礦用電機(jī)車多功能儀表原理及應(yīng)用

于仕鋒

（黑龍江雞西市城山煤礦運(yùn)輸區(qū)，黑龍江 雞西 158100）

1 概述

現(xiàn)代化的煤礦運(yùn)輸系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著煤炭和煤炭以外的物資及人員這兩大運(yùn)輸任務(wù)。生產(chǎn)物資和人員是井下運(yùn)輸?shù)囊粋€(gè)重要環(huán)節(jié)。電機(jī)車因?yàn)槠洳倏氐撵`活和簡(jiǎn)便在井下運(yùn)輸系統(tǒng)中占據(jù)著重要的地位。經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展要求煤礦須相應(yīng)的加大產(chǎn)煤及運(yùn)輸?shù)男?，但是，煤礦井下生產(chǎn)環(huán)境比較復(fù)雜，造成了電機(jī)車在行駛速度過(guò)快時(shí)容易引起撞車、追尾、翻車等交通事故，造成人身傷亡。因此需要研究一種多功能測(cè)試儀表及報(bào)警裝置來(lái)限制電機(jī)車的運(yùn)行速度。單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使得傳統(tǒng)的測(cè)速裝置在完成基本的速度測(cè)量任務(wù)的同時(shí)可以具備更加智能化的功能。設(shè)計(jì)電機(jī)車智能多功能測(cè)試儀表裝置具有測(cè)速、測(cè)溫、電機(jī)車運(yùn)行電流檢測(cè)以及當(dāng)班里程、總里程計(jì)算和超速報(bào)警及耗電量顯示功能。

2 多功能儀表的工作原理

圖1 -1

本儀表采用單片機(jī)控制原理，液晶顯示技術(shù)，該儀表由8051單片機(jī)、驅(qū)動(dòng)電路、液晶顯示器、報(bào)警電路、監(jiān)測(cè)傳感器、掉電檢測(cè)電路、時(shí)鐘電路及電源等部分組成（如圖所示1-1）將安裝在機(jī)車輪緣上的磁控制開(kāi)關(guān)信號(hào)，單片機(jī)測(cè)量外部傳感器信號(hào)，通過(guò)計(jì)算得到各狀態(tài)量，并進(jìn)一步得到需要的計(jì)算值。硬件電路為模塊化設(shè)計(jì)，按照不同的功能將電路分成各個(gè)模塊，軟件調(diào)試時(shí)對(duì)各模塊分開(kāi)編程。考慮到裝置的運(yùn)行環(huán)境，硬件電路和軟件編程中設(shè)計(jì)了相應(yīng)的抗干擾部分，以最大限度的增強(qiáng)裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性。經(jīng)單片機(jī)處理后，換算成機(jī)車速度、里程。隨機(jī)機(jī)車速度信號(hào)與人工設(shè)定的最高限速比較后，可顯示節(jié)段運(yùn)行信號(hào)和超速報(bào)警信號(hào)，同時(shí)可控制機(jī)車行駛狀態(tài)。經(jīng)霍爾元件可監(jiān)測(cè)整機(jī)的工作電流和累計(jì)電量。經(jīng)溫度傳感器可測(cè)量機(jī)車周圍的環(huán)境溫度。經(jīng)分壓電阻可測(cè)量機(jī)車的電源電壓。

3 工作原理方框圖（如圖1-1）

4 系統(tǒng)要求

4.1 《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：“列車運(yùn)行速度不得超過(guò)4米/秒”。

4.2 考慮到煤礦井下環(huán)境潮濕，特別是夏季軌道面黏著系數(shù)更低很容易打滑，這樣列車制動(dòng)后仍留有一定的緩沖距離，因此本儀表具有超速剎車功能，進(jìn)而避免因超速造成制動(dòng)距離加大事故，又不影響到其它車輛，保證了靈敏度和可靠性。

