果有100個(gè)燈和100個(gè)鍵的話，則共有400條引出線。其特點(diǎn)是所有的燈和鍵都完全獨(dú)立，互不影響，缺點(diǎn)是引線數(shù)量太多。2、共陰或共陽式。這種方式每個(gè)燈或鍵的一端統(tǒng)一接地(共陰)或接電源(共陽)，只在另一端引出一條線。這種方式各燈和各鍵仍具有很好的獨(dú)立性，引出線的數(shù)量是第1種方式的一半，等于鍵和燈的總數(shù)。3、行列矩陣式。這種方式把燈和鍵按行列方式連接，燈驅(qū)動(dòng)電路和鍵識(shí)別電路采用動(dòng)態(tài)掃描方式，從而大大減少了引出線的數(shù)量。比如，同樣對于100個(gè)燈和100個(gè)鍵，按10×10矩陣方式總共只需40條引出線，數(shù)量是第1種方式的十分之一。缺點(diǎn)是燈和鍵的獨(dú)立性差，存在行與行間及列與列間的干擾，一般不允許同時(shí)有多個(gè)鍵按下，而且當(dāng)某些燈或鍵損壞時(shí)，會(huì)影響到同一行或同一列中的其它燈或鍵。由于發(fā)電機(jī)組的操作盤大量存在多個(gè)鍵同時(shí)按下的情況，而且對可靠性要求很高，所以其仿真培訓(xùn)裝置一般都采用共陰或共陽式，而不用行列矩陣式。
本實(shí)用新型的目的在于克服上述行列矩陣式操作盤所存在的缺點(diǎn)，提出一種用于發(fā)電機(jī)組仿真培訓(xùn)裝置的操作盤，大大減少了鍵和燈的引出線數(shù)量，降低了安裝、調(diào)試和維護(hù)的工作量。
本實(shí)用新型包括操作盤支架、臥盤面、立盤面以及大量安裝在臥盤面和立盤面上的燈和鍵。臥盤面和立盤面安裝在操作盤支架上，以便于操作人員的操作和監(jiān)視。盤面的大小及燈和鍵在盤面上的位置都與實(shí)際操作盤基本一致。燈及鍵的連接都采用行列矩陣方式，即燈采用動(dòng)態(tài)顯示，鍵采用掃描檢測。燈陣與鍵陣的列線公用，以減少引出線的數(shù)量。每個(gè)燈和鍵上都串接有一個(gè)二極管，用于消除行列矩陣中燈與燈之間及鍵與鍵之間的干擾，不會(huì)因?yàn)槟硞€(gè)燈或鍵損壞而影響其它的燈和鍵。在多個(gè)鍵同時(shí)按下的情況下，仍可正確識(shí)別每個(gè)鍵的狀態(tài)。燈包括發(fā)光二極管、發(fā)光條和數(shù)碼管。鍵包括按扭鍵、撥碼盤、波段開關(guān)和觸摸鍵。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作詳細(xì)說明


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實(shí)用新型的方框圖。
圖3為本實(shí)用新型的燈和鍵的行列矩陣示意圖。
圖4為本實(shí)用新型的鍵元電原理圖。
圖5為本實(shí)用新型的燈元電原理圖。
參照附
圖1，操作盤的盤面由臥盤面2和立盤面3組成，它們安裝在支架1上。臥盤面2上安裝有大量的鍵4和燈5，供操作人員對發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行進(jìn)行各種操作和監(jiān)視。立盤面3上安裝有大量的燈5，由于它便于遠(yuǎn)距離觀察，所以主要用于顯示發(fā)電機(jī)組的重要狀態(tài)，如各種告警指示等。
參照附圖2，鍵4和燈5的電氣連接在盤面的背面進(jìn)行，連接采用行列矩陣方式。矩陣分為鍵陣9和燈陣10。鍵陣9的列線6與位掃描電路13相連，行線7與鍵識(shí)別電路11相連，鍵識(shí)別電路11中含有上接電阻，將行線7上拉至高電平。燈陣10的列線6與位掃描電路13相連，行線8與燈驅(qū)動(dòng)電路12相連。鍵陣9和燈陣10的列線6公用，可減少列線6的數(shù)量和降低位掃描電路13的規(guī)模，從而減少安裝工作量，降低系統(tǒng)成本。
行列矩陣的行又稱段，列又稱位。電流在矩陣中的流動(dòng)方向?yàn)閺男芯€流至列線，即行線7接高電平電路，列線6接低電平電路。
參照附圖3、4、5，鍵陣9由列線6、行線7和鍵元14組成，鍵元14由按扭鍵16和二極管17串接而成。燈陣10由列線6、行線8和燈元15組成，燈元15由發(fā)光管18和二極管19串接而成。
