CN105635377B - 一种基于电源有效管理的扩播电话 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于电源有效管理的扩播电话，属于矿用通讯电子设备领域。本发明包括电源管理模块、中央处理器、闭锁电路模块、语音铃音送话电路模块、语音铃音受话电路模块、电池充放电管理模块，电池充放电管理模块包括充电降压模块、电路信号采集模块、电池组件，电池组件内包含两个电池模块；电源管理模块包括3条电源提供线路：降压电源线路、电池组件电源线路、应急外部电源线路；闭锁电路模块由电源管理模块提供电源，语音铃音送话电路模块、语音铃音受话电路模块由电池组件直接供电。本发明电源管理方式高效灵活，保证电池能够充分的充放电，解决了电池镍氢效应带来的寿命短小的问题。
Description
技术领域
本发明属于矿用通讯电子设备领域，更具体地说，涉及一种基于电源有效管理的扩播电话。
背景技术
矿井下具有数量庞大的设备电机，电机启动过程往往需要预警，且电机在遇到紧急事故情况下，需要信号传输。扩播电话是一种矿用本安型扩播通信、信号联络、声光报警和急停闭锁装置，适用于煤矿井下有瓦斯、煤尘***危险的环境。它可以自成扩播通信和打点信号联络***，也可接受外部控制信号，可发出声光报警信号，用于设备起动预告或报警。
扩播电话在煤矿矿井下设备电机自动化***中的作用十分重要，但目前已有的扩播电话电源单一，如若出现异常情况，电源关闭，扩播电话就无法有效的将设备电机的运行信号传输出去。
经检索，专利号：201120577521.5，申请日：2011年12月31日，发明创造名称：矿用本安型带免提全双工扩音电话。该专利中的扩播电话除外接电源外还具有后备电池，当外接电源断电后能保证扩音电话正常工作2小时以上。该专利中，普通的外接电源转化效率低下，电池只是作为备用电源，电源管理并不高效。且现有技术中扩播电话内普遍装有一个电池板或一套电池组，长期的不充分循环充电放电，镍氢电池自带的记忆效应大大减少电池的寿命。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的一种基于电源有效管理的扩播电话，采用高效的电源管理方式，撷取的电压能量少，采用三种电源选择，灵活度高、***应变能力好。采用主要工作电源供电，电池电源待机，合理分配，有效提高能源管理效率，且当过载、异常等情况发生时，只是局部回路断开，扩播电话主路保持长时间不间断供电。采用双电池模块供电，通过检测回路和中央处理器控制使得一个电池模块充电，另一块电池模块放电，保证电池能够充分的充放电，解决了电池镍氢效应带来的寿命短小的问题。
2.技术方案
本发明的一种基于电源有效管理的扩播电话包括电源管理模块、中央处理器、闭锁电路模块、语音铃音送话电路模块以及语音铃音受话电路模块，其特征在于：还包括电池充放电管理模块，所述的电池充放电管理模块包括充电降压模块、电路信号采集模块、以及电池组件，所述电池组件内包含两个电池模块；所述的电源管理模块包括3条电源提供线路：来自电池充放电管理模块中充电降压模块的降压电源线路、来自电池充放电管理模块的电池组件电源线路、以及应急外部电源线路；所述的电池充放电管理模块与中央处理器电连接，中央处理器接收电路信号采集模块的电压电流信号并向充电降压模块输入降压信号、以及向电池组件提供电池模块切换信号；所述的闭锁电路模块由电源管理模块提供电源并与中央处理器电连接，所述语音铃音送话电路模块、语音铃音受话电路模块由电池组件直接供电并与中央处理器电连接，所述语音铃音送话电路模块与所述语音铃音受话电路模块电连接。
作为本发明的进一步改进，所述的充电降压模块包括三极管Q18、充电电流保护电路以及降压管Q3，所述三极管Q18的基极为降压信号的输入端，该降压信号的输入端接入中央处理器，三极管Q18的集电极和发射极通入充电电流保护电路回路，充电电流保护电路与降压管Q3的基极与发射极相连，所述的降压管Q3的集电极分为两路：一路输出降压电源、一路设置有电路信号采集模块组合，而后接入电池组件的电池组充电端；所述的电路信号采集模块与中央处理器相连，将采集到的电池充电电流以及电池充电电压输入中央处理器，且电路信号采集模块将采集到的电池充电电流输入充电电流保护电路；所述电池组件的电池模块切换端口与中央处理器电连接。
