專(zhuān)利名稱(chēng)：帶有光電耦合型本安先導(dǎo)電路的礦用磁力起動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及礦用磁力起動(dòng)器，特別是一種帶有光電耦合型本安先導(dǎo)電路的礦用磁力起動(dòng)器。
目前，隔爆兼本安型的礦用磁力起動(dòng)器普遍采用直流電磁繼電器型本安先導(dǎo)回路，其作用是通過(guò)按鈕獲得起、停信號(hào)后，通過(guò)繼電器將控制信號(hào)傳遞至主接觸器，控制主接觸器的開(kāi)、停，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦用電機(jī)的開(kāi)、停控制。在實(shí)際使用中，該繼電器型本安先導(dǎo)回路存在以下缺陷1)為滿(mǎn)足本安要求，直流電磁繼電器線(xiàn)圈的工作電壓、電流不能太大，而繼電器動(dòng)作又需要足夠的能量，因而對(duì)繼電器性能提出了很高的要求，現(xiàn)有的繼電器一致性差，較難滿(mǎn)足要求，常常不能理想地運(yùn)行。
2)直流電磁繼電器工作電壓有一定的范圍，而礦用電氣設(shè)備的供電電壓往往有較大波動(dòng)，常造成繼電器拒動(dòng)。
3)為使繼電器在起動(dòng)按鈕按下時(shí)吸合，控制電纜短路時(shí)不能吸合，在回路中串聯(lián)了電阻，并聯(lián)了電容，這一方面增加了電路的復(fù)雜性，另一方面這些元件參數(shù)選擇范圍很小，超過(guò)范圍會(huì)使繼電器難以吸合或不能滿(mǎn)足本安要求，電壓波動(dòng)時(shí)還會(huì)引起電路功能失常，性能不穩(wěn)定，可靠性欠理想。
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種帶有光電耦合型本安先導(dǎo)電路的礦用磁力起動(dòng)器，以提高磁力起動(dòng)器的電壓適應(yīng)性和工作可靠性。
本實(shí)用新型的礦用磁力起動(dòng)器是現(xiàn)有產(chǎn)品的改進(jìn)型產(chǎn)品，其包括隔爆外殼(30)、隔離換向開(kāi)關(guān)(1)、由固態(tài)繼電器驅(qū)動(dòng)的主接觸器KM、主變壓器T1、電流互感器(2)、由固態(tài)繼電器驅(qū)動(dòng)的隔離繼電器J1、本安變壓器T2及控制電路裝置。
所述的控制電路裝置包括單片機(jī)(4)，連接于單片機(jī)(4)AB、DB、CB總線(xiàn)上的EPROM存儲(chǔ)器(7)、I/O接口電路(18、19)、A/D轉(zhuǎn)換器(17)，連接于A/D轉(zhuǎn)換電路(17)輸入端的取樣電路(16)，連接于I/O接口電路(19)輸出端的LED數(shù)字顯示板(5)，及與I/O接口電路(18)連接的撥碼開(kāi)關(guān)(23)。
其特征在于還包括連接于單片機(jī)(4)I/O口的光電耦合型本安先導(dǎo)電路(3)。該電路含有光電耦合器IC1、IC2、IC3、IC4，限流電阻Ra、Rb、Rc、Rd，本安變壓器T2，遠(yuǎn)近控制開(kāi)關(guān)(8)，起動(dòng)按鈕(10)，停止按鈕(11)，遠(yuǎn)控起動(dòng)按鈕(12)，遠(yuǎn)控停止按鈕(13)，用于判斷起動(dòng)或電纜短路狀態(tài)的二極管D1、D2；光電耦合器IC1、IC2的輸入端同向串聯(lián)，光電耦合器IC3、IC4的輸入端同向串聯(lián)，IC1的正輸入端和IC3的負(fù)輸入端均接本安變壓器T2次級(jí)繞組，IC2的負(fù)輸入端和IC4的正輸入端均接串聯(lián)電阻Ra、Rb的一端，本安變壓器T2的次級(jí)繞組另一端接串聯(lián)電阻Rd、Rc的一端，起動(dòng