一种用于煤机装备智能控制系统的电磁铁控制器的制作方法

1.本实用新型属于煤炭机械装备智能控制系统技术领域，具体涉及一种用于煤机装备智能控制系统的电磁铁控制器。


背景技术：

2.智慧煤矿建设是煤炭工业技术革命、产业转型升级的战略方向和目标，智能化开采是智慧煤矿的核心技术。通过对煤炭机械装备的智能化改造提升，实现对煤炭机械装备的远程、精确控制，是全面达成矿山开采智能化、信息化和无人化总体目标的重要手段和途径。
3.煤炭机械装备智能控制系统的核心电路之一是电磁铁控制器，通过对串行输入数据进行转换生成8位并行输出数据，控制电磁铁驱动电流的快速通断，实现对电磁铁电路的控制。由于煤炭机械装备上的每一个执行部件都需要通过比例电磁铁进行驱动，这就要求控制电路对电磁铁驱动电流具有快速接通和切断的能力，但是，以大规模模拟电路为主的传统电磁铁控制器，构成系统的分立元件数量和种类众多，系统可靠性较差。此外，由于同类元器件的一致性存在差异、不同链路分立元件之间的相互干扰，导致8位并行输出数据同步性不佳，电流通断器的开启和断开的速度不一致，使得比例电磁铁难以保证对煤炭机械装备上的执行部件进行快速、准确控制，特别是在煤炭机械装备远程控制过程中，造成部件执行远远滞后于控制指令，远程控制过程混乱。
4.因此急需一种电磁铁控制器来解决上述问题。


技术实现要素：

5.为解决现有技术的缺点和不足，提供一种用于煤机装备智能控制系统的电磁铁控制器，从而可解决现有智能控制器存在可靠性差、同步性不佳、响应的速度及准确度不高的问题。
6.为实现本实用新型目的而提供的一种用于煤机装备智能控制系统的电磁铁控制器，包括有电流速断保护器阵列、8位串行输入并行输出移位寄存器u1-u4、达林顿管u5-u8、施密特触发器u9-u11、20通道输出接口x和10端口控制接口y，所述电流速断保护器阵列由电流速断保护器d1-d20组合而成，以实现对20个通道的电磁铁驱动电流进行快速切断和快速导通控制，实现电磁铁对煤炭机械装备各机械部件的快速、准确驱动；所述8位串行输入并行输出移位寄存器u1-u4将对外部输入的串行数据转换为并行数据信号，按位分别输入至达林顿管u5-u8；所述达林顿管u5-u8对并行输入数据信号进行功率放大，确保其输出的每一路并行数据信号在输入至电流速断保护器d1-d20的输入端时具有足够的驱动能力，能够驱动电流速断保护器d1-d20进行导通和断开状态的快速切换。
7.作为上述方案的进一步改进，所述电流速断保护器阵列中的电流速断保护器d1
–
d20的vdd端口均与 12v电源连接，所述电流速断保护器d1
–
d20的ctrl端口均与10端口控制接口y的6号端口连接，所述电流速断保护器d1
–
d20的vout端口分别对应与20通道输出接口
x的1、6、11、16、17、12、7、2、3、8、13、18、19、14、9、4、5、10、15、20号端口连接，所述电流速断保护器d1的vin端口与达林顿管u8的16号端口连接，所述电流速断保护器d2-d4的vin端口分别对应与达林顿管u5的16-14号端口连接，所述电流速断保护器d5-d11的vin端口分别对应与达林顿管u6的10-16号端口连接，所述电流速断保护器d12的vin端口分别对应与达林顿管u8的12号端口连接，所述电流速断保护器d13-d16的vin端口分别对应与达林顿管u7的13-10号端口连接，所述电流速断保护器d17-d19的vin端口分别对应与达林顿管u7的14-16号端口连接，所述电流速断保护器d20的vin端口分别对应与达林顿管u8的10号端口连接。