作为本发明的进一步改进，所述的电源管理模块包括隔离滤波模块，用于处理+18V交流电，流入电池充放电模块或提供应急外部电源；三条电源提供线路，输入三种不同电源方式；电压转换芯片，用于将上述三种输入电源转换为+5V本安电源。
作为本发明的进一步改进，所述的应急外部电源线路包括启动电流保护电路，用于控制应急外部电源线路关断或打开的三极管Q10，三极管Q10的偏置电阻R30，发射极接地的三极管Q9，以及串接于三极管Q10基极与三极管Q9集电极之间的降压电阻R78，其中，三极管Q10的集电极，三极管Q9的基极均与启动电流保护电路电连接，偏置电阻R30与降压电阻R78串联，三极管Q10的发射极接入电压转换芯片；所述的降压电源线路与电池组件电源线路均分为两路：一路接入电压转换芯片，另一路与三极管Q9的基极电连接。
作为本发明的进一步改进，还包括打点信号选择开关，所述的打点信号选择开关与中央处理器、语音铃音送话电路模块电连接；所述的打点信号选择开关由电源管理模块提供电源。
作为本发明的进一步改进，所述的语音铃音送话电路模块包括数字音频产生电路，所述的语音铃音受话电路模块包括数字功率放大电路。
作为本发明的进一步改进，还包括LED指示灯，所述的LED指示灯与中央处理器相连，所述的LED指示灯由电池组件直接供电。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明的一种基于电源有效管理的扩播电话，电池组件内包括两个电池模块，由中央处理器根据充电电路的电压电流信号来控制电池充电，一个电池模块充电，另一个电池模块放电，始终保证两块电池能够充分充放电，克服了现有的扩播电话中仅有一个电池长期非充分充放电从而因电池的镍氢效应造成的电池寿命短的问题，有效的将一般电池的3个月寿命延长到一年多。
(2)本发明的一种基于电源有效管理的扩播电话，采用电源管理模块提供的电源为主工作回路提供电源，电池组件为扩播电话提供待机电源，在过载等异常情况下，只是局部回路断开，扩播电话主回路保持长时间不间断供电。
(3)本发明的一种基于电源有效管理的扩播电话，电源管理模块采用3种电源依主次供电，灵活性高、***应变能力好。
(4)本发明的一种基于电源有效管理的扩播电话，电源管理模块中的主要工作电源由充电降压回路供给，采用的是高效的充电压降方式变换所得，因效率高，所以由主回路电压所撷取的能量少而较为高效。
(5)本发明的一种基于电源有效管理的扩播电话，电源管理模块中采用的三极管Q9不仅可以作为应急外部电源线路的电路保护开关，还可以作为电池组件电源线路、充电降压电源线路的选择开关。
(6)本发明的一种基于电源有效管理的扩播电话，电池充放电管理模块内部电源线路设计合理，能够有效根据充电电路的电压电流来控制电池模块的切换。
(7)本发明的一种基于电源有效管理的扩播电话，模块电路设计合理，线路简洁，有效降低成本，便于推广使用。
附图说明
图1为本发明中扩播电话的电路模块示意图；
图2为本发明中电池充放电管理模块电路图；
图3为本发明中电源管理模块电路图；
图4为本发明中电池充放电管理电路与电源管理电路的组合图。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图及实施例对本发明作详细描述。
实施例1
如图1所示，本实施例的一种基于电源有效管理的扩播电话，包括电池充放电管理模块、电源管理模块、中央处理器、闭锁电路模块、语音铃音送话电路模块、语音铃音受话电路模块、打点信号选择开关以及LED指示灯。所述的电池充放电管理模块与中央处理器电连接，中央处理器接收电路信号采集模块的电压电流信号并向充电降压模块输入降压信号、以及向电池组件提供电池模块切换信号；所述的闭锁电路模块由电源管理模块提供电源并与中央处理器电连接，所述语音铃音送话电路模块、语音铃音受话电路模块由电池组件直接供电并与中央处理器电连接，所述语音铃音送话电路模块与所述语音铃音受话电路模块电连接。所述的打点信号选择开关与中央处理器、语音铃音送话电路模块电连接；所述的打点信号选择开关由电源管理模块提供电源。所述的LED指示灯与中央处理器相连，所述的LED指示灯由电池组件直接供电。
