專利名稱：礦用本安型電源箱的制作方法
技術領域：
本發明涉及直流電源，具體涉及一種煤礦應急救援用的本質安全型的自動切換不間斷雙路電源箱。
背景技術：
當煤礦井下發生緊急情況或災難時，為實現應急救援目的，通常需要快速部署一套通信系統，該通信系統需要一種能為通信基站等設備供電的符合國家安全規定的礦用電源。當前的礦用電源一般采用礦井交流輸入并轉換為本安直流輸出方式，然而在應急救援情況下，交流輸入一般已經斷電，所以這種電源并不適用于應急救援通信系統。因而應急救援通信系統基站供電只能采用電池箱供電的方式。目前礦用電池箱一般為大容量的隔爆兼本安型設備，該類設備因體積較大且笨重，不易攜帶，不符合應急救援設備便攜的要求。而將電池箱設計成純本安型設備時，其電池容量受到國家安全規定限制，不能滿足行業標準《MT/T1129-2011礦井救災通信系統通用技術條件》中通信基站11個小時或更長工作時間的要求，因而必須采用多個電源箱分時給一個通信基站供電，其不足之處在于當不同的電源箱之間進行供電切換時，會造成通信基站的斷電重啟，從而導致通信系統的中斷，對應急救援工作造成重大的影響。
發明內容
本發明的目的是:克服現有技術的不足，針對煤礦井下應急救援系統的需要，提供一種具有自動切換、本安保護和欠壓保護功能、通過開關控制輸出且兩路獨立輸出5.5V電源的礦用電源箱，實現為通信基站等礦用設備提供不間斷長時間的應急供電。本發明的技術方案是:本發明的礦用本安型電源箱，包括外殼，其結構特點是:還包括開關、充電接口、級聯接口、輸出接口、電池和電路板；上述的開關、充電接口、級聯接口和輸出接口均密封固定安裝在外殼上；電池和電路板固定安裝在外殼內；上述的電路板上設置有放電控制電路、欠壓檢測電路、第一隔離變換電路、第一自動切換電路、第一本安保護電路、第二隔離變換電路、第二自動切換電路和第二本安保護電路；電池設有充電端和電源輸出端；放電控制電路設有電源輸入端、電源輸出端和控制端；欠壓檢測電路設有電源輸入端、第一電源輸出端和第二電源輸出端；第一隔離變換電路和第二隔離變換電路均設有電源輸入端和電源輸出端；第一自動切換電路和第二自動切換電路均設有第一電源輸入端、第二電源輸入端和電源輸出端；第一本安保護電路和第二本安保護電路均設有電源輸入端和電源輸出端；電池的充電端與充電接口電連接；放電控制電路的電源輸入端與電池的電源輸出端電連接；放電控制電路的控制端與開關電連接；欠壓檢測電路的電源輸入端與放電控制電路的電源輸出端電連接；第一隔離變換電路的電源輸入端與欠壓檢測電路的第一電源輸出端電連接；第一自動切換電路的第一電源輸入端與第一隔離變換電路的電源輸出端電連接；第一自動切換電路的第二電源輸入端與級聯接口電連接；第一本安保護電路的電源輸入端與第一自動切換電路的電源輸出端電連接；第一本安保護電路的電源輸出端與輸出接口電連接；第二隔離變換電路的電源輸入端與欠壓檢測電路的第二電源輸出端電連接；第二自動切換電路的第一電源輸入端與第二隔離變換電路的電源輸出端電連接；第二自動切換電路的第二電源輸入端與級聯接口電連接；第二本安保護電路的電源輸入端與第二自動切換電路的電源輸出端電連接；第二本安保護電路的電源輸出端與輸出接口電連接。進一步的方案是:還包括LED指示燈,上述的LED指示燈固定安裝在電路板上,LED指示燈7設有控制端；上述的第一本安保護電路和第二本安保護電路還分別設有LED燈點亮控制端；第一本安保護電路的LED燈點亮控制端和第二本安保護電路的LED燈點亮控制端均與LED指示燈的控制端電連接。進一步的方案是:上述的外殼包括前蓋、盒體、連接件和提手；外殼的前蓋為長方形的板體件，前蓋的下部設有透光孔，透光孔上密封設置有透光蓋；外殼的盒體為前端開口的長方體一體件，盒體包括一體連接的后板、底板、左側板、右側板和上板；后板的左右向的中軸線上分上、下設有2個掛孔；底板上設有4個作為接口及開關安裝孔的圓形上下向的通孔；前蓋通過螺釘固定連接在盒體的開口端的前端面上；外殼的連接件包括一體連接的主板和耳板；主板為長方形板體,主板由其下端與盒體的后板固定連接；主板的上部向上突出；且主板的上部區分左、中、右設有3個懸掛孔；耳板分左右設有2塊，該2塊耳板分左右分別由其后端與主板的上部左右兩側的前端面一體連接，耳板的中間設有作為提手安裝孔的左右向的通孔；提手由其下部兩端可活動地安裝在連接件的耳板的兩個提手安裝孔內；上述的LED指示燈固定安裝在電路板上的方式為其發光頭端朝向外殼的前蓋上的透光蓋且位于透光蓋的后方。