專利名稱：：一種應(yīng)用于國內(nèi)機(jī)場安全防范的煤氣驅(qū)鳥炮保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于通信電子類
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：煤氣驅(qū)鳥炮是應(yīng)用于機(jī)場的重要的驅(qū)鳥設(shè)備，對(duì)各種鳥類有著明顯的驅(qū)除作用。它的結(jié)構(gòu)包括炮管、炮架、電磁閥、點(diǎn)火器和邏輯控制電路，其特征是煤氣通過噴嘴進(jìn)入炮膛里，與炮膛內(nèi)空氣混合，電子打火后發(fā)生爆炸，所產(chǎn)生的音頻聲音從炮管方向傳出。而應(yīng)用于國內(nèi)機(jī)場的煤氣驅(qū)鳥炮均采用時(shí)序控制邏輯技術(shù)，使用一個(gè)控制單元控制一個(gè)電磁閥的控制結(jié)構(gòu)。其控制邏輯是首先開閥1秒附近，使煤氣噴入，然后關(guān)閉電磁閥，最后電磁打火達(dá)到放炮的目的。驅(qū)鳥炮的控制技術(shù)卯年代采用時(shí)序邏輯電路，如555定時(shí)電路，數(shù)字鐘定時(shí)控制技術(shù)。2000年以后，由于單片機(jī)抗電磁干擾能力不斷地增強(qiáng)，出現(xiàn)了采用單片機(jī)進(jìn)行的邏輯控制?？傮w來說，如上的邏輯控制電路通過控制單個(gè)電磁閥的通斷來控制煤氣進(jìn)入炮膛，通過延時(shí)控制放炮的間隔。這種邏輯控制如果其控制電路或者電磁閥出現(xiàn)故障，將導(dǎo)致煤氣泄漏和持續(xù)燃燒，這是老式驅(qū)鳥炮的隱患和缺陷，尤其是對(duì)安全系數(shù)要求非常高的國內(nèi)各大機(jī)場，更是存在重大的安全隱患。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是提供一種提高機(jī)場飛行區(qū)驅(qū)鳥炮的安全等級(jí)，在保證驅(qū)鳥效果的前提下，杜絕煤氣炮的漏氣和自燃的現(xiàn)象的應(yīng)用于國內(nèi)機(jī)場安全防范的煤氣驅(qū)鳥炮保護(hù)系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，采用基于單片機(jī)的嵌入式技術(shù)控制進(jìn)氣電磁閥的時(shí)序，并設(shè)計(jì)了電磁閥專用的雙邏輯驅(qū)動(dòng)電路。這種高安全系數(shù)的驅(qū)鳥炮保護(hù)系統(tǒng)，安裝在機(jī)場驅(qū)鳥炮的前端，且與之串聯(lián)。電磁閥11、電磁閥22和驅(qū)鳥炮炮膛3依次連接，保護(hù)系統(tǒng)邏輯控制單元4與電磁閥1l連接，驅(qū)鳥炮邏輯控制單元5與電磁閥22連接；本發(fā)明的結(jié)構(gòu)是，以89S51單片機(jī)為核心微處理器組成驅(qū)鳥炮保護(hù)系統(tǒng)，進(jìn)氣電磁閥的開關(guān)時(shí)序均由89S51控制完成。該保護(hù)系統(tǒng)安裝在煤氣罐和驅(qū)鳥炮之間，根據(jù)驅(qū)鳥炮工作的時(shí)間間隔控制進(jìn)氣電磁閥的開與關(guān)，進(jìn)而控制氣源。這樣整個(gè)系統(tǒng)就形成了雙電磁閥結(jié)構(gòu)。兩個(gè)電磁閥分別由89S51單片機(jī)控制和原驅(qū)鳥炮控制系統(tǒng)控制，原驅(qū)鳥炮工作方式不變，按照自行設(shè)定的時(shí)序控制系統(tǒng)放氣和打火。當(dāng)系統(tǒng)放炮時(shí)即煤氣在腔體內(nèi)與空氣充分混合點(diǎn)火爆炸時(shí)，保護(hù)系統(tǒng)的軟硬件保證了氣源氣路與腔體完全分離，從而保證了系統(tǒng)的安全性。本發(fā)明的控制單元的電路原理是，89S51單片機(jī)是時(shí)下最流行和使用頻率較高的一種單片機(jī)，可以采用多種晶振，內(nèi)嵌FLASH性能穩(wěn)定可靠，廣泛應(yīng)用到工業(yè)場合。可以使用匯編或C語言編程，有兩個(gè)16位定時(shí)器供選用，輸入輸出口可以直接驅(qū)動(dòng)MOS門電路，故可以達(dá)到驅(qū)鳥炮保護(hù)系統(tǒng)的時(shí)序控制要求。為了避免電磁干擾所產(chǎn)生的單片機(jī)死機(jī)的可能，外接看門狗電路，當(dāng)單片機(jī)死機(jī)的時(shí)候，看門狗電路自動(dòng)復(fù)位，保證單片機(jī)的工作正常和進(jìn)氣電磁閥的工作正常。