電力載波通信的噴霧降塵控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　近年來(lái)，電力載波通信技術(shù)和LED井下照明技術(shù)發(fā)展迅速。本文利用這些技術(shù)，根據(jù)礦井實(shí)際環(huán)境的各種要求，設(shè)計(jì)了一套實(shí)用有效的自動(dòng)噴霧降塵控制系統(tǒng)。

　　1 噴霧降塵控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

　　基于電力載波通信的煤礦噴霧降塵控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)有若干個(gè)噴霧降塵控制器和執(zhí)行電磁閥組成。每個(gè)控制器控制兩個(gè)電磁閥，控制器之間通過(guò)電力載波通信。控制器依次安裝在采煤工作面支架上，當(dāng)采煤機(jī)運(yùn)行時(shí)，安裝在采煤機(jī)上的紅外定位裝置發(fā)射定位信號(hào)，接收到采煤信號(hào)的控制器作為主控制器控制其他控制器動(dòng)作，電磁閥完成噴霧降塵任務(wù)。

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　　2 噴霧降塵控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　2.1 噴霧降塵控制器硬件結(jié)構(gòu)

　　如圖2所示，噴霧降塵控制器包括電源模塊、電力載波通信模塊、噴霧時(shí)間設(shè)定模塊、控制器地址設(shè)定模塊、移架和放煤信號(hào)接收模塊、采煤機(jī)塵源跟蹤紅外定位信號(hào)接收模塊、LED照明、電磁閥驅(qū)動(dòng)控制模塊等。電源模塊給單片機(jī)、電磁閥和大功率LED供電。通信模塊負(fù)責(zé)將主控制器的控制信號(hào)發(fā)送給其他控制器，通過(guò)電力線載波來(lái)實(shí)現(xiàn)。控制器上的定位信號(hào)接收模塊負(fù)責(zé)接收來(lái)自采煤機(jī)、支架和放煤手柄上的信號(hào)，并做出相應(yīng)的動(dòng)作，開(kāi)啟電磁閥實(shí)施噴霧作業(yè)。

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　　2.2 噴霧降塵控制器硬件電路

　　噴霧降塵控制器硬件電路圖如圖3所示?？刂破鬟x用AVR系列高性能、低功耗的8位AVR微控制器ATmega88。它具有先進(jìn)的RISC結(jié)構(gòu)和8 KB系統(tǒng)內(nèi)可編程的Flash，數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá)1 MIPS/MHz，可以緩解系統(tǒng)功耗和處理速度之間的矛盾;工作溫度范圍比較寬(-40～85℃，完全滿足井下環(huán)境要求;控制器電路具有地址設(shè)定和噴霧模式設(shè)定模塊。

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　　電力載波通信模塊硬件電路如圖4所示。采用載波信號(hào)調(diào)制解調(diào)器BWP08。它是一款單相電力線載波調(diào)制解調(diào)器，采用5～12 V寬電壓設(shè)計(jì)，載波波特率為100～600 bps可調(diào);有多種按口方式可供選擇，包括UART、SPI等接口，可以方便地與單片機(jī)連接進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。模塊采用擴(kuò)頻編碼方式，抗干擾能力強(qiáng)，數(shù)據(jù)傳輸可靠，通信距離在200 m內(nèi)?？刂菩盘?hào)從單片機(jī)的串口發(fā)送給調(diào)制解調(diào)器，調(diào)制后的信號(hào)通過(guò)功率放大，然后輸出耦合到電力線上;電力線上的載波信號(hào)通過(guò)輸入耦合、濾波、放大后，經(jīng)過(guò)調(diào)制解調(diào)器解調(diào)后送至單片機(jī)的串口。