8.作为上述方案的进一步改进，所述8位串行输入并行输出移位寄存器u1-u2的1-7号端口分别对应与达林顿管u5-u6的7-1号端口连接，所述8位串行输入并行输出移位寄存器u3的1-4、6-7号端口分别对应与达林顿管u7的7-4、2-1号端口连接，所述8位串行输入并行输出移位寄存器u1-u4的8号端口均接地，所述8位串行输入并行输出移位寄存器u1-u4的10、16号端口均与 5v电源连接，所述8位串行输入并行输出移位寄存器u1-u4的13号端口均与施密特触发器u11的4号端口连接，所述8位串行输入并行输出移位寄存器u1-u4的12号端口均与施密特触发器u9的6号端口连接，所述8位串行输入并行输出移位寄存器u1-u4的11号端口均与施密特触发器u9的4号端口连接，所述8位串行输入并行输出移位寄存器u1-u4的15号端口分别对应与达林顿管u8的3、1、5、7号端口连接，所述8位串行输入并行输出移位寄存器u1的9号端口与8位串行输入并行输出移位寄存器u2的14号端口连接，所述8位串行输入并行输出移位寄存器u1的14号端口与施密特触发器u10的4号端口连接，所述8位串行输入并行输出移位寄存器u2的9号端口与8位串行输入并行输出移位寄存器u3的14号端口连接，所述8位串行输入并行输出移位寄存器u3的9号端口与8位串行输入并行输出移位寄存器u4的14号端口连接。
9.作为上述方案的进一步改进，所述达林顿管u5的13-10号端口与10端口控制接口y的2-5号端口连接，所述达林顿管u5
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u8的8号端口均接地，所述达林顿管u5
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u8的9号接口均与 12v电源连接，所述达林顿管u8的14号端口与10端口控制接口y的1号端口连接。
10.作为上述方案的进一步改进，所述施密特触发器u10-u11的3号端口接地，所述施密特触发器u10-u11的5号端口与 5v电源连接，所述施密特触发器u10-u11的2号端口分别对应与施密特触发器u9的10、8号端口连接，所述施密特触发器u9的1号端口与电容c50的一端连接后接地，所述施密特触发器u9的3、5、9、11号端口连接分别对应与10端口控制接口y的8、7、10、9号端口连接，所述施密特触发器u9的7、13号端口接地，所述施密特触发器u9的14号端口与电容c50的另一端、 5v电源连接。
11.作为上述方案的进一步改进，所述电流速断保护器d1-d20的电路中包括有电阻r1-r7、电容c1-c2、晶体管v1-v2、p沟道增强型功率场效应晶体管v3、n沟道增强型场效应晶体管v4、二极管v5-v6、肖特基二极管v7，所述p沟道增强型功率场效应晶体管v3的引脚1与晶体管v1-v2的引脚3、肖特基二极管v7的阴极及电阻r5-r6的一端连接，所述肖特基二极管v7的阳极与电阻r5的另一端、电容c2的一端及n沟道增强型场效应晶体管v4的引脚1连接，所述电阻r6的另一端与电容c2的另一端、n沟道增强型场效应晶体管v4的引脚2、电阻r7的一端及电流速断保护器d1-d20的vin端口连接，所述p沟道增强型功率场效应晶体管v3的引脚2与电流速断保护器d1-d20的vout端口连接，所述p沟道增强型功率场效应晶体管v3的引脚3与晶体管v1的引脚1、晶体管v2的引脚2、电容c1的一端及电阻r2-r3的一端连接，所述晶
体管v2的引脚1与电阻r3的另一端、电阻r4的一端、电容c1的另一端连接，所述电阻r4的另一端与二极管v6的阳极连接，所述二极管v6的阴极与二极管v5的阴极、n沟道增强型场效应晶体管v4的引脚3连接，所述二极管v5的阳极与电流速断保护器d1-d20的ctrl端口连接，所述晶体管v1的引脚2与电阻r1的一端连接，所述电阻r1-r2、r7的另一端与电流速断保护器d1-d20的vdd端口连接。
12.本实用新型的有益效果是：
13.与现有技术相比，本实用新型提供的一种用于煤机装备智能控制系统的电磁铁控制器，通过电流速断保护器阵列对20个通道的电磁铁驱动电流进行快速切断和快速导通控制，实现电磁铁对煤炭机械装备各机械部件的快速、准确驱动；8位串行输入并行输出移位寄存器对外部输入的串行数据转换为并行数据信号，按位分别输入至达林顿管电路；达林顿管电路对并行输入数据信号进行功率放大，确保其输出的每一路并行数据信号在输入至电流速断保护器的输入端时具有足够的驱动能力，能够驱动电流速断保护器进行导通和断开状态的快速切换；此外，达林顿管电路还会将5路控制信号通过控制接口y并行输出。
