一种防爆工业车辆的控制系统的制作方法
【专利摘要】本申请公开了一种防爆工业车辆的控制系统，包括多通路信号采集处理模块和多通路功能输出模块，所述多通路信号采集处理模块和多通路功能输出模块之间设置有光电隔离模块，用于将所述多通路信号采集处理模块和多通路功能输出模块完全隔离，并将所述多通路信号采集处理模块的第一开关量转换为所述多通路功能输出模块的第二开关量，利用所述第二开关量，控制车辆控制器的输入端驱动所述防爆工业车辆完成预设动作。本申请提供的上述防爆工业车辆的控制系统，能够对多路数字信号进行有效隔离，体积小，不影响工业车辆整体布局，查找直观方便。
【专利说明】
一种防爆工业车辆的控制系统
技术领域
[0001] 本发明属于防爆工业车辆技术领域，特别是涉及一种防爆工业车辆的控制系统。
【背景技术】
[0002] 防爆工业车辆主要用于石油、化工、军工等爆炸性危险场所，进行物料的搬运作 业。这些工业车辆与普通工业车辆一样，具有前进-后退方向开关、左右转向开关、刹车开 关、照明开关、喇叭按钮等各种功能开关，这些开关在正常通断过程中会产生火花，而可能 引爆危险品。
[0003] 现有技术中，采用隔离式安全栅对开关进行"隔离"，然而，一只安全栅只能对2路 开关量信号分别进行隔离，控制多个电气部件则需要连接多安全栅，这些安全栅接线数量 多，容易出现接触不良等故障，排查也不方便;并且安全栅输出电流小，不能直接控制灯具、 喇叭、电磁阀、功率接触器、制动线圈大电流等功率元器件，同时，这些安全栅体积庞大，占 用防爆控制箱的容积过大，影响工业车辆的整体布局。且安全栅成本高。
【发明内容】
[0004] 为解决上述问题，本发明提供了一种防爆工业车辆的控制系统，能够对多路数字 信号进行有效隔离，体积小，不影响工业车辆整体布局，查找直观方便。
[0005] 本发明提供的一种防爆工业车辆的控制系统，包括多通路信号采集处理模块和多 通路功能输出模块，所述多通路信号采集处理模块和多通路功能输出模块之间设置有光电 隔离模块，用于将所述多通路信号采集处理模块和多通路功能输出模块完全隔离，并将所 述多通路信号采集处理模块的第一开关量转换为所述多通路功能输出模块的第二开关量， 利用所述第二开关量，控制车辆控制器的输入端驱动所述防爆工业车辆完成预设动作。
[0006] 优选的，在上述防爆工业车辆的控制系统中，所述多通路信号采集处理模块中包 括第一开关，所述光电隔离模块中包括第一光親、第一发光二极管、第一限流电阻和继电 器，所述多通路功能输出模块包括第一终端器件，所述第一开关的第一端连接5V本安电源 的负极输入端，所述第一开关的第二端连接所述光耦的第一端，所述第一光耦的第二端依 次通过连接的所述第一发光二极管和所述第一限流电阻连接至所述5V本安电源的正极输 入端，所述第一光耦的第三端通过所述继电器连接至所述第一终端器件，当所述第一开关 闭合时所述第一光耦导通，使所述继电器线圈导通并使所述继电器吸合，控制所述第一终 端器件进行响应。
[0007] 优选的，在上述防爆工业车辆的控制系统中，所述第一开关为喇叭按钮并且所述 第一终端器件为喇叭，或者，所述第一开关为大灯开关并且所述第一终端器件为大灯，或 者，所述第一开关为左转向灯开关并且所述第一终端器件为左转向灯，或者，所述第一开关 为右转向灯开关并且所述第一终端器件为右转向灯，或者，所述第一开关为脚刹形成开关 并且所述第一终端器件为脚刹继电器线圈。
[0008] 优选的，在上述防爆工业车辆的控制系统中，所述多通路信号采集处理模块中包 括第二开关，所述光电隔离模块中包括第二光耦、第二发光二极管和第二限流电阻，所述多 通路功能输出模块包括开关输入量控制端，所述第二开关的第一端连接5V本安电源的负极 输入端，所述第二开关的第二端连接所述第二光耦的第一端，所述第二光耦的第二端依次 通过连接的所述第二发光二极管和所述第二限流电阻连接至所述5V本安电源的正极输入 端，所述第二光耦的第三端连接至所述开关输入量控制端，当所述第二开关闭合时所述第 二光耦导通，控制所述开关输入量控制端进行响应。
