一種小型燃油、燃氣發(fā)電機的數(shù)字儀表的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種小型燃油、燃氣發(fā)電機的數(shù)字儀表，所述單片機的輸入端通過A/D轉換接口連接電壓采集電路，所述單片機的輸出端通過I/O口連接熄火驅動電路、數(shù)碼顯示電路，所述熄火驅動電路與發(fā)電機點火裝置的電源相連，電源電路將發(fā)電機的輸出電壓經(jīng)整流變壓后給整機供電；所述單片機根據(jù)電壓采集電路輸入的電壓采樣值，計算出發(fā)電機輸出電壓的實效值，當計算的電壓的實效值超過或低于設計值時，輸出控制信號啟動熄火驅動電路，通過熄火驅動電路關閉發(fā)電機點火裝置的電源。本發(fā)明實現(xiàn)了對發(fā)電機輸出的電壓、頻率和發(fā)電時間的實時監(jiān)控，而且當發(fā)電機輸出電壓過壓、欠壓時使發(fā)電機停止工作，排除各種安全隱患。
【專利說明】一種小型燃油、燃氣發(fā)電機的數(shù)字儀表

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)電機【技術領域】，具體涉及一種小型燃油、燃氣發(fā)電機的數(shù)字儀表。

【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)小型燃油交流發(fā)電機或燃氣交流發(fā)電機均采用指針式儀表作來顯示發(fā)電機的輸出電壓和輸出電流，指針式儀表功能單一且結構復雜、成本高。近年來高精度，低成本，多功能的數(shù)字式儀表逐漸取代指針式儀表開始應用于小型通用燃油交流發(fā)電機和燃氣交流發(fā)電機上。但是無論是指針式儀表還是數(shù)字式儀表，其功能仍然局限于對發(fā)電機的輸出電壓，輸出電流，電壓頻率，發(fā)電時間等發(fā)電狀況的測量和顯示，均不具備對發(fā)電機異常工作狀態(tài)的監(jiān)控和保護功能。由于發(fā)電機的電壓調節(jié)器自身的局限性，當電壓調節(jié)器自身損壞時發(fā)電機將失去控制，持續(xù)的高壓輸出將導致用電設備受損，甚至引發(fā)火災等重大安全事故。


【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種小型燃油、燃氣發(fā)電機的數(shù)字儀表，該數(shù)字儀表不僅能夠實時監(jiān)控發(fā)電機輸出的電壓、電流、功率、頻率和發(fā)電時間，而且當發(fā)電機輸出電壓過壓、欠壓時，使發(fā)電機停止工作，從而排除各種安全隱患。
[0004]一種小型燃油、燃氣發(fā)電機的數(shù)字儀表，其特征在于:包括單片機、電壓采集電路、熄火驅動電路、數(shù)顯切換電路、數(shù)碼顯示電路及電源電路，所述單片機的輸入端通過A/D轉換接口連接電壓采集電路，單片機的輸入端通過I/O 口連接有數(shù)顯切換電路，所述數(shù)顯切換電路的按鍵來切換顯示參數(shù)，所述單片機的輸出端通過I/O 口連接熄火驅動電路、數(shù)碼顯示電路，所述熄火驅動電路與發(fā)電機點火裝置的電源相連，電源電路給整機供電；所述電壓采集電路用于采集發(fā)電機輸出的電壓，并將采集的電壓采樣值通過A/D轉換接口傳遞給單片機，所述單片機根據(jù)輸入的電壓采樣值，計算出發(fā)電機輸出電壓的實效值，統(tǒng)計電壓頻率、單次累計發(fā)電時間，處理后的信息傳遞到數(shù)碼顯示電路進行顯示，當計算的電壓的實效值超過或低于設計值時，輸出控制信號啟動熄火驅動電路，通過熄火驅動電路關閉發(fā)電機點火裝置的電源。