14.本装置与主控电路、比例电磁铁系统、射频接收电路和数据接口电路一同构成煤炭机械装备智能遥控器，通过智能遥控器实现煤炭机械装备启动和动作执行的远程控制以及数据通信的远程获取。
附图说明
15.图1是本实用新型的结构示意图。
16.图2是本实用新型中电流速断保护器的电路连接图。
具体实施方式
17.以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明：
18.本实用新型提供了一种用于煤机装备智能控制系统的电磁铁控制器，包括有电流速断保护器阵列、8位串行输入并行输出移位寄存器u1-u4、达林顿管u5-u8、施密特触发器u9-u11、20通道输出接口x和10端口控制接口y，电流速断保护器阵列由电流速断保护器d1-d20组合而成，以实现对20个通道的电磁铁驱动电流进行快速切断和快速导通控制，实现电磁铁对煤炭机械装备各机械部件的快速、准确驱动；8位串行输入并行输出移位寄存器u1-u4将对外部输入的串行数据转换为并行数据信号，按位分别输入至达林顿管u5-u8；达林顿管u5-u8对并行输入数据信号进行功率放大，确保其输出的每一路并行数据信号在输入至电流速断保护器d1-d20的输入端时具有足够的驱动能力，能够驱动电流速断保护器d1-d20进行导通和断开状态的快速切换。
19.其中：电流速断保护器阵列中的电流速断保护器d1
–
d20的vdd端口均与 12v电源连接，电流速断保护器d1
–
d20的ctrl端口均与10端口控制接口y的6号端口连接，电流速断保护器d1
–
d20的vout端口分别对应与20通道输出接口x的1、6、11、16、17、12、7、2、3、8、13、18、19、14、9、4、5、10、15、20号端口连接，电流速断保护器d1的vin端口与达林顿管u8的16号端口连接，电流速断保护器d2-d4的vin端口分别对应与达林顿管u5的16-14号端口连接，电流速断保护器d5-d11的vin端口分别对应与达林顿管u6的10-16号端口连接，电流速断保护器d12的vin端口分别对应与达林顿管u8的12号端口连接，电流速断保护器d13-d16的vin端
口分别对应与达林顿管u7的13-10号端口连接，电流速断保护器d17-d19的vin端口分别对应与达林顿管u7的14-16号端口连接，电流速断保护器d20的vin端口分别对应与达林顿管u8的10号端口连接。
20.电流速断保护器阵列由20个结构和功能相同的电流速断保护器组成，包含三个功能：一是接收由达林顿管输出的并行数据，控制电流速断保护器中驱动电流的开启与关闭；二是根据输入的并行控制数据，输出稳定的驱动电流，并且保证驱动电流快速、准确的切断或开启；三是通过外部输入的控制信号对电流速断保护器通断速度进行调节。
21.8位串行输入并行输出移位寄存器u1-u2的1-7号端口分别对应与达林顿管u5-u6的7-1号端口连接，8位串行输入并行输出移位寄存器u3的1-4、6-7号端口分别对应与达林顿管u7的7-4、2-1号端口连接，8位串行输入并行输出移位寄存器u1-u4的8号端口均接地，8位串行输入并行输出移位寄存器u1-u4的10、16号端口均与 5v电源连接，8位串行输入并行输出移位寄存器u1-u4的13号端口均与施密特触发器u11的4号端口连接，8位串行输入并行输出移位寄存器u1-u4的12号端口均与施密特触发器u9的6号端口连接，8位串行输入并行输出移位寄存器u1-u4的11号端口均与施密特触发器u9的4号端口连接，8位串行输入并行输出移位寄存器u1-u4的15号端口分别对应与达林顿管u8的3、1、5、7号端口连接，8位串行输入并行输出移位寄存器u1的9号端口与8位串行输入并行输出移位寄存器u2的14号端口连接，8位串行输入并行输出移位寄存器u1的14号端口与施密特触发器u10的4号端口连接，8位串行输入并行输出移位寄存器u2的9号端口与8位串行输入并行输出移位寄存器u3的14号端口连接，8位串行输入并行输出移位寄存器u3的9号端口与8位串行输入并行输出移位寄存器u4的14号端口连接。
