CN1166570A - 柴油机智能控制器 - Google Patents
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Abstract
一种柴油机智能控制器，包括转速检测装置、油压检测装置、油温检测装置、水温检测装置、微机控制电路、动态扫描键盘显示电路、光报警电路、声报警电路、保护电路、调速控制装置、微机监控电路以及电源电路。转速及运行时间是数字显示，油压、油温和水温用条图显示，集柴油机的运行参数监测显示、报警、保护控制以及更进一步调速控制于一体并能远距通讯联网，且能在恶劣的环境条件下可靠地工作。
Description
本发明涉及一种柴油机智能控制器，更具体地说是一种对柴油机运行参数监测显示、超限报警、保护控制以及进一步调速控制的柴油机控制装置，适用于柴油机及柴油发电机组。
目前，柴油机的机油压力、机油温度、冷却水温度、转速及运行时间等参数的测量显示以及上述参数超限时报警自动保护而使柴油机停车，大多采用的是独立的单元，且多数采用的模拟电路并使用故障率高、精度差、寿命低、体积大的指针式仪表测量显示(参见中国专利CN2074815U和CN2032252U)。中国专利CN2088168U公开了一种采用微机控制电路，在柴油机的转速、油压、油温、水温超限时报警、保护控制的柴油机智能保护器，但由于电路的抗电磁干扰能力或对电源波动能力差等原因，造成在恶劣环境条件下报警保护控制失常。
本发明的目的在于：提供一种采用微机控制电路、动态扫描键盘显示电路并能在恶劣环境条件下可靠工作的，集柴油机参数监测显示、报警、保护控制于一体的柴油机智能控制器。
本发明的另一目的在于：在前述柴油机智能控制器上装设一调速装置，以形成集柴油机运行参数监测显示、报警、保护控制及调速控制于一体的柴油机智能控制器。
本发明的又一个目的在于：前述的柴油机智能控制器的微机电路上备有一通讯接口，使其与主计算机实现远距通讯联网。
根据本发明的目的，提供一柴油机智能控制器，它包括进行柴油机参数检测的转速检测装置、油压检测装置、油温检测装置、水温检测装置、微机控制电路和与微机控制电路的输出端连接的动态键盘显示电路、光报警电路、声报警电路、保护电路以及电源电路。
本发明的微机控制电路的输出端还连接一个调速控制装置。
本发明的微机控制电路包括单片机、与之连接的程序存储器、数据存储器、地址锁存器和晶体振荡器，上电复位电路经非门和驱动器连接至单片机的复位端，使单片机上电正常工作，和地址总线连接的译码器输出片选信号，以选通程序存储器、数据存储器、动态扫描键盘显示电路中的键盘显示接口器件及锁存器；其中，数据存储器采用的是电可擦除只读存储器，用来记录柴油机行时间，并通过键操作可使该时间在4位数码管上显示；其中，单片机具有4路10位A/D输入接口，具有两个16位定时器，具有全双工通讯接口，具有若干开关量输入输出接口。本发明的动态扫描键盘显示电路以键盘显示接口器件为核心器件，包括段码驱动器、位码译码器、位码驱动器、非门、数码管和发光二极管；键盘显示接口器件输出的表示油压、油温和水温的段码信号是经过段码驱动器驱动由发光二极管组成的条图显示器的段码，输出的表示柴油机转速、运行时间的位码信号是经过位码译码器、位码驱动器驱动由数码管组成的位码显示器的位码。
本发明的微机控制电路和动态键盘显示电路还与一个微机监控电路连接，该微机监控电路由P监控芯片和与之连接的电阻构成基本的监控单元，还包括有非门、与非门和驱动器；P监控芯片的复位输出信号经驱动器接至单片机的复位端，再经非门接至动态扫描键盘显示电路中的键盘显示接口器件的复位端，P监控芯片输出的PFO信号连接至单片机的外部中断、并经与非门控制数据存储器的写信号。
