礦用電機車多功能儀表原理及應用

于仕鋒

（黑龍江雞西市城山煤礦運輸區，黑龍江 雞西 158100）

1 概述

現代化的煤礦運輸系統擔負著煤炭和煤炭以外的物資及人員這兩大運輸任務。生產物資和人員是井下運輸的一個重要環節。電機車因為其操控的靈活和簡便在井下運輸系統中占據著重要的地位。經濟和社會的發展要求煤礦須相應的加大產煤及運輸的效率，但是，煤礦井下生產環境比較復雜，造成了電機車在行駛速度過快時容易引起撞車、追尾、翻車等交通事故，造成人身傷亡。因此需要研究一種多功能測試儀表及報警裝置來限制電機車的運行速度。單片機技術的發展，使得傳統的測速裝置在完成基本的速度測量任務的同時可以具備更加智能化的功能。設計電機車智能多功能測試儀表裝置具有測速、測溫、電機車運行電流檢測以及當班里程、總里程計算和超速報警及耗電量顯示功能。

2 多功能儀表的工作原理

圖1 -1

本儀表采用單片機控制原理，液晶顯示技術，該儀表由8051單片機、驅動電路、液晶顯示器、報警電路、監測傳感器、掉電檢測電路、時鐘電路及電源等部分組成（如圖所示1-1）將安裝在機車輪緣上的磁控制開關信號，單片機測量外部傳感器信號，通過計算得到各狀態量，并進一步得到需要的計算值。硬件電路為模塊化設計，按照不同的功能將電路分成各個模塊，軟件調試時對各模塊分開編程。考慮到裝置的運行環境，硬件電路和軟件編程中設計了相應的抗干擾部分，以最大限度的增強裝置運行的穩定性。經單片機處理后，換算成機車速度、里程。隨機機車速度信號與人工設定的最高限速比較后，可顯示節段運行信號和超速報警信號，同時可控制機車行駛狀態。經霍爾元件可監測整機的工作電流和累計電量。經溫度傳感器可測量機車周圍的環境溫度。經分壓電阻可測量機車的電源電壓。

3 工作原理方框圖（如圖1-1）

4 系統要求

4.1 《煤礦安全規程》規定：“列車運行速度不得超過4米/秒”。

4.2 考慮到煤礦井下環境潮濕，特別是夏季軌道面黏著系數更低很容易打滑，這樣列車制動后仍留有一定的緩沖距離，因此本儀表具有超速剎車功能，進而避免因超速造成制動距離加大事故，又不影響到其它車輛，保證了靈敏度和可靠性。

5 多功能儀表發揮性能

該測速表能實現耗電量及里程累計功能，能隨時查詢機車每天運行里程及耗電量，便于檢查人員計算機車運輸效率，查詢每臺機車發揮性能為多少？這樣便于架線電機車與礦用變頻機車耗電量比較，對于煤礦用戶可靠數據證明，該裝置能對機車超速時進行報警及緊急剎車，避免由于機車超速行駛造成運輸事故，進而提高機車運輸穩定性。

該儀表測量電動機溫度、電流和電壓，進而提高機車轉子使用壽命，防止因機車過熱、過壓、過電流等方面因素造成機車絕緣損壞或線圈燒壞使電機車轉子燒壞。

6 多功能儀表安裝及使用方法

該儀表必須將霍爾元件接到電動機干線電纜上。同時速度傳感器應固定在輪對上且應盡量固定在車輪外緣上，進而減少機車速度測量誤差（同時使用電纜必須使用屏蔽電纜，防止外界電信號干擾）。同時該儀表本身自帶一塊電池，在安裝時，必須時刻保證電池處于充電狀態。安裝分壓電阻時，必須固定在一個安全位置。

該儀表測量范圍為：電壓范圍為：DC0-1000V，測量電流范圍為：DC0-400A；測量速度范圍為：0-30km/h，里程顯示范圍為：0-9999Km；耗電量顯示范圍為：0-99999KW；溫度顯示范圍為：-55℃±125℃該儀表主要包括四大功能鍵：（1）顯示查詢鍵；（2）速度記憶查詢鍵；（3）調整功能菜單鍵；（4）翻頁鍵。

6.1 顯示查詢鍵：主要作用是轉換顯示電壓、電流、速度、里程、溫度、耗電量 、時間等主要信息的查詢。其次起到返回作用。

6.2 速度記憶鍵：查詢當前10分鐘的速度，按加、減鍵翻頁，按查詢鍵返回主目錄。

6.3 調整鍵：進行時間日期設置，按此鍵括號移動調整項，按加減鍵進行調整，按查詢鍵返回主目錄。

6.4 加、減鍵：按加、減鍵進行功能設置，按加、減上下翻頁顯示，按查詢鍵返回主目錄。

使用多功能儀表注意事項：⑴對輪矩設定，按速度記憶鍵調整輪矩設定數，按調整鍵括號取消，并且保存數據。⑵對里程、耗電量清零設定，按速度記憶鍵清零數據，按查詢鍵返回主菜單，防止因誤操作造成數據清零。

結束語

電機車智能測速儀表裝置的應用，方便了煤礦對電機車的有效管理和監督，對煤礦的安全生產起到了極大的提升和促進作用，具有很強的現實應用價值。

[1]何立民.單片機高級教程[M].北京航空航天太學出版社.2000.

[2]陳愛萍，等.礦山架線電機車智能超速報警記錄儀的研制[M].湖南工程學院學報.2003.

[3]陳愛萍，等.智能速度里程表的設計[J].儀表技術，2002.