[0009] 优选的，在上述防爆工业车辆的控制系统中，所述第二开关为前进开关并且所述 开关输入量控制端为控制器前进开关量输入端，或者，所述第二开关为后退开关且所述开 关输入量控制端为控制器后退开关量输入端，或者，所述第二开关为点动开关且所述开关 输入量控制端为控制器点动开关量输入端，或者，所述第二开关为手刹行程开关且所述开 关输入量控制端为控制器手刹行程开关量输入端，或者，所述第二开关为加速器使能开关 且所述开关输入量控制端为控制器加速器使能开关量输入端。
[0010] 优选的，在上述防爆工业车辆的控制系统中，所述第一限流电阻为330欧姆的限流 电阻。
[0011] 优选的，在上述防爆工业车辆的控制系统中，所述第二限流电阻为330欧姆的限流 电阻。
[0012] 优选的，在上述防爆工业车辆的控制系统中，还包括电路板，用于安装所述多通路 信号采集处理模块、所述多通路功能输出模块和所述光电隔离模块。
[0013] 优选的，在上述防爆工业车辆的控制系统中，所述电路板为光电隔离PCB板。
[0014] 优选的，在上述防爆工业车辆的控制系统中，还包括防爆箱，用于盛放所述电路 板。
[0015] 通过上述描述可知，本发明提供的上述防爆工业车辆的控制系统，由于包括多通 路信号采集处理模块和多通路功能输出模块，所述多通路信号采集处理模块和多通路功能 输出模块之间设置有光电隔离模块，用于将所述多通路信号采集处理模块和多通路功能输 出模块完全隔离，并将所述多通路信号采集处理模块的第一开关量转换为所述多通路功能 输出模块的第二开关量，利用所述第二开关量，控制车辆控制器的输入端驱动所述防爆工 业车辆完成预设动作，因此能够对多路数字信号进行有效隔离，体积小，不影响工业车辆整 体布局，查找直观方便。
【附图说明】
[0016] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据 提供的附图获得其他的附图。
[0017] 图1为本申请实施例提供的第一种防爆工业车辆的控制系统的示意图；
[0018] 图2为本申请实施例提供的第二种防爆工业车辆的控制系统的电气原理图。
【具体实施方式】
[0019] 本发明的核心思想在于提供一种防爆工业车辆的控制系统，能够对多路数字信号 进行有效隔离，体积小，不影响工业车辆整体布局，查找直观方便。
[0020] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0021] 本申请实施例提供的第一种防爆工业车辆的控制系统如图1所示，图1为本申请实 施例提供的第一种防爆工业车辆的控制系统的示意图。该系统包括多通路信号采集处理模 块1和多通路功能输出模块2,所述多通路信号采集处理模块1和多通路功能输出模块2之间 设置有光电隔离模块3,用于将所述多通路信号采集处理模块1和多通路功能输出模块2完 全隔离，并将所述多通路信号采集处理模块1的第一开关量转换为所述多通路功能输出模 块2的第二开关量，利用所述第二开关量，控制车辆控制器的输入端驱动所述防爆工业车辆 完成预设动作。
[0022] 通过光电隔离模块将一边开关量转换为另一边开关量，它们之间完全隔离，相互 独立，可以满足GB 3836防爆标准的要求，通过了国家检验中心防爆认证。多通路功能输出 模块可以按需配备M0S管、三极管或继电器，以满足大电流输出的需要。
[0023] 通过上述描述可知，本申请实施例提供的上述第一种防爆工业车辆的控制系统， 由于包括多通路信号采集处理模块和多通路功能输出模块，所述多通路信号采集处理模块 和多通路功能输出模块之间设置有光电隔离模块，用于将所述多通路信号采集处理模块和 多通路功能输出模块完全隔离，并将所述多通路信号采集处理模块的第一开关量转换为所 述多通路功能输出模块的第二开关量，利用所述第二开关量，控制车辆控制器的输入端驱 动所述防爆工业车辆完成预设动作，因此能够对多路数字信号进行有效隔离，体积小，不影 响工业车辆整体布局，查找直观方便。