)按鈕(10)、停止按鈕(11)和二極管D1串聯(lián)，起動(dòng)按鈕(10)與停止按鈕(11)的公共端和起動(dòng)按鈕(10)的另一端分別接遠(yuǎn)近控制開(kāi)關(guān)(8)的c、a端，遠(yuǎn)控起動(dòng)按鈕(12)、遠(yuǎn)控停止按鈕(13)和二極管D2串聯(lián)，遠(yuǎn)控起動(dòng)按鈕(12)與停止按鈕(13)的公共端和遠(yuǎn)控起動(dòng)按鈕(12)的另一端分別接遠(yuǎn)近控制開(kāi)關(guān)(8)的d、b端，遠(yuǎn)近控制開(kāi)關(guān)(8)的e端連接串聯(lián)電阻Ra、Rb的另一端，遠(yuǎn)近控制開(kāi)關(guān)(8)的e、f端跨接主控按觸器KM的常開(kāi)觸點(diǎn)KM2，二極管D1、D2的負(fù)端均接串聯(lián)電阻Rd、Rc的另一端，光電耦合器IC1～I(xiàn)C4輸出的一端均接正電源，光電耦合器IC1～I(xiàn)C4輸出的另一端分別接單片機(jī)(4)的P1.0、P1.1、P1.3、P1.2端。
本實(shí)用新型的
如下圖1為磁力起動(dòng)器的外形示意圖；圖2為其控制電路圖；圖3為其工作流程圖。
圖1中的各部分分別為外殼(30)，門(mén)(33)，焊接在外殼上的滑橇(34)，控制電纜出線(xiàn)口(35)、(36)，動(dòng)力電纜出線(xiàn)口(31)、(32)，裝在外殼上的隔離開(kāi)關(guān)(1)，裝在門(mén)(33)背面的顯示電路極(5)，裝在門(mén)上的起動(dòng)按鈕(10)、停止按鈕(11)、漏電試驗(yàn)按鈕(21)、過(guò)流試驗(yàn)按鈕(22)及復(fù)位按鈕(20)。
在圖2所示的控制電路圖中，(1)為隔離換向開(kāi)關(guān)，(2)為電流互感器，KM為主接觸器，T1為主變壓器，它提供兩組36VAC、9VAC，一組36VAC電壓給控制電路、主按觸器KM及隔離繼電器J1的線(xiàn)圈工作。T2為本安變壓器，它將另一組36VAC變?yōu)?2VAC。
本電路的核心是單片機(jī)(4)，圖中選用8031單片機(jī)，通過(guò)AB、DB、CB三總線(xiàn)與EPROM存儲(chǔ)器(7)、I/O接口電路(18、19)、及A/D轉(zhuǎn)換電路(17)連接，按鈕(20)為復(fù)位按鈕，電流互感器(2)輸出的電流信號(hào)經(jīng)取樣電路(16)變?yōu)?～5VDC電壓信號(hào)，送入A/D電路(17)，然再送入單片機(jī)(4)處理。漏電信號(hào)經(jīng)D3、J1-1、KM1進(jìn)入取樣電路(16)，變?yōu)?～5VDC電壓信號(hào)后，再進(jìn)入A/D電路(17)。連接于二極管D3與地之間的按鈕(21)用于檢測(cè)電路的漏電閉鎖功能。連接于取樣電路(16)的按鈕(22)用于檢測(cè)電路的過(guò)流保護(hù)功能。(23)為撥碼開(kāi)關(guān)，通過(guò)I/O接口(18)將電流整定值輸入單片機(jī)(4)。(5)為L(zhǎng)ED數(shù)字顯示面板，其連接于I/O接口(19)的輸出端。J2為控制繼電器，單片機(jī)(4)通過(guò)I/O接口(18)控制其動(dòng)作，在多臺(tái)連鎖控制時(shí)，J2-1觸點(diǎn)控制下一臺(tái)起動(dòng)器的開(kāi)停。(6)為第二臺(tái)起動(dòng)器主接觸器的輔助觸點(diǎn)，用于多臺(tái)連鎖控制時(shí)，下一臺(tái)開(kāi)停狀態(tài)的信號(hào)反饋。
