一种具有CAN通信功能的矿用电源的制作方法

一种具有can通信功能的矿用电源
技术领域
1.本实用新型涉及矿用电源技术领域，尤其涉及到一种具有can通信功能的矿用电源。


背景技术：

2.液压支架电液控制系统是综采工作面的关键系统，该控制系统的主干网络支架控制器组成。一个工作面常有200多台支架控制器，控制器间通过can连接成一个线性网络进行通信；每台电源有两路独立输出的电源，每路电源可以给3台支架控制供电。由于综采工作面电磁环境恶劣，can网络进行远距离传输时，往往会出现数据传输错误，网络不稳定的情况，所以需要在支架控制器之间增加可以提高can网络传输能力的设备，如can中继器。
3.然而由于电源不具备can通信功能，所以需要在电源外增加can隔离耦合器，增加了施工的困难度，且can中继器没有隔离作用，故无法保证网络传输的稳定性。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型提供了一种具有can通信功能的矿用电源，主要目的在于解决现有通过在控制器之间增加can中继器，在电源外增加can隔离耦合器，来实现can网络传输的方式，容易导致施工难度大，且无法保证网络传输的稳定性的技术问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供了一种具有can通信功能的矿用电源，所述矿用电源包括：交流输入模块、整流滤波电路模块、本安电路模块、can隔离耦合通信功能模块；
6.所述交流输入模块与所述整流滤波电路模块连接，所述交流输入模块用于将交流电压传输至所述整流滤波电路模块；
7.所述整流滤波电路模块与所述本安电路模块连接，所述整流滤波电路模块用于将所述交流电压整流滤波处理为直流电压，并将所述直流电压传输至所述本安电路模块；
8.所述本安电路模块与所述can隔离耦合通信功能模块连接，所述本安电路模块用于将所述直流电压变换处理为本安电压，并将所述本安电压传输至所述can隔离耦合通信功能模块；
9.所述can隔离耦合通信功能模块与电源输出端子连接，所述can隔离耦合通信功能模块用于通过所述电源输出端子为外部电液控设备提供can通信信号以及供电电压。
10.可选地，所述can隔离耦合通信功能模块包括输入单元、can隔离收发单元和输出单元；
11.所述输入单元与所述can隔离收发单元连接，所述输入单元用于接收所述本安电路模块变换处理后的本安电压，并将所述本安电压传输至所述can隔离收发单元；
12.所述can隔离收发单元与所述输出单元连接，所述can隔离收发单元用于对所述本安电压进行磁耦合隔离处理以及信号加强处理，并将处理后的本安电压传输至所述输出单元；
13.所述输出单元与电源输出端子连接，所述输出单元用于通过所述电源输出端子为
外部电液控设备提供can通信信号以及供电电压。
14.可选地，所述本安电路模块至少包括第一本安电路模块和第二本安电路模块，所述第一本安电路模块和所述第二本安电路模块连接于所述整流滤波电路模块，用于将所述整流滤波电路模块输出的直流电压变换处理为两路相互隔离的本安电压；
15.所述输入单元至少包括第一输入单元和第二输入单元，所述第一输入单元用于接收所述第一本安电路模块变换处理后的第一本安电压，所述第二输入单元用于接收所述第二本安电路模块变换处理后的第二本安电压；
16.所述第一输入单元和所述第二输入单元分别与所述can隔离收发单元连接，用于将所述第一本安电压和所述第二本安电压传输至所述can隔离收发单元；
17.所述can隔离收发单元与所述输出单元连接，所述can隔离收发单元用于对所述所述第一本安电压和所述第二本安电压进行磁耦合隔离处理以及信号加强处理，并将处理后的本安电压传输至所述输出单元；
18.所述输出单元至少包括第一输出单元和第二输出单元，所述第一输出单元和所述第二输出单元相互隔离，用于为外部电液控设备提供双路can通信信号以及双路供电电压。
19.可选地，所述第一输出单元和所述第二输出单元各包括一组can通信针脚以及一组供电针脚；
20.所述can通信针脚包括高位can通信针脚和低位can通信针脚，所述高位can通信针脚和所述低位can通信针脚用于形成差分电压，以支持为外部电液控设备提供can通信信号；
21.所述供电针脚包括电源针脚和接地针脚，所述电源针脚和所述接地针脚用于输出本安电压，以支持为外部电液控设备供电。
22.可选地，所述整流滤波电路模块包括emc处理单元、整流单元和输出滤波单元；
23.所述emc处理单元与所述整流单元连接，所述emc处理单元用于对交流电压进行滤干扰处理，并将滤干扰处理后的交流电压传输至所述整流单元；
24.所述整流单元与所述输出滤波单元连接，所述整流单元用于将所述滤干扰处理后的交流电压整流处理为脉动的直流电压，并将所述脉动的直流电压传输至所述输出滤波单元；
