CN103883407A - 小型柴油发电机组用保护控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种保护控制器，尤其是一种小型柴油发电机组用保护控制器，属于柴油发电机组保护的技术领域。按照本发明提供的技术方案，所述小型柴油发电机组用保护控制器，包括控制单元模块；所述控制单元模块的输入端通过转速采样模块与用于测量转速的转速传感器连接，控制单元模块的输入端通过模拟量输入模块与机油压力传感器、冷却水温传感器及机油温度传感器连接，控制单元模块的输出端与显示模块、输出驱动模块以及转速输出控制模块连接。本发明结构紧凑，使用方便，能对柴油发电机组的工作过程进行有效监控，安全可靠。
Description
技术领域
本发明涉及一种保护控制器，尤其是一种小型柴油发电机组用保护控制器，属于柴油发电机组保护的技术领域。
背景技术
柴油发电机组是一种小型发电设备，是指以柴油等为燃料，以柴油机为原动机带动发电机发电的动力机械。整套机组一般由柴油机、发电机等部件组成，整体可以固定在基础上，定位使用，也可以装在拖车上，供移动使用。
柴油机要满足未来排放水平和节能要求，必须采用电控技术，其中控制器是最为关键和重要的部件，通过控制器不仅能指挥柴油机正常运转，而且还可以随时监测柴油机和整车的运行状态，将相关信息传送给仪表等设备。现有的柴油发电机组保护器难以满足柴油发电机组的工作使用要求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种小型柴油发电机组用保护控制器，其结构紧凑，使用方便，能对柴油发电机组的工作过程进行有效监控，安全可靠。
按照本发明提供的技术方案，所述小型柴油发电机组用保护控制器，包括控制单元模块；所述控制单元模块的输入端通过转速采样模块与用于测量转速的转速传感器连接，控制单元模块的输入端通过模拟量输入模块与机油压力传感器、冷却水温传感器及机油温度传感器连接，控制单元模块的输出端与显示模块、输出驱动模块以及转速输出控制模块连接。
所述控制单元模块通过RS485通信模块与上位机连接。：所述控制单元模块的输入端与按键输入模块连接，控制单元模块的电源端通过电源稳压模块与供电电源连接。
所述控制单元模块通过开关量输入模块与远程模块连接。所述远程模块包括GPRS模块、3G通讯模块或4G通讯模块。
所述转速输出控制模块的输出端与调速电路连接；转速输出控制电路包括芯片U1，所述芯片U1的VDD1端、VDD2端均与5V电压连接，且芯片U1的VDD1端还通过电容C17接地，电容C17的两端并联有电容C18；芯片U1的GND1端、GND2端均接地；芯片U1的VIA端、VIB端、VIC端分别通过电阻R13、电阻R14、电阻R15与5V电压连接；芯片U1的VOA端与芯片U2的CS/LD端连接，芯片U1的VOB端与芯片U2的SCK连接，芯片U1的VOC端与芯片U2的SDI端，芯片U2的VCC端与VCC端连接，芯片U2的VOUT端与运算放大器U11A的同相端连接；
运算放大器U11A的反相端与电阻R16的一端及电阻R19的一端连接，电阻R16的另一端与电容C40的一端、电容C43的一端及芯片U1的VCC端连接，电阻R19的另一端与运算放大器U11A的输出端及电阻R17的一端连接，电阻R17的另一端与运算放大器U11B的反相端以及电阻R21的一端连接，电阻R21的另一端与电阻R20的一端及电感L2的一端连接，电阻R20的另一端与运算放大器U11B的输出端连接；运算放大器U11B的同相端与电阻R18的一端连接，电阻R18的另一端与电容C45的一端连接后接地，电容C45的另一端与运算放大器U11B的负电源端连接，运算放大器U11B的正电源端通过电容C39接地，电感L2的另一端与二极管D31的阴极端及接口J1的一端连接，二极管D31的阳极端与接口J1的公共端连接后接地。
所述RS485通信模块包括芯片U3，所述芯片U3的RO端与电阻R5连接，芯片U3的RE端及芯片U3的DE端相互连接后与电阻R6连接，芯片U3的DI端与电阻R7连接，芯片U3的VCC端与5V电源连接，且芯片U3的VCC端通过电容C6接地；芯片U3的GND端接地，芯片U3的B-端与电阻R10、稳压二极管DZ1的阴极端及电阻R9的一端连接，电阻R10的另一端接地，稳压二极管DZ1的阳极端接地，电阻R9的另一端与瞬变抑制二极管D4的一端及电阻R12的一端连接，瞬变抑制二极管D4的另一端接地；芯片U3的A+端与电阻R11的一端、稳压二极管DZ2的阴极端以及电阻R8的一端连接，电阻R11的另一端接地，稳压二极管DZ2的阳极端接地，电阻R8的另一端与瞬变抑制二极管D3的一端及电阻R12的另一端连接，瞬变抑制二极管D3的另一端接地。
