专利名称：柴油机智能安全保护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于柴油机的控制技术领域。
目前以线性电路或单片微机电路为控制核心的柴油机报警或保护装置，一般都存在着四个缺陷。首先，由于其内预先设定的报警数据不能改变，不能适用于不同功率的柴油机或柴油机组，通用性差；其次是只能报警，不能自停，自动化安全保护程度不高；第三，对于柴油机测定的各工作系统的报警数据没有直观地显示，影响了操作人员对柴油机工作状况的监视和了解；第四，只能检测柴油机报警各工作系统中的一个或其中几个，检测报警范围狭窄，影响了保护装置的应用范围。
本实用新型之目的在于提供一种既能任意设定报警、自停数据，又能直观显示各工作系统运行状态数据的全自动柴油机安全保护装置。
本实用新型的技术解决方案是它由主机控制器，与主机控制器连接的传感信号处理器、稳压器、电磁阀、报警器，以及与传感信号处理器连接的转速传感器、压力传感器、油温传感器和水温传感器组成。主机控制器内设有主微机控制电路，与主微机控制电路连接的能显示各工作系统报警值的数码显示器和报警自停数据设定输入键及报警电路、自停控制电路。传感信号处理器包括从微机控制电路，与从微机控制电路连接的V/F转换电路、锁相环倍频电路，以及分别与V/F转换电路和从微机控制电路连接的低通滤波电路。压力传感器、油温传感器、水温传感器均采用集成传感器，并与低通滤波电路连接；转速传感器采用霍尔集成转速传感器，并与锁相环倍频电路连接。
本实用新型由集成传感器采集柴油机各工作系统的模拟信号，经低通滤波电路、V/F转换电路或锁相环倍频电路至从微机控制电路，在从微机控制下，进行运算、线性补偿等转化为数据脉冲信号，然后发送到主微机控制电路；主微机控制电路对各系统的数据与用户已通过报警自停数据设定输入键存储在其内的数据进行逐行比较、运算处理，同时通过数码显示器告知用户。如柴油机某工作系统采集的数据高于或低于用户设定数据时，主微机控制电路指令报警电路报警及自停电路中的机构动作，从而达到自动保护之目的。
由于本实用新型设有数码显示器和自停机构，报警和自停数据又可以根据用户需要而自行设定，故具有通用性强，使用方便，安全保护可靠，报警、自停精确度高等优点，而且对柴油机运行状态也能进行自动监视。
以下结合附图所示的实施例，详细说明本实用新型的电路构成和工作原理。
图1为本实用新型的方框图。
图2为传感信号处理器电路方框图。
图3为主机控制器电路方框图。
图4为主微机控制电路图。
图5为位译码器电路图。
图6为数码显示电路图。
图7为段译码器电路图。
图8为自停控制电路图。
图9为报警电路图。
图10为按键电路图。
图11为模拟信号输入、V/F转换及从微机控制电路图。
图12为锁相倍频电路图。
图13为指示灯电路。
图14为数据信号隔离电路图。
图15为稳压电源电路图。
图16为功率驱动电路。
参见
图1、图2、图3，柴油机智能安全保护装置由主机控制器12，与主机控制器12连接的传感信号处理器13、稳压器18、电磁阀6、报警器7，以及与传感信号处理器13连接的霍尔集成转速传感器17、压力集成传感器16、油温集成传感器15及水温集成传感器14组成。主机控制器12内设有主微机控制电路1、数码显示器2、报警自停数据设定输入键3及报警电路5、自停控制电路4。传感信号处理器内设有从微机控制电路8、V/F转换电路9、低通滤波电路10和锁相环倍频电路11。
参见图4，图5、图6、图7、
图13，主微机控制电路1包括单片机IC5，以及与其连接的EEPROM存储器IC7、石英晶体振荡器HC1、上电复位元件R16、C18、功率驱动电路；石英晶体振荡器6HZ两端与地之间分别接有电容C19、C20，单片机IC5的PO口与插件CN7和上拉排阻RP2相连，插件CN7与报警自停数据设定输入键3的插件CN2相接，单片机IC5P1口的1、2、3、4、5脚作指示灯信号输出与插件CN6连接，插件CN6与指示灯电路的插件CN1连接，插件CN1并联接有四个非门，非门的输出端分别经过电阻R4、R3、R2、R1与四个发光二极DEL1、DEL2、DEL3、DEL4连接。数码显示器2包括与单片机IC5P2口低四位连接的位译码器IC11、高四位连接的段译码器IC8，位译码器IC11的输出端与功率驱动器IC9、IC10的输入端相连接，功率驱动器IC9、IC10的输出端与插件CN10相连；段译码器IC8的输出端经电阻R17-R23与插件CN9相连，插件CN9、CN10分别与数码显示电路的插件CN12、CN11相接。参见图8自停控制电路4设有二个与电磁阀6连接的继电器J1、J2。报警电路5包括继电器触头J4、报警芯片JC1，以及与报警芯片IC1连接提供其电源的电阻R7、稳压二极管D3、电容C11，经电阻R6与报警芯片IC1连接的音频功率放大器IC2，音频功率放大器IC2连接着由电容C10、电阻R4、R5组成的反馈电路、消振电容C9和扬声器藕合电容C8、C7，藕合电容C8、C7与插件CN4、CN11连接。参见