進一步的方案是:上述的開關為按鈕式開關；充電接口、級聯接口和輸出接口均為航空接頭；上述的開關、充電接口、級聯接口和輸出接口通過外殼的盒體的底板上的4個安裝孔密封固定安裝在外殼的盒體的底板上。進一步的方案還有:上述的電池為12V8AH的充電電池。本發明具有積極的效果:(I)本發明的礦用本安型電源箱，通過設置手動控制開關對內置的供電電池的輸出進行控制，當需要為其它設備供電時，只需要按動開關即可開始輸出供電，操作十分方便。(2)本發明的礦用本安型電源箱，通過設置欠壓檢測電路實現電池的欠壓檢測功能，僅當電池電壓高于輸出門限電壓時才輸出供電，有效地避免電池出現過放情況，有利于提高電池的使用壽命。(3)本發明的礦用本安型電源箱，可以實現電池電壓到輸出電壓的變換，兩路輸出電壓相互之間及其與電池電壓之間隔離，兩路輸出電壓之間獨立工作互不影響，因而工作可靠性大為提高。(4)本發明的礦用本安型電源箱，具有級聯功能，可方便地實現相互間的級聯，當后級電源接入前級電源后，前級電源自動停止輸出，由后級電源向基站提供工作電源；當后級電源斷開或電池耗光電以后，前級電源自動投入使用，因而在應急使用時可長時間、不間斷、可靠地為通信基站提供電源。(5)本發明的礦用本安型電源箱，具有5.5V電壓、2.5A電流本質安全電源輸出功能，當輸出短路或者電流大于2.5A以后，電源箱具有通過其本安保護電路立即停止輸出的自保護功能，安全性好。
(6)本發明的礦用本安型電源箱，通過設置LED指示燈，使用時可方便知道其工作狀態，且通過設置提手和多個懸掛孔，使其用于應急救援時攜帶和懸掛、安裝十分方便。
圖1為本發明的外形結構示意圖；圖2為圖1的后視圖；圖3為圖1的左視圖，圖中還對圖1中的下側的前部進行了局部剖視；圖4為圖1的仰視圖；圖5為本發明的電路結構框圖。上述附圖中的附圖標記如下:外殼1，前蓋11，透光蓋11-1，盒體12，后板12_1，掛孔12_1_1，底板12_2，左側板
12-3，連接件13，主板13-1，懸掛孔13-1-1，耳板13_2，提手14，開關2，充電接口 3，級聯接口 4，輸出接口 5，電池6，LED 指示燈 7，電路板8，放電控制電路81，欠壓檢測電路82，第一隔離變換電路83，第一自動切換電路84，第一本安保護電路85，第二隔離變換電路86，第二自動切換電路87，第二本安保護電路88。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明。(實施例1)見圖1至圖5，本實施例的礦用本安型電源箱，主要由外殼1、開關2、充電接口 3、級聯接口 4、輸出接口 5、電池6、LED指示燈7和電路板8組成。電路板8上設置有放電控制電路81、欠壓檢測電路82、第一隔離變換電路83、第一自動切換電路84、第一本安保護電路85、第二隔離變換電路86、第二自動切換電路87和第二本安保護電路88。見圖1至圖4，外殼I由前蓋11、盒體12、連接件13和提手14組成。外殼I的材質為不銹鋼。外殼I的前蓋11為長方形的板體件，前蓋11的下部設有透光孔，透光孔上密封設置有透光蓋11-1，透光蓋11-1的材質為透明塑料。外殼I的盒體12為前端開口的長方體一體件，盒體12由一體連接的后板12-1、底板12-2、左側板12-3、右側板和上板組成。后板12-1的左右向的中軸線上分上、下設有2個掛孔12-1-1。盒體12的底板12-2上設有4個圓形的上下向的通孔，作為接口及開關安裝孔。前蓋11通過螺釘固定連接在盒體12的開口端的前端面上。外殼I的連接件13由一體連接的主板13-1和耳板13_2組成，主板13_1為長方形板體，主板13-1由其下端兩側通過2只螺釘與盒體12的后板12-1固定連接；主板13-1的上部向上突出，高于盒體12的上板，且主板13-1的上部分左、中、右設有3個前后向的圓形的通孔，作為懸掛孔13-1-1。該3個懸掛孔13-1-1、盒體12的后板12_1的2個掛孔