所述转速采样模块包括电阻R1，电阻R1的一端与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与电阻R3的一端、二极管D1的阴极端及三极管Q1的基极端连接，电阻R3的另一端及二极管D1的阳极端均接地，三极管Q1的发射极端接地，三极管Q1的集电极端通过电阻R4与5V电压连接，三极管Q1的集电极端通过电容C1接地。
所述模拟量输入模块包括芯片U4，所述芯片U4的VCC端与5V电压连接，芯片U4的X0端与电容C8的一端及电阻R32的一端连接，电容C8的另一端接地，电阻R32的另一端通过电阻R31与5V电压连接；芯片U4的X1端与电容C9的一端及电阻R34的一端连接，电容C9的另一端接地，电阻R34的另一端通过电阻R33与5V电压连接；
芯片U4的X2端与电容C10的一端及电阻R36的一端连接，电容C10的另一端接地，电阻R36的另一端通过电阻R35与5V电压连接；芯片U4的X3端与电容C11的一端及电阻R38的一端连接，电容C11的另一端接地，电阻R38的另一端通过电阻R37与5V电压连接；
芯片U4的X4端与电容C12的一端及电阻R40的一端连接，电容C12的另一端接地，电阻R40的另一端通过电阻R39与5V电压连接；芯片U4的X5端与电容C13的一端及电阻R42的一端连接，电容C13的另一端接地，电阻R42的另一端通过电阻R41与5V电压连接；
芯片U4的X6端与电容C14的一端及电阻R44的一端连接，电容C14的另一端接地，电阻R44的另一端通过电阻R43与5V电压连接；芯片U4的X7端与电容C15的一端及电阻R46的一端连接，电容C15的另一端接地，电阻R46的另一端通过电阻R45与5V电压连接。
本发明的优点：控制单元模块通过转速采样模块对转速传感器的转速信号进行采样，通过模拟量输入模块对机油压力传感器、冷却水温度传感器、机油温度传感器的信号进行采样，控制单元模块能通过显示模块来显示输出上述工作时的工作状态，通过输出驱动模块以及转速输出控制模块对柴油发电机组的输出驱动以及转速控制，结构紧凑，使用方便，能对柴油发电机组的工作过程进行有效监控，安全可靠。
附图说明
图1为本发明的结构框图。
图2为本发明转速输出控制的电路原理图。
图3为本发明RS485通信模块的电路原理图。
图4为本发明模拟量输入模块的电路原理图。
图5为本发明转速采样模块的电路原理图。
附图标记说明：1-控制单元模块、2-转速采样模块、3-转速传感器、4-RS485通信模块、5-上位机、6-显示模块、7-按键输入模块、8-开关量输入模块、9-远程模块、10-输出驱动模块、11-转速输出控制模块、12-调速电路、13-电源稳压模块、14-机油压力传感器、15-冷却水温传感器、16-机油温度传感器及17-模拟量输入模块。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示：为了能对柴油发电机组的工作过程进行有效监控，本发明包括控制单元模块1；所述控制单元模块1的输入端通过转速采样模块2与用于测量转速的转速传感器3连接，控制单元模块1的输入端通过模拟量输入模块17与机油压力传感器14、冷却水温传感器15及机油温度传感器16连接，控制单元模块1的输出端与显示模块6、输出驱动模块10以及转速输出控制模块11连接。
具体地，控制单元模块1可以采用单片机，具体的单片机的型号为STC12C5A60S2。控制单元模块1通过转速采样模块2来采集转速传感器3的转速信号，并通过模拟量输入模块17同时采集柴油发电机组的机油压力、冷却水温度、机油温度等，还可以采集机油油位，通过对上述工作参数的采集，判断柴油发电机组的工作状态，并通过显示模块6来输出上述参数值，便于管理人员进行观察及有效地管理，显示模块6可以采用LCD或LED显示屏。控制单元模块1可以通过输出驱动模块10驱动柴油发电机组，并通过转速输出控制模块11对柴油发电机组的转速进行有效调节。