25.所述输出滤波单元用于将所述脉动的直流电压滤波处理为平滑的直流电压，并将所述平滑的直流电压传输至所述本安电路模块。
26.可选地，该矿用电源还包括显示模块；
27.所述显示模块与所述交流输入模块连接，所述显示模块用于监控所述交流输入模块输入的交流电压值；
28.所述显示模块与所述本安电路模块连接，所述显示模块用于监控所述本安电路模块输出的直流电压值以及直流电流值，其中，所述本安电路模块至少包括第一本安电路模块和第二本安电路模块，所述第一本安电路模块和所述第二本安电路模块，用于将所述整流滤波电路模块输出的直流电压变换处理为两路相互隔离的本安电压。
29.可选地，所述显示模块包括交流电压采样单元、直流电压采样单元、直流电流采样单元、处理器、显示屏单元；
30.所述交流电压采样单元与所述交流输入模块连接，所述交流电压采样单元用于通
过交流霍尔采集所述交流输入模块输入的交流电压值；
31.所述直流电压采样单元与所述本安电路模块连接，所述直流电压采样单元用于采集所述本安电路模块输出的直流电压值；
32.所述直流电流采样单元与所述本安电路模块连接，所述直流电流采样单元用于采集所述本安电路模块输出的直流电流值；
33.所述处理器分别与所述交流电压采样单元、所述直流电压采样单元、所述直流电流采样单元连接，所述处理器用于接收所述交流电压采样单元传输的交流电压值，接收所述直流电压采样单元传输的直流电压值，以及接收所述直流电流采样单元传输的直流电流值，并对所述交流电压值、所述直流电压值、所述直流电流值进行换算处理以及滤波处理；
34.所述显示屏单元与所述处理器连接，所述显示屏单元用于接收并显示所述处理器发送的经过换算处理以及滤波处理后的交流电压值、直流电压值以及直流电流值。
35.可选地，所述直流电压采样单元包括第一直流电压采样单元和第二直流电压采样单元，所述直流电流采样单元包括第一直流电流采样单元和第二直流电流采样单元；
36.所述第一直流电压采样单元和所述第二直流电压采样单元分别与所述所述第一本安电路模块和所述第二本安电路模块连接，所述第一直流电压采样单元用于采集所述第一本安电路模块输出的直流电压值，所述第二直流电压采样单元用于采集所述第二本安电路模块输出的直流电压值；
37.所述第一直流电流采样单元和所述第二直流电流采样单元分别与所述所述第一本安电路模块和所述第二本安电路模块连接，所述第一直流电流采样单元用于采集所述第一本安电路模块输出的直流电流值，所述第二直流电流采样单元用于采集所述第二本安电路模块输出的直流电流值。
38.可选地，所述显示屏单元为液晶屏或led屏。
39.可选地，所述第一本安电路模块包括第一dc/dc变换单元和第一过压过流保护单元，所述第二本安电路模块包括第二dc/dc变换单元和第二过压过流保护单元；
40.所述第一dc/dc变换单元和所述第二dc/dc变换单元分别用于将所述整流滤波电路模块输入的直流电压转换为本安电压，其中，所述第一dc/dc变换单元和所述第二dc/dc变换单元转换的两路本安电压相互隔离；
41.所述第一过压过流保护单元与所述第一dc/dc变换单元连接，所述第一过压过流保护单元用于控制所述第一dc/dc变换单元对外输出本安电压不大于预设电压阈值，所述第二过压过流保护单元与所述第二dc/dc变换单元连接，所述第二过压过流保护单元用于控制所述第二dc/dc变换单元对外输出本安电压不大于所述预设电压阈值。
42.本实用新型提供的一种具有can通信功能的矿用电源，该电源具有独立的多路电源输出能力，可以为电液控制系统供电，同时集成了电压电流显示功能和can通信功能。该电源通过集成can隔离耦合功能，在不独立增加can中继器的情况下，能够满足系统对通信网络稳定性和可靠性的要求；通过矿用电源的内部结构设置，在保证控制器之间can通信的同时，还能减少综采工作面电液控系统的设备数量，有效降低用户的设备部署成本，使用现场设备的维护更加简便，保证了设备的平稳运行。
43.上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征
和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。
附图说明
44.此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
45.图1示出了本实用新型实施例提供的一种具有can通信功能的矿用电源的电路结构示意图；
46.图2示出了本实用新型实施例提供的一种整流滤波电路模块的电路结构示意图；
47.图3示出了本实用新型实施例提供的一种本安电路模块的电路结构示意图；
48.图4示出了本实用新型实施例提供的一种can隔离耦合通信功能模块的电路结构示意图；
49.图5示出了本实用新型实施例提供的一种显示电路的电路结构示意图；