[0005]還包括電流采集電路，所述單片機的輸入端之三通過A/D轉換接口連接有電流采集電路，所述電流采集電路、通過電路傳感器實時采集發(fā)電機輸出的電流信息，并將采集的電流采樣值通過A/D轉換接口傳遞給單片機，所述單片機對輸入的電流采樣值進行處理，計算輸出功率，數(shù)碼顯示電路進行顯示。
[0006]所述電源電路將發(fā)電機的輸出電壓經(jīng)整流變壓后給整機供電。
[0007]所述熄火驅動電路采用隔離驅動電路。
[0008]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明通過電壓采集電路、電流采集電路實時監(jiān)控發(fā)電機輸出的電壓、電流信息，通過數(shù)顯切換電路的按鍵來切換單片機輸出的顯示參數(shù)，所述單片機根據(jù)輸入的電壓、電流值計算出當前的發(fā)電機輸出電壓的實效值、電流的實效值、頻率、功率、發(fā)電時間；同時將電壓采樣值與設定電壓值進行比較，當發(fā)電機輸出異常(低于設定的最低值或最高值)時，單片機其中一個I/o 口輸出一個高電平控制信號到熄火驅動電路，通過熄火驅動電路關閉發(fā)電機的點火裝置的電源，從而使發(fā)電機停止工作。本發(fā)明采用直接關閉發(fā)電機的點火裝置，從根本上斷開了發(fā)電機的所有輸出源，排除了各種安全隱患。采用數(shù)碼顯示電路將單片機處理后的實時監(jiān)控的發(fā)電機的輸出電壓(有效值)、電流(有效值)、頻率、功率及發(fā)電機工作時間更直觀的顯示出來。本發(fā)明的電源電路將發(fā)電機的輸出電壓經(jīng)整流變壓后給整機供電，通過發(fā)電機直接為本發(fā)明裝置供電，從而不需要其他供電裝置來供電，減少了儀表的成本。因此本發(fā)明具有安全性高及成本極低的有益效果。
[0009]本發(fā)明的熄火驅動電路采用隔離驅動電路，具有使用壽命長、工作溫度范圍寬、抗干擾性能力強優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的原理框圖。
[0011]圖2是本發(fā)明熄火驅動電路的電路原理圖。
[0012]圖3是本發(fā)明的單片機的工作流程圖。

【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖對本發(fā)明做進一步的說明。
[0014]參見圖1和圖2所示的一種小型燃油、燃氣發(fā)電機的數(shù)字儀表，包括單片機1、電壓采集電路2、熄火驅動電路3、數(shù)顯切換電路4、數(shù)碼顯示電路5、電源電路6及電流采集電路7，該單片機I采用具有能夠統(tǒng)計時間、進行數(shù)據(jù)處理、發(fā)送指令功能的現(xiàn)有單片機，所述單片機I的輸入端之一通過A/D 口連接電壓采集電路2，電壓采集電路2可以采用現(xiàn)有常用電壓采集電路，所述電壓采集電路2采集發(fā)電機輸出的電壓值，經(jīng)該電路分壓后輸出電壓采樣值，并通過A/D轉換接口傳遞給單片機I ;單片機I的輸入端之二通過A/D轉換接口連接電流采集電路7，電流采集電路7可以采用現(xiàn)有常用電流采集電路，所述電流采集電路7通過電流傳感器11實時采集發(fā)電機輸出的電流信息，并將采集的電流采樣值通過A/D轉換接口傳遞給單片機I ;單片機I的輸入端之三通過I/O端口連接數(shù)顯切換電路4，所述數(shù)顯切換電路4采用現(xiàn)有常用顯示切換按鍵，通過顯示切換按鍵切換單片機I輸出的電壓、電流、頻率、功率、單次累計發(fā)電時間的顯示選擇。