所述控制单元模块1通过RS485通信模块4与上位机5连接。控制单元模块1通过RS485通信模块4以RS485的方式与上位机5进行通讯，能通过上位机5对柴油发电机组的工作状态进行集中管理。
所述控制单元模块1的输入端与按键输入模块7连接，控制单元模块1的电源端通过电源稳压模块13与供电电源连接。通过按键输入模块7能向控制单元模块1输入所需的命令或参数内容，通过电源稳压模块13确保供电电源对控制单元1以及其他电路工作电压的稳定性，电源稳压模块13可以采用常规的稳压结构，此处不再赘述，供电电源能提供整个电路所需的5V以及12V工作电压。所述控制单元模块1通过开关量输入模块8与远程模块9连接。所述远程模块9包括GPRS模块、3G通讯模块或4G通讯模块。远程模块9能接收远程命令，远程命令能通过开关量输入模块8输入到控制单元模块1内，以实现整个柴油发电机组的工作启动或关闭。
如图2所示，所述转速输出控制模块11的输出端与调速电路12连接；转速输出控制电路11包括芯片U1，所述芯片U1的VDD1端、VDD2端均与5V电压连接，且芯片U1的VDD1端还通过电容C17接地，电容C17的两端并联有电容C18；芯片U1的GND1端、GND2端均接地；芯片U1的VIA端、VIB端、VIC端分别通过电阻R13、电阻R14、电阻R15与5V电压连接；芯片U1的VOA端与芯片U2的CS/LD端连接，芯片U1的VOB端与芯片U2的SCK连接，芯片U1的VOC端与芯片U2的SDI端，芯片U2的VCC端与VCC端连接，芯片U2的VOUT端与运算放大器U11A的同相端连接；
运算放大器U11A的反相端与电阻R16的一端及电阻R19的一端连接，电阻R16的另一端与电容C40的一端、电容C43的一端及芯片U1的VCC端连接，电阻R19的另一端与运算放大器U11A的输出端及电阻R17的一端连接，电阻R17的另一端与运算放大器U11B的反相端以及电阻R21的一端连接，电阻R21的另一端与电阻R20的一端及电感L2的一端连接，电阻R20的另一端与运算放大器U11B的输出端连接；运算放大器U11B的同相端与电阻R18的一端连接，电阻R18的另一端与电容C45的一端连接后接地，电容C45的另一端与运算放大器U11B的负电源端连接，运算放大器U11B的正电源端通过电容C39接地，电感L2的另一端与二极管D31的阴极端及接口J1的一端连接，二极管D31的阳极端与接口J1的公共端连接后接地。
具体地，所述芯片U1芯片采用ADUM1300型的芯片，芯片U2用于实现DAC的转换，运算放大器U11A及运算放大器U11B均采用型号为LM2904的芯片。转速输出控制模块11通过调速电路12实现对柴油发电机组转速的调节控制。本发明实施例中，通过接口J1与控制单元模块1连接。
如图3所示，所述RS485通信模块4包括芯片U3，所述芯片U3的RO端与电阻R5连接，芯片U3的RE端及芯片U3的DE端相互连接后与电阻R6连接，芯片U3的DI端与电阻R7连接，芯片U3的VCC端与5V电源连接，且芯片U3的VCC端通过电容C6接地；芯片U3的GND端接地，芯片U3的B-端与电阻R10、稳压二极管DZ1的阴极端及电阻R9的一端连接，电阻R10的另一端接地，稳压二极管DZ1的阳极端接地，电阻R9的另一端与瞬变抑制二极管D4的一端及电阻R12的一端连接，瞬变抑制二极管D4的另一端接地；芯片U3的A+端与电阻R11的一端、稳压二极管DZ2的阴极端以及电阻R8的一端连接，电阻R11的另一端接地，稳压二极管DZ2的阳极端接地，电阻R8的另一端与瞬变抑制二极管D3的一端及电阻R12的另一端连接，瞬变抑制二极管D3的另一端接地。
芯片U3的RO端通过电阻R5与控制单元模块1连接，以接收控制单元模块1输出的RDX信号，芯片U3的RE端以及DE端通过电阻R6与控制单元模块1连接，以接收控制单元模块1输出端RS485数据信号，芯片U3的DI端通过电阻R7与控制单元模块1连接，以接收控制单元模块1输出的TXD信号。所述接口J6与上位机3连接。
所述芯片U3采用STC3485EXA型号的芯片，芯片U3用于实现485信号的驱动，本发明实施例中，还包括接口J6，所述接口J6分别与电阻R12的两端连接，用于与上位机3的RS485接口连接，上位机3一般采用计算机。