操作盤上的鍵4大部分為按鈕鍵16，其它還有少量的撥碼盤、波段開關(guān)和觸摸鍵。一個(gè)撥碼盤或波段開關(guān)等效于幾個(gè)處于同一行或同一列上的按鈕鍵16。一個(gè)觸摸鍵盤則等效于一個(gè)按鈕鍵矩陣，其中每個(gè)觸摸鍵都等效于一個(gè)按鈕鍵16。
操作盤上的燈5大部分為發(fā)光管18，另外還包括發(fā)光條和數(shù)碼表。一個(gè)發(fā)光條等效于一個(gè)發(fā)光管，它只是在外形上呈長條狀。一個(gè)數(shù)碼表由若干位數(shù)碼管組成，每位數(shù)碼管由7個(gè)顯示段加1個(gè)小數(shù)點(diǎn)組成，等效于8個(gè)發(fā)光管18。
位掃描電路13以5～10毫秒的掃描周期對列線6進(jìn)行逐列掃描，掃描采用低電平有效方式，即被掃描的列為低電平，其余的列均處于懸浮狀態(tài)。位掃描電路13同時(shí)將掃描同步信號20送到鍵識(shí)別電路11和燈驅(qū)動(dòng)電路12，以確保鍵識(shí)別電路11、燈驅(qū)動(dòng)電路12和位掃描電路13三者保持同步。在位掃描電路13進(jìn)行掃描的同時(shí)，鍵識(shí)別電路11對鍵陣9的行線7進(jìn)行電平檢測，若檢測到某行線上的電平為低，則表明被掃描列與該行交叉處的按扭鍵16被按下，否則表明按扭鍵16未被按下；與此同時(shí)，燈驅(qū)動(dòng)電路12對燈陣10中被掃描列上處于“亮”態(tài)的發(fā)光管18所在的行線以高電平驅(qū)動(dòng)，將其點(diǎn)亮，反之，對處于“滅”態(tài)的發(fā)光管18所在的行線不予驅(qū)動(dòng)，使之不亮。隨著位掃描電路13對鍵陣9和燈陣10的逐列掃描，鍵識(shí)別電路11和燈驅(qū)動(dòng)電路12重復(fù)上述動(dòng)作，周而復(fù)始，完成對所有鍵4的狀態(tài)識(shí)別和對所有燈5的狀態(tài)驅(qū)動(dòng)。燈5的這種矩陣接法屬動(dòng)態(tài)顯示，利用人眼的0.1秒視覺殘留時(shí)間達(dá)到靜態(tài)顯示的效果。為防止燈5出現(xiàn)閃爍感，要求掃描周期小于0.1秒。
一般來說，鍵的行列接法只適用于同時(shí)只有一個(gè)鍵按下的場合，比如計(jì)算機(jī)鍵盤就屬于這種情況。而發(fā)電機(jī)組的操作盤則是多個(gè)人兩只手同時(shí)操作，存在多個(gè)按扭鍵16同時(shí)按下的情況。二極管17的作用就是為了解決這個(gè)問題，它利用其單向?qū)ㄐ?，讓電流只能從行線7流到列線6，而不能反過來流，使鍵陣9中的各按鈕鍵16之間不能相互干擾。這樣即使有多個(gè)按鈕鍵16同時(shí)按下，鍵識(shí)別電路11也不會(huì)發(fā)生誤判。觸摸鍵盤在操作上一次只能按下一個(gè)鍵，所以不需要在其每個(gè)按鍵上串接二極管17。二極管17采用開關(guān)二極管，比如型號1N4148。
二極管19的作用是為了使燈陣10中的各發(fā)光管18之間相互獨(dú)立、互不干擾，其原理也是利用二極管的單向?qū)ㄐ?，讓電流只能從行線8流到列線6，而不能反向流動(dòng)，達(dá)到不同行列上的發(fā)光管18均可獨(dú)立控制的目的。雖然發(fā)光管18本身也具有單向?qū)щ娦?，從原理上講可不需要二極管19，但由于發(fā)光管18屬于易損器件，如果不串接二極管19，則一旦發(fā)光管18性能不好或損壞，導(dǎo)致其反向電阻過小，將發(fā)生燈串位的現(xiàn)象。所謂燈串位，是指當(dāng)點(diǎn)亮某個(gè)發(fā)光管時(shí)，會(huì)將其它不該亮的發(fā)光管也點(diǎn)亮。二極管19可采用整流二極管，比如型號1N4001，也可采用正向電流在100mA以上的開關(guān)二極管。