[0024] 本申请实施例提供的第二种防爆工业车辆的控制系统，是在上述第一种防爆工业 车辆的控制系统的基础上，还包括如下技术特征：
[0025] 参考图2,图2为本申请实施例提供的第二种防爆工业车辆的控制系统的电气原理 图，所述多通路信号采集处理模块中包括第一开关，所述光电隔离模块中包括第一光耦、第 一发光二极管、第一限流电阻和继电器，所述多通路功能输出模块包括第一终端器件，所述 第一开关的第一端连接5V本安电源的负极输入端，所述第一开关的第二端连接所述光耦的 第一端，所述第一光耦的第二端依次通过连接的所述第一发光二极管和所述第一限流电阻 连接至所述5V本安电源的正极输入端，所述第一光耦的第三端通过所述继电器连接至所述 第一终端器件，当所述第一开关闭合时所述第一光耦导通，使所述继电器线圈导通并使所 述继电器吸合，控制所述第一终端器件进行响应。
[0026]本申请实施例提供的第三种防爆工业车辆的控制系统，是在上述第二种防爆工业 车辆的控制系统的基础上，还包括如下技术特征：
[0027]所述第一开关为喇叭按钮并且所述第一终端器件为喇叭，或者，所述第一开关为 大灯开关并且所述第一终端器件为大灯，或者，所述第一开关为左转向灯开关并且所述第 一终端器件为左转向灯，或者，所述第一开关为右转向灯开关并且所述第一终端器件为右 转向灯，或者，所述第一开关为脚刹形成开关并且所述第一终端器件为脚刹继电器线圈。
[0028]本申请实施例提供的第四种防爆工业车辆的控制系统，是在上述第一种防爆工业 车辆的控制系统的基础上，还包括如下技术特征：
[0029] 所述多通路信号采集处理模块中包括第二开关，所述光电隔离模块中包括第二光 耦、第二发光二极管和第二限流电阻，所述多通路功能输出模块包括开关输入量控制端，所 述第二开关的第一端连接5V本安电源的负极输入端，所述第二开关的第二端连接所述第二 光耦的第一端，所述第二光耦的第二端依次通过连接的所述第二发光二极管和所述第二限 流电阻连接至所述5V本安电源的正极输入端，所述第二光耦的第三端连接至所述开关输入 量控制端，当所述第二开关闭合时所述第二光耦导通，控制所述开关输入量控制端进行响 应。
[0030] 本申请实施例提供的第五种防爆工业车辆的控制系统，是在上述第四种防爆工业 车辆的控制系统的基础上，还包括如下技术特征：
[0031] 所述第二开关为前进开关并且所述开关输入量控制端为控制器前进开关量输入 端，或者，所述第二开关为后退开关且所述开关输入量控制端为控制器后退开关量输入端， 或者，所述第二开关为点动开关且所述开关输入量控制端为控制器点动开关量输入端，或 者，所述第二开关为手刹行程开关且所述开关输入量控制端为控制器手刹行程开关量输入 端，或者，所述第二开关为加速器使能开关且所述开关输入量控制端为控制器加速器使能 开关量输入端。
[0032] 具体的，控制系统多通路信号采集及处理模块由J1-J5和D1-D5共10路接线端子、 R1-R10 330欧姆的限流电阻和LED1-LED10发光二极管组成。由输出电压为5V本安电源供 电，外接防爆工业车辆的前进-后退方向开关、喇叭按钮等10路开关量。针对本车型，控制系 统集成了 10路开关量处理电路，其中，5路开关量的输入端接入防爆车5路使能开关量，开关 闭合后，各光耦通过5V开关量，点亮光耦内二极管，光耦另一侧导通，将24V开关量信号直接 传到工业车辆控制器的输入端，驱动工业车辆完成各种动作;另5路光耦输入端接入用于功 率控制元件的本安开关量，开关闭合后，光耦点亮光耦内二极管，光耦另一侧导通，控制继 电器线圈导通，使继电器吸合，实现工业车辆灯光、喇叭、制动能量回馈的等功能。