12-1-1均為了本實施例的電源箱在使用時懸掛之用。耳板13-2分左右設有2塊，該2塊耳板13-2分左右分別由其后端與主板13-1的上部左右兩端的前端面一體連接，耳板13-2的中間設有左右向的通孔，作為提手安裝孔。提手14由不銹鋼絲制成，提手14由其下部兩端可活動地安裝在連接件13的耳板
13-2的兩個提手安裝孔內。開關2本實施例中優選采用按鈕式開關，充電接口 3、級聯接口 4和輸出接口 5本實施例中均優選采用航空接頭。開關2、充電接口 3、級聯接口 4和輸出接口 5通過外殼I的盒體12的底板12-2上的4個安裝孔密封固定安裝在底板12-2上。電池6為本安型充電電池。本實施例中優選采用12V8AH(伏/安/小時)的充電電池。電池6固定安裝在外殼I的盒體12內。電池6設有充電端和電源輸出端。LED指示燈7固定安裝在電路板8上，且其發光頭的一端朝向外殼I的前蓋11上的透光蓋11-1。LED指示燈7設有用于控制其點亮或熄滅的控制端。LED指示燈7用于指示電源箱的電源輸出狀態，若LED指示燈點亮，則電源箱有電源輸出，反之，若熄滅則無電源輸出。電路板8固定安裝在外殼I的盒體12內。放電控制電路81、欠壓檢測電路82、第一隔離變換電路83、第一自動切換電路84、第一本安保護電路85、第二隔離變換電路86、第二自動切換電路87和第二本安保護電路88集成安裝電路板8上。見圖5，放電控制電路81設有電源輸入端、電源輸出端和控制端；欠壓檢測電路82設有電源輸入端、第一電源輸出端和第二電源輸出端；第一隔離變換電路83和第二隔離變換電路86均設有電源輸入端和電源輸出端；第一自動切換電路84和第二自動切換電路87均設有第一電源輸入端、第二電源輸入端和電源輸出端；第一本安保護電路85和第二本安保護電路88均設有電源輸入端、電源輸出端和LED燈點亮控制端。電池6的充電端與充電接口 3電連接；放電控制電路81的電源輸入端與電池6的電源輸出端電連接；放電控制電路81的控制端與開關2電連接；欠壓檢測電路82的電源輸入端與放電控制電路81的電源輸出端電連接；第一隔離變換電路83的電源輸入端與欠壓檢測電路82的第一電源輸出端電連接；第一自動切換電路84的第一電源輸入端與第一隔離變換電路83的電源輸出端電連接；第一自動切換電路84的第二電源輸入端與級聯接口 4電連接；第一本安保護電路85的電源輸入端與第一自動切換電路84的電源輸出端電連接；第一本安保護電路85的電源輸出端與輸出接口 5電連接；第二隔離變換電路86的電源輸入端與欠壓檢測電路82的第二電源輸出端電連接；第二自動切換電路87的第一電源輸入端與第二隔離變換電路86的電源輸出端電連接；第二自動切換電路87的第二電源輸入端與級聯接口 4電連接；第二本安保護電路88的電源輸入端與第二自動切換電路87的電源輸出端電連接；第二本安保護電路88的電源輸出端與輸出接口 5電連接；第一本安保護電路85的LED燈點亮控制端和第二本安保護電路88的LED燈點亮控制端均分別與LED指示燈7的控制端電連接。本實施例的礦用本安型電源箱的工作原理簡述如下:本實施例的礦用本安型電源箱在使用前，若電池6需要充電時，通過充電接口 3與充電器的輸出端連接，對電池6進行充電。使用時，輸出接口 5通過2路導線連接至通信基站，為通信基站提供所需要的2路供電；級聯接口 4用于與本實施例相同的礦用本安型電源箱之間的級聯，級聯時本電源箱的級聯接口 4與另一個電源箱的輸出接口 5電連接；開關2通過閉合/斷開以控制電源箱是/否輸出供電。當開關2按鈕閉合后，電池6的電壓接通，電池電壓通過放電控制電路81送入欠壓檢測電路82。