ГЕНЕРИРУЮЩИЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЮ РОЛИК КОНВЕЙЕРА

Полезная модель относится к ролику конвейера, вращение которого используется для генерирования электроэнергии. Генерирующий электроэнергию ролик может найти применение в конвейерах на машиностроительном производстве, в том числе взрывоопасном, и в горно-шахтной промышленности.
Из патента JP 2003333800, опубликованного 21.11.2003, известен ролик конвейера с установленным внутри него генератором, использующим вращение ролика для генерирования электроэнергии и соединенным с внешней аппаратурой.
Недостатком данного конвейера является то, что напряжение питания внешней аппаратуры постоянно колеблется, т.к. напрямую зависит от изменяющейся скорости вращения ролика, что чревато выходом из строя данной аппаратуры.
Другим недостатком является отсутствие контроля параметров работы генератора.
Техническая задача, на решение которой направлена данная полезная модель, заключается в увеличении срока службы внешней аппаратуры вследствие электроснабжения ее стабилизированным напряжением и в обеспечении контроля параметров работы генератора.
Поставленная задача решена тем, что ролик конвейера, как и прототип, содержит установленный внутри него генератор, использующий вращение ролика для генерирования электроэнергии и соединенный с внешней аппаратурой.
В отличие от прототипа, генератор соединен с внешней аппаратурой через введенный микроконтроллер, связанный с введенным ключевым повышающе-понижающим преобразователем напряжения.
Решению технической задачи способствует и то, что микроконтроллер соединен с введенным драйвером интерфейса связи, снабженным шиной данных для подключения к ней дисплейного информационного устройства.
Сущность полезной модели иллюстрируется чертежами:
фиг.1 - ролик конвейера с установленным внутри него генератором;
фиг.2 - блок-схема электронного блока с подсоединенными внешней аппаратурой, дисплейным информационным устройством и обмотками статоров.
На фиг.1 изображен ролик 1 ленточного конвейера, служащий для поддержания и направления грузонесущей ленты. Ролик 1 содержит неподвижный вал 2 и имеющий возможность вращения на нем на подшипниках 3 полый цилиндрический корпус 4.
Генератор 5, установленный на валу 2 внутри корпуса 4, включает два дискообразных статора 6, между которыми размещен дискообразный многополюсный ротор 7, при этом статоры 6 и ротор 7 имеют сквозные осевые отверстия. Дискообразный ротор 7 снабжен постоянными магнитами (на фиг. не показаны) с попеременной полярностью, размещенными кольцеобразно. Статоры 6 прочно зафиксированы на валу 2, ротор 7 имеет возможность вращения на валу 2 на подшипнике 8.
К основаниям 9 корпуса 4 жестко прикреплены изнутри металлические кольцеобразные опоры 10, 11, имеющие возможность вращения на валу 2 на подшипниках 3. Ротор 7 жестко закреплен штифтами 13 с опорой 11. Конструкция корпуса 4 взрывобезопасна благодаря металлическим оболочке 14, основаниям 9 и опорам 10, 11 достаточной толщины, изготовленным с соблюдением требований такой безопасности.
Электронный блок, размещенный внутри полого дискообразного корпуса 15, прочно зафиксирован на валу 2.
На фиг.2 изображена блок-схема электронного блока с подсоединенными внешней аппаратурой, дисплейным информационным устройством и обмотками статоров.
Электронный блок содержит микроконтроллер 16, соединенный с блоком измерения частоты 17, преобразователем тока 18, ключевым повышающе-понижающим преобразователем напряжения 19 импульсного типа, выпрямителем 20 и драйвером интерфейса связи 21, например, стандарта RS485. При этом выпрямитель 20 связан с преобразователем тока 18 и преобразователем напряжения 19, преобразователь напряжения 19, выполненный по топологии SEPIC, соединен с внешней аппаратурой 23 через блок искрозащиты 24, выпрямитель 20 соединен с микроконтроллером 16 линией связи 25. Обмотки 22 статоров соединены с выпрямителем 20, преобразователь тока 18 соединен с одной из обмоток 22 через блок измерения частоты 17.
Цифровые датчики температуры 26 размещены в элементах генератора, например, в обмотках 22 статоров 6 и соединены с микроконтроллером 16.
Внутри вала 2 имеется канавка 27 для проводов 28, связывающих блок искрозащиты 24 с внешней аппаратурой 23, например, с аппаратурой зарядки аккумуляторных батарей, и для шины данных 29, соединяющей драйвер интерфейса связи 21 с дисплейным информационным устройством 30, предпочтительно переносным, например, ноутбуком, служащим для контроля и визуализации параметров работы генератора 5.
Работа генерирующего электроэнергию ролика конвейера осуществляется следующим образом.
Движущаяся конвейерная лента вращает корпус 4 ролика 1 и прикрепленный к его опоре 11 ротор 7. При вращении магнитов ротора 7 относительно неподвижных обмоток статоров 6, в обмотках 22 статоров 6 наводится электродвижущая сила определенной величины и частоты.
вход
вход
выход
Выпрямитель 20 преобразует переменное напряжение с обмоток 22 статоров 6 в постоянное и отправляет сигнал измерения U по линии связи 25 на микроконтроллер 16. Если значение напряжения U не меньше порогового, микроконтроллер 16 отправляет управляющий сигнал включения ключевому повышающе-понижающему преобразователю напряжения 19 импульсного типа, который стабилизирует данное напряжение и отправляет его в блок искрозащиты 24 для придания искробезопасных свойств, соответствующих сигналу тока предпочтительно в 500 mA. Таким образом, на внешнюю аппаратуру 23 подается напряжение U, стабилизированное до определенного значения и имеющее искробезопасные свойства.
Блок измерения частоты 17, включающий оптопары, постоянно отправляет сигнал, характеризующий амплитуду и частоту переменного тока, на микроконтроллер 16. Исходя из частоты и заложенного в программу микроконтроллера числа полюсов ротора 7, микроконтроллер 16 вычисляет скорость вращения ролика 1, равную скорости вращения ротора 7. Сигнал измерения температуры элементов генератора постоянно поступает на микроконтроллер 16 с датчиков температуры 26.
Электропитание микроэлектроники электронного блока обеспечено постоянным током, пониженным преобразователем тока 18 до необходимого значения.
вход
выход
При подключении к шине данных 29 дисплейного информационного устройства 30 имеется возможность контроля и визуализации параметров работы генератора 5, таких, как входное напряжение U, скорость вращения ролика 1, выходное напряжение U, используемое для питания внешней аппаратуры 23, а также температура нагрева элементов генератора.
Введение микроконтроллера и связанного с ним ключевого повышающе-понижающего преобразователя напряжения, через которые генератор соединен с внешней аппаратурой, позволяет обеспечить ее электропитание стабилизированным напряжением, что увеличивает срок службы внешней аппаратуры.
Соединение микроконтроллера с введенным драйвером интерфейса связи, снабженным шиной данных для подключения к ней дисплейного информационного устройства, позволяет обеспечить контроль параметров работы генератора.