驅(qū)動(dòng)電路采用兩個(gè)MOS開關(guān)管串聯(lián)驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣電磁闊，驅(qū)動(dòng)電平由89S51的1/0口輸出，一個(gè)經(jīng)非門電路取反接MOS開關(guān)管的柵極，另一個(gè)直接與第二個(gè)MOS開關(guān)管的柵極相連。這種設(shè)計(jì)方法從兩個(gè)方面提高了驅(qū)鳥炮保護(hù)系統(tǒng)的安全系數(shù)，減小放氣電磁閥誤操作的可能性?？撮T狗電路采用MAX813，其輸入端與89S51—I/0相連，89S51定時(shí)向看門狗電路提供喂狗信號(hào)。其輸出與89S51復(fù)位端直接相連，當(dāng)89S51出現(xiàn)故障不能及時(shí)提供喂狗信號(hào)時(shí)，看門狗電路輸出復(fù)位信號(hào)使89S51電路可靠復(fù)位，保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)入正常工作狀態(tài)。反向雙邏輯雙開光管的電磁閥控制驅(qū)動(dòng)電路是由兩個(gè)串聯(lián)的IRF630。開關(guān)管組成，當(dāng)兩個(gè)管子同時(shí)導(dǎo)通的時(shí)候，12V電壓被接入，電磁閥閉合。89S51的兩個(gè)輸出端，一端直接與IRF630開關(guān)管連接，另一端通過非門后與另一個(gè)IRF630開關(guān)管相連接。這樣的設(shè)計(jì)有兩個(gè)特點(diǎn)，第一、如果單片機(jī)故障或者復(fù)位，由于非門的作用，兩個(gè)IRF630被加入了相反的電平，不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通。這時(shí)電磁閥不會(huì)打開，這樣就避免了電磁閥持續(xù)放氣的可能。第二、雙開關(guān)管結(jié)構(gòu)的采用，避免了由于單個(gè)IRF630被擊穿或損壞造成的電磁閥持續(xù)放氣的可能。本發(fā)明的有益效果是第一、本發(fā)明可以方便的安裝在原驅(qū)鳥炮的前端，增加了一個(gè)電磁閥及其控制系統(tǒng)，在不改變?cè)?qū)鳥器的電路和氣路的情況下提高原驅(qū)鳥炮的安全等級(jí)；第二、89S51單元電路可以替代原驅(qū)鳥炮的邏輯控制單元，提供對(duì)電磁閥的雙邏輯控制。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖。圖2是本發(fā)明的控制單元的電路原理圖。圖3是本發(fā)明的系統(tǒng)軟件流程框圖。圖中，1.電磁閥l，2.電磁閥2，3.驅(qū)鳥炮炮膛，4.保護(hù)系統(tǒng)邏輯控制單元，5.驅(qū)鳥炮邏輯控制單元。具體實(shí)施例方式1.保護(hù)系統(tǒng)與原驅(qū)鳥炮組成的雙電磁閥的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)驅(qū)鳥炮保護(hù)系統(tǒng)的進(jìn)氣電磁閥和原驅(qū)鳥炮的煤氣閥組成了雙閥的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，雙閥的工作方式有兩種同步方式和異步方式。同步工作方式是先打開進(jìn)氣電磁閥，2秒后打開放氣電磁閥，放l秒的煤氣到炮膛，后關(guān)閉放氣電磁閥，延遲1秒使空氣煤氣充分混合，接通電子打火，點(diǎn)燃煤氣。延遲1秒，關(guān)閉進(jìn)氣電磁閥，從而完成一次放炮。從這個(gè)工作流程可以看出，如果發(fā)生驅(qū)鳥炮電路故障導(dǎo)致放氣電磁閥連續(xù)的放氣，由于進(jìn)氣電磁閥的開啟時(shí)間只有5秒，限定了故障時(shí)間不會(huì)超過5秒，從而避免了煤氣的持續(xù)燃燒所可能引起的事故。異步方式是進(jìn)氣電磁閥和放氣電磁閥不同時(shí)開啟，進(jìn)氣電磁閥隔3分鐘放氣一次，煤氣存儲(chǔ)在保護(hù)系統(tǒng)和驅(qū)鳥炮之間的管路之中。驅(qū)鳥炮放炮的煤氣來自管路中的存量氣體，從而實(shí)現(xiàn)了氣路和氣源的完全隔離。