(3)為光電耦合型本安先導(dǎo)電路，它包括光耦合器IC1～I(xiàn)C4，限流電阻Ra、Rb、Rc、Rd，遠(yuǎn)近控制開(kāi)關(guān)(8)，起動(dòng)按鈕(10)，停止按鈕(11)，遠(yuǎn)控盒中的遠(yuǎn)控起動(dòng)按鈕(12)，遠(yuǎn)控停止按鈕(13)，用于判斷起動(dòng)或電纜短路的二極管D1、D2，用于起動(dòng)信號(hào)自保的主接觸器輔助觸點(diǎn)KM2。
光電耦合型本安先導(dǎo)電路在起動(dòng)過(guò)程、停止過(guò)程及控制電纜短路時(shí)，分別向單片機(jī)8031的P1端口送入相應(yīng)的控制電平。
起動(dòng)過(guò)程遠(yuǎn)近控制開(kāi)關(guān)(8)處于上位時(shí)，按下起動(dòng)按鈕(10)，T2的次級(jí)經(jīng)IC1、IC2、Ra、Rb、起動(dòng)按鈕(10)、停止按鈕(11)、二極管D1、Rc、Rd形成閉合回路，IC1、IC2導(dǎo)通，IC1、IC2的輸出變?yōu)楦唠娖?，在R1C1、R2C2上產(chǎn)生直流高電平進(jìn)入單片機(jī)的P1.0、P1.1端口。此時(shí)，由于二極管的單向?qū)щ娦?，IC3、IC4不導(dǎo)通，故它們輸出的低電平分別進(jìn)入單片機(jī)的P1.2、P1.3端口，當(dāng)遠(yuǎn)近控制開(kāi)關(guān)(8)處于下位時(shí)，用遠(yuǎn)控起動(dòng)按鈕(12)控制的起動(dòng)過(guò)程同上，不再贅述。
停止過(guò)程在起動(dòng)狀態(tài)下，當(dāng)遠(yuǎn)近控制開(kāi)關(guān)處于上位時(shí)，按下停止按鈕(11)，則控制電路不再形成閉合回路，IC1～I(xiàn)C4均不導(dǎo)通，輸出均為低電平，送入單片機(jī)的P1.0、P1.1、P1.3、P1.2端，在程序控制下，通過(guò)P1.5輸出低電平，使固態(tài)繼電器SSR2輸出斷路，使主接觸器釋放。當(dāng)遠(yuǎn)近控制開(kāi)關(guān)(8)處于下位時(shí)，用遠(yuǎn)控程停止按鈕(13)控制的停止過(guò)程同上，不再贅述。
控制電纜短路當(dāng)電纜短路時(shí)，T2次級(jí)經(jīng)IC1、IC2、Ra、Rb、Rc、Rd，形成閉合回路，經(jīng)IC3、IC4、Ra、Rb、Rc、Rd也形成閉合回路，IC1～I(xiàn)C均輸出高電平，單片機(jī)按收到此四個(gè)高電平后，使P1.4、輸出低電平，使主接觸器KM不能起動(dòng)。
整機(jī)工作過(guò)程如圖3所示。
準(zhǔn)備過(guò)程上電后，單片機(jī)從P1.4輸出高電平，使SSR1吸合，J1吸合，漏電檢測(cè)回路連通，電阻信號(hào)經(jīng)D3、J1-1、KM2進(jìn)入取樣電路(16)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器(17)送入單片機(jī)，當(dāng)漏電電阻阻值大于額定值時(shí)，整機(jī)處于準(zhǔn)備狀態(tài)。
漏電閉鎖如發(fā)生漏電，或者在面板上按下按鈕(21)，電阻信號(hào)經(jīng)D3、J1-1、KM1進(jìn)入取樣電路，經(jīng)A/D變換送入單片機(jī)，單片機(jī)執(zhí)行漏電閉鎖，這時(shí)即使按下起動(dòng)按鈕，P1.0、P1.1變?yōu)楦唠娖剑膊荒芷饎?dòng)主接觸器。
起動(dòng)過(guò)程在準(zhǔn)備狀態(tài)下，若按下起動(dòng)按鈕，P1.0、P1.1變?yōu)楦唠娖剑琍1.2、P1.3為低電平，單片機(jī)首先向P1.4輸出低電平，使SSR1斷開(kāi)，J1斷開(kāi)，使漏電檢測(cè)電路斷開(kāi)，然后向P1.5輸出高電平，使SSR2吸合，KM吸合，完成起動(dòng)過(guò)程。