5 多功能儀表發(fā)揮性能

該測(cè)速表能實(shí)現(xiàn)耗電量及里程累計(jì)功能，能隨時(shí)查詢機(jī)車每天運(yùn)行里程及耗電量，便于檢查人員計(jì)算機(jī)車運(yùn)輸效率，查詢每臺(tái)機(jī)車發(fā)揮性能為多少？這樣便于架線電機(jī)車與礦用變頻機(jī)車耗電量比較，對(duì)于煤礦用戶可靠數(shù)據(jù)證明，該裝置能對(duì)機(jī)車超速時(shí)進(jìn)行報(bào)警及緊急剎車，避免由于機(jī)車超速行駛造成運(yùn)輸事故，進(jìn)而提高機(jī)車運(yùn)輸穩(wěn)定性。

該儀表測(cè)量電動(dòng)機(jī)溫度、電流和電壓，進(jìn)而提高機(jī)車轉(zhuǎn)子使用壽命，防止因機(jī)車過(guò)熱、過(guò)壓、過(guò)電流等方面因素造成機(jī)車絕緣損壞或線圈燒壞使電機(jī)車轉(zhuǎn)子燒壞。

6 多功能儀表安裝及使用方法

該儀表必須將霍爾元件接到電動(dòng)機(jī)干線電纜上。同時(shí)速度傳感器應(yīng)固定在輪對(duì)上且應(yīng)盡量固定在車輪外緣上，進(jìn)而減少機(jī)車速度測(cè)量誤差（同時(shí)使用電纜必須使用屏蔽電纜，防止外界電信號(hào)干擾）。同時(shí)該儀表本身自帶一塊電池，在安裝時(shí)，必須時(shí)刻保證電池處于充電狀態(tài)。安裝分壓電阻時(shí)，必須固定在一個(gè)安全位置。

該儀表測(cè)量范圍為：電壓范圍為：DC0-1000V，測(cè)量電流范圍為：DC0-400A；測(cè)量速度范圍為：0-30km/h，里程顯示范圍為：0-9999Km；耗電量顯示范圍為：0-99999KW；溫度顯示范圍為：-55℃±125℃該儀表主要包括四大功能鍵：（1）顯示查詢鍵；（2）速度記憶查詢鍵；（3）調(diào)整功能菜單鍵；（4）翻頁(yè)鍵。

6.1 顯示查詢鍵：主要作用是轉(zhuǎn)換顯示電壓、電流、速度、里程、溫度、耗電量 、時(shí)間等主要信息的查詢。其次起到返回作用。

6.2 速度記憶鍵：查詢當(dāng)前10分鐘的速度，按加、減鍵翻頁(yè)，按查詢鍵返回主目錄。

6.3 調(diào)整鍵：進(jìn)行時(shí)間日期設(shè)置，按此鍵括號(hào)移動(dòng)調(diào)整項(xiàng)，按加減鍵進(jìn)行調(diào)整，按查詢鍵返回主目錄。

6.4 加、減鍵：按加、減鍵進(jìn)行功能設(shè)置，按加、減上下翻頁(yè)顯示，按查詢鍵返回主目錄。

使用多功能儀表注意事項(xiàng)：⑴對(duì)輪矩設(shè)定，按速度記憶鍵調(diào)整輪矩設(shè)定數(shù)，按調(diào)整鍵括號(hào)取消，并且保存數(shù)據(jù)。⑵對(duì)里程、耗電量清零設(shè)定，按速度記憶鍵清零數(shù)據(jù)，按查詢鍵返回主菜單，防止因誤操作造成數(shù)據(jù)清零。

結(jié)束語(yǔ)

電機(jī)車智能測(cè)速儀表裝置的應(yīng)用，方便了煤礦對(duì)電機(jī)車的有效管理和監(jiān)督，對(duì)煤礦的安全生產(chǎn)起到了極大的提升和促進(jìn)作用，具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用價(jià)值。

[1]何立民.單片機(jī)高級(jí)教程[M].北京航空航天太學(xué)出版社.2000.

[2]陳愛(ài)萍，等.礦山架線電機(jī)車智能超速報(bào)警記錄儀的研制[M].湖南工程學(xué)院學(xué)報(bào).2003.

[3]陳愛(ài)萍，等.智能速度里程表的設(shè)計(jì)[J].儀表技術(shù)，2002.