根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算和實(shí)際測量，煤氣管路長度大于3米，存量煤氣可以達(dá)到理想的聲音質(zhì)量。2.系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)，軟件流程看門狗采用電源監(jiān)控芯片MAX813芯片，其主要特點(diǎn)如下(1)系統(tǒng)上電、掉電以及供電電壓降低時(shí)，第7腳產(chǎn)生復(fù)位輸出，復(fù)位脈沖寬度的典型值為200ms，高電平有效，復(fù)位門限為4.65V。(2)如果在1.6s內(nèi)沒有觸發(fā)該電路(即第6路無脈沖輸入)，則第8腳輸出一個(gè)低電平信號(hào)，即看門狗電路輸出信號(hào)。(3)手動(dòng)復(fù)位輸入，低電平有效，即第l腳輸入一個(gè)低電平，則第7腳產(chǎn)生復(fù)位輸出。(4)具有1,25V門限值檢測器，第4腳為輸入，第5腳為輸出。在電路圖中，將MAX813第1腳與第8腳相連，第7腳接CPU的復(fù)位腳(89S51的第9腳)，第6腳與CPU的P1.0相連。在單片機(jī)運(yùn)行過程中，P1.0不斷輸出ls脈沖信號(hào)。如果因某種原因CPU進(jìn)入死循環(huán)，則P1.0無脈沖輸出。于是1.6秒后在MAX813的第8腳輸出低電平，該低電平加到第1腳,使MAX813產(chǎn)生復(fù)位輸出，使CPU有效復(fù)位，擺脫死循環(huán)的困境。另外，當(dāng)電源電壓低于門限值4.65V時(shí)，MAX813也產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)輸出，CPU處于復(fù)位狀態(tài)，不執(zhí)行任何指令，直到電源電壓恢復(fù)正常，因此可有效防止因電源電壓較低時(shí)CPU產(chǎn)生錯(cuò)誤的動(dòng)作。系統(tǒng)上電后89S51的Pl.l口輸出高電平信號(hào)，P2.0口輸出低電平信號(hào)，其中Pl.l口輸出的高電平信號(hào)經(jīng)過與其連接的74HC04非門電路后變成低電平的信號(hào)，這兩個(gè)低電平信號(hào)使控制電磁閥的兩個(gè)開關(guān)管都不導(dǎo)通，從而使電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)。同時(shí)P1.4口輸出低電平信號(hào)，點(diǎn)亮指示燈LED2,調(diào)用10秒延時(shí)子程序。接著P1.4口輸出高電平信號(hào)，關(guān)閉指示燈LED2，調(diào)用10秒延時(shí)子程序。然后進(jìn)入循環(huán)程序OPEN中，89S51的PU輸出低電平信號(hào)，P2.0口輸出高電平信號(hào)，其中Pl.l口輸出的高電平信號(hào)經(jīng)過與其連接的74HC04非門電路后變成高電平信號(hào)，這兩個(gè)信號(hào)的電平使兩個(gè)開關(guān)管同時(shí)處于導(dǎo)通狀態(tài)，導(dǎo)致電磁閥接入電路，使煤氣進(jìn)入炮膛。同時(shí)P13口輸出低電平信號(hào)，點(diǎn)亮指示燈LED1，調(diào)用5秒延時(shí)子程序。接著89S51的P2.0口輸出低電平信號(hào)，使兩個(gè)開關(guān)管不同時(shí)導(dǎo)通，電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)。同時(shí)P1.3口輸出高電平信號(hào)，關(guān)閉指示燈LED1，調(diào)用3分鐘延時(shí)子程序。返回循環(huán)程序OPEN，如此循環(huán)下去。89S51定時(shí)向看門狗電路提供喂狗信號(hào)即P1.0口不斷輸出ls脈沖信號(hào)。這個(gè)脈沖信號(hào)是在1s的延時(shí)函數(shù)中實(shí)現(xiàn)的。即P1.0口輸出低電平信號(hào)，延時(shí)510ms，P1.0口輸出高電平信號(hào)，延時(shí)490ms，P1.0輸出低電平信號(hào)。5s和10s延時(shí)函數(shù)分別通過5次和10次調(diào)用1s的延時(shí)函數(shù)實(shí)現(xiàn)的。6次調(diào)用10s的延時(shí)函數(shù)組成60s的延時(shí)函數(shù)，3min的延時(shí)函數(shù)是3次調(diào)用60s延時(shí)函數(shù)而實(shí)現(xiàn)的。