50.其中，can是控制器局域网络(controller area network,can)的简称，can属于现场总线的范畴，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络，dc/dc为直流变换器；
51.图中：
52.1-交流输入模块；
53.2-整流滤波电路模块，21-emc处理单元，22-整流单元，23-输出滤波单元；
54.3-本安电路模块，31-第一本安电路模块，311-第一dc/dc变换单元，312-第一过压过流保护单元，32-第二本安电路模块，321-第二dc/dc变换单元，322-第二过压过流保护单元；
55.4-can隔离耦合通信功能模块，41-输入单元，411-第一输入单元，412-第二输入单元，42-can隔离收发单元，43-输出单元，431-第一输出单元，432-第二输出单元；
56.5-显示模块，51-交流电压采样单元，52-直流电压采样单元，53-直流电流采样单元，54-处理器，55-显示屏单元。
具体实施方式
57.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
58.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
59.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可
以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
60.下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
61.下面结合图1至图5描述根据本实用新型一些实施例的具有can通信功能的矿用电源。
62.本实用新型实施例提出了一种具有can通信功能的矿用电源，如图1所示，该矿用电源包括：交流输入模块1、整流滤波电路模块2、本安电路模块3、can隔离耦合通信功能模块4；交流输入模块1与整流滤波电路模块2连接，交流输入模块1用于将交流电压传输至整流滤波电路模块2；整流滤波电路模块2与本安电路模块3连接，整流滤波电路模块2用于将交流电压整流滤波处理为直流电压，并将直流电压传输至本安电路模块3；本安电路模块3与can隔离耦合通信功能模块4连接，本安电路模块3用于将直流电压变换处理为本安电压，并将本安电压传输至can隔离耦合通信功能模块4；can隔离耦合通信功能模块4与电源输出端子连接，can隔离耦合通信功能模块4用于通过电源输出端子为外部电液控设备提供can通信信号以及供电电压。
63.在具体的应用场景中，作为一种优选实施方式，如图2所示，整流滤波电路模块2具体可包括emc处理单元21、整流单元22和输出滤波单元23；emc处理单元21与整流单元22连接，emc处理单元21用于对交流电压进行滤干扰处理，并将滤干扰处理后的交流电压传输至整流单元22；整流单元22与输出滤波单元23连接，整流单元22用于将滤干扰处理后的交流电压整流处理为脉动的直流电压，并将脉动的直流电压传输至输出滤波单元23；输出滤波单元23用于将脉动的直流电压滤波处理为平滑的直流电压，并将平滑的直流电压传输至本安电路模块3。
64.相应的，作为一种优选方式，本安电路模块3可包括一个或多个，当存在至少两个本安电路模块时，可用于实现多路电源的独立输出。在本实施例中，以包括第一本安电路模块31和第二本安电路模块32两个本安电路模块为例进行说明，第一本安电路模块31和第二本安电路模块32连接于整流滤波电路模块2，用于将整流滤波电路模块2输出的直流电压变换处理为两路相互隔离的本安电压。其中，如图3所示，第一本安电路模块31包括第一dc/dc变换单元311和第一过压过流保护单元312，第二本安电路模块32包括第二dc/dc变换单元321和第二过压过流保护单元322；第一dc/dc变换单元311和第二dc/dc变换单元321分别用于将整流滤波电路模块2输入的直流电压转换为本安电压，其中，第一dc/dc变换单元311和第二dc/dc变换单元321转换的两路本安电压相互隔离；第一过压过流保护单元312与第一dc/dc变换单元311连接，第一过压过流保护单元312用于控制第一dc/dc变换单元311对外输出本安电压不大于预设电压阈值，第二过压过流保护单元322与第二dc/dc变换单元321连接，第二过压过流保护单元322用于控制第二dc/dc变换单元321对外输出本安电压不大于预设电压阈值。需要说明的是，本安电压的电压值大小可根据实际应用场景中的外部电液控设备进行确定，如12v、24v等，在本实施例所提供的应用场景中，本安电压可优选为12v。
65.在具体的应用场景中，作为一种优选方式，如图4所示，can隔离耦合通信功能模块
