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YSTK-I型移动式输送机控制器的研制及应用
发布时间：2013-09-17 08:08 来源：未知
1、问题的提出
《煤矿安全规程》第七十二条明确规定：采煤工作面刮板输送机必须安设能发出停止和启动信号的装置，发出信号点的距离不得超过15 m。目前的煤矿矿井通信技术中，主要有动力载波通信、漏泄无线通信和感应通信等，这些通讯方式都存在系统造价昂贵、抗干扰性能差的缺点，尤其炮采工作面因每天放炮而无法架线，工作面内部没有能发出启动和停止刮板输送机信号的装置，采用摆动矿灯、人力喊话等比较原始的方法进行通信；在紧急情况下，不能及时有效停止设备运转，造成设备损坏、人员伤亡等事故发生。经反复分析及试验，研制了一种YSTK-I型移动式输送机开�？刂破鳎ㄒ韵录虺瓶刂破鳎�，它可以在工作面内利用矿灯，随时随地发出停止和启动刮板输送机信号及紧急�；账奈尴咄缧藕抛爸�。
2、控制器技术参数及组成
(1)主要技术参数
供电电压/v DC12
功率/VA≤0.5（工作电流70 mA，本安型）
频率/GHz 2.4
接收灵敏度/MV ≤20
收发距离/m 500
(2)控制器组成
1)信号发射装置
a．主要组成。信号发射装置由矿灯和具有收发功能的芯片I组成，芯片I安装在矿灯内，由矿灯提供电能，把矿灯闪动的次数转变成信号发射出去，同时能接收其他装置发出的信号，并驱动信号发射装置内的蜂鸣器，发出相对应次数的蜂呜声。信号发射装置方框图如图l所示。
装置主要由SF6135-B01�？�、轨对轨电流放大器、采样电阻阵列、单片机、有源时钟、蜂鸣器、低压差稳压器等器件组成，其中轨对轨电流放大器采样电阻为系统的输入条件，检测电路根据矿灯灯头的不同工作电流，快速判断出对应的工作模式，当矿灯灯头电流流过采样电阻时产生微弱的电流，经过100倍的放大之后输出，送至单片机模数转换器，根据输入的电流幅度大小测算出灯头的工作电流。此种电路的优点是适应任何矿灯，不破坏矿灯本身的防爆性能，整个电路工作电流为本安电流，在安全范围之内，利用矿灯灯头的强、弱光模式，开关按键的触发模块可发出开�；藕�、打点信号及紧急�；榷嘀帜Ｊ绞侗�。
b．工作原理。当按键模式为开、�；刺�，蜂呜器发出响声，同时指令经单片机的IXD数据输出端送入.SF6135-BOI�？榈腞XD数据接收端，�？橥ü煜呓噶罘⒊�。当SF6135-BOI无线模块收到环境中的无线信号时经过数据解包，校验准备无误以后由模块的IXD数据输出端输出，送入单片机的RXD数据接收端，根据送入的数据格式，命令作出对应的响应。当灯头为关状态时，检测电流为O，判断区为休眠状态，由单片机发出指令进行电源关断，系统进入待机休眠状态，节省电源消耗，一旦检测到灯头进入正常工作状态，立即停止休眠，以全速方式运行，进行各种模式命令响应。
2)信号接收装置及执行部分
a．主要组成。信号接收装置及执行部分由信号接收芯片、组合电铃、输送机控制开关和输送机控制按钮组成，信号接收芯片安装在输送机控制开关内，由开关提供电能，并且能接收信号发射装置的信号、驱动组合电铃、发出输送机�？藕牛渌突净葑楹系缌宸⒊龅男藕�，控制输送机的开停，在紧急情况下可直接停机。信号接收装置同时能把组合电铃的响动次数转变成信号发射出去，使信号发射装置内的蜂呜器发出响声，告知工作面人员输送机的开停。
信号接收装置方框图如图2所示。装置主要由电源电路、SF6135-B01�？椤⒌テ茸槌�。
