专利名称：半封闭式矿灯智能充电装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及矿灯充电装置，具体为一种半封闭式矿灯智能充电装置。
背景技术：
目前，现有的矿灯充电装置包括充电架和内部电路。充电架多数是外露式充电架， 可充矿灯数量不一。所谓外露式充电架，就是将矿灯、电池盒、自救器挂在充电架上，可以完 全看见。这种方法充电架简单，但电池盒、自救器挂在充电架上感觉不美观，特别零乱。现 时有些公司将充电架设计成碗柜式，将矿灯、电池盒、自救器全部放到各组独立式箱内。这 种方法解决了零乱问题，但这种方法影响了充电时散热，当矿灯充电时与充电座连接，如出 现了连接不好问题，必须打开箱门才能处理故障，不便于管理和使用。现有矿灯充电装置的 内部电路不能完全显示矿灯充电参数，且显示的内容单一。一般都显示矿灯的“充电”、“充 满”、“取走”三个开关量信息。它不能完整的描绘矿灯充电的特征。还有的产品当矿灯充电 时红色的LED亮；充满时绿色的LED亮，取走时绿色的LED亮，充满和取走是同一 个显示。这样，如果矿灯挂在充电架上没有接触好，指示灯显示绿色，也就是充满指示。下 井人员看到绿色的指示灯亮时，认为充满，取灯下井。不多时，矿灯因充电不足，而终止了矿 灯的使用，对下井人员的安全造成了威胁。矿灯对于下井人员来时就是他的眼睛。如果在 井下眼睛出了问题，就已失去了最基本的安全保障。
发明内容本实用新型解决现有矿灯充电装置充电架结构设计不合理，以及内部电路不能完 全显示矿灯充电参数且显示内容单一的问题，提供一种半封闭式矿灯智能充电装置。本实用新型是采用如下技术方案实现的半封闭式矿灯智能充电装置，包括充电 架和内部电路；充电架包括支架和固定于支架上的至少一个充电组合单元，充电组合单元 由带有门的存储箱和设置于存储箱顶部的充电板组合构成，充电板组合由充电底板和对称 连接于充电底板两侧的充电板构成，充电底板两侧的充电板上开有至少一个智能充电电路 安装窗口和与智能充电电路安装窗口一一对应的显示窗口(即智能充电电路安装窗口和显 示窗口的数量相同)；内部电路由设置于各充电组合单元内的充电控制电路构成(即每一个 充电组合单元内都设有充电控制电路，各充电组合单元内的充电控制电路相同)，充电控制 电路包括含有充电座的智能充电电路、含有输入端与各智能充电电路的数据输出端口相连 的单片机的充电管理电路和与充电管理电路中的单片机相连且含有固定于充电板上的显 示窗口上的显示器的显示电路；智能充电电路还包括一片锂电池专用充电芯片U1、一片电 流调整芯片U3和含有第一比较器(U2A)、第二比较器(U2B)的工作状态判断电路，专用充电 芯片Ul的电流采样输入端(SNS 7)经过由第三电阻R3和第十一电阻Rll构成的并联电阻、 防反二极管Dl与充电电源相连，专用充电芯片Ul的控制信号输出端(CC 5)经第四电阻R4 与电流调整芯片U3的调整控制端(G 4)相连，电流调整芯片U3的电流输入端(S 123)经 过由第三电阻R3和第十一电阻Rll构成的并联电阻、防反二极管Dl与充电电源相连，电流调整芯片U3的电流输出端(D 5678)分别与充电座、智能充电电路的数据输出端口(Pl)以 及专用充电芯片Ul的电压输入采样端(BAT 8)相连，同时电流调整芯片U3的电流输出端 (D 5678)与地之间连接有第七电阻R7 ；专用充电芯片Ul的控制信号输入端(C0MP 6)与 智能充电电路的数据输出端口(Pl)相连；专用充电芯片Ul的工作状态输出端(STAT 3)与 地之间连接有由第五电阻R5和第二电容C2串联而成的滤波电路，第五电阻R5和第二电容 C2之间的连接节点分别与工作状态判断电路中的第一比较器(U2A)的同相端(3)、第二比 较器(U2B)的反相端(6)相连，同时第五电阻R5和第二电容C2之间的连接节点与地之间连 接有第六电阻R6，工作状态判断电路还包括连接于供电电源与地之间的第十电阻R10、第 九电阻R9、第八电阻R8的串联支路，工作状态判断电路中的第一比较器(U2A)的反相端(2) 与第十电阻RlO和第九电阻R9之间的连接节点相连、第二比较器(U2B)的同相端(5)与第 九电阻R9和第八电阻R8之间的连接节点相连，第一比较器(U2A)的输出端(1)和第二比较 器(U2B)的输出端(7)与智能充电电路的数据输出端口(Pl)相连。 