[0033]而且，控制系统输入、输出端均带有故障检测发光二极管，电路导通，二极管可发 光显示，实现哪里有问题哪一路放光示警的功能，方便了电气故障的查找。
[0034]本申请实施例提供的第六种防爆工业车辆的控制系统，是在上述第二种或第三种 防爆工业车辆的控制系统的基础上，还包括如下技术特征：
[0035] 所述第一限流电阻为330欧姆的限流电阻。
[0036]本申请实施例提供的第七种防爆工业车辆的控制系统，是在上述第四种或第五种 防爆工业车辆的控制系统的基础上，还包括如下技术特征：
[0037] 所述第二限流电阻为330欧姆的限流电阻。
[0038]具体的，光电隔离元件组模块由U1-U10 10路光耦组成，光耦击穿电压高达1000V， 并且供电的本安电源防爆级别高达Ga级，外接的开关均为简单原件，无电感、电容等影响防 爆性能的元器件，因此，控制系统完全可以满足GB3836防爆标准的要求，
[0039]光耦可直接输出不大于100mA开关量信号，其中U1-U5光耦分别输入正串联LED2-LED6发光管和R1-R5电阻直接接入5V本安电源，G1-G5 5路光耦输入端接前进-后退方向开 关、手刹行程开关、点动开关、加速器使能开关，这些开关闭合后，对应的光耦输入负接5V 地，光親即开始工作，对应的LED2-LED6发光管发光，指不信号输入正常，光親输出接电源正 +24V，输出负接信号量，光耦工作，输出导通，这样就可将24V开关量信号通过Z1-Z5端口传 到工业车辆控制器的输入端，驱动工业车辆完成各种动作。同时，U1-U5光耦对应的LED11-LED15发光管发光，指不信号输出正常。
[0040]多通路功能输出模块包括5路K5-K9继电器组、J12-J16接线端子、R17，R19-R22限 流电阻和LED16-LED20发光二极管.其通过D1-1端口接入24V电压。
[0041 ] U6-U10光耦分别输入正串联LED1，LED7-LED10发光管和R6-R10电阻直接接入5V本 安电源，L1-L5 5路光耦输入的端接左右转向灯开关、脚刹行程开关、大灯开关、喇叭按钮， 这些开关闭合后，对应的光耦输入负接5V地，光耦即开始工作，对应的LED1，LED7-LED10发 光管发光，指示信号输入正常。同时，光耦输出接+24V电源，输出负接信号量，光耦工作，输 出导通，K5-K9控制继电器线圈导通，使继电器吸合，继电器触点最大可输出7A的电流，实现 工业车辆灯光、喇叭、制动能量回馈的等功能。同时，U6-U10光耦对应的LED 1，LED7-LED10发 光管发光，指示信号输出正常。
[0042]本申请实施例提供的第八种防爆工业车辆的控制系统，是在上述第一种至第七种 防爆工业车辆的控制系统中任一种的基础上，还包括如下技术特征：
[0043]还包括电路板，用于安装所述多通路信号采集处理模块、所述多通路功能输出模 块和所述光电隔离模块。控制系统所有元器件均集成在一块小型的电路板上，可以方便的 布置在防爆控制箱内，并且性能可靠。
[0044] 本申请实施例提供的第九种防爆工业车辆的控制系统，是在上述第八种防爆工业 车辆的控制系统的基础上，还包括如下技术特征：
[0045] 所述电路板为光电隔离PCB板。
[0046] 本申请实施例提供的第十种防爆工业车辆的控制系统，是在上述第九种防爆工业 车辆的控制系统的基础上，还包括如下技术特征：
[0047] 还包括防爆箱，用于盛放所述电路板。
[0048] 上述控制系统的输入、输出端均带有直观的故障检测功能，总费用比采用隔离式 安全栅方式节约50 %左右。
[0049] 上述控制系统中的元器件明细如下表所示：
[0050] 表1控制系统中的元器件明细表
[0052]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的 一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明 将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。