本发明的电源电路采用的是开关式集成一体化电源，直接将24V直流电源转变为5V直流电源。本发明与现有技术相比具有下述优点：1.本发明的多功能一体化使得主机不再为了配套的需要在柴油机上找地方加装单一功能的柴油机监测显示、报警、保护控制以及调速控制装置，从而器件数量大大减少，体积重量大大降低且操作简单、维护方便、可靠性大大增强；动态扫描键盘显示技术将转速和运行时间用数码显示，油压、油温水温用条图显示，不仅显示新颖美观，较之静态显示器而言，还减少了元器件数量，功耗降低，发热量小，使可靠性也得到增强。2.在微机控制电路中，采用电可擦除只读存储器记录柴油机的运行时间，通过键操作在4位数码管上显示，比起机械计时器则结构简单、计时准确、显示也新颖美观、且不易修改。3.微机控制电路中备有全双工通讯接口而便于与主计算机联网。4.微机监控电路的设置使在软件内部监控的基础上增加了一个外部监控功能，大大提高了***的实用性、可靠性。5.开关集成一体化带隔离电源的应用大大增强了抗电磁干扰的能力和对电源波动的能力，在恶劣的环境条件下，能够保持正常工作，其优点是以用三端稳压器为核心的线性电源无可比拟的。本发明的解决方案，下面将结合附图进行说明。
图1是根据本发明的一个实施例而做出的柴油机智能控制器的结构框图；图2是微机控制电路示意图；图3是动态扫描键盘显示电路示意图；图4是微机监控电路示意图；图5是光报警电路示意图；图6是声报警电路示意图；图7是转速检测装置电路示意图；图8是油压检测装置电路示意图；图9是油温或水温检测装置电路示意图；图10是保护电路示意图；
下面通过实施例来进一步介绍本发明。
图1为本发明的一个实施例的结构框图。转速检测装置(1)包括转速采集元件和由运算放大器、施密特反相器、计数器以及与其相连接的电阻、电容、二等元器件组成的信号处理电路(见图7)，来自转速采集元件的脉冲信号经滤波、整形后放大，再经计数器(N)分频后输送至微机控制电路(11)中单片机8098(D1)的高速输入单元。油压检测装置由油压采集元件和信号处理电路两部份组成，信号处理电路中包括运算放大器、精密稳压二极管、电阻器、电位器、电容器等元器件(见图8)。由运算放大器为核心的恒流源电路为油压采集元件提供一恒电流，将油压变化引起的电阻变化转换成电压的变化，并将该电压值经过运算放大器放大后送至微机控制电路(11)中的A/D输入接口，在软件程序的控制下，将模拟信号转换成数字量而计算出油压值。图中电阻器(R46)是为提高油压采集元件抗震性能而设计的电路，在相应的软件程序控制下，使油压采集元件和油压信号处理电路在强烈震动下能稳定、可靠地工作。图(1)中的油温检测装置(3)和水温检测装置(4)都是由集成温敏元件和信号处理电路两部份组成，它们的信号处理电路分别包括运算放大器和由精密稳压二极管、电阻器、电容器等元器件组成的高输入阻抗差动放大器(见图9)。图(1)中均微机控制电路(11)是以MCS-96系列中8098单片机(D1)为核心，包括程序存储器2764(D2)、数据存储器2864(D4)、地址锁存器74LS373(D5)以及由晶体XTAL和电容(C7、C9)组成的晶体振荡器。由电容(C3)、电阻(R15)组成的上电复位电路经非门74LS14(D11：E)和驱动器7407(D9：C)连接至8098单片机(D1)的复位端，使单片机上电正常工作，和地址总线连接的译码器74LS139(D6)输出片选信号，以选通程序存储器(D2)、数据存储器(D4)、键盘显示接口器件(D7)、锁存器(D12)。其中数据存储器采用的是电可擦除只读存储器，用于记录柴油机的运行时间，并通过键操作可使该时间在4位数码管显示器上显示，与采用机械计时器相比较，该方案具有结构简单、计时准确可靠、显示方式新颖美观并可防止人为修改等优点。8098单片机(D1)上具有4路10位A/D输入接口，直接将油压检测装置(2)、油温检测装置(3)和水温检测装置(4)输出的压力温度模拟信号转换成数字信号；8098单片机(D1)具有记录外部发生时间的高速输入单元，接收来自转速检测装置(1)的转速信号，在软件程序的控制下，通过测量转速信号的周期计算出柴油机的转速。8098单片机(D1)还具有全双工通讯接口，用于串行通讯和远距传输。