本發(fā)明涉及車用氣瓶檢測技術領域，具體涉及一種電動車用鉛酸蓄電池狀態(tài)監(jiān)測儀。

背景技術：

隨著石油資源的匱乏和環(huán)境污染的加重，國家大力倡導使用清潔燃料。目前絕大多數(shù)出租車、公共汽車、小型轎車都已使用天然氣，車用氣瓶數(shù)量日益增加。若使用不當，或使用劣質或檢測不合格的氣瓶則會導致爆炸事故的發(fā)生，造成人員傷亡和財產(chǎn)的損失，因此國家規(guī)定使用中的氣瓶必須進行定期檢測，我國耐壓檢測多采用水壓法，而很多檢測機構在水壓檢測過程中對檢測設備和操作者人身安全的保護主要來源于水壓檢測傳感器，通過控制系統(tǒng)軟件來保證檢測設備和操作者的人身安全。若水壓檢測傳感器或模擬量轉換模塊或控制器在水壓檢測過程中發(fā)生損壞，則不可避免地會造成檢測設備的損壞和人員傷亡事故的發(fā)生。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種車用氣瓶水壓檢測多重保護控制器，本發(fā)明有效解決了傳統(tǒng)水壓檢測過程中不能對檢測設備和操作者人身安全提供多重保護的問題，從而會不可避免地導致檢測設備的損壞和人員傷亡事故的發(fā)生。

本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn)：

一種車用氣瓶水壓檢測多重保護控制器，其特征在于：包括電源電路、微控制器、微控制器數(shù)字量輸入模塊、微控制器數(shù)字量輸出模塊、微控制器模擬量輸入模塊、鍵盤電路、時鐘及外存電路、晶振及復位電路。

本發(fā)明進一步技術改進方案是：

所述微控制器數(shù)字量輸入模塊包括電接點氣壓壓力表、電接點水壓壓力表、驅動電磁氣閥繼電器觸點組，所述電接點氣壓壓力表和電接點水壓壓力表的上限常開觸點經(jīng)接口電路與微控制器輸入端相連，所述驅動電磁氣閥繼電器觸點組的常開觸點經(jīng)接口電路與微控制器輸入端相連；

所述微控制器數(shù)字量輸出模塊包括保護繼電器線圈及其驅動電路、顯示及其驅動電路、電鈴及其驅動電路，所述保護繼電器線圈及其驅動電路為直流中間繼電器線圈及其驅動電路，中間繼電器線圈經(jīng)過驅電路與微控制器輸出口相連，其常開觸點串聯(lián)在檢測設備控制器輸出的電源與負載端之間，所述顯示及其驅動電路用來顯示該控制器運行狀態(tài)，包括四位一體數(shù)碼管和六個發(fā)光二極管及其驅動電路，數(shù)碼管及發(fā)光二極管經(jīng)驅動電路與微控制器輸出口相連，所述電鈴及其驅動電路用于檢測設備發(fā)生異常時發(fā)出聲音警示，電鈴經(jīng)驅動其電路與微控制器輸出口相連；

所述微控制器模擬量輸入模塊包括水壓傳感器、氣壓傳感器、水溫傳感器、信號轉換電路及模數(shù)轉換電路，所述水壓傳感器和水溫傳感器用來采集實時加在氣瓶中水的水壓和水溫值、所述氣壓傳感器用來實時檢測檢測設備中增壓泵的工作氣源壓力，所述信號轉換電路用來將傳感器采集到的電壓或電流信號轉換為0-5v的直流電壓信號，所述模數(shù)轉換電路用來將采集到的水壓、氣壓和水溫模擬量信號轉換為微控制器能識別的數(shù)字量信號。

本發(fā)明進一步技術改進方案是：

所述電源電路包括外部電源、阻感分壓電路、整流電路、濾波電路、電阻分壓電路及穩(wěn)壓電路，所述外部電源為控制器的外部接入電源，所述阻感分壓電路是對交流電進行分壓，所述整流電路是對交流電進行整流使其變?yōu)橹绷麟姡鰹V波電路是對整流電路后的電源起穩(wěn)定使用，所述電阻分壓電路是對整流濾波后的電壓進行分壓，所述穩(wěn)壓電路是使輸入端電壓變成穩(wěn)定的直流5v輸出，供微控制器及外圍電路使用。

本發(fā)明進一步技術改進方案是：

所述鍵盤電路，用來設置系統(tǒng)日期、時間、水壓限值、氣壓限值、快慢速增壓驅動電磁氣閥繼電器線圈通電極限值等。

本發(fā)明進一步技術改進方案是：

所述時鐘及外存電路，用于產(chǎn)生系統(tǒng)時間及存儲系統(tǒng)相關數(shù)據(jù)（日期、時間、水壓限值、氣壓限值、快慢速增壓驅動繼電器線圈通電時間限值等），微控制器通過虛擬i²c總線與時鐘芯片及片外eeprom存儲器芯片相連。