如图5所示，所述转速采样模块2包括电阻R1，电阻R1的一端与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与电阻R3的一端、二极管D1的阴极端及三极管Q1的基极端连接，电阻R3的另一端及二极管D1的阳极端均接地，三极管Q1的发射极端接地，三极管Q1的集电极端通过电阻R4与5V电压连接，三极管Q1的集电极端通过电容C1接地。三极管Q1的集电极端与控制单元模块1的输入端连接，以向控制单元模块1输入转速信号。
如图4所示，所述模拟量输入模块17包括芯片U4，所述芯片U4的VCC端与5V电压连接，芯片U4的X0端与电容C8的一端及电阻R32的一端连接，电容C8的另一端接地，电阻R32的另一端通过电阻R31与5V电压连接；芯片U4的X1端与电容C9的一端及电阻R34的一端连接，电容C9的另一端接地，电阻R34的另一端通过电阻R33与5V电压连接；
芯片U4的X2端与电容C10的一端及电阻R36的一端连接，电容C10的另一端接地，电阻R36的另一端通过电阻R35与5V电压连接；芯片U4的X3端与电容C11的一端及电阻R38的一端连接，电容C11的另一端接地，电阻R38的另一端通过电阻R37与5V电压连接；
芯片U4的X4端与电容C12的一端及电阻R40的一端连接，电容C12的另一端接地，电阻R40的另一端通过电阻R39与5V电压连接；芯片U4的X5端与电容C13的一端及电阻R42的一端连接，电容C13的另一端接地，电阻R42的另一端通过电阻R41与5V电压连接；
芯片U4的X6端与电容C14的一端及电阻R44的一端连接，电容C14的另一端接地，电阻R44的另一端通过电阻R43与5V电压连接；芯片U4的X7端与电容C15的一端及电阻R46的一端连接，电容C15的另一端接地，电阻R46的另一端通过电阻R45与5V电压连接。
本发明实施例中，芯片U4采用4051型号的芯片，芯片U4的X0端可以用来对油压信号的采样，芯片U4的X1可以用于对水温信号的采样，芯片U4的X2端可以用来对油温信号的采样，芯片U4的X3端可以用来对油位信号的采样，芯片U4的X4~X7可以根据需要对柴油发电机组的其他工作信号进行采样，具体不再一一列举。芯片U4的X端通过电阻R47与控制单元模块1的输入端连接，芯片U4的A端、B端、C端以及INH端与控制单元模块1的输入端连接。
本发明控制单元模块1通过转速采样模块2对转速传感器3的转速信号进行采样，通过模拟量输入模块17对机油压力传感器14、冷却水温度传感器15、机油温度传感器16的信号进行采样，控制单元模块1能通过显示模块6来显示输出上述工作时的工作状态，通过输出驱动模块10以及转速输出控制模块11对柴油发电机组的输出驱动以及转速控制，结构紧凑，使用方便，能对柴油发电机组的工作过程进行有效监控，安全可靠。
Claims (9)
1.一种小型柴油发电机组用保护控制器，包括控制单元模块（1）；其特征是：所述控制单元模块（1）的输入端通过转速采样模块（2）与用于测量转速的转速传感器（3）连接，控制单元模块（1）的输入端通过模拟量输入模块（17）与机油压力传感器（14）、冷却水温传感器（15）及机油温度传感器（16）连接，控制单元模块（1）的输出端与显示模块（6）、输出驱动模块（10）以及转速输出控制模块（11）连接。
2.根据权利要求1所述的小型柴油发电机组用保护控制器，其特征是：所述控制单元模块（1）通过RS485通信模块（4）与上位机（5）连接。
3.根据权利要求1所述的小型柴油发电机组用保护控制器，其特征是：所述控制单元模块（1）的输入端与按键输入模块（7）连接，控制单元模块（1）的电源端通过电源稳压模块（13）与供电电源连接。
4.根据权利要求1所述的小型柴油发电机组用保护控制器，其特征是：所述控制单元模块（1）通过开关量输入模块（8）与远程模块（9）连接。
5.根据权利要求4所述的小型柴油发电机组用保护控制器，其特征是：所述远程模块（9）包括GPRS模块、3G通讯模块或4G通讯模块。