3.驅(qū)動(dòng)電路的雙邏輯控制電路的實(shí)施電路圖中的兩個(gè)IRF630開關(guān)管串聯(lián)使用，分別使用兩個(gè)信號(hào)電平控制，同時(shí)兩個(gè)信號(hào)電平為如圖所示的電平并使得兩個(gè)IRF630電平同時(shí)為高電平邏輯時(shí)，兩個(gè)IRF630開關(guān)管才會(huì)同時(shí)導(dǎo)通，導(dǎo)致電磁閥接入電路，即打開電磁閥放煤氣進(jìn)入炮膛。使用雙邏輯控制的意義在于當(dāng)單片機(jī)電路故障的時(shí)候，或一個(gè)IRF630故障時(shí)保證電磁閥的斷電，煤氣不會(huì)連續(xù)放氣，從而提高控制邏輯的安全性。附表1為控制單元芯片參數(shù)列表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求1.一種應(yīng)用于國內(nèi)機(jī)場安全防范的煤氣驅(qū)鳥炮保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，采用基于單片機(jī)的嵌入式技術(shù)控制進(jìn)氣電磁閥的時(shí)序，并設(shè)計(jì)了電磁閥專用的雙邏輯驅(qū)動(dòng)電路，電磁閥1(1)、電磁閥2(2)和驅(qū)鳥炮炮膛(3)依次連接，保護(hù)系統(tǒng)邏輯控制單元(4)與電磁閥1(1)連接，驅(qū)鳥炮邏輯控制單元(5)與電磁閥2(2)連接；a.機(jī)場用驅(qū)鳥炮的雙電磁閥供氣結(jié)構(gòu)是，驅(qū)鳥炮保護(hù)器的電磁閥與原煤氣炮電磁閥屬于串聯(lián)結(jié)構(gòu)，分別由驅(qū)鳥炮保護(hù)器控制單元和原煤氣炮時(shí)序控制單元控制；設(shè)一個(gè)電磁閥的故障率10-5，則兩個(gè)電磁閥同時(shí)故障的可能為10-10，所以雙電磁閥結(jié)構(gòu)可以大大提高安全性。當(dāng)安裝了驅(qū)鳥炮保護(hù)器后，系統(tǒng)的工作過程為上電后，保護(hù)器延遲10秒，打開保護(hù)器電磁閥，煤氣流入兩個(gè)電磁閥之間的管路，然后關(guān)閉保護(hù)器電磁閥。煤氣炮經(jīng)3分鐘的延遲，打開煤氣炮電磁閥，放氣1秒，然后關(guān)閉煤氣炮電磁閥，點(diǎn)火，完成放炮的工作。之后系統(tǒng)重復(fù)上述流程，直到電源關(guān)閉或原系統(tǒng)光敏電路測試為黑天，停止工作。b.反向雙邏輯雙開光管的電磁閥控制驅(qū)動(dòng)電路是由兩個(gè)串聯(lián)的IRF630開關(guān)管組成，當(dāng)兩個(gè)管子同時(shí)導(dǎo)通的時(shí)候，12V電壓被接入，電磁閥閉合。89S51的兩個(gè)輸出端，一端直接與IRF630開關(guān)管連接，另一端通過非門后與另一個(gè)IRF630開關(guān)管相連接。全文摘要一種應(yīng)用于國內(nèi)機(jī)場安全防范的煤氣驅(qū)鳥炮保護(hù)系統(tǒng)屬于通信電子類
技術(shù)領(lǐng)域：
。本發(fā)明采用最新的微電子技術(shù)、通信技術(shù)和成熟的設(shè)計(jì)方法。增加了一套電磁閥并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的基于51單片機(jī)的控制軟硬件，使由驅(qū)鳥炮保護(hù)器和原煤氣驅(qū)鳥炮組成一個(gè)系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)為雙電磁閥結(jié)構(gòu)。通過相應(yīng)的51軟件的控制，實(shí)現(xiàn)當(dāng)系統(tǒng)放炮時(shí)即煤氣在腔體內(nèi)與空氣充分混合點(diǎn)火爆炸時(shí)，氣源氣路與腔體分離，從而保證了系統(tǒng)的安全性。本發(fā)明可以安裝在國內(nèi)機(jī)場正在使用的驅(qū)鳥炮的前端，解決煤氣連續(xù)進(jìn)氣的問題，使煤氣炮更安全地工作在機(jī)場領(lǐng)域。文檔編號(hào)A01M29/20GK101300972SQ20081001072公開日2008年11月12日申請(qǐng)日期2008年3月19日優(yōu)先權(quán)日2008年3月19日發(fā)明者宋利民申請(qǐng)人:大連海事大學(xué)