矿灯故障诊断仪原理及故障诊断

朱建江

山西兰花集团公司伯方煤矿，山西晋城 048411

1 主要特点

电路板检测：电路板是矿灯检测故障诊断仪的核心部件，采用集成电路、模块化调计、高速运算数据，比对数据结果提示，部分常见故障都能根据提示，快速便捷的判断出问题和症结所在。

电池充电检测：电池乃是矿灯的动力之源，电池出了问题，将影响到整台仪器的使用时间及检测性能；该设备可诊断仪器能否正常充电，并能准确显示充电电压和充电电流；自动调节充电电流，为了适应不同型号的矿灯接口使用，专门设计了万能充电座，可适用于大部分矿灯的检测。

智能放电检测：通过电脑软件，精确的判断出电池的精确放电时间，给矿灯的动力之源——电池开出准确的诊断单，当充电时间符合规定或充电电压达到额定值，将自动发出指令，停止充电，当过充时会自动释放电压，不损坏电池、发达到延长电池使用寿命的目的。

工作时间检测：利用光敏原理，对点亮的矿灯的工作时间进行计时，以判断矿灯是否超工作时间使用，是否欠电压和电流，是否符合充电要求。

光照度检测：结合标准装置、标准照度对矿灯的照度进行量化，从充电时间、使用时间以及亮度上来检测是否符合要求。

2 主要功能与工作原理

2.1 主要功能

1）能向各种被检测矿灯提供安全充电电流，在矿灯充电状态下测量矿灯的充电电压、电流、充电截止电压、以确定仪器的充电是否正常；

2）能精确显示矿灯所使用电池的充电时间、放电时间、放电电流、充电电流、截止电压、放电曲线等；

3）配有照度计及标准暗箱，可精确检测矿灯的标准照度，测试标准照度、理论照度、实际照度的差值并形成坐标图；

4）特配有高精度万用表，以用于矿灯电路板电流、电压、阻值、容量、可控硅问题的简易检测；

5）通过各功能模块的单独或组合使用，可实现不同型号矿灯的不同功能的检测。

2.2 基本原理

该诊断仪采用单片机控制，数字表头显示，精确显示矿灯的充电电压、电流、充电时间；精确显示工作时间；放电电压、电流、放电曲线等各项参数。同时充电供电具有稳压、安全的特点、以保证被检测矿灯的安全。该设备基本原理图如下：

仪器主面板示意图如下：

首先将诊断仪专用电源线连接至仪器后部电源接口，将电源线另一端插入220V 电源插座，打开总电源开关，整个仪器即进入工作状态。

充电检测：待诊断仪进入工作状态后，可将矿灯插入充电座1 或充电座2，稍等片刻，矿灯即进入充电状态，此时充电座下方的电压电流表会显示初始读数，待充电结束后，读数会显示出到仪表上，结合充电时间指示，即可判断矿灯充电是否正常，（充电时间标准为2 小时快充或6 小时慢充，无论是快充和慢充时间都不能低于2 小时，否则检测出的数据会有偏差）

电池放电检测：本模块可同时进行2 路电池的放电检测。首先要将诊断仪通过电脑通讯连线，将数据线连接至电脑，打开附带的电池容量测试软件，才能进行此功能。然后将放电电池组的正极引线与放电检测模块引出线的红色鳄鱼夹连接，负极引线与模块引出线的黑色鳄鱼夹连接。

使用过程中，如果只用其中一路进行放电检测，则另一路接口最好不要插带鳄鱼夹的连接线，如果非要接的话，也要把闲置不用的一路的2 个鳄鱼夹夹在一起进行短接，以防对另一路的放电检测产生干扰。

检测时，电脑显示屏会显示放电检测过程，电池充电电压、电流数值会逐渐下降，直至为零，期间偶尔会有波动，属正常现象，同时会产生3 条放电曲线，横坐标为时间，纵坐标分别为电流、电压、电池容量值的下降趋势曲线图。

工作时间检测：

此功能是光感应原理，利用光敏元件，结合单机片，对矿灯的工作时间进行智能监控。

1）打开此模块的开关，将矿灯拧亮后卡进检测孔，此时计时装置即开始计时，矿灯持续点亮，监测模块的光敏元件开始采集光信号，并同步将光信号转换为电压，照度越强，电压输出越高，反之，照度越弱，电压越小。而标准的光照度输出电压则持续不变，通过收集高低不同的电压值，再与标准的电压值相比就会形成差压，电脑通过分析差压的波动曲线以得出矿灯的工作时间；

2）待矿灯亮度低于国家要求的标准后，计时灯珠仍然发光，计时装置也会停止计时，电脑屏幕提示检测完毕，显示出可用工作时间，同时液晶屏幕持续闪烁，以提醒工作人员记录此工作时间。

电路检测：电路检测一方面是通过内置的集成模块内部计算实现快速自诊断功能，主要包含开机自诊、短路自诊、过负荷自诊、过电流自诊、电源容量自诊等，当出现上述故障外，电脑屏幕上会发出相应的提示图例和明显的声音。另一方面通过诊断仪上配置的高性能万用表，可以对矿灯的电路板常见故障进行检测，如电阻、接地、导通等进行手工检测，以排除简易故障。

光照度检测：将检测光照度的圆孔彼此进行连接，按照指示，一端卡入矿灯灯头，一端放进标准照度计，将矿灯拧至强光档，此时照度计显示的数值即是按照标准上计量的距离1 米处的光照度，这个光照度值会由数据采集器进行收集，并将光信号转化为电信号进行储存，然后实时监测的光照度也转化为电信号，两个电信号比较后形成微弱的电压差值，此电压差值 通过计算机处理显示在电脑屏幕上，结合说明书或相关标准进行判断，矿灯的光照度是否符合要求。

[1]艾学忠，金炳涛.具有安全监管的锂电池矿灯智能充电技术的研究[J].化工自动化及仪表，2010(2).

[2]张涛.智能型锂电矿灯充电架工作原理及其应用[J].煤炭科技，2007(4).