如图2所示，所述的电池充放电管理模块包括充电降压模块、电路信号采集模块、以及电池组件，所述电池组件内包含两个电池模块；所述的充电降压模块包括三极管Q18、充电电流保护电路以及降压管Q3，所述三极管Q18的基极为降压信号的输入端，该降压信号的输入端接入中央处理器的1脚，三极管Q18的集电极和发射极通入充电电流保护电路回路，充电电流保护电路与降压管Q3的基极与发射极相连，所述的降压管Q3的集电极分为两路：一路输出降压电源、一路设置有电路信号采集模块组合，而后接入电池组件的电池组充电端；所述的电路信号采集模块与中央处理器相连，将采集到的电池充电电流以及电池充电电压输入中央处理器，且电路信号采集模块将采集到的电池充电电流输入充电电流保护电路；所述电池组件的电池模块切换端口与中央处理器的32脚连接。如图所示，交流+18V经过二极管D2单向隔离，由电感L6、电容C12、C26滤波后的主回路电源送入到降压管Q3，降压方式为开关方式，由中央处理器的1脚送出的降压信号经电容C60、电阻R61推动三极管Q18来关断与开通Q3信号，直流信号经二极管D5、电感L3、电容C23滤波得到降压后的直流电源，该电源电压经过电路信号采集模块的电阻R31、R60分压反馈到中央处理器单元，该电压的大小由电阻R62采样经过E1、R65、C9所得电流信号同时反馈到中央处理器单元，该电流信号另一回路经位于充电电流保护电路的电阻R76、R77分压后送入Q77比较，超过一定数值后，通过电阻R70、R79控制Q15输出高电平强制关断降压管Q3。降压后的电源送入到电池组件的第3脚点出组件充电端口，充电电压大小同样由电阻R31、R60分压反馈到中央处理器单元，充电电流由E1、R65、C9反馈到中央处理器单元，电压达到电池组的上限电压后，该降压信号将自动关闭。由中央处理器的32脚输出电池切换信号安排电池组件中的两个电池模块的轮流充放电。
如图3、图4所述的电源管理模块包括隔离滤波模块，用于处理+18V交流电，流入电池充放电模块或提供应急外部电源；3条电源提供线路：来自电池充放电管理模块中充电降压模块的降压电源线路、来自电池充放电管理模块的电池组件电源线路、以及应急外部电源线路，输入三种不同电源方式；电压转换芯片，用于将上述三种输入电源转换为+5V本安电源。所述的应急外部电源线路包括启动电流保护电路，用于控制应急外部电源线路关断或打开的三极管Q10，三极管Q10的偏置电阻R30，发射极接地的三极管Q9，以及串接于三极管Q10基极与三极管Q9集电极之间的降压电阻R78，其中，三极管Q10的集电极，三极管Q9的基极均与启动电流保护电路电连接，偏置电阻R30与降压电阻R78串联，三极管Q10的发射极接入电压转换芯片；所述的降压电源线路与电池组件电源线路均分为两路：一路接入电压转换芯片，另一路与三极管Q9的基极电连接。如图所示，交流+18V经过二极管D2单向隔离，由电感L6、电容C12、C26滤波、由电阻R63和三极管Q12构成启动电流保护电路，如果启动保护电路中的三极管Q12导通输出18V电压经保护电阻R66送入Q9基极，电压经过降压电阻R78降压从而关闭三极管Q10，使应急外部电源线路输入断开，平时状态下，三极管Q12不导通，三极管Q10由偏置电阻R30偏置导通使Q10基送入降压，集成电路U4经中央处理器供电，上述描述电源并非主工作电源，为应急外部电源；主工作电源由电池充放电回路产生的充电降压回路供给，采用的是高效的充电压降方式变换所得，因效率高，所以由主回路电压所拮取能量少而较为高效。高效降压电源经单向二极管D3、R64限流电阻送入到D6的正端，同时通过ZW1稳压二极管击穿后使其Q9导通，关闭主回路供电三极管Q10。还有一个电源来源为电池供电电路，电源由D4单向隔离二极管送入到D6正端，同时通过ZW1稳压二极管击穿后使其Q9导通，关闭主回路供电三极管Q10。本扩播电话中采用三种电源选择，优先使用降压电源，其次为内部电池电源，当电池电压亏电时，主回路的应急外部电源启动电路。