欠壓檢測電路82通過采樣電池6的輸出電壓并與設定的門限電壓相比較:若米樣電壓低于門限電壓，則本電源箱的電池6停止供電；若米樣電壓高于門限電壓，則欠壓檢測電路82將電池6的電壓分2路送入第一隔離變換電路83和第二隔離變換電路86，第一隔離變換電路83和第二隔離變換電路86均為DC/DC變換電路，第一隔離變換電路83和第二隔離變換電路86將電源信號隔離變換為5.5V電壓信號，分別對應送入第一自動切換電路84和第二自動切換電路87 ;第一自動切換電路84和第二自動切換電路87判定無外部輸入5.5V電壓時，則將第一隔離變換電路83和第二隔離變換電路86傳輸的5.5V電壓分別對應輸出至第一本安保護電路85和第二本安保護電路88 ;當有外部輸入5.5V電壓時，內部第一隔離變換電路83和第二隔離變換電路86傳輸的電壓被截止，外部輸入的5.5V電壓輸出至第一本安保護電路85和第二本安保護電路88 ;第一本安保護電路85和第二本安保護電路88將輸出電流限制在安全標準規定的2.5A范圍內，當負載出現短路導致輸出電流大于規定電流時，第一本安保護電路85和/或第二本安保護電路88輸出截止，短路故障消除后，第一本安保護電路85和/或第二本安保護電路88自動恢復電源輸出。綜上，本實施例的礦用本安型電源箱，通過設置手動控制開關對內置的供電電池的輸出進行控制，當需要為其它設備供電時，只需要按動開關即可開始輸出供電，操作十分方便；通過設置欠壓檢測電路實現電池的欠壓檢測功能，僅當電池電壓高于輸出門限電壓時才輸出供電，避免電池出現過放情況，保障設備使用壽命；通過設置隔離變換電路，可以實現電池電壓到輸出電壓的變換，且兩路輸出電壓相互之間及其與電池電壓之間隔離，兩路輸出之間獨立工作互不影響，工作可靠性大力提高；具有級聯功能，可方便地實現相互間的級聯，當后級電源接入前級電源后，前級電源自動停止輸出，由后級電源向基站提供工作電源；當后級電源斷開或電池耗光電以后，前級電源自動投入使用，因而在應急使用時可長時間地無間斷地可靠地為通信基站提供電源；具有5.5V電壓、2.5A電流本質安全輸出功能，當輸出短路或者電流大于2.5A以后，電源箱具有立即停止輸出的自保護功能，安全性好。以上實施例是對本發明的具體實施方式
的說明，而非對本發明的限制，有關技術領域的技術人員在不脫離本發明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變換和變化而得到相對應的等同的技術方案，因此所有等同的技術方案均應該歸入本發明的專利保護范圍。
權利要求
1.一種礦用本安型電源箱，包括外殼(1)，其特征在于:還包括開關(2)、充電接口(3)、級聯接口(4)、輸出接口(5)、電池(6)和電路板(8)； 所述的開關(2)、充電接口(3)、級聯接口(4)和輸出接口(5)均密封固定安裝在外殼(I)上；電池(6)和電路板(8)固定安裝在外殼(I)內； 所述的電路板(8)上設置有放電控制電路(81)、欠壓檢測電路(82)、第一隔離變換電路(83)、第一自動切換電路(84)、第一本安保護電路(85)、第二隔離變換電路(86)、第二自動切換電路(87)和第二本安保護電路(88)； 電池(6)設有充電端和電源輸出端；放電控制電路(81)設有電源輸入端、電源輸出端和控制端；欠壓檢測電路(82)設有電源輸入端、第一電源輸出端和第二電源輸出端；第一隔離變換電路(83)和第二隔離變換電路(86)均設有電源輸入端和電源輸出端；第一自動切換電路(84)和第二自動切換電路(87)均設有第一電源輸入端、第二電源輸入端和電源輸出端；第一本安保護電路(85)和第二本安保護電路(88)均設有電源輸入端和電源輸出端; 電池(6)的充電端與充電接口(3)電連接；放電控制電路(81)的電源輸入端與電池(6)的電源輸出端電連接；放電控制電路(81)的控制端與開關(2)電連接；欠壓檢測電路(82)的電源輸入端與放電控制電路(81)的電源輸出端電連接；第一隔離變換電路(83)的電源輸入端與欠壓檢測電路(82)的第一電源輸出端電連接；第一自動切換電路(84)的第一電源輸入端與第一隔離變換電路(83)的電源輸出端電連接；第一自動切換電路(84)的第二電源輸入端與級聯接口(4)電連接；第一本安保護電路(85)的電源輸入端與第一自動切換電路(84)的電源輸出端電連接；第一本安保護電路(85)的電源輸出端與輸出接口(5)電連接； 第二隔離變換電路(86)的電源輸入端與欠壓檢測電路(82)的第二電源輸出端電連接；第二自動切換電路( 87)的第一電源輸入端與第二隔離變換電路(86)的電源輸出端電連接；第二自動切換電路(87)的第二電源輸入端與級聯接口(4)電連接；第二本安保護電路(88)的電源輸入端與第二自動切換電路(87)的電源輸出端電連接；第二本安保護電路(88)的電源輸出端與輸出接口(5)電連接。