图16，功率驱动电路设有四个非门IC6，其输入端分别与单片机IC5的7、8、16、17脚连接，非门IC6输出端分别经电阻R11、R12、R13、R14与光藕合器G3、G4、G5、G6相连，电阻RP1.1-RP1.4为功率驱动器IC3的下拉电阻，功率驱动器IC3的输入端分别接在光藕合器G3、G4、G5、G6的输出端，IC3的输出端分别与设在报警电路(5)、数据隔离电路、自停控制电路4中的继电器J4、J3、J1、J2的触头连接。
参见
图12，锁相环倍频电路有三个并联的倍频器IC2、IC3、IC4，在倍频器IC4的输入端连接着光藕合器G7和由电阻R2、R3、电容C5构成的低通滤波电路，在倍频器IC4的输出端接有一个振荡电容C37和一个三极管BG4，在三极管BG4的基极接有电阻R24、集电极上串联着电阻R23、光藕合器G1，限流电阻R、电感线圈L2、电容C3、C4、稳压二极管DW构成稳压电源供单片机IC5之用，光藕合器G1输出端与单片机IC5的T1相接。参见
图11，低通滤波电路10包括一个模拟开关IC7、与模拟开关IG7输入端连接的三个π型滤波电路，在模拟开关IC7、9、10脚与单片机IC5选通17、18脚之间设有光藕合器G5、G6和上拉电阻R33、R34。V/F转换电路9包括V/F转换器IC6，在转换器IC6输入端接有电阻R36、电容C23，在转换器IC6输出端接有电阻R31、R32、R30、可变电阻W2和电容C26；电阻R31与电容C26串联，电阻R30与可电阻W2串联。在V/F转换器IC6输入端与模拟开关IC7输出端之间连接由电阻R35、电容C27构成的低通滤波电路，V/F转换器IC6与单片机IC5之间连接着光藕合器G2和限流电阻R29。从微机控制电路8包括单片机IC5，以及与其连接的石英晶体振荡器HC2、EEPROM存储器IC8；单片机IC5输出端经电阻R17、R18、三极管BG3、BG2及电阻R15、R16与模拟开关IC7上的光藕合器G5、G6输入端连接，单片机IC5的输入端与V/F转换器IC6的光藕合器G2的输出连接。
参见
图14，为了保证主机控制器12与传感信号处理器13之间数据传送不受外界信号干扰，在主微机控制电路1和从微机控制电路8的发射端TXD下和接收端RXD上接有数据信号隔离电路，参见
图14，发送端TXD由电阻R9、R11、光藕合器G3组成，接收端RXD由电阻R12、R13、光藕合器G2组成。
为了确保本实用新型电压的稳定，采用
图15的稳压电路。
本实用新型的工作原理是这样的压力、温度(水、油温)传感器14、15、16采集模拟信号，并通过3路π型低通滤波器，进入双向模拟开关IC7电路，单片机IC5输出选通信号经电阻R18、R15、R16、BG3、BG2和光藕合器G5、G6、电阻R33、R34送入模拟开关IC7，模拟开关IC7选出其中一路经R35、C27组成的低通滤波电路至高精度V/F转换器IC6，将模拟信号转换成串行的脉冲信号，并经光藕合器G2送至单片机IC5的9脚。柴油机的转速通过霍尔集成传感器17与贴在飞轮上的小磁钢，将飞轮转速换成电脉冲信号送入锁相倍频电路11，进行相位比较、频率锁定及倍频，再经光藕合器G1送入单片机IC5的8脚。单片机IC5在程序控制下，对各工作系数的数据，进行运算、非线性补偿处理，然后送入通信端TXD和RXD，并经数据信号隔离与主机控制器进行数据交换。
单片机IC5正常运行时，单片机IC5的7脚每隔一段时间把脉冲信号送入EEPROM存储器IC8的1脚，使IC8的7脚变为低平；当单片机IC5运行失常时IC8的1脚无脉冲信号，至使IC8的7脚出现高平，迫使单片机IC5复位重新启动。同时，如电源电压波动异常时，也能使单片机IC5复位重新启动，从而确保系统的可靠运行。
在主机控制器内，单片机IC5接到测量的数据信号后，在动态扫描子程序控制下，将测量数据送入数据显示器2，同时单片机IC5将进入比较程序中，对用户设定的报警、自停值与测量数据进行比较，当各工作系统出现异常时，单片机IC5通过功率驱动电路接通自停控制电路4、或报警电路5，使报警器7报警或电磁阀6动作，从而达到保护柴油机正常工作的目的。
本实用新型用户还可根据需要按下报警自停数据设定输入键，单片机IC5即可进入设定程序，数据设定好后，可再次按此键，单片机IC5回至原程序，同时将数据送入EEPROM存储器IC7储存。单片机IC5在程序控制下对通信子程序、设定子程序、比较程序以及急停等进行循环突时处理。