b．工作原理。交流电源经过Bl（电源变压器）降压至12 V，经过全桥整流，在经过电容滤波后送入LM2576-5.0开关式稳压器，稳压至5v，滤波后分为两路，一路送至KA、KB继电器线圈端，为继电器提供5v的工作电压；另外一路送至LM1117。
3.3低压差稳压器，将5v为3.3 V，为数字系统提供工作电源。
无线模块电路有�？�、编程接口、工作模式选择口组成，根据现场工作需要，将模块通过模式，选择接口配置为终端或路由方式处理通信链路的数据。MCU为整个电路的核心。这里选择了新型8位高速单片机，为了保证可靠稳定工作，时钟源选择了有源恒温晶振，防止温度漂稳影响。
按键电路有DW1和DW2稳压二极管，作用是为了防止外接按键误接等因素产生的高电压窜人单片机口线烧毁单片机。当程序检测到有按键按下后，作出相应的判断，确认以后进行相应的处理。系统初始化以后将正口线设为输入状态。
地址设置路由拨码开关和单片机组成，有效地址为0 ~255位，在通信中根据地址进行相应的操作，防止通信混乱，只有相同地址的才可以进行通信控制。
由单片机输出端输出高电平，使三极管导通，将继电器的低端拉至低电位，继电器线圈有电流通过，产生磁场吸合，其中二极管起到抑制脉冲反电动势，�；ぜ痰缙髑艿墓δ�，防止在释放继电器时线图产生的反电动势电压击穿三极管。继电器状态指示有发光管或限流电阻等组成。继电器线圈两端有吸合电压时LED通过限流电阻点亮，用于指示线圈吸合状态。
c．信号工作流程。当SF6135-B01模块接收到环境中的无线信号，模块进行数据解码检验以后，送入单片机（RXD端），单片机的串口通信中断以后保存至通信缓冲区，在单片机的任务调度中进行判断，如果有符合自己的地址，命令则进行对应的响应。
3、井下应用效果
(1)实验工作面的基本情况
YSTK-I型移动式输送机控制器经实验室试验和仿真模拟实验取得成功基础上，于2009年IO月开始在11181工作面进行井下现场试验。其11181工作面回采二．煤层，层度在0~13 m，平均厚度5m，煤层倾角140一330，平均160，受11141工作面老空水进行影响，涌水量3m3／h。
(2)实验工作面设备布置
11181工作面机械设备配备如表l所示。
(3)井下安装
YSTK-I型移动式输送机开�？刂破鹘邮瞻濉⒖�、电铃接线示意图如图3所示，终端部分安装在工作面供输送机机头电机控制开关的内部，接AC36V电源；KA继电器常闭触点接控制输送机回路；KB继电器的�？サ憬有藕诺缌寤芈�。
矿灯部分安装在矿灯内部，矿灯可以在工作面内部自由移动。电源接矿灯电池3.7 V，灯头的负极接小板的取样电阻端A点。
(4)井下实验情况
工作面安装了信号发射装置通过一个月的现场试验，其人员手持矿灯可在工作面内部自由移动，也可以随时随地进行打点，发送各种信号�？蟮圃谇抗馐苯写虻悖ǜ渌突净⑺涂Ｐ藕牛�；矿灯在弱光时连续按两下，微处理器控制无线收发器发出紧急�；藕挪⒆远Ｊ渌突ㄖ挥腥豕獗淝抗馐笔渌突拍芙馑俗�。
(5)应用效果
控制器在11181炮采工作面投入使用几个月以来，控制器没有发生任何故障，信号发射器携带方便，操作简单，控制精确性高，既降低了工作面事故影响时间，又提高了的开机率，提高了工作面的单产，有效改善了工作面的安全状况，保证了采面的安全生产。
4、结语
YSTK-I型移动式输送机开停控制器是一种薪型的无线通信网络信号装置，不仅可以在500 m距离内实现可移动式收发输送机开停控制信号，在紧急情况下能实现输送机的停机闭锁，信号传输稳定可靠，而且可实现点对点和点对多点的连接，采用无线方式将若干此类设备连成一个微微网，多个微微网又可互联成特殊分散网，形成灵活的多重微微网的拓扑结构，从而实现各类设备之间的快速通信。