4包括输入单元41、can隔离收发单元42和输出单元43；输入单元41与can隔离收发单元42连接，输入单元41用于接收本安电路模块3变换处理后的本安电压，并将本安电压传输至can隔离收发单元42；can隔离收发单元42与输出单元43连接，can隔离收发单元42用于对本安电压进行磁耦合隔离处理以及信号加强处理，并将处理后的本安电压传输至输出单元43；输出单元43与电源输出端子连接，输出单元43用于通过电源输出端子为外部电液控设备提供can通信信号以及供电电压。
66.相应的，输入单元41和输出单元43的数量可包括一个或多个，当存在至少两个本安电路模块时，输入单元41与本安电路模块的数量相同，至少包括第一输入单元411和第二输入单元412，输出单元43同样与本安电路模块的数量相同，至少包括第一输出单元431和第二输出单元432，通过此种电路部署方式，可联合实现多路电源的独立输出。在本实施例中，以输入单元41包括第一输入单元411和第二输入单元412，输出单元43包括第一输出单元431和第二输出单元432为例进行说明，第一输入单元411用于接收第一本安电路模块31变换处理后的第一本安电压，第二输入单元412用于接收第二本安电路模块32变换处理后的第二本安电压；第一输入单元411和第二输入单元412分别与can隔离收发单元42连接，用于将第一本安电压和第二本安电压传输至can隔离收发单元42；can隔离收发单元42与输出单元43连接，can隔离收发单元42用于对第一本安电压和第二本安电压进行磁耦合隔离处理以及信号加强处理，并将处理后的本安电压传输至输出单元43；其中，输出单元43包括第一输出单元431和第二输出单元432，第一输出单元431和第二输出单元432相互隔离，用于为外部电液控设备提供双路can通信信号以及双路供电电压。
67.其中，第一输出单元431和第二输出单元432各包括一组can通信针脚以及一组供电针脚；can通信针脚包括高位can通信针脚和低位can通信针脚，高位can通信针脚和低位can通信针脚用于形成差分电压，以支持为外部电液控设备提供can通信信号；供电针脚包括电源针脚和接地针脚，电源针脚和接地针脚用于输出本安电压，以支持为外部电液控设备供电。
68.在具体的应用场景中，为提供电压电流显示功能，以使现场作业人员能够直观的看到电源的电压和电流状态，当控制系统出现故障时，可以加快排查故障原因，如图1所示，矿用电源还包括显示模块5；显示模块5与交流输入模块1连接，显示模块5用于监控交流输入模块1输入的交流电压值；显示模块5与本安电路模块3连接，显示模块5用于监控本安电路模块3输出的直流电压值以及直流电流值，其中，本安电路模块3至少包括第一本安电路模块31和第二本安电路模块32，第一本安电路模块31和第二本安电路模块32，用于将整流滤波电路模块2输出的直流电压变换处理为两路相互隔离的本安电压。
69.相应的，如图5所示，显示模块5包括交流电压采样单元51、直流电压采样单元52、直流电流采样单元53、处理器54、显示屏单元55；交流电压采样单元51与交流输入模块1连接，交流电压采样单元51用于通过交流霍尔采集交流输入模块输入的交流电压值；直流电压采样单元52与本安电路模块3连接，直流电压采样单元52用于采集本安电路模块3输出的直流电压值；直流电流采样单元53与本安电路模块3连接，直流电流采样单元53用于采集本安电路模块3输出的直流电流值；处理器54分别与交流电压采样单元51、直流电压采样单元52、直流电流采样单元53连接，处理器54用于接收交流电压采样单元51传输的交流电压值，接收直流电压采样单元52传输的直流电压值，以及接收直流电流采样单元53传输的直流电
流值，并对交流电压值、直流电压值、直流电流值进行换算处理以及滤波处理；显示屏单元55与处理器54连接，显示屏单元55用于接收并显示处理器54发送的经过换算处理以及滤波处理后的交流电压值、直流电压值以及直流电流值。
70.其中，直流电压采样单元52可包括第一直流电压采样单元和第二直流电压采样单元，直流电流采样单元53可包括第一直流电流采样单元和第二直流电流采样单元；第一直流电压采样单元和第二直流电压采样单元分别与第一本安电路模块31和第二本安电路模块32连接，第一直流电压采样单元用于采集第一本安电路模块31输出的直流电压值，第二直流电压采样单元用于采集第二本安电路模块32输出的直流电压值；第一直流电流采样单元和第二直流电流采样单元分别与第一本安电路模块31和第二本安电路模块32连接，第一直流电流采样单元用于采集第一本安电路模块31输出的直流电流值，第二直流电流采样单元用于采集第二本安电路模块32输出的直流电流值。显示屏单元具体可为液晶屏或led屏。
71.以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。