使用时，将自救器、矿灯电池盒及灯头电缆存储到箱内，只将矿灯灯头留到外面并 插于智能充电电路的充电座上，这样即做到了美观，又可便于充电管理人员的管理。充电 时，专用充电芯片Ul根据电池电压的变化(即电压输入采样端BAT 8的电压变化)可实现 “涓流充电”、“恒流充电”和“恒压充电”三个充电阶段，在充电的过程中，第三电阻R3和第 十一电阻Rll构成的并联电阻将充电电流信号输入专用充电芯片U1，根据不同的充电阶 段，专用充电芯片Ul的控制信号输出端(CC 5)输出相应控制信号，控制电流调整芯片U3有 不同的电流输出，以满足各充电阶段充电电流的要求。在充电过程中，专用充电芯片Ul的 工作状态输出端(STAT 3 )输出(5V)高电位、电池充满输出(OV)低电位、没有电池输出占空 比为50%的方波电压信号；这样，在充电过程中，工作状态判断电路中的第一比较器(U2A) 的同相端(3)的电位高于反相端(2)的电位而输出高电位“1”、第二比较器(U2B)的同相端
(5)的电位低于反相端(6)的电位而输出低电位“0”;当电池充满时，工作状态判断电路中的 第一比较器(U2A)的同相端(3)的电位低于反相端(2)的电位而输出低电位“0”、第二比较 器(U2B)的同相端(5)的电位高于反相端(6)的电位而输出高电位“1”；没有电池(即电池 从充电座上脱开后)，工作状态判断电路中的第一比较器(U2A)的同相端(3)的电位低于反 相端(2)的电位而输出低电位“0”、第二比较器(U2B)的同相端(5)的电位低于反相端(6) 的电位而输出低电位“0”;智能充电电路将上述的数据信号(即第一比较器(U2A)和第二比 较器(U2B)的输出充电时为“ 1”、“0，，，充满时为“0，，、“ 1，，，没有电池时为“0 ”、“0 ”)以及电池 电压信号经数据输出端口(Pl)送至充电管理电路中的单片机，充电管理电路中的单片机在 相应软件支持下对输入的数据信号进行分析判断后，输出“充电”、“充满”、“取走”信号至显 示电路，在显示电路的显示器上相应显示“充电”、“充满”、“取走”字样及充电电压值。充电 管理电路中的单片机通过向专用充电芯片Ul的控制信号输入端(C0MP 6)输入“1”、“0” 信号而控制智能充电电路的“工作”和“停止”状态。从上述工作过程中可以看出，充电管 理电路的作用是采集智能充电电路发出的数据信息并传输给显示电路进行显示，其具体的 电路结构是所属领域的技术人员容易实现的。所述的显示电路也是常规的，是所属领域技 术人员容易实现的。本实用新型所述的半封闭式矿灯智能充电装置采用半封闭式充电架，即将自救 器、矿灯电池盒及灯头电缆存储到箱内，只将矿灯灯头留到外面，这样即做到了美观，又可CN 201910639 U
说明书
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便于充电管理人员的管理。从整体结构上看它具有结构简单、紧凑、合理、实用，便于维修， 美观大方等特点。同时，由于采用了合理的内部电路结构可对电池的状态(“充电”、“充满、 “取走”)及充电电压值、故障等充电参数进行精确显示，克服了现有同类产品不能完全显示 矿灯充电参数且显示内容单一的问题。是一种理想的、值得广泛推广的矿灯充电装置。
图1为本实用新型所述的半封闭式矿灯智能充电装置的结构示意图；图2为图1的左视图；图3为图1的A-A剖视图；图4为充电组合单元的结构示意图；图5为图4的剖视图；图6为内部电路框图；图7为智能充电电路的电路原理图。图中1 一支架，2 —存储箱，3 —充电底板，4 一充电板，5 —智能充电电路安装窗 口，6 —显示窗口。
具体实施方式