操作盤上安裝有上千個(gè)鍵4和上千個(gè)燈5，如果將它們?nèi)糠旁谝粋€(gè)大矩陣?yán)?，那么勢必造成鍵識(shí)別電路11、燈驅(qū)動(dòng)電路12和位掃描電路13三個(gè)外圍電路的規(guī)模非常大，復(fù)雜度非常高，這顯然是不現(xiàn)實(shí)的。為此，必須將這個(gè)大矩陣進(jìn)行分塊，將其分成若干個(gè)小矩陣，使外圍電路的規(guī)模變小。矩陣分割得越小，外圍電路的復(fù)雜性就越小，但矩陣的行列引出線就越多；反之，矩陣分割得越大，矩陣的行列引出線就越少，但復(fù)雜性就越高。比如，對于一個(gè)100×100的矩陣，如果將其分割成4個(gè)50×50的矩陣，則行列引出線總數(shù)為400條，外圍電路所需數(shù)量為4套；而如果將其分割成100個(gè)10×10的矩陣，則行列引出線總數(shù)為2000條，是前面的5倍，外圍電路所需數(shù)量為100套，是前面的25倍。因此，在不明顯增加外圍電路復(fù)雜性的情況下，應(yīng)該盡可能地將矩陣分割得大一些，以減少行列引出線的數(shù)量和外圍電路的套數(shù)，降低安裝、調(diào)試和維護(hù)工作量。本實(shí)施例選擇鍵陣9的規(guī)模為8×8，燈陣10的規(guī)模為16×8，以此作為矩陣的分割規(guī)模。這樣對于640個(gè)鍵和1280個(gè)燈的情況，共有引出線320條，比采用共陰或共陽式所需的1920條引出線少了5倍。
本實(shí)用新型對比現(xiàn)有技術(shù)所具有的主要優(yōu)點(diǎn)為1、燈和鍵采用行列矩陣方式連接，大大減少了引出線的數(shù)量，降低了安裝、調(diào)試和維護(hù)工作量，2、燈陣與鍵陣的列線公用，進(jìn)一步減少了引出線的數(shù)量，降低了成本；3、在鍵和燈上串接二極管，消除了行列矩陣中燈與燈之間及鍵與鍵之間的干擾，允許多個(gè)鍵同時(shí)按下。
權(quán)利要求1.一種發(fā)電機(jī)組仿真培訓(xùn)裝置操作盤，包括操作盤支架(1)、臥盤面(2)、立盤面(3)以及大量安裝在臥盤面(2)和立盤面(3)上的鍵(4)和燈(5)，其特征在于所述的鍵(4)和燈(5)的連接采用行列矩陣方式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)組仿真培訓(xùn)裝置操作盤，其特征在于所述的鍵(4)和燈(5)所構(gòu)成的鍵陣(9)和燈陣(10)公用列線(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)組仿真培訓(xùn)裝置操作盤，其特征在于所述的鍵(4)串接有二極管(17)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)組仿真培訓(xùn)裝置操作盤，其特征在于所述的燈(5)串接有二極管(19)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)組仿真培訓(xùn)裝置操作盤，其特征在于所述的鍵(4)包括按扭鍵(16)、撥碼盤、波段開關(guān)和觸摸鍵。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)組仿真培訓(xùn)裝置操作盤，其特征在于所述的燈(4)包括發(fā)光管(18)、發(fā)光條和數(shù)碼管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)組仿真培訓(xùn)裝置操作盤，其特征在于所述的鍵(4)所構(gòu)成的鍵陣(9)的分割規(guī)模為8×8，所述的燈(5)所構(gòu)成的燈陣(10)的分割規(guī)模為16×8。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種發(fā)電機(jī)組仿真培訓(xùn)裝置操作盤,它包括操作盤支架、臥盤面、立盤面以及大量安裝在臥盤面和立盤面上的燈和鍵,臥盤面和立盤面安裝在操作盤支架上,盤面的大小及燈和鍵在盤面上的位置都與實(shí)際操作盤基本一致,燈及鍵的連接都采用行列矩陣方式,燈包括發(fā)光二極管、發(fā)光條和數(shù)碼管。鍵包括按扭鍵、撥碼盤、波段開關(guān)和觸摸鍵。具有引出線數(shù)量少,安裝、調(diào)試和維護(hù)方便,成本低的特點(diǎn)。
文檔編號G09B23/18GK2412300SQ0022607
公開日2000年12月27日 申請日期2000年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月28日
發(fā)明者邱燕煒 申請人:西安交通大學(xué)