吸合狀態(tài)起動(dòng)完成后，進(jìn)入吸合狀態(tài)。單片機(jī)輪流檢測(cè)三個(gè)電流值、程控反饋信號(hào)以及光耦型先導(dǎo)電路的信號(hào)，并向LED數(shù)字顯示電路輸出工作電流值。
過(guò)流保護(hù)過(guò)程在吸合狀態(tài)下，若電流大于額定電流值，按照過(guò)流倍數(shù)越高，斷電時(shí)間越短的原則實(shí)施斷電，單片機(jī)從P1.5輸出低電平，SSR2斷開(kāi)，KM斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)保護(hù)。同時(shí)向數(shù)字顯示電路輸出過(guò)流時(shí)電流值。
斷相保護(hù)過(guò)程在吸合狀態(tài)下，若某相電流遠(yuǎn)小于其它相電流值，發(fā)生斷相，單片機(jī)從P1.5輸出低電平，SSR2斷開(kāi)，KM斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)保護(hù)，同時(shí)向數(shù)字顯示電路輸出斷相相序號(hào)。
程序控制保護(hù)過(guò)程在吸合狀態(tài)下，多臺(tái)程序控制選擇開(kāi)關(guān)(24)的狀態(tài)通過(guò)I/O接口(18)輸入單片機(jī)。若處在程序控制狀態(tài)，則單片機(jī)通過(guò)I/O接口(18)獲取第二召起動(dòng)器輔助觸點(diǎn)(6)的狀態(tài)，若第二臺(tái)已起動(dòng)，則進(jìn)入正常運(yùn)行，若第二臺(tái)在9秒內(nèi)沒(méi)有起動(dòng)，則單片機(jī)從P1.5輸出低電平，SSR2斷開(kāi)，KM斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)保護(hù)。同時(shí)向數(shù)字顯示電路輸出程序控制保護(hù)代碼。
停止過(guò)程在吸合狀態(tài)下，若按下停止按鈕，則P1.0、P1.1變?yōu)榈碗娖?，單片機(jī)從P1.5輸出低電平，SSR2斷開(kāi)，KM斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)停止。延時(shí)后，單片機(jī)從P1.4輸出高電平，使SSR1吸合，J1吸合，漏電檢測(cè)回路連通，進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)如下本實(shí)用新型的起動(dòng)器采用光電耦合型本安先導(dǎo)電路，取代了傳統(tǒng)起動(dòng)器的直流繼電器型本安先導(dǎo)回路，實(shí)現(xiàn)了微機(jī)控制。取消了易出現(xiàn)電氣、機(jī)械故障的電磁繼電器，代之以光電耦合器，電路的功耗降低了20％左右，擴(kuò)大了其對(duì)電源的適應(yīng)性范圍，傳統(tǒng)電磁繼電器適應(yīng)電源波動(dòng)范圍為75～150％，而本光電耦合型產(chǎn)品范圍可擴(kuò)大到30～300％。將傳統(tǒng)的電感電容性本安電路改為電阻性本安電路，元器件減少，提高了其電壓適應(yīng)性，降低了電路本安端口的輸出功率，本安性增強(qiáng)，可靠性增加。
起動(dòng)器整機(jī)實(shí)現(xiàn)微機(jī)自動(dòng)檢測(cè)控制，數(shù)字顯示，在顯示面板上可隨時(shí)顯示起動(dòng)狀態(tài)、停止?fàn)顟B(tài)及電纜短路故障等信息，直觀可靠，便于工作人監(jiān)視或排除故障。