权利要求1.一种柴油机智能安全保护装置，由主机控制器(12)，与主机控制器(12)连接的传感信号处理器(13)、稳压器(18)、电磁阀(6)、报警器(7)，以及与传感信号处理器(13)连接的转速传感器(17)、压力传感器(16)、油温传感器(15)及水温传感器(14)构成，其特征在于所述的主机控制器(12)内设有主微机控制电路(1)，与主微机控制电路(1)连接的能显示各工作系统报警值的数码显示器(2)、报警自停数据设定输入键(3)及报警电路(5)、自停控制电路(4)；所述的传感信号处理器(13)包括从微机控制电路(8)、与从微机控制电路(8)连接的V/F转换电路(9)和锁相环倍频电路(11)，以及与V/F转换电路(9)和从微机控制电路(8)连接的低通滤波电路(10)；所述的压力传感器(16)、油温传感器(15)、水温传感器(14)均采用集成的传感器，并与低通滤波电路(10)连接，所述的转速传感器(17)采用霍尔集成转速传感器，且与锁相环倍频电路(11)连接。
2.按权利要求1所述的柴油机智能安全保护装置，其特征在于主微机控制电路(1)包括单片机IC5，与其连接的存储器IG7、石英晶体振荡器HC和上电复位元件R16、C18及上拉排阻RP2、驱动报警和自停机构的功率驱动电路，上拉排阻RP2分别与报警自停数据设定输入键(3)连接；数码显示器(2)包括与单片机IC5P2口低四位和高四位连接的位译码器IC11和段译码器IC8，与位译码器IC11的输出端连接的功率驱动器IC9、IC10，以及与功率驱动器IC9、IC10、段译码器IC8输出端连接的数码显示电路；自停控制电路(4)设有二个与电磁阀(6)连接的继电器J1、J2；报警电路(5)包括继电器触头J4、报警芯片IC1，与报警芯片IC1连接供其电源的电阻R7、稳压二报管D3、电容C11，经电阻R6与报警芯片IC1连接的音频功率放大器IC2，音频功率放大器IC2连接着由电容C10、电阻R4、R5组成的反馈电路、消振电容C9和扬声器藕合电容C8、C7。
3.按权利要求1或2所述的柴油机智能安全保护装置，其特征在于；锁相环倍频电路有三个并联的倍频器IC2、IC3、IC4，在倍频器IC4的输入端连接着光藕合器G7和由电阻R2、R3、电容C5构成的低通滤波电路，在倍频器IC4的输出端接有一个振荡电容C37和一个三极管BG4，在三极管BG4的基极接有电阻R24、集电极上串联着电阻R23、光藕合器G1；低通滤波电路(10)包括一个模拟开关IC7、与模拟开关IG7输入端连接的三个π型滤波电路，在模拟开关IC7输入端与单片机IC5输出端之间设有选通光藕合器G5、G6和上拉电阻R33、R34；V/F转换电路(9)包括一个V/F转换器IC6，在转换器IC6输入端接有电阻R36、电容C23，在转换器IC6输出端接有电阻R31、R32、R30、可变电阻W2和电容C26，电阻R31与电容C26串联，电阻R30与可变电阻W2串联，在V/F转换器IC6输入端与模拟开关IC7输出端之间连接着由电阻R35、电容C27构成的低通滤波电路，V/F转换器IC6与单片机IC5之间连接着光藕器G2和限流电阻R29；从微机控制电路(8)包括单片机IC5，以及与其连接的石英晶体振荡器HC2、EEPROM存储器IC8，单片机IC5输出端经电阻R17、R18、三极管GB3、GB2及电阻R15、R16与模拟开关IC7上的光藕合器G5、G6输入端连接，单片机IC5的输入端与V/F转换器IC6和锁相环倍频电路(11)上的光藕合器G2、G1的输出端连接。
4.按权利要求1或2所述的柴油机智能安全保护装置，其特征在于主微机控制电路(1)输入端和从微机控制电路(8)输出端接有信号隔离电路。
5.按权利要求3所述的柴油机智能安全保护装置，其特征在于主微机控制电路(1)输入端和从微机控制电路(8)输出端接有信号隔离电路。
专利摘要本实用新型属于柴油的控制技术领域,它包括主机控制器、传感信号处理器及集成传感器,在主机控制器内设有主微机控制电路、数码显示器、报警自停数据设定输入键及报警电路和自停控制电路;传感信号处理器内设有从微机控制电路和V/F转换器及锁相环倍频电路。本实用新型由于设有数据显示器和自停机构,且报警和自停数据可以根据用户需要而自行设定,故具有通用性强、使用方便,安全保护可靠,报警自停精确度高等优点,而且对柴油机运行状态也能进行自动监视,特别适用于船舶上的柴油机保护。
文档编号F02D45/00GK2325530SQ9723186
公开日1999年6月23日 申请日期1997年12月26日 优先权日1997年12月26日
发明者林永平 申请人:林永平