[0015]單片機I的輸出端之一通過I/O接口與熄火驅動電路3的控制端連接，所述熄火驅動電路3與發(fā)電機8的點火裝置9的電源相連；所述熄火驅動電路3采用隔離驅動電路，本實施例以光耦隔離驅動為例，采用其他隔離方案同樣可以實現(xiàn)隔離驅動的目的，所述熄火驅動電路3由光電耦合器U2、電阻R17、電阻R19、電阻R100、電阻R21、二極管D10、可控硅Q1、二極管D4、二極管D10、電容Cl、電容C8構成。當發(fā)電機輸出電壓過壓或欠壓時通過該驅動電路切斷點火器電源，從而達到熄火的目的。
[0016]參見圖2所示，熄火驅動電路3原理:
當發(fā)電機輸出電壓正常時，單片機I的I/O 口通過R17輸出低電平，此時光電耦合器截止，U2的C、E間電阻很大；同時發(fā)電機點火裝置供電電源通過D10，Cl，D4給電容Cl充電，由于U2截止，Cl上的電壓無法通過U2到達可控硅Ql的觸發(fā)端，可控硅觸發(fā)端電壓為0V，可控硅截止，此時發(fā)電機點火裝置9供電電源不受影響，發(fā)電機9正常工作。
[0017]當發(fā)電機輸出電壓異常時(高于或低于單片機設定電壓值)，單片機I的I/O 口通過R17輸出高電平，此時光電耦合器導通，U2的C、E間電阻很??；同時Cl兩端電壓通過R19, U2, R100, R21分壓形成可控娃Ql的觸發(fā)電壓使可控娃導通，可控娃導通之后使發(fā)電機點火裝置供電電源瞬間短路，發(fā)電機的內燃機點火電壓必然為零，內燃機熄火。發(fā)電機8動力消失停止轉動，此時發(fā)電機無輸出電壓，從而保護了負載電器的安全。
[0018]由于可控硅觸Ql發(fā)端對電壓非常敏感，CS的存在使電路控制更加可靠，抗干擾能力更強。
[0019]單片機I的輸出端之二通過I/O接口與數(shù)碼顯示電路5相連，數(shù)碼顯示電路5采用現(xiàn)有LED數(shù)碼管，電源電路6給整機供電，所述電源電路6將發(fā)電機的輸出電壓經(jīng)整流變壓后輸出作為儀表的內部電源為儀表內部的各兀器件供電，即給本數(shù)字儀表內的單片機
1、電壓采集電路2、熄火驅動電路3、數(shù)顯切換電路4、數(shù)碼顯示電路5及電流采集電路7供電。
[0020]本發(fā)明的工作原理:
所述單片機I根據(jù)輸入的電壓采樣值、電流采樣值計算出發(fā)電機輸出電壓的實效值，發(fā)電機輸出電流的實效值，發(fā)電機輸出的功率，發(fā)電機輸出電壓的頻率以及發(fā)電機的發(fā)電時間，處理后的信息傳遞到數(shù)碼顯示模塊5，通過數(shù)碼顯示模塊5顯示計算后的發(fā)電機輸出電壓(有效值)、電流(有效值)、頻率、功率或單次累計發(fā)電時間；同時單片機I對發(fā)電機8輸出電壓的實效值與預先所設定的實效值的上限值與下限值進行比較，當檢測到發(fā)電機輸出電壓的實效值超出預先所設定的上限值或低于預先所設定的下限值時，單片機I通過I/O端口向熄火驅動電路3輸出熄火信號，通過熄火驅動電路3關閉發(fā)電機8點火裝置9的電源，強制性讓發(fā)電機8熄火以保護用電設備的安全。
[0021]本發(fā)明適用于通用交流發(fā)電機，本發(fā)明的輸入電壓范圍為:交流90_260V，50Hz，輸入額定電壓:交流220V，50Hz，整機的功率:小于1W。
[0022]本實施例以設定大于250V屬于過壓值,小于180V屬于欠壓值的過電保護為例參見圖1和圖3所示，發(fā)電機8通過導線與負載10連接，通過電流傳感器11監(jiān)測發(fā)電機輸出端的電流變化采集電流信息，然后將電壓采樣值、電流采樣值通過A/D轉換接口將這些模擬信息轉換為數(shù)字信息傳遞到單片機1，單片機I處理內容有兩部分，第一部分是由單片機I計算出當前的發(fā)電機電壓(有效值)、電流(有效值)、頻率、功率、發(fā)電時間，單片機I通過I/O端口經(jīng)數(shù)顯切換電路4讀取按鍵狀態(tài)，并通過I/O端口經(jīng)數(shù)碼顯示電路5向數(shù)碼顯示器輸出相應的計算結果；
第二部分是單片機I將計算的電壓實效值與設定值250V和180V進行比較，當計算的電壓實效值超過設定值250V時，單片機I輸出高電平給熄火驅動電路3，啟動熄火驅動電路3，通過熄火驅動電路3關閉發(fā)電機8的點火裝置9的電源，達到保護用戶電器的目的，同時單片機I等待斷電死機；當計算的電壓實效值小于設定值250V時，計算的電壓實效值進一步與設定值180V進行比較，當電壓實效值大于設定值180V時，讀取發(fā)電機8輸出的電壓，單片機I重新讀取電壓采集電路2采集的電壓信息；當電壓實效值小于設定值180V時，單片機I輸出高電平給熄火驅動電路3，啟動熄火驅動電路3，通過熄火驅動電路3關閉發(fā)電機點火裝置的電源，達到保護用戶電器的目的。
[0023]本發(fā)明在數(shù)字儀表的基本功能基礎上，增加對發(fā)電機輸出電壓的過壓，欠壓實時監(jiān)控和保護功能，當監(jiān)控到過壓或欠壓時，強制性將發(fā)電機熄火停止發(fā)電，以保護用電設備安全，防止引發(fā)火災等重大安全事故的發(fā)生。
【權利要求】
1.一種小型燃油、燃氣發(fā)電機的數(shù)字儀表,其特征在于:包括單片機(I)、電壓米集電路(2)、熄火驅動電路(3)、數(shù)顯切換電路(4)、數(shù)碼顯示電路(5)及電源電路(6)，所述單片機(I)的輸入端通過A/D轉換接口連接電壓采集電路(2)，單片機(I)的輸入端通過I/O 口連接有數(shù)顯切換電路(4)，所述數(shù)顯切換電路(4)用于切換顯示參數(shù)，所述單片機(I)的輸出端通過I/O 口連接熄火驅動電路(3)、數(shù)碼顯示電路(5)，所述熄火驅動電路(3)與發(fā)電機(8)點火裝置(9)的電源相連，所述電源電路(6)給整機供電；所述電壓采集電路(2)用于采集發(fā)電機輸出的電壓，并將采集的電壓采樣值通過A/D轉換接口傳遞給單片機(I)，所述單片機(I)根據(jù)輸入的電壓采樣值，計算出發(fā)電機輸出電壓的實效值，統(tǒng)計電壓頻率、單次累計發(fā)電時間，處理后的信息傳遞到數(shù)碼顯示電路(5)進行顯示，當計算的電壓的實效值超過或低于設計值時，輸出控制信號啟動熄火驅動電路(3)，通過熄火驅動電路(3)關閉發(fā)電機點火裝置的電源。
2.根據(jù)權利要求1所述的小型燃油、燃氣發(fā)電機的數(shù)字儀表，其特征在于:還包括電流采集電路(7 )，所述單片機(I)的輸入端通過A/D轉換接口連接有電流采集電路，所述電流采集電路(7)通過電流傳感器(11)實時采集發(fā)電機(8)輸出的電流信息，并將采集的電流采樣值通過A/D轉換接口傳遞給單片機(I )，所述單片機(I)對輸入的電流采樣值，計算出電流實效值、輸出功率，通過數(shù)碼顯示電路(5)進行顯示。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的小型燃油、燃氣發(fā)電機的數(shù)字儀表，其特征在于:所述電源電路(6 )將發(fā)電機(8 )的輸出電壓經(jīng)整流變壓后給整機供電。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的小型燃油、燃氣發(fā)電機的數(shù)字儀表，其特征在于:所述熄火驅動電路(3 )采用隔離驅動電路。
【文檔編號】F02P9/00GK104074665SQ201410329715
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月11日 優(yōu)先權日:2014年7月11日
【發(fā)明者】陳軍 申請人:重慶達譽金科技有限公司