權(quán)利要求1.一種帶有光電耦合型本安先導(dǎo)電路的礦用磁力起動(dòng)器，包括隔爆外殼(30)、隔離換向開(kāi)關(guān)(1)、由固態(tài)繼電器驅(qū)動(dòng)的主接觸器KM、主變壓器T1、電流互感器(2)、由固態(tài)繼電器驅(qū)動(dòng)的隔離繼電器J1、本安變壓器T2及控制電路裝置；所述的控制電路裝置包括單片機(jī)(4)，連接于單片機(jī)(4)AB、DB、CB總線(xiàn)上的EPROM存儲(chǔ)器(7)、I/O接口電路(18、19)、A/D轉(zhuǎn)換器(17)，連接于A/D轉(zhuǎn)換器(17)輸入端的取樣電路(16)，連接于I/O接口電路(19)輸出端的LED數(shù)字顯示板(5)，及與I/O接口電路(18)連接的撥碼開(kāi)關(guān)(23)其特征在于還包括連接于單片機(jī)(4)I/O口的光電耦合型本安先導(dǎo)電路；該電路含有光電耦合器IC1、IC2、IC3、IC4，限流電阻Ra、Rb、Rc、Rd，本安變壓器T2，遠(yuǎn)近控制開(kāi)關(guān)(8)，起動(dòng)按鈕(10)，停止按鈕(11)，遠(yuǎn)控起動(dòng)按鈕(12)，遠(yuǎn)控停止按鈕(13)，用于判斷起動(dòng)或電纜短路狀態(tài)的二極管D1、D2，光電耦合器IC1和IC2的輸入端同向串聯(lián)，光電耦合器IC3和IC4的輸入端同向串聯(lián)，IC1輸入正端和IC3輸入負(fù)端均接本安變壓器T2次級(jí)繞組的一端，IC2的輸入負(fù)端和IC4的輸入正端均接串聯(lián)Ra、Rb的一端，本安變壓器T2次級(jí)繞組的另一端接串聯(lián)電阻Rd、Rc的一端，起動(dòng)按鈕(10)、停止按鈕(11)和二極管D1串聯(lián)，起動(dòng)按鈕(10)與停止按鈕(11)的公共端和起動(dòng)按鈕(10)的另一端分別接遠(yuǎn)近控制開(kāi)關(guān)(8)的c、a端，遠(yuǎn)控起動(dòng)按鈕(12)、遠(yuǎn)控停止按鈕(13)和二極管D2串聯(lián)，遠(yuǎn)控起動(dòng)按鈕(12)與停止按鈕(13)的公共端和遠(yuǎn)控起動(dòng)按鈕(12)的另一端分別接遠(yuǎn)近控制開(kāi)關(guān)(8)的d、b端，遠(yuǎn)近控制開(kāi)關(guān)(8)e端連接串聯(lián)電阻Ra、Rb的另一端，遠(yuǎn)近控制開(kāi)關(guān)(8)的e、f端跨接主接觸器KM的常開(kāi)觸點(diǎn)KM2，二極管D1、D2的負(fù)端均接串聯(lián)電阻Rd、Rc的另一端，光電耦合器IC1、IC2、IC3、IC4輸出的一端均接電源正極，IC1、IC2、IC3、IC4輸出的另一端分別接單片機(jī)(4)的P1.0、P1.1、P1.3、P1.2端。
專(zhuān)利摘要一種帶有光電耦合型本安先導(dǎo)電路的礦用磁力起動(dòng)器,包括:隔爆外殼、隔離換向開(kāi)關(guān)、主接觸器、主變壓器、電流互感器、隔離繼電器及控制電路裝置,其控制電路裝置采用光電耦合型本安先導(dǎo)電路,微機(jī)自動(dòng)檢測(cè)控制,數(shù)字顯示。其電源適應(yīng)范圍寬,功耗大大降低,本安性能增強(qiáng),工作可靠性增加,能隨時(shí)顯示起動(dòng)、停止及電纜短路等狀態(tài)信息,直觀可靠,便于工作人員隨時(shí)監(jiān)視或排除故障,廣泛適應(yīng)于采礦行業(yè)使用。
文檔編號(hào)H03K17/78GK2362235SQ9824615
公開(kāi)日2000年2月2日 申請(qǐng)日期1998年11月5日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月5日
發(fā)明者楊衛(wèi)英, 鄭國(guó)莘 申請(qǐng)人:楊衛(wèi)英, 鄭國(guó)莘