矿用架线停送电开关的数字化改造

方案是语音芯片和功放芯片的组合电路。因为仅仅依靠语音芯片来直接驱动扬声器，功率远远不够驱动大功率的扬声器，不能达到较好的语音效果，所以采用对音频信号进行功率放大，然后再由扬声器输出，这样使得语音提示更加响亮，确保每个人员都能够听到、听清楚，提高矿井下运输线路的效率。

语音芯片处于平时有电状态，但是因为该芯片的输入触发脚需要等待来自单片机处理过的控制信号的触发，故在触发信号未到来之前，语音芯片不会对外输出语音信号，这个设计在一定程度上降低了语音电路错报、误报的概率，提高了整个开关装置的可靠性。

1.4 LED显示电路设计

本次设计的架线自动停送电开关采用了LED显示电路，在断电区域架线停电时显示“无电”，断电架线区域没有停电时显示“有电”。

LED显示电路如图2所示。电路的工作原理为，电路左端的端子接IGBT模块的E端，该电路属于平时有电状态。当IGBT模块正常导通时，架线电源经过电阻网络降压后，借助电解电容C1使得稳压管D1的电压稳定在25V左右，继电器K2和K3的线圈得电，两个继电器的常开触点闭合，常闭触点断开。若架线电机车经过或没有通过该站，继电器的常开触点闭合，常闭触点断开，LED显示电路显示“有电”。

2 软件设计

本次设计的主要特点是采用数字电路进行控制，所以单片机程序的编写质量决定了该自动停送电开关装置是否能正常工作。因所需的控制方式较为简单，即需要的I/O口数、定时器、计数器和外部中断也较少，所以使用了8脚的单片机STC15F104W。主程序流程图如图4所示。基本的程序逻辑是：当单片机管脚8输入为高电平时或低电平持续时间小于设定的延时时间，管脚7要输出高电平，管脚1输出低电平，管脚3输出低电平;当单片机管脚8输入低电平且持续时间超过5s时，管脚7输出低电平，管脚1输出高电平，管脚3输出低电平;当单片机管脚8输入由低电平变为高电平，管脚1输出低电平，管脚3输出高电平。一共是有3种对应的工作状态，管脚8对应P3.3，管脚7对应P3.2，管脚1对应P3.4，管脚3对应P3.5。软件流程图如图3所示。

结论

改造主要考虑以下几个方面：

一是通用性。目前矿用架线电机车有250V和550V两种型号，分别采用了KKZI型（直流250V）和KKZⅡ型（直流550V）的自动停送电开关来满足不同的需要。本次改造的目的之一是用一种型号的停送电开关满足不同的电压等级矿用架线电机车的需要。这可以通过选取高耐压等级的IGBT（1200V）和宽电压输入（100V～800V）的开关电源来实现。

二是高可靠性。模拟式的自动停送电开关在可靠性方面的不足主要是其模拟电路的复杂性及主回路采用了直流接触器，接触器的触点很容易被电弧灼伤，而灼伤后的触点就会造成接触不良，导致不能正常的通断电。采用单片机控制和主回路采用无触点的IGBT可以避免這一缺点，实现自动停送电开关的高可靠性。

参考文献

[1]邹甲，程红，杨晓辉.基于数字控制的架线自动停送电装置的设计[J].煤炭工程，2012（7）：118-120.

[2]赵金明，毛宝霞，张豪.KKJ-100/500型直流架线分区开关的设计和应用[J].中州煤炭，2010（5）：26-27.

[3]苏伟，钟玉林，刘钧，等.基于HCPL-316J的IGBT过流保护研究[J].电工电能新技术，2014，4（4）：67-80.