6.根据权利要求1所述的小型柴油发电机组用保护控制器，其特征是：所述转速输出控制模块（11）的输出端与调速电路（12）连接；转速输出控制电路（11）包括芯片U1，所述芯片U1的VDD1端、VDD2端均与5V电压连接，且芯片U1的VDD1端还通过电容C17接地，电容C17的两端并联有电容C18；芯片U1的GND1端、GND2端均接地；芯片U1的VIA端、VIB端、VIC端分别通过电阻R13、电阻R14、电阻R15与5V电压连接；芯片U1的VOA端与芯片U2的CS/LD端连接，芯片U1的VOB端与芯片U2的SCK连接，芯片U1的VOC端与芯片U2的SDI端，芯片U2的VCC端与VCC端连接，芯片U2的VOUT端与运算放大器U11A的同相端连接；
运算放大器U11A的反相端与电阻R16的一端及电阻R19的一端连接，电阻R16的另一端与电容C40的一端、电容C43的一端及芯片U1的VCC端连接，电阻R19的另一端与运算放大器U11A的输出端及电阻R17的一端连接，电阻R17的另一端与运算放大器U11B的反相端以及电阻R21的一端连接，电阻R21的另一端与电阻R20的一端及电感L2的一端连接，电阻R20的另一端与运算放大器U11B的输出端连接；运算放大器U11B的同相端与电阻R18的一端连接，电阻R18的另一端与电容C45的一端连接后接地，电容C45的另一端与运算放大器U11B的负电源端连接，运算放大器U11B的正电源端通过电容C39接地，电感L2的另一端与二极管D31的阴极端及接口J1的一端连接，二极管D31的阳极端与接口J1的公共端连接后接地。
7.根据权利要求2所述的小型柴油发电机组用保护控制器，其特征是：所述RS485通信模块（4）包括芯片U3，所述芯片U3的RO端与电阻R5连接，芯片U3的RE端及芯片U3的DE端相互连接后与电阻R6连接，芯片U3的DI端与电阻R7连接，芯片U3的VCC端与5V电源连接，且芯片U3的VCC端通过电容C6接地；芯片U3的GND端接地，芯片U3的B-端与电阻R10、稳压二极管DZ1的阴极端及电阻R9的一端连接，电阻R10的另一端接地，稳压二极管DZ1的阳极端接地，电阻R9的另一端与瞬变抑制二极管D4的一端及电阻R12的一端连接，瞬变抑制二极管D4的另一端接地；芯片U3的A+端与电阻R11的一端、稳压二极管DZ2的阴极端以及电阻R8的一端连接，电阻R11的另一端接地，稳压二极管DZ2的阳极端接地，电阻R8的另一端与瞬变抑制二极管D3的一端及电阻R12的另一端连接，瞬变抑制二极管D3的另一端接地。
8.根据权利要求1所述的小型柴油发电机组用保护控制器，其特征是：所述转速采样模块（2）包括电阻R1，电阻R1的一端与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与电阻R3的一端、二极管D1的阴极端及三极管Q1的基极端连接，电阻R3的另一端及二极管D1的阳极端均接地，三极管Q1的发射极端接地，三极管Q1的集电极端通过电阻R4与5V电压连接，三极管Q1的集电极端通过电容C1接地。
9.根据权利要求1所述的小型柴油发电机组用保护控制器，其特征是：所述模拟量输入模块（17）包括芯片U4，所述芯片U4的VCC端与5V电压连接，芯片U4的X0端与电容C8的一端及电阻R32的一端连接，电容C8的另一端接地，电阻R32的另一端通过电阻R31与5V电压连接；芯片U4的X1端与电容C9的一端及电阻R34的一端连接，电容C9的另一端接地，电阻R34的另一端通过电阻R33与5V电压连接；
芯片U4的X2端与电容C10的一端及电阻R36的一端连接，电容C10的另一端接地，电阻R36的另一端通过电阻R35与5V电压连接；芯片U4的X3端与电容C11的一端及电阻R38的一端连接，电容C11的另一端接地，电阻R38的另一端通过电阻R37与5V电压连接；
芯片U4的X4端与电容C12的一端及电阻R40的一端连接，电容C12的另一端接地，电阻R40的另一端通过电阻R39与5V电压连接；芯片U4的X5端与电容C13的一端及电阻R42的一端连接，电容C13的另一端接地，电阻R42的另一端通过电阻R41与5V电压连接；
芯片U4的X6端与电容C14的一端及电阻R44的一端连接，电容C14的另一端接地，电阻R44的另一端通过电阻R43与5V电压连接；芯片U4的X7端与电容C15的一端及电阻R46的一端连接，电容C15的另一端接地，电阻R46的另一端通过电阻R45与5V电压连接。
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2014
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