2.根據權利要求1所述的礦用本安型電源箱，其特征在于:還包括LED指示燈(7)，所述的LED指示燈(7)固定安裝在電路板(8)上，LED指示燈7設有控制端；所述的第一本安保護電路(85)和第二本安保護電路(88)還分別設有LED燈點亮控制端；第一本安保護電路(85)的LED燈點亮控制端和第二本安保護電路(88)的LED燈點亮控制端均與LED指示燈(7)的控制端電連接。
3.根據權利要求2所述的礦用本安型電源箱，其特征在于:所述的外殼(I)包括前蓋(II)、盒體(12)、連接件(13)和提手(14)； 外殼(I)的前蓋(11)為長方形的板體件，前蓋(11)的下部設有透光孔，透光孔上密封設置有透光蓋(11-1);外殼(I)的盒體(12)為前端開口的長方體一體件,盒體(12)包括一體連接的后板(12-1)、底板(12-2)、左側板(12-3)、右側板和上板；后板(12_1)的左右向的中軸線上分上、下設有2個掛孔(12-1-1);底板(12-2)上設有4個作為接口及開關安裝孔的圓形上下向的通孔；前蓋(11)通過螺釘固定連接在盒體(12)的開口端的前端面上； 外殼(I)的連接件(13)包括一體連接的主板(13-1)和耳板(13-2);主板(13-1)為長方形板體，主板(13-1)由其下端與盒體(12)的后板(12-1)固定連接；主板(13-1)的上部向上突出；且主板(13-1)的上部區分左、中、右設有3個懸掛孔(13-1-1);耳板(13-2)分左右設有2塊，該2塊耳板(13-2)分左右分別由其后端與主板(13-1)的上部左右兩側的前端面一體連接，耳板(13-2)的中間設有作為提手安裝孔的左右向的通孔； 提手(14)由其下部兩端可活動地安裝在連接件(13)的耳板(13-2)的兩個提手安裝孔內；所述的LED指示燈(7 )固定安裝在電路板(8 )上的方式為其發光頭端朝向外殼(I)的前蓋(11)上的透光蓋(I1-1)且位于透光蓋(I1-1)的后方。
4.根據權利要求3所述的礦用本安型電源箱，其特征在于:所述的開關(2)為按鈕式開關；充電接口(3)、級聯接口(4)和輸出接口(5)均為航空接頭；所述的開關(2)、充電接口(3)、級聯接口(4)和輸出接口(5)通過外殼(I)的盒體(12)的底板(12-2)上的4個安裝孔密封固定安裝在外殼(I)的盒體(12)的底板(12-2)上。
5.根據權利要求4所述的礦用本安型電源箱，其特征在于:所述的電池(6)為12V8AH的充電電 池。
全文摘要
本發明提供一種礦用本安型電源箱，包括外殼、密封固定安裝在外殼上的開關、充電接口、級聯接口、輸出接口以及設置于外殼內的充電電池和電路板；電路板上設置有放電控制電路、欠壓檢測電路、第一和第二隔離變換電路、第一和第二自動切換電路、第一和第二本安保護電路以及LED指示燈；電池與充電接口和放電控制電路分別電連接；放電控制電路、欠壓檢測電路、2路隔離變換電路、2路自動切換電路、2路本安保護電路分別依次電連接，開關與放電控制電路電連接；自動切換電路還與級聯接口電連接；本安保護電路還與輸出接口電連接。本發明使用時操作、級聯方便，工作可靠，安全性好，能自動切換并較長時間地不間斷為通信基站提供應急電源。
文檔編號H02J7/00GK103138349SQ201310079409
公開日2013年6月5日 申請日期2013年3月13日 優先權日2013年3月13日
發明者王樹強, 霍振龍, 徐煒, 顧義東, 李巖 申請人:天地(常州)自動化股份有限公司, 中煤科工集團常州自動化研究院