【主权项】
1. 一种防爆工业车辆的控制系统，其特征在于，包括多通路信号采集处理模块和多通 路功能输出模块，所述多通路信号采集处理模块和多通路功能输出模块之间设置有光电隔 离模块，用于将所述多通路信号采集处理模块和多通路功能输出模块完全隔离，并将所述 多通路信号采集处理模块的第一开关量转换为所述多通路功能输出模块的第二开关量，利 用所述第二开关量，控制车辆控制器的输入端驱动所述防爆工业车辆完成预设动作。2. 根据权利要求1所述的防爆工业车辆的控制系统，其特征在于，所述多通路信号采集 处理模块中包括第一开关，所述光电隔离模块中包括第一光耦、第一发光二极管、第一限流 电阻和继电器，所述多通路功能输出模块包括第一终端器件，所述第一开关的第一端连接 5V本安电源的负极输入端，所述第一开关的第二端连接所述光耦的第一端，所述第一光耦 的第二端依次通过连接的所述第一发光二极管和所述第一限流电阻连接至所述5V本安电 源的正极输入端，所述第一光耦的第三端通过所述继电器连接至所述第一终端器件，当所 述第一开关闭合时所述第一光耦导通，使所述继电器线圈导通并使所述继电器吸合，控制 所述第一终端器件进行响应。3. 根据权利要求2所述的防爆工业车辆的控制系统，其特征在于，所述第一开关为喇叭 按钮并且所述第一终端器件为喇叭，或者，所述第一开关为大灯开关并且所述第一终端器 件为大灯，或者，所述第一开关为左转向灯开关并且所述第一终端器件为左转向灯，或者， 所述第一开关为右转向灯开关并且所述第一终端器件为右转向灯，或者，所述第一开关为 脚刹形成开关并且所述第一终端器件为脚刹继电器线圈。4. 根据权利要求1所述的防爆工业车辆的控制系统，其特征在于，所述多通路信号采集 处理模块中包括第二开关，所述光电隔离模块中包括第二光耦、第二发光二极管和第二限 流电阻，所述多通路功能输出模块包括开关输入量控制端，所述第二开关的第一端连接5V 本安电源的负极输入端，所述第二开关的第二端连接所述第二光耦的第一端，所述第二光 耦的第二端依次通过连接的所述第二发光二极管和所述第二限流电阻连接至所述5V本安 电源的正极输入端，所述第二光耦的第三端连接至所述开关输入量控制端，当所述第二开 关闭合时所述第二光耦导通，控制所述开关输入量控制端进行响应。5. 根据权利要求4所述的防爆工业车辆的控制系统，其特征在于，所述第二开关为前进 开关并且所述开关输入量控制端为控制器前进开关量输入端，或者，所述第二开关为后退 开关且所述开关输入量控制端为控制器后退开关量输入端，或者，所述第二开关为点动开 关且所述开关输入量控制端为控制器点动开关量输入端，或者，所述第二开关为手刹行程 开关且所述开关输入量控制端为控制器手刹行程开关量输入端，或者，所述第二开关为加 速器使能开关且所述开关输入量控制端为控制器加速器使能开关量输入端。6. 根据权利要求2或3所述的防爆工业车辆的控制系统，其特征在于，所述第一限流电 阻为330欧姆的限流电阻。7. 根据权利要求4或5所述的防爆工业车辆的控制系统，其特征在于，所述第二限流电 阻为330欧姆的限流电阻。8. 根据权利要求1-7任一项所述的防爆工业车辆的控制系统，其特征在于，还包括电路 板，用于安装所述多通路信号采集处理模块、所述多通路功能输出模块和所述光电隔离模 块。9. 根据权利要求8所述的防爆工业车辆的控制系统，其特征在于，所述电路板为光电隔 离PCB板。10.根据权利要求9所述的防爆工业车辆的控制系统，其特征在于，还包括防爆箱，用于 盛放所述电路板。
【文档编号】G05B19/04GK106094604SQ201610741835
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月26日
【发明人】曾昆雷, 王旭兵, 黄嘉斌, 姚武, 胡彩凤, 邹立叶
【申请人】衡阳合力工业车辆有限公司