本發(fā)明進一步技術改進方案是：

所述晶振及復位電路，用于產(chǎn)生微控制器工作脈沖及微控制器發(fā)生異常時對其進行復位。

本發(fā)明進一步技術改進方案是：

所述電源電路是將外部電源（若為交流110-220v，將其通過阻感電路進行分壓，再通過整流電路整流成直流電；若為直流12-24v，則阻感電路不起作用）整流（或分壓）及濾波后，經(jīng)電阻分壓電路得到8-16v范圍內(nèi)的直流電，再經(jīng)穩(wěn)壓電路后獲得微控制器及外圍電路所需要的直流5v電源。

本發(fā)明進一步技術改進方案是：

所述驅動電磁氣閥繼電器觸點組分增壓泵快速增壓繼電器常開觸點和慢速增壓繼電器常開觸點，所有快速增壓繼電器常開觸點并聯(lián)后與微控制器輸入口相連，所有慢速增壓繼電器常開觸點并聯(lián)后與微控制器輸入口相連，即有一個增壓繼電器發(fā)生異常時，微控制器也能發(fā)出指令實現(xiàn)保護功能。

本發(fā)明進一步技術改進方案是：

所述保護繼電器線圈及其驅動電路，在電源、氣壓、水溫等均正常時繼電器線圈得電，其常開觸點串聯(lián)接入檢測設備控制器輸出的電源端與負載端之間，當發(fā)生異常時，微控制器使繼電器線圈失電，其常開觸點因線圈失電而分離，這樣便使得檢測設備所控制的負載失電，從而停止檢測工作，起到保護設備和操作者人身安全之功效。

本發(fā)明進一步技術改進方案是：

所述顯示及其驅動電路，顯示元件采用發(fā)光二極管和四位一體八段數(shù)碼管，發(fā)光二極管包括指示的系統(tǒng)日期、時間、水溫、水壓、氣壓、故障（或稱錯誤）等六個發(fā)光二極管，四位一體八段數(shù)碼管上顯示的數(shù)值為當前發(fā)光二極管點亮的具體信息，如系統(tǒng)日期發(fā)光二極管亮時，四位一體八段數(shù)碼管上顯示的數(shù)值為系統(tǒng)時間，在檢測設備工作前，數(shù)碼管上輪流顯示日期、時間、水溫和氣壓，在檢測設備工作中，數(shù)碼管上顯示的是車用氣瓶中實時水壓值，若檢測設備發(fā)生異常時則顯示相關故障（或稱錯誤）信息，如水溫低于設置值，則顯示信息（err.1表示水溫低于設置值、err.2表示水壓高于設置值、err.3表示氣壓值過低、err.4表示氣壓值過高、err.5表示快速增壓繼電器線圈通電超時、err.6表示慢速增壓繼電器線圈通電超時等），同時故障指示發(fā)光二極管和數(shù)碼管上故障（或稱錯誤）信息以秒級閃爍，電鈴發(fā)出聲音，以示檢測設備發(fā)生異常。

本發(fā)明進一步技術改進方案是：

所述鍵盤電路上對應設置有按鍵，包括設置鍵、移位鍵、增加鍵、減少鍵和確定鍵，五個按鍵與六個發(fā)光二極管配合來設置相關數(shù)據(jù)，如系統(tǒng)日期、時間及驅動電磁氣閥線圈通電極限值等，五秒及上沒有任何操作便自動退出設置狀態(tài)。

本發(fā)明進一步技術改進方案是：

所述微控制器采用芯片at89s51單片機，模數(shù)轉換芯片采用adc0834、時鐘芯片采用ds1320，片外eeprom存儲器芯片采用at24c02，數(shù)據(jù)顯示元件采用四位一體八段共陽極數(shù)碼管。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下明顯優(yōu)點：

一、本發(fā)明在不改變原有檢測設備控制功能的前提下，僅通過該控制器，便可解決傳統(tǒng)車用氣瓶水壓檢測過程中保護措施單一的問題，很大程度上提高了檢測設備和操作者的人身安全，還可延長檢測設備使用壽命；

二、本發(fā)明采用多種形式和大小的外部電源，又不分極性連接，從而避免了因外部電源連接極性錯誤或過大超出范圍而致控制器損壞，從而影響檢測設備的正常工作；

三、本發(fā)明只需改變檢測設備控制器輸出負載端一處連接（即將保護繼電器常開觸點串聯(lián)到檢測設備控制器輸出的電源與負載之間），再取電磁氣閥驅動繼電器動作信號至微控制器上便可實現(xiàn)多種保護功能；