半封闭式矿灯智能充电装置，包括充电架和内部电路；充电架包括支架1和固定 于支架上的至少一个充电组合单元，充电组合单元由带有门的存储箱2和设置于存储箱顶 部的充电板组合构成，充电板组合由充电底板3和对称连接于充电底板两侧的充电板4构 成，充电底板两侧的充电板4上开有至少一个智能充电电路安装窗口 5和与智能充电电路 安装窗口一一对应的显示窗口 6 (即智能充电电路安装窗口和显示窗口的数量相同)；内部 电路由设置于各充电组合单元内的充电控制电路构成(即每一个充电组合单元内都设有充 电控制电路，各充电组合单元内的充电控制电路相同)，充电控制电路包括含有充电座的智 能充电电路、含有输入端与各智能充电电路的数据输出端口相连的单片机的充电管理电路 和与充电管理电路中的单片机相连且含有固定于充电板上的显示窗口上的显示器的显示 电路；智能充电电路还包括一片锂电池专用充电芯片U1、一片电流调整芯片U3和含有第一 比较器(U2A)、第二比较器(U2B)的工作状态判断电路，专用充电芯片Ul的电流采样输入端 (SNS 7)经过由第三电阻R3和第十一电阻Rll构成的并联电阻、防反二极管Dl与充电电 源相连，专用充电芯片Ul的控制信号输出端(CC 5)经第四电阻R4与电流调整芯片U3的 调整控制端(G 4)相连，电流调整芯片U3的电流输入端(S 123)经过由第三电阻R3和第 十一电阻Rll构成的并联电阻、防反二极管Dl与充电电源相连，电流调整芯片U3的电流输 出端(D 5678)分别与充电座、智能充电电路的数据输出端口(Pl)以及专用充电芯片Ul的 电压输入采样端(BAT 8)相连，同时电流调整芯片U3的电流输出端(D 5678)与地之间连接 有第七电阻R7 ；专用充电芯片Ul的控制信号输入端(C0MP 6)与智能充电电路的数据输出 端口(Pl)相连；专用充电芯片Ul的工作状态输出端(STAT 3)与地之间连接有由第五电阻 R5和第二电容C2串联而成的滤波电路，第五电阻R5和第二电容C2之间的连接节点分别与 工作状态判断电路中的第一比较器(U2A)的同相端(3)、第二比较器(U2B)的反相端(6)相 连，同时第五电阻R5和第二电容C2之间的连接节点与地之间连接有第六电阻R6，工作状态判断电路还包括连接于供电电源与地之间的第十电阻R10、第九电阻R9、第八电阻R8的串 联支路，工作状态判断电路中的第一比较器(U2A)的反相端(2)与第十电阻RlO和第九电 阻R9之间的连接节点相连、第二比较器(U2B)的同相端(5)与第九电阻R9和第八电阻R8 之间的连接节点相连，第一比较器(U2A)的输出端(1)和第二比较器(U2B)的输出端(7)与 智能充电电路的数据输出端口(Pl)相连。具体实施时，智能充电电路安装于充电板的智能 充电电路安装窗口 5，显示电路安装于充电板的显示窗口 6，充电管理电路设置于充电板组 合的充电底板3上。该半封闭式矿灯智能充电装置工作时需配置充电电源箱(由一台5V输 出的150W开关稳压电源供电)。智能充电电路中还设有第一滤波电容Cl和第一电阻R1、第 二电阻R2的串联分压电路，专用充电芯片Ul的TS2与第一电阻R1、第二电阻R2之间的节 点连接，以提供专用充电芯片Ul工作必需的基准电压。专用充电芯片Ul可选用EUP8057、 EUP8051、BQ2057等型号。电流调整芯片U3可选用MEL71xx型号。充电板组合中的充电板 4与充电底板3之间的连接为活动连接，以便于使用中维护和故障处理，两侧充电板可从充 电底板上折合和向外拉出。但在正常使用时充电板上端用三个螺钉将其固定在存储箱底部 正边沿侧，故障时将其打开。具体制造时，所述的充电组合单元为四个，每个充电板4上开有十二个智能充电 电路安装窗口 5。这样，每个充电组合单元两侧共M个智能充电电路安装窗口及显示窗口， 整个充电装置共有96个智能充电电路安装窗口(即充电位)。但充电架总体尺寸并不大， 长1580mm，厚480mm，高1880mm，从整体结构上看它具有结构紧凑，便于维修，美观大方等特 点。而碗柜式矿灯充电架(96盏)长25700mm，厚560mm，高1900mm，长、厚、高都比半封闭式 矿灯充电架都大。通过比较半封闭式矿灯充电架结构简单、设计合理、实用性能，是值得推 广的一种架型。进一步地，各充电控制电路中的充电管理电路的单片机采用RS-485总线与协议 转换单元相连(如图6所示)，这样，各单片机通过协议转换单元和以太网，可向上位机传输 信息，方便监控和管理。