图1所述的动态扫描键盘显示电路(10)以键盘显示接口器件8279(D7)为核心，包括段码驱动器7407 (D8、D9)、位码译码器74LS154(D14)、位码驱动器75451(D15～22)、非门74LS14(D11：E)、数码管(HL1～4)、发光二极管(HL5～96见图3)；微机控制电路(11)根据输入的转速(或运行时间)、油压、油温、水温等参数，经软件处理变换成显示代码，控制写入键盘显示接口器件(D7)，键盘显示接口器件(D7)输出的表示油压、油温、水温的段码信号经过段码驱动器(D8、D9)驱动由发光二极管(HL5～96)组成的条图显示器的段码(A～H)，输出的表示转速(或运行时间)的位码信号经过位码译码器(D14)、位码驱动器(D15～22)驱动由数码管(HL1～4)组成的位码显示器的位码(0～15)。显示器分两类四个：数码显示器和条图显示器，其中数码显示器一个，条图显示器三个。四个显示器的段码是并联连接，而位码共分16组，每组8个、采用矩阵形式显示(见图3)。图1所述的光报警电路(7)包括锁存器74LS377(D12)、驱动器7407(D13)以及电阻器(R48～52)；当发生超转速、欠油压、超油温、超水温等异常情况且需要光报警时，由软件程序将所需的报警信号经数据总线送到锁存器(D12)锁存，并经驱动器(D13)驱动相应的发光二极管报警(见图5)。图1中所述的声报警电路(8)包括与非门(D3：B)、光电耦合器件(B2)、三极管(V11)、二极管(V4.5)、继电器(K2)、电阻器(R8～14)以及电容器(C24)；当发生超转速、欠油压、超油温、超水温等异常情况需要声报警时，由软件程序将所需的报警信号经与非门(D3：B)传输给光电耦合件(B2)，隔离后的信号再经三极管(V11)放大，使继电器(K2)得电，接通电铃而报警(见图6)。图1中所述的保护电路(9)是由与非门(D3：a)、电阻器(R1-7)、光电耦合器件(B1)、二极管(V1-3)、三极管(V10)、开关集成电路(N2)和继电器(K1)组成；当柴油机在运行中出现异常情况需要保护停车或限制转速时，微机电路(11)中单片机8098(D1)输出控制信号经与非门(D3：a)、光电耦合器件(B1)，再由三极管(V10)驱动输送至开关集成电路(N2)控制继电器(K1)常开触点断开，电磁阀失电，切断油路而达到停车或限速的目的(见图)。图1中的微机监控电路(5)是由P监控芯片MAX690(N4)和与之连接的电阻器(R16、R17)组成基本监单元，还包括有非门74LS14(D11：B、D2：B)、与非门74LS38 (D3：c)、驱动7407(D13：F)；(N4)的复位输出信号经驱动器(D13：F)连接到微机控制电路(11)中单片机(D1)的复位端，再经非门(D2：B)连接到动态扫描键盘显示电路(D10)的键盘显示接口器件(D7)的复位端，P监控芯片(N4)输出的PFO信号连接至单片机(D1)的外部中断、使异常情况得到及时处理，经与非门(D3：C)控制数据存储器(D4)的写信号以避免误写入。微机监控电路(5)在内部软件监控的基础上增设了外部监控功能。图1中所述的电源电路(6)是采用的开关集成一体化电源，该电源作为一个器件使用，直接将24V直流电源变为5V直流电源向图1中各电路供电。其输入电压范围宽、输入输出完全隔离，使电路避开了来自电源线上的干扰信号，从而具有较高的抗干扰能力，使柴油机智能控制器能够在恶劣的用电环境中正常工作。采用该电源的优越性是以三端稳压器为核心的线性电源无可比拟的。
本发明的更进一步实施方案是：在图1中的微机控制电路(11)的输出端连接一个调速控制装置(12)，该调速控制装置(12)是由控制量输出电路和执行器两部份组成，微机控制电路(11)将实时采集的柴油机转速信号经过P.I.D综合处理后输出控制信号，经调速控制装置(12)的控制量输出电路隔离、予置放大及功率放大后推动执行器工作、调整油门开度、达到调速的目的。
另外，图1所述的通讯接口是由串行接口转换器以及与之连接的电容器组成；串行接口转换器采用MAX232等集成芯片，它将来自微机控制电路(11)中的单片机8098芯片(D1)串行接口的信号转换成标准的RS-232-C电平信号，通过该接口可直接与具有RS-232-C接口的设备进行数据通讯，对柴油机运行参数远距监控，以实现与主计算机联网。
