专利名称：发电机组仿真培训装置操作盘的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及仿真培训装置，更进一步涉及一种发电机组的仿真培训装置，具体地说是一种发电机组仿真培训装置的操作盘。
发电机组特别是火电机组的操作非常复杂，通常操作盘上有上千个指示灯和上千个操作键。发电机组还具有很大的危险性，一旦操作失误，可能会发生爆炸、失火等重大事故。因此，所有操作人员在上岗前都必须在仿真培训装置上进行模拟培训。
为了达到对操作人员进行培训的目的，仿真培训装置的操作盘必须和发电机组的实际操作盘在机械尺寸、指示灯和操作键的物理位置、操作方法等方面都做得尽量一致，这就大大增加了仿真培训装置的操作盘的复杂程度。
操作盘的难度主要在于数以千计的指示灯和操作键的引出线上，大量的引出线使得其安装、调试和维护都非常困难，而且外围灯驱动电路和键识别电路也变得非常复杂。可以说，只要减少灯和键的引出线的数量就在很大程度上降低了操作盘的研制难度。一般来说，灯和键的引出线方式有三种1、完全独立式。这种方式每个灯和键都引出2条线，这样如果有100个灯和100个键的话，则共有400条引出线。其特点是所有的灯和键都完全独立，互不影响，缺点是引线数量太多。2、共阴或共阳式。这种方式每个灯或键的一端统一接地(共阴)或接电源(共阳)，只在另一端引出一条线。这种方式各灯和各键仍具有很好的独立性，引出线的数量是第1种方式的一半，等于键和灯的总数。3、行列矩阵式。这种方式把灯和键按行列方式连接，灯驱动电路和键识别电路采用动态扫描方式，从而大大减少了引出线的数量。比如，同样对于100个灯和100个键，按10×10矩阵方式总共只需40条引出线，数量是第1种方式的十分之一。缺点是灯和键的独立性差，存在行与行间及列与列间的干扰，一般不允许同时有多个键按下，而且当某些灯或键损坏时，会影响到同一行或同一列中的其它灯或键。由于发电机组的操作盘大量存在多个键同时按下的情况，而且对可靠性要求很高，所以其仿真培训装置一般都采用共阴或共阳式，而不用行列矩阵式。
本实用新型的目的在于克服上述行列矩阵式操作盘所存在的缺点，提出一种用于发电机组仿真培训装置的操作盘，大大减少了键和灯的引出线数量，降低了安装、调试和维护的工作量。
本实用新型包括操作盘支架、卧盘面、立盘面以及大量安装在卧盘面和立盘面上的灯和键。卧盘面和立盘面安装在操作盘支架上，以便于操作人员的操作和监视。盘面的大小及灯和键在盘面上的位置都与实际操作盘基本一致。灯及键的连接都采用行列矩阵方式，即灯采用动态显示，键采用扫描检测。灯阵与键阵的列线公用，以减少引出线的数量。每个灯和键上都串接有一个二极管，用于消除行列矩阵中灯与灯之间及键与键之间的干扰，不会因为某个灯或键损坏而影响其它的灯和键。在多个键同时按下的情况下，仍可正确识别每个键的状态。灯包括发光二极管、发光条和数码管。键包括按扭键、拨码盘、波段开关和触摸键。
以下结合附图和实施例对本实用新型作详细说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型的方框图。
图3为本实用新型的灯和键的行列矩阵示意图。
图4为本实用新型的键元电原理图。
图5为本实用新型的灯元电原理图。
参照附
图1，操作盘的盘面由卧盘面2和立盘面3组成，它们安装在支架1上。卧盘面2上安装有大量的键4和灯5，供操作人员对发电机组的运行进行各种操作和监视。立盘面3上安装有大量的灯5，由于它便于远距离观察，所以主要用于显示发电机组的重要状态，如各种告警指示等。
参照附图2，键4和灯5的电气连接在盘面的背面进行，连接采用行列矩阵方式。矩阵分为键阵9和灯阵10。键阵9的列线6与位扫描电路13相连，行线7与键识别电路11相连，键识别电路11中含有上接电阻，将行线7上拉至高电平。灯阵10的列线6与位扫描电路13相连，行线8与灯驱动电路12相连。键阵9和灯阵10的列线6公用，可减少列线6的数量和降低位扫描电路13的规模，从而减少安装工作量，降低系统成本。
行列矩阵的行又称段，列又称位。电流在矩阵中的流动方向为从行线流至列线，即行线7接高电平电路，列线6接低电平电路。
参照附图3、4、5，键阵9由列线6、行线7和键元14组成，键元14由按扭键16和二极管17串接而成。灯阵10由列线6、行线8和灯元15组成，灯元15由发光管18和二极管19串接而成。
操作盘上的键4大部分为按钮键16，其它还有少量的拨码盘、波段开关和触摸键。一个拨码盘或波段开关等效于几个处于同一行或同一列上的按钮键16。一个触摸键盘则等效于一个按钮键矩阵，其中每个触摸键都等效于一个按钮键16。
操作盘上的灯5大部分为发光管18，另外还包括发光条和数码表。一个发光条等效于一个发光管，它只是在外形上呈长条状。一个数码表由若干位数码管组成，每位数码管由7个显示段加1个小数点组成，等效于8个发光管18。