四、本發(fā)明采用微控制器作為車用氣瓶水壓檢測多重保護控制器的微控制器，使用數(shù)碼管及發(fā)光二極管作為顯示元件，顯示清晰，成本低廉，操作方便。而且維護人員可根據(jù)數(shù)碼管上提示的故障信息能快速、準確地診斷和排除故障，從而提高維護人員工作效率和檢測設備的利用率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結構示意圖；

圖2為本發(fā)明電源電路控制原理圖。

具體實施方式

如圖1、2所示，本發(fā)明包括電源電路1、微控制器2、微控制器數(shù)字量輸入模塊、微控制器數(shù)字量輸出模塊、微控制器模擬量輸入模塊、鍵盤電路12、時鐘電路13、eeprom電路14、晶振及復位電路3，所述電源電路1將外部電源101經(jīng)阻感分壓電路、整流電路、濾波電路、電阻分壓電路及穩(wěn)壓電路后獲得微控制器2及外圍電路所需要的直流5v電源；所述微控制器數(shù)字量輸入模塊包括電接點氣壓壓力表4、電接點水壓壓力表5、驅動電磁氣閥繼電器觸點組6，電接點氣壓壓力表4和電接點水壓壓力表5的上限常開觸點經(jīng)接口電路與微控制器2輸入口相連，驅動電磁氣閥繼電器觸點組6的常開觸點經(jīng)接口電路與微控制器2輸入口相連，利用壓力表和繼電器組的常開觸點為微控制器2提供檢測設備發(fā)生異常時數(shù)字量信號；所述微控制器數(shù)字量輸出模塊包括保護繼電器線圈及驅動電路17、顯示及驅動電路15、電鈴及驅動電路16，保護繼電器線圈及驅動電路17為直流中間繼電器線圈及其驅動電路，中間繼電器線圈經(jīng)過驅電路與微控制器2輸出口相連，其常開觸點串聯(lián)在檢測設備控制器輸出電源與負載端之間，利用保護繼電器的常開觸點斷開檢測設備在發(fā)生異常時的負載回路，起到保護設備和人身安全的目的，顯示及其驅動電路15用來顯示該控制器運行狀態(tài)，其顯示用的數(shù)碼管及發(fā)光二極管經(jīng)驅動電路與微控制器2輸出口相連，在檢測設備發(fā)生異常時給設備維護人員提供快速診斷故障的信息，電鈴及驅動電路16與微控制器2輸出口相連，用于在檢測設備發(fā)生異常時發(fā)出聲音警示；所述微控制器模擬量輸入模塊包括水壓傳感器7、氣壓傳感器8、水溫傳感器9、信號轉換電路10及模數(shù)轉換電路11，水壓傳感器7和水溫傳感器9用來采集加在車用氣瓶中水的實時壓力和溫度值，氣壓傳感器8用來實時檢測檢測設備中增壓泵的工作氣源壓力，信號轉換電路10用來將上述傳感器采集到的電壓或電流信號轉換為0-5v的直流電壓信號，模數(shù)轉換電路11用來將采集到的水壓、氣壓和水溫模擬量信號轉換為微控制器2能識別的數(shù)字量信號；所述鍵盤電路12上對應設置有按鍵，包括設置鍵、移位鍵、增加鍵、減少鍵和確定鍵，五個按鍵與六個發(fā)光二極管配合來設置相關數(shù)據(jù)，如系統(tǒng)日期、時間及驅動電磁氣閥線圈通電極限值等；所述時鐘電路13及eeprom電路14，用于產(chǎn)生系統(tǒng)時間及存儲系統(tǒng)相關設置數(shù)據(jù)，微控制器2通過虛擬i²c總線與時鐘芯片及片外eeprom存儲器芯片相連；所述晶振及復位電路3，用于產(chǎn)生微控制器2工作脈沖及發(fā)生異常時對微控制器2進行復位。

所述電源電路1包括外部電源101、阻感分壓電路、整流電路、濾波電路、電阻分壓電路及穩(wěn)壓電路，所述阻感分壓電路由電感l(wèi)102、泄放電阻r1103和分壓電阻r2104組成，電感l(wèi)102與泄放電阻r1103并聯(lián)，與分壓電阻r2104串聯(lián)，然后接在外部電源101的兩端；所述整流電路由二極管vd1105～vd4108接成橋式電路構成整流橋，電感l(wèi)102與分壓電阻r2104相連的那一端與二極管vd1105和vd4107相連的那一端相連，分壓電阻r2104的另一端與二極管vd2106和vd3108相連的那一端相連；阻感分壓電路和整流電路僅對外部電源101是交流電起作用；所述濾波電路為一電解電容c1109對整流后的電壓起穩(wěn)定作用，電解電容c1109的兩端分別與二極管vd2106n極性端相連和vd3108p極性端相連；所述電阻分壓電路由電阻r3110和r4111相串聯(lián)組成，電阻r3110和r4111相串聯(lián)后與電解電容c1109相并聯(lián)，分壓后電源從電阻r3110和r4111相連端引出，經(jīng)電阻分壓電路后可獲得直流8-16v的電壓；所述穩(wěn)壓電路由補償電容c2112、c3114和穩(wěn)壓芯片7805113組成，補償電容c2112并聯(lián)在穩(wěn)壓芯片7805113的輸入端，補償電容c3114并聯(lián)在穩(wěn)壓芯片7805113的輸出端，經(jīng)過穩(wěn)壓電路后可獲得穩(wěn)壓的直流5v電源，提供給微控制器2及處圍電路使用。