Claims (10)
1.一种柴油机智能控制器，其特征在于所述的柴油机智能控制器包括：转速检测装
置(1)，油压检测装置(2)，油温检测装置(3)，水温检测装置(4)，微机控制电路(11)，
与微机控制电路(11)输出端连接的动态扫描键盘显示电路(10)、光报警电路(7)、声
报警电路(8)、保护电路(9)、以及电源电路(6)。
2.根据权利要求1所述的柴油机智能控制器，其特征在于：微机控制电路(11)的输
出端还连接一个调速控制装置(12)。
3.根据权利要求1或2所述的柴油机智能控制器，其特征在于：微机控制电路(11)
包括单片机(D1)和与之连接的程序存储器(D2)、数据存储器(D4)、地址锁存器
(D5)以及由晶体XTAL和电容(C7、C9)组成的晶体振荡器，电容(C3)、电阻(R15)
组成的阻容上电复位电路经非门(D11：C)和驱动器(D9：C)连接至单片机(D1)的复
位端，连接在地址总线上的译码器(D6)、输出片选信号，以便选通程序存储器(D2)、
数据存储器(D4)、键盘显示接口器件(D7)、锁存器(D12)。
4.根据权利要求1或2所述的柴油机智能控制器，其特征在于：动态键盘显示电路
(10)由键盘显示接口器件(D7)、段码驱动器(D8、D9)、位码译码器(D14～22)、非门
(D11：B)、数码管(HL1～4)和发光二极管(HL5～96)组成。
5.根据权利要求1或2所述的柴油机智能控制器，其特征在于：微机控制电路(11)
和动态扫描键盘显示电路(10)还与一个微机监控电路(5)连接。
6.根据权利要求5所述的柴油机智能控制器，其特征在于：微机监控电路(5)是由P
监控芯片(N4)、电阻(R16、R17)构成基本监控单元，输出的监控信号至单片机(D1)
的复位端，通过与非门(D11：D)和驱动器(D9：D)至数据存储器(D4)以控制数据存
储器(D4)的写信号，并同时向单片机(D1)发出一中断请求。
7.根据权利要求1或2所述的柴油机智能控制器，其特征在于：光报警电路(7)是由
与微机控制电路(11)的数据总线相连接的锁存器(D12)、驱动器(D13)及电容
(C15)、电阻(R48～52)组成，通过软件控制，将光报警信号输至驱动器(D13)推动
报警发光二极管发光。
8.根据权利要求1或2所述的柴油机智能控制器，其特征在于：声报警电路(8)是由
与非门(D13：B)、光耦合器件(B2)组成基本单元，光耦合器件(B2)将微机控制电路
(11)输出的声报警信号输至由三极管(V11)及其***阻容元件(R8～14)构成的放
大器，通过功率放大器(N3)驱动继电器(K2)接通电铃。
9.根据权利要求1或2所述的柴油机智能控制器，其特征在于：电源电路(6)是开关
式集成一体化带隔离电源，直接将24V直流电源转变为5V直流电源。
10.根据权利要求1或2所述的柴油机智能控制器，其特征在于：油温检测装置(3)和水温检测装置(4)采用的温敏器件是集成温敏器件。
Priority Applications (1)
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| CN 96117567 CN1166570A (zh) | 1996-05-28 | 1996-05-28 | 柴油机智能控制器 |
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Country Status (1)
| Country | Link |
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1996
- 1996-05-28 CN CN 96117567 patent/CN1166570A/zh active Pending
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |