基本信息
- 项目名称：
- 智能型矿灯充电架的设计
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本作品是为煤矿矿灯自动充电和煤矿管理人员智能化、科学化管理所设计的。该作品以计算机作为平台，自动记录显示每天下井人数及每人的工作时间
- 详细介绍：
- 该矿灯充电架有多种参量检测及显示井下、井上的工作人员。因为矿工下井必带矿灯，所以通过矿灯充电电流及矿灯是否在位来判断工人的工作时间和工作人数。用STC单片机做下位机控制器，将传感器反馈过来的数据处理后传给计算机。通过计算机将测得的信息显示出来，能够使管理人员对矿工工作情况一目了然，清晰直观。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 创新点： 一、 充电采用LED灯显示。整机输入输出电压、电流均有数字表显示，便于管理者观察实用。电路有过压、过流警报保护。 二、 该矿灯充电架采用开关电源作为充电主电源，适用电网电压波动范围宽，效率高、重量轻、体积小、便于安装。有完善的电流短路保护措施。 三、 计算机统一显示和储存信息，便于管理人员的集成化管理，并且能够自动记录工人井下的工作时间，节省了很大一部分人力、物力，同时也减小了人员粗心记录出错的概率 技术关键： 一、 STC单片机作为控制器记录充电人数、充电次数及充 电累加时间，使该矿灯充电架更趋于自动化。 二、 计算机与STC单片机之间的数据通信。因为该智能充电架使用的主电源是开关电源。开关电源多了就会带来很多电磁干扰。如何判断计算机与STC单片机之间的数据是正确的数据这是很关键的一步。 三、 计算机如何记录大量的数据，如何处理单片机发送的数据。因一般的上位机无法处理如此庞大的数据信息。 主要技术指标： 一、输入电压：220VAC±10％ 50HZ； 二、输出母线电压：5～7.5VDC，最大电流120A；工作电压3.5~5V，可设定最大充电电流。 三、充电方式：恒流、恒压，限流、限压，按用户需求可调；输入输出有过压、过流、欠压等保护。 四、充电工位：120位∕一架； 五、环境：温度：-20~40℃.适度：20~80％RH不结露，空气流通。海拔≤2000m.
科学性、先进性
- 采用高频开关电源，其一、故障率低。因为开关电源采用了多项电路保护措施，电路集成度高，并且没有大功耗的元件。其二、安全性高。开关电源具有极宽的交流电压输入范围，停电后能有效地延长对关键设备供电的时间；输入端加有有源功率的因数校正电路，功率因数高，失真度小；其三、充电效果好。传统的矿灯充电架采用晶体管整流器件的半波或全波整流电路，其原理是交流输入电压经工频电压变压器降压后再采用晶体管进行整流，所以当输入的交流电压出现波动或输出负载发生变化时，其输出的直流电压都很容易受到影响，从而影响矿灯充电架的充电效果。智能矿灯充电架采用高频开关电源，先将输入的工频交流电经整流滤波后得到直流电压，再通过功率变换器变换成高频脉冲电压，经高频变压器和整流滤波电路最后变换为稳定的直流输出电压，并从输出端取样，与设定的标准电压进行比较后，采用脉冲宽度调制PWM电路来控制大功率开关器件（如IGBT）的导通和截止时间，故可得到不受输入电压和输出负载影响的稳电压。
获奖情况及鉴定结果
- 该智能矿灯架在2010年10月在河南省新乡市辉县赵固煤矿投入使用，并获得了煤矿领导的一致好评。
作品所处阶段
- 生产应用阶段
技术转让方式
- 双方协商
作品可展示的形式
- 实物、产品、模型、
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明： 接通充电架电源，调整电压为标准电压。打开计算机上位机监控软件。矿灯需要充电时，只需要把矿灯放进小箱子呢，矿灯灯头旋转180°即可。充电时间计算机自动累加存储下来，以供日后查询。 技术特点及优势 1、 采用高频开关电源单独供电，减小了外界环境对电源电压的影响，提高了电源电压的稳定性。 2、 该矿灯架的智能化管理。能够自动考勤记录每天的下井人数及工作时间。每个工人一个充电柜，这样可以和工人的姓名、工号、身份证号、银行卡号等绑定。到月底工人的工资发放就可以完全由电脑去完成。节省了很大一部分人力。便于工厂的智能化管理。 3、 能够自动分析矿灯的使用寿命，通过记录充电次数来计算矿灯的使用寿命。 市场前景： 由于老式的矿灯充电架结构比较简单，只能给矿灯充电。这样就需要工厂就需要另外增加一些人来考勤记录每天下井的工作人员及工作时间。这个矿灯充电架将会涉及更多的方面。使煤矿管理更加的智能化、清晰化、安全化。
同类课题研究水平概述
- 目前国内的煤矿一般使用的矿灯充电架还是采用老式的晶体管整流器做的半波或全波整流电路。其原理是交流输入电压经工频电压变压器降压后再采用晶体管进行整流，这种充电架的电压很容易受外界环境（如输入电压、负载变化）的影响，从而影响充电架的正常工作。 部分煤矿近年开始使用比较单一的智能矿灯充电架，一般只是用电脑记录矿灯的充电个数。几乎没有充电时间的累加和充电次数。而我们的智能矿灯充电架完全突破了这两点。实现了矿灯的智能化管理。