結合圖1、圖2簡述本發(fā)明工作過程：

在進行檢測時，首先將多重保護控制器接上外部電源101，外部電源101可以是交流110-220v，或者是直流12-24v，可不分極性的接入到多重保護控制器的電源輸入端，經(jīng)阻感分壓電路、整流電路和濾波電路后形成12-24v范圍內(nèi)的直流電壓，該電壓經(jīng)電阻分壓電路后在電阻r4111上得到8-16v范圍內(nèi)的直流電壓，此電壓經(jīng)穩(wěn)壓電路后得到比較穩(wěn)定的直流5v電源，供微控制器2及處圍電路使用。此時檢測設備操作者利用多重保護控制器上的按鍵對系統(tǒng)日期、時間、水溫、水壓限值、氣壓限值、快慢速增壓驅動繼電器線圈通電時間限值等進行設置（控制器首次投入使用或數(shù)據(jù)有更改時需要重新設置）。如果外部電源、水溫、氣壓及多重保護控制器正常，則微控制器2輸出端的保護繼電器線圈得電，其串聯(lián)在檢測設備控制器輸出的電源與負載端之間的常開觸點閉合，為檢測設備投入工作做好準備，在檢測設備運行后，其驅動增壓泵快速增壓繼電器線圈得電，其常開觸點閉合給微控制器2提供檢測設備起動運行信號，若此時水溫較低或給增壓泵提供氣源的氣壓過高或過低，此時微控制器2將使其輸出端的保護繼電器線圈失電，其串聯(lián)在檢測設備控制器輸出的電源與負載端之間的常開觸點斷開，使得檢測設備控制器輸出的驅動增壓泵的繼電器線圈無法得電，從而使得水流無法進入待檢氣瓶內(nèi)，檢測過程中斷，同時報警指示發(fā)光二極管和四位一體數(shù)碼管上顯示相應的錯誤信息，此時電鈴也同時響起。若氣壓和水溫正常，檢測設備正常投入工作，車用氣瓶中實時水壓通過水壓傳感器7將水壓模擬量信號送至信號轉換電路10，將0-10v的電壓信號或0-20ma的電流信號轉換成0-5v的電壓信號，此電壓信號再傳送給模數(shù)轉換電路11，將模擬量信號轉換成微控制器2能識別的數(shù)字量信號后傳送給微控制器2，微控制器2再將其實時值在四位一體數(shù)碼管上加以顯示，如果快慢速增壓驅動繼電器線圈通電時間超過系統(tǒng)設置限值，或車用氣瓶中實時水壓值超過限值（水壓傳感器7損壞或檢測設備控制器中模擬量轉數(shù)字量模塊損壞或數(shù)據(jù)傳輸發(fā)生異常等，此時電接點水壓壓力表5會動作）則微控制器2發(fā)出指令，使其保護繼電器線圈失電，此時檢測設備立即停止檢測工作，同時報警發(fā)光二極管及四位一體數(shù)碼管上顯示的故障信息以秒級閃爍，電鈴發(fā)出聲音以示檢測過程發(fā)生故障，待設備維修人員排除故障后，通過操作晶振及復位電路3上的復位按鈕來消除四位一體數(shù)碼管上顯示的故障（或稱錯誤）信息及使報警發(fā)光二極管熄滅。

在進行車用氣瓶檢測前，多重保護控制器必須工作正常，否則檢測設備無法投入工作，這樣方能確保車用氣瓶檢測過程是安全的；如果多重保護控制器損壞，又急需對車用氣瓶進行檢測情況下，只需將串聯(lián)在檢測設備控制器輸出的電源與負載端之間的保護繼電器的常開觸點短接，檢測設備便可投入工作；該控制器只需改變部分相關參數(shù)，便可適合多種氣瓶檢測場所，使用范圍較為廣闊；車用氣瓶多重保護控制器如與手動卸壓閥和溢流閥配合使用，則在車用氣瓶檢測過程中保護效果更佳。

本發(fā)明方案所公開的技術手段不僅限于上述實施方式所公開的技術手段，還包括由以上技術特征任意組合所組成的技術方案。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍。