電瓶車雙電機電壓電流監控裝置的研制與應用

摘要：本文對電瓶車雙電機電壓電流監控裝置的研制與應用做了簡要分析。

關鍵詞：電瓶車雙電機電流監控裝置

臥龍湖礦井下平巷軌道運輸全部采用蓄電池式電機車來實現，由于生產任務重，電瓶車使用頻繁，電機故障率較高。目前在用電瓶車均配置雙直流電機，但雙電機同時出故障的機率并不大，往往都是其中某一臺電機或其控制回路出現故障，此時會出現機車帶負荷能力差的現象，但機車司機往往會判斷是電瓶老化造成的，并強行使用，不能及時通知檢修人員檢修，時間一長就會造成另一臺電機負荷過大而燒壞。檢修人員碰到這種故障，往往都是通過經驗來查找問題，將簡單的故障復雜化。為解決這一問題，通過技術人員攻關，設計出電機車雙電機電壓電流監控裝置，該裝置能實時檢測雙電機電流及蓄電池電壓，當電源電壓過低或電機電流異常時造成機車不能正常運行時，通過該裝置就能直觀顯示出來。

1 原理分析

該裝置采用霍爾直流傳感器分別對電瓶車雙電機直流電流進行隔離取樣，輸出0～5V的模擬電壓送到單片機A/D端進行模數轉換，通過12864高亮液晶顯示屏直觀顯示出雙電機電流大小和電源電壓。如圖1所示，液晶屏共有4行顯示，第1行顯示機車工作電壓，第2、3行分別顯示機車雙電機工作電流，第4行顯示電機車工作狀態及故障，通過在機車運行時觀察該顯示器就能直觀看到機車的運行是否正常。

圖（2）為該裝置原理圖，下面通過該圖分別對各部件的功能與作用進行一一介紹：

1.1 開關電源：該電源將電瓶車90V（5噸）直流電壓降為正負15V電壓和5V電壓，正負15V電壓為霍爾直流傳感器提供電源，+5V電壓為單片機和液晶顯示屏提供電源，由于采用的是開關電源，其穩壓范圍可達70-360V，可滿足各類電瓶車及250V供電的架線電機車作電源降壓用。

1.2 霍爾直流傳感器：霍爾傳感器的作用就是對機車雙電機工作電流進行隔離取樣并輸出感應電壓進行控制。它采用正負15V電壓供電，工作電流小于20mA，當感應電流在0～150A的范圍波動時，輸出0～5V的直流電壓送到單片機A/D端進行模數轉換。由于該傳感器采用可拆卸式安裝方式，環氧樹脂封裝，穿孔設計，所以使用起來特別方便。使用時只需將其分別卡在機車兩個直流電機的供電電源線上即可感應到兩電機工作電流的大小，而無需改動機車任何線路。

1.3 分壓電阻R1、R2：這兩只精密電阻對機車電源進行分壓，將0～90V的直流電壓降為0～5V的電壓送至單片機A/D端進行模數轉換。

1.4 單片機STC12C5608AD：該單片機為宏晶科技公司最新產品，它是高速/低功耗/超強抗干擾的新一代8051單片機，內置專用復位電路，4路PWM，8路10位高速A/D轉換，主要針對電機控制，強干擾場合使用。由于它的諸多優點，在此利用它來實現各種功能轉換和控制，實踐應用效果良好。

1.5 12864液晶顯示屏：該顯示屏成本較低，廣泛應用于各種儀器、小型設備的顯示領域，它采用5V直流供電，工作電流70mA，通過單片機編程，可使它顯示各種文字、數字及圖形。在此用來實時顯示電瓶電壓、雙電機電流及故障顯示。

2 功能介紹

該裝置體積小，重量輕，安裝于電瓶車駕駛室中，可替代原有的指針式電壓表，它具有以下特點：

2.1 實時顯示電瓶車電壓、雙電機電流和工作狀態及各類故障。由于采用帶背光的液晶顯示屏，在井下或地面入夜后顯示效果特別好。

2.2 采用PWM對屏幕亮度進行控制，當機車停止運行時，10分鐘后顯示屏會自動關閉，開啟電車后屏幕自動點亮，這樣設計可延長顯示屏使用壽命。

2.3 電子喇叭鳴響自動控制功能，當機車開始啟動時，電子喇叭自動報警3次，提示前方行人注意安全。

2.4 當機車運行或出現故障時，在屏幕第四行將有以下文字數據實時更新，提示機車司機機車的工作狀態。

①停車時顯示“機車停止運行”。

②運行時顯示“機車正常運行”。

③電機1故障時顯示“電機1開路（或短路）故障”。

④電機2故障時顯示“電機2開路（或短路）故障”。

⑤電壓過低時顯示“電壓過低請換電瓶”。

3 機車常見故障檢修應用

3.1 電機帶負荷能力差

故障可能原因：機車帶負荷能力差有三種可能：電瓶電壓低；電機故障；控制器故障。

檢修步驟：5噸車單電機額定電流為110A，空載時約為70A。

①首先觀察機車帶負荷時電壓和電流大小，如果電壓降低，電流上不去，說明電瓶缺電，需及時充電。

②如果電壓正常，但只有單電機電流顯示（電流應該已經大于額定電流），另一只電機無電流，說明電機車的其中一臺電機已損壞或控制電路出現故障，從而導致機車單電機工作造成帶負荷能力差。

3.2 機車間歇出現燒保險故障

故障可能原因：某一電機局部短路或控制器內短路

檢修步驟：由于是不定期燒保險，這就為故障判斷帶來難度，首先直觀檢查控制箱內有無接線短路造成明顯燒蝕的地方，如果正常，這就需要在機車運行的時刻觀察雙電機電流并進行比較，如果某一電機電流偏大，說明該電機有局部短路故障，需檢修。

自電壓電流檢測裝置安裝于電機車中之后，深受機車司機和檢修人員好評，不但使機車故障能得到及時發現，更使得故障部位的判斷和檢修變得簡單，值得推廣應用。

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