位扫描电路13以5～10毫秒的扫描周期对列线6进行逐列扫描，扫描采用低电平有效方式，即被扫描的列为低电平，其余的列均处于悬浮状态。位扫描电路13同时将扫描同步信号20送到键识别电路11和灯驱动电路12，以确保键识别电路11、灯驱动电路12和位扫描电路13三者保持同步。在位扫描电路13进行扫描的同时，键识别电路11对键阵9的行线7进行电平检测，若检测到某行线上的电平为低，则表明被扫描列与该行交叉处的按扭键16被按下，否则表明按扭键16未被按下；与此同时，灯驱动电路12对灯阵10中被扫描列上处于“亮”态的发光管18所在的行线以高电平驱动，将其点亮，反之，对处于“灭”态的发光管18所在的行线不予驱动，使之不亮。随着位扫描电路13对键阵9和灯阵10的逐列扫描，键识别电路11和灯驱动电路12重复上述动作，周而复始，完成对所有键4的状态识别和对所有灯5的状态驱动。灯5的这种矩阵接法属动态显示，利用人眼的0.1秒视觉残留时间达到静态显示的效果。为防止灯5出现闪烁感，要求扫描周期小于0.1秒。
一般来说，键的行列接法只适用于同时只有一个键按下的场合，比如计算机键盘就属于这种情况。而发电机组的操作盘则是多个人两只手同时操作，存在多个按扭键16同时按下的情况。二极管17的作用就是为了解决这个问题，它利用其单向导通性，让电流只能从行线7流到列线6，而不能反过来流，使键阵9中的各按钮键16之间不能相互干扰。这样即使有多个按钮键16同时按下，键识别电路11也不会发生误判。触摸键盘在操作上一次只能按下一个键，所以不需要在其每个按键上串接二极管17。二极管17采用开关二极管，比如型号1N4148。
二极管19的作用是为了使灯阵10中的各发光管18之间相互独立、互不干扰，其原理也是利用二极管的单向导通性，让电流只能从行线8流到列线6，而不能反向流动，达到不同行列上的发光管18均可独立控制的目的。虽然发光管18本身也具有单向导电性，从原理上讲可不需要二极管19，但由于发光管18属于易损器件，如果不串接二极管19，则一旦发光管18性能不好或损坏，导致其反向电阻过小，将发生灯串位的现象。所谓灯串位，是指当点亮某个发光管时，会将其它不该亮的发光管也点亮。二极管19可采用整流二极管，比如型号1N4001，也可采用正向电流在100mA以上的开关二极管。
操作盘上安装有上千个键4和上千个灯5，如果将它们全部放在一个大矩阵里，那么势必造成键识别电路11、灯驱动电路12和位扫描电路13三个外围电路的规模非常大，复杂度非常高，这显然是不现实的。为此，必须将这个大矩阵进行分块，将其分成若干个小矩阵，使外围电路的规模变小。矩阵分割得越小，外围电路的复杂性就越小，但矩阵的行列引出线就越多；反之，矩阵分割得越大，矩阵的行列引出线就越少，但复杂性就越高。比如，对于一个100×100的矩阵，如果将其分割成4个50×50的矩阵，则行列引出线总数为400条，外围电路所需数量为4套；而如果将其分割成100个10×10的矩阵，则行列引出线总数为2000条，是前面的5倍，外围电路所需数量为100套，是前面的25倍。因此，在不明显增加外围电路复杂性的情况下，应该尽可能地将矩阵分割得大一些，以减少行列引出线的数量和外围电路的套数，降低安装、调试和维护工作量。本实施例选择键阵9的规模为8×8，灯阵10的规模为16×8，以此作为矩阵的分割规模。这样对于640个键和1280个灯的情况，共有引出线320条，比采用共阴或共阳式所需的1920条引出线少了5倍。
本实用新型对比现有技术所具有的主要优点为1、灯和键采用行列矩阵方式连接，大大减少了引出线的数量，降低了安装、调试和维护工作量，2、灯阵与键阵的列线公用，进一步减少了引出线的数量，降低了成本；3、在键和灯上串接二极管，消除了行列矩阵中灯与灯之间及键与键之间的干扰，允许多个键同时按下。
权利要求1.一种发电机组仿真培训装置操作盘，包括操作盘支架(1)、卧盘面(2)、立盘面(3)以及大量安装在卧盘面(2)和立盘面(3)上的键(4)和灯(5)，其特征在于所述的键(4)和灯(5)的连接采用行列矩阵方式。
2.根据权利要求1所述的发电机组仿真培训装置操作盘，其特征在于所述的键(4)和灯(5)所构成的键阵(9)和灯阵(10)公用列线(6)。
3.根据权利要求1所述的发电机组仿真培训装置操作盘，其特征在于所述的键(4)串接有二极管(17)。
4.根据权利要求1所述的发电机组仿真培训装置操作盘，其特征在于所述的灯(5)串接有二极管(19)。
5.根据权利要求1所述的发电机组仿真培训装置操作盘，其特征在于所述的键(4)包括按扭键(16)、拨码盘、波段开关和触摸键。
6.根据权利要求1所述的发电机组仿真培训装置操作盘，其特征在于所述的灯(4)包括发光管(18)、发光条和数码管。
7.根据权利要求1所述的发电机组仿真培训装置操作盘，其特征在于所述的键(4)所构成的键阵(9)的分割规模为8×8，所述的灯(5)所构成的灯阵(10)的分割规模为16×8。
专利摘要本实用新型公开一种发电机组仿真培训装置操作盘,它包括操作盘支架、卧盘面、立盘面以及大量安装在卧盘面和立盘面上的灯和键,卧盘面和立盘面安装在操作盘支架上,盘面的大小及灯和键在盘面上的位置都与实际操作盘基本一致,灯及键的连接都采用行列矩阵方式,灯包括发光二极管、发光条和数码管。键包括按扭键、拨码盘、波段开关和触摸键。具有引出线数量少,安装、调试和维护方便,成本低的特点。
文档编号G09B23/18GK2412300SQ0022607
公开日2000年12月27日 申请日期2000年1月28日 优先权日2000年1月28日
发明者邱燕炜 申请人:西安交通大学