22.8位串行输入并行输出移位寄存器采用级联形式连接，包含两个功能：一是接收外部输入的串行数据和时钟信号，将串行数据转换为并行数据，按位输出至达林顿管电路输入端；二是接收外部输入的选通信号和输出使能信号实现寄存器状态控制。
23.达林顿管u5的13-10号端口与10端口控制接口y的2-5号端口连接，达林顿管u5
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u8的8号端口均接地，达林顿管u5
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u8的9号接口均与 12v电源连接，达林顿管u8的14号端口与10端口控制接口y的1号端口连接。
24.达林顿管电路由4组达林顿管组成，包含三个功能：接收8位串行输入并行输出移位寄存器输出的并行数据；输出20路并行数据至电流速断保护器阵列；输出5路控制信号至控制端口y。
25.施密特触发器u10-u11的3号端口接地，施密特触发器u10-u11的5号端口与 5v电源连接，施密特触发器u10-u11的2号端口分别对应与施密特触发器u9的10、8号端口连接，施密特触发器u9的1号端口与电容c50的一端连接后接地，施密特触发器u9的3、5、9、11号端口连接分别对应与10端口控制接口y的8、7、10、9号端口连接，施密特触发器u9的7、13号端口接地，施密特触发器u9的14号端口与电容c50的另一端、 5v电源连接。
26.施密特触发器电路包含两个功能：一是在控制接口和8位串行输入并行输出移位寄存器之间形成缓冲；二是对外部输入的串行数据、控制信号进行同步和校正。
27.另外，电流速断保护器d1-d20的电路中包括有电阻r1-r7、电容c1-c2、晶体管v1-v2、p沟道增强型功率场效应晶体管v3、n沟道增强型场效应晶体管v4、二极管v5-v6、肖特基二极管v7，p沟道增强型功率场效应晶体管v3的引脚1与晶体管v1-v2的引脚3、肖特基二极
管v7的阴极及电阻r5-r6的一端连接，肖特基二极管v7的阳极与电阻r5的另一端、电容c2的一端及n沟道增强型场效应晶体管v4的引脚1连接，电阻r6的另一端与电容c2的另一端、n沟道增强型场效应晶体管v4的引脚2、电阻r7的一端及电流速断保护器d1-d20的vin端口连接，p沟道增强型功率场效应晶体管v3的引脚2与电流速断保护器d1-d20的vout端口连接，p沟道增强型功率场效应晶体管v3的引脚3与晶体管v1的引脚1、晶体管v2的引脚2、电容c1的一端及电阻r2-r3的一端连接，晶体管v2的引脚1与电阻r3的另一端、电阻r4的一端、电容c1的另一端连接，电阻r4的另一端与二极管v6的阳极连接，二极管v6的阴极与二极管v5的阴极、n沟道增强型场效应晶体管v4的引脚3连接，二极管v5的阳极与电流速断保护器d1-d20的ctrl端口连接，晶体管v1的引脚2与电阻r1的一端连接，电阻r1-r2、r7的另一端与电流速断保护器d1-d20的vdd端口连接。
[0028] 其中：施密特触发器u9为6通道反相施密特触发器74hc14d，施密特触发器u10为单路施密特触发缓冲器sn74lvc1g17，施密特触发器u11为单路施密特触发反相器sn74ahc1g14，达林顿管u5-u8 为达林顿管uln2003，8位串行或并行输出移位寄存器u1-u4为8位串行或并行输出移位寄存器74hc595d，晶体管v1-v2为pnp型晶体管bcw70，p沟道增强型功率场效应晶体管v3为p沟道增强型功率场效应晶体管nce01p13k，n沟道增强型场效应晶体管v4为n沟道增强型场效应晶体管bss138。
[0029]
以上实施例不局限于该实施例自身的技术方案，实施例之间可以相互结合成新的实施例。以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型技术方案的范围内。