权利要求1.一种半封闭式矿灯智能充电装置，包括充电架和内部电路；其特征为充电架包括 支架(1)和固定于支架上的至少一个充电组合单元，充电组合单元由带有门的存储箱(2) 和设置于存储箱顶部的充电板组合构成，充电板组合由充电底板(3)和对称连接于充电底 板两侧的充电板(4)构成，充电底板两侧的充电板(4)上开有至少一个智能充电电路安装 窗口(5)和与智能充电电路安装窗口一一对应的显示窗口(6)；内部电路由设置于各充电 组合单元内的充电控制电路构成，充电控制电路包括含有充电座的智能充电电路、含有输 入端与各智能充电电路的数据输出端口相连的单片机的充电管理电路和与充电管理电路 中的单片机相连且含有固定于充电板(4)上的显示窗口上的显示器的显示电路；智能充 电电路还包括一片锂电池专用充电芯片(U1)、一片电流调整芯片(U3)和含有第一比较器 (U2A)、第二比较器(U2B)的工作状态判断电路，专用充电芯片(Ul)的电流采样输入端(SNS 7)经过由第三电阻(R3)和第十一电阻(Rll)构成的并联电阻、防反二极管(Dl)与充电电 源相连，专用充电芯片(Ul)的控制信号输出端(CC 5)经第四电阻(R4)与电流调整芯片 (U3)的调整控制端(G 4)相连，电流调整芯片(U3)的电流输入端(S 123)经过由第三电阻 (R3)和第i^一电阻(Rll)构成的并联电阻、防反二极管(Dl)与充电电源相连，电流调整芯 片(U3)的电流输出端(D 5678)分别与充电座、智能充电电路的数据输出端口(Pl)以及专 用充电芯片(Ul)的电压输入采样端(BAT 8)相连，同时电流调整芯片(U3)的电流输出端 (D 5678)与地之间连接有第七电阻(R7);专用充电芯片(Ul)的控制信号输入端(C0MP 6) 与智能充电电路的数据输出端口(Pl)相连；专用充电芯片(Ul)的工作状态输出端(STAT 3)与地之间连接有由第五电阻(R5)和第二电容(C2)串联而成的滤波电路，第五电阻(R5) 和第二电容(C2)之间的连接节点分别与工作状态判断电路中的第一比较器(U2A)的同相 端、第二比较器(U2B)的反相端相连，同时第五电阻(R5)和第二电容(C2)之间的连接节点 与地之间连接有第六电阻(R6)，工作状态判断电路还包括连接于供电电源与地之间的第十 电阻(R10)、第九电阻(R9)、第八电阻(R8)的串联支路，工作状态判断电路中的第一比较器 (U2A)的反相端与第十电阻(RlO)和第九电阻(R9)之间的连接节点相连、第二比较器(U2B) 的同相端与第九电阻(R9)和第八电阻(R8)之间的连接节点相连，第一比较器(U2A)的输出 端和第二比较器(U2B)的输出端与智能充电电路的数据输出端口(Pl)相连。
2.根据权利要求1所述的半封闭式矿灯智能充电装置，其特征为充电板组合中的充 电板(4)与充电底板(3)之间的连接为活动连接。
3.根据权利要求1或2所述的半封闭式矿灯智能充电装置，其特征为充电组合单元 为四个，每个充电板(4)上开有十二个智能充电电路安装窗口( 5)。
4.根据权利要求1或2所述的半封闭式矿灯智能充电装置，其特征为各充电控制电 路中的充电管理电路的单片机采用RS-485总线与协议转换单元相连。
5.根据权利要求3所述的半封闭式矿灯智能充电装置，其特征为各充电控制电路中 的充电管理电路的单片机采用RS-485总线与协议转换单元相连。
专利摘要本实用新型涉及矿灯充电装置，具体为一种半封闭式矿灯智能充电装置。解决现有矿灯充电装置充电架结构设计不合理，以及内部电路不能完全显示矿灯充电参数且显示内容单一的问题。包括充电架和内部电路；充电架包括支架和固定于支架上的至少一个充电组合单元，充电组合单元由带有门的存储箱和设置于存储箱顶部的充电板组合构成；内部电路由设置于各充电组合单元内的充电控制电路构成，充电控制电路包括智能充电电路、充电管理电路和显示电路。本实用新型采用半封闭式充电架，将自救器、矿灯电池盒及灯头电缆存储到箱内，只将矿灯灯头留到外面，采用了合理的内部电路结构可对电池的充电参数进行精确显示，是一种值得广泛推广的矿灯充电装置。
文档编号H02J7/00GK201910639SQ20102069204
公开日2011年7月27日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者崔振忠 申请人:崔振忠