打点信号选择开关共有四种铃音选择，由SW1编码选择铃音由中央处理器的2脚输出，经R4、C6、R9、C5、C56滤波，经三级管Q8放大送入电子开关U3导通传入IC3功率放大，为IC4A、IC4B开关送入音频线路上。所述的语音铃音送话电路模块包括数字音频产生电路，语音由麦克风MIC+端输入经U30电子开关开通C39直流隔离送入集式IC3，再由电子开关IC4A、IC4B控制输出到隔直电容C20到音频线路上。所述的语音铃音受话电路模块包括数字功率放大电路，待机状态下，语音信号通过R12、C16由IC2放大由5脚输出，C21到电子开关U3C送入数字功率放大电路U5推到扬声器。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种基于电源有效管理的扩播电话，包括电源管理模块、中央处理器、闭锁电路模块、语音铃音送话电路模块以及语音铃音受话电路模块，其特征在于：还包括电池充放电管理模块，所述的电池充放电管理模块包括充电降压模块、电路信号采集模块、以及电池组件，所述电池组件内包含两个电池模块；所述的电源管理模块包括3条电源提供线路：来自电池充放电管理模块中充电降压模块的降压电源线路、来自电池充放电管理模块的电池组件电源线路、以及应急外部电源线路；所述的电池充放电管理模块与中央处理器电连接，中央处理器接收电路信号采集模块的电压电流信号并向充电降压模块输入降压信号、以及向电池组件提供电池模块切换信号；所述的闭锁电路模块由电源管理模块提供电源并与中央处理器电连接，所述语音铃音送话电路模块、语音铃音受话电路模块由电池组件直接供电并与中央处理器电连接，所述语音铃音送话电路模块与所述语音铃音受话电路模块电连接，所述的充电降压模块包括三极管Q18、充电电流保护电路以及降压管Q3，所述三极管Q18的基极为降压信号的输入端，该降压信号的输入端接入中央处理器，三极管Q18的集电极和发射极通入充电电流保护电路回路，充电电流保护电路与降压管Q3的基极与发射极相连，所述的降压管Q3的集电极分为两路：一路输出降压电源、一路设置有电路信号采集模块组合，而后接入电池组件的电池组充电端；所述的电路信号采集模块与中央处理器相连，将采集到的电池充电电流以及电池充电电压输入中央处理器，且电路信号采集模块将采集到的电池充电电流输入充电电流保护电路；所述电池组件的电池模块切换端口与中央处理器电连接，所述的电源管理模块包括隔离滤波模块，用于处理+18V交流电，流入电池充放电模块或提供应急外部电源；三条电源提供线路，输入三种不同电源方式；电压转换芯片，用于将上述三种输入电源转换为+5V本安电源，所述的应急外部电源线路包括启动电流保护电路，用于控制应急外部电源线路关断或打开的三极管Q10，三极管Q10的偏置电阻R30，发射极接地的三极管Q9，以及串接于三极管Q10基极与三极管Q9集电极之间的降压电阻R78，其中，三极管Q10的集电极，三极管Q9的基极均与启动电流保护电路电连接，偏置电阻R30与降压电阻R78串联，三极管Q10的发射极接入电压转换芯片；所述的降压电源线路与电池组件电源线路均分为两路：一路接入电压转换芯片，另一路与三极管Q9的基极电连接，还包括打点信号选择开关，所述的打点信号选择开关与中央处理器、语音铃音送话电路模块电连接，高效降压电源经单向二极管D3、R64限流电阻送入到D6的正端，同时通过ZW1稳压二极管击穿后使其Q9导通，关闭主回路供电三极管Q10，还有一个电源来源为电池供电电路，电源由D4单向隔离二极管送入到D6正端，同时通过ZW1稳压二极管击穿后使其Q9导通，关闭主回路供电三极管Q10，本扩播电话中采用三种电源选择，优先使用降压电源，其次为内部电池电源，当电池电压亏电时，主回路的应急外部电源启动电路。
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