專利名稱：?jiǎn)坞p水平臂塔式起重機(jī)的力矩限制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于單、雙水平臂塔式起重機(jī)的力矩限制器，屬于塔式起機(jī)起重機(jī)安全技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前市場(chǎng)上的力矩限制器不能適用在結(jié)構(gòu)特殊的雙臂塔式起重機(jī)上，而只是適用于單臂塔式起重機(jī)上，不能兩機(jī)通用，而且在力矩達(dá)到臨界點(diǎn)時(shí)只是切斷回路，不能自動(dòng)向安全方向移動(dòng)，這就導(dǎo)致超載時(shí)，幅度切斷不能移動(dòng)，塔式起重機(jī)駕駛員不能把握好力矩超載的臨界點(diǎn)，給駕駛員現(xiàn)場(chǎng)施工及塔式起重機(jī)使用帶來(lái)不便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于通過(guò)求出各工作臂重量、幅度及兩邊工作臂的力矩差的方法，多信號(hào)輸入多信號(hào)輸出以解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述問(wèn)題。
本發(fā)明的目的通過(guò)以下方案實(shí)現(xiàn)由電源電路、四個(gè)構(gòu)成相同的信號(hào)采集及放大電路、嵌入式微控制器、通信接口電路、PC機(jī)、4個(gè)輸出控制電路及顯示電路及操作按鍵組成；4個(gè)信號(hào)采集及放大電路通過(guò)相應(yīng)的傳感器采集信號(hào)經(jīng)放大處理后分別輸入嵌入式微控制器4個(gè)輸入端，經(jīng)過(guò)嵌入式微控制器的程序采集、A/D轉(zhuǎn)換、過(guò)濾、計(jì)算處理，再分別把處理后的信號(hào)發(fā)送給顯示電路進(jìn)行顯示，并通過(guò)輸出端口把信號(hào)輸入至輸出控制電路分別對(duì)力矩、重量、幅度進(jìn)行切斷控制；通信接口電路輸入輸出嵌入式微控制器處理后的數(shù)據(jù)；操作按鍵則可對(duì)處理數(shù)據(jù)進(jìn)行各種操作。
本發(fā)明還設(shè)置有報(bào)警電路，嵌入式微控制器輸出端口把超載信號(hào)發(fā)送至報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警。
本發(fā)明所述的嵌入式微控制器選用芯片PIC16F877A，信號(hào)采集及放大電路l-4的傳感器采集信號(hào)放大后分別輸入嵌入式微控制器ICl的2、 3、 4、 5腳，經(jīng)過(guò)嵌入式微控制器IC1的程序處理，通過(guò)15 17腳輸出顯示信號(hào)，33~36腳輸出控制信號(hào)，18腳輸出喇叭信號(hào)，19 22和27 30腳警燈信號(hào)輸出，26和25為MAX-232信號(hào)輸出信號(hào)，9、 24、 39和40為按鍵輸入口， PC機(jī)則通過(guò)通信接口電路進(jìn)行傳輸；嵌入式微控制器IC1的12腳和31腳接VCC， 11和32腳接GND， 2-8腳為信號(hào)輸入端，13和14腳接振晶，15-17腳接顯示電路，18腳接喇叭信號(hào)輸入端，19~22和27~30腳是接報(bào)警燈輸入端，通信接口電路IC6的14腳RXD_PC和13腳TXD_PC與上位機(jī)連接，數(shù)據(jù)主要是通過(guò)這兩腳和上位機(jī)傳輸，i信接口電路IC6 SU2腳RXD和11腳TXD分別接嵌入式微控制器IC1的26腳和25腳，33~36腳接輸出控制電路。
本發(fā)明所述的輸出控制電路由光電偶合器、繼電器、二個(gè)基射極相連的三極管與偏置電阻構(gòu)成的達(dá)林頓復(fù)合管放大電路組成；嵌入式微控制器的RB1即34腳接光電偶合器輸入端腳、提供給光電偶合器信號(hào)并作為繼電器控制信號(hào)，信號(hào)通過(guò)二個(gè)基射極相連的三極管與偏置電阻構(gòu)成的放大電路進(jìn)行放大后至繼電器，對(duì)其觸點(diǎn)l、 2、 3進(jìn)行控制。
本發(fā)明所述四個(gè)輸出控制電路的輸入控制信號(hào)由嵌入式微控制器的33 36腳即RB0、 RB1、 RB2、 RB3端口提供。
本發(fā)明利用塔機(jī)上的小車在吊重受力后產(chǎn)生的拉力使傳感器彈性體發(fā)生變形從而輸出與外力成正比的電壓信號(hào)，將此信號(hào)放大后，顯示出實(shí)際物體重量值。再通過(guò)幅度傳感器測(cè)量出小車的移動(dòng)幅度，利用重量和幅度的乘積求出塔機(jī)的力矩值，用工作臂的力矩值減去配重力臂的力矩值，得出力矩差，通過(guò)力矩差控制兩邊的重量起升回路和兩邊的幅度回路，達(dá)到力矩超載保護(hù)的目的。本發(fā)明采用控制力矩差的方法，實(shí)現(xiàn)多工況工作，適用多種類型塔機(jī)，而且可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)開關(guān)信號(hào)互鎖從而可以讓小車超力矩差時(shí)，禁止向危險(xiǎn)方向移動(dòng)，還可自動(dòng)向安全方向移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了在力矩差超載時(shí)能自動(dòng)回移的功能。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)硬件部分結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明電源電路的電路圖；圖3為本發(fā)明信號(hào)采集及放大電路的電路圖；圖4為本發(fā)明嵌入式微控制器電路圖；圖5為本發(fā)明通信接口電路的電路圖；圖6為本發(fā)明輸出控制電路的電路圖；圖7為本發(fā)明報(bào)警電路的電路圖；圖8為本發(fā)明顯示電路的電路圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合實(shí)施例并對(duì)照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
本實(shí)施例由電源電路、四個(gè)構(gòu)成相同的信號(hào)采集及放大電路、嵌入式微控制器、通信接口電路、PC機(jī)、四個(gè)輸出控制電路及報(bào)警電路、顯示電路及操作按鍵組成。
電源電路由變壓器BYQ、兩個(gè)全波整電路QL1、 Q1穩(wěn)壓芯片V1 (7806)、V2 (7806)、 V3 (7805)、電容C51-C56構(gòu)成，完成對(duì)380V、 220V交流的交直流轉(zhuǎn)換，得+6V、 一6V、 +5￥直流電平。
4個(gè)信號(hào)采集及放大電路1、 2、 3、 4通過(guò)相應(yīng)的傳感器采集信號(hào)經(jīng)放大處理后分別輸入嵌入式微控制器IC1的4個(gè)輸入端，經(jīng)過(guò)嵌入式微控制器的程序采集、A/D轉(zhuǎn)換、過(guò)濾、計(jì)算處理，再分別把處理后的信號(hào)發(fā)送給顯示電路進(jìn)行顯示，并通過(guò)輸出端口把信號(hào)輸入至輸出控制電路分別對(duì)力矩、重量、幅度進(jìn)行切斷控制。同時(shí)輸出端口把超載信號(hào)發(fā)送至報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警。通信接口電路可以輸入輸出嵌入式微控制器處理后的數(shù)據(jù)。操作按鍵則可對(duì)處理數(shù)據(jù)進(jìn)行各種操作。
參見圖2，信號(hào)采集及放大電路由傳感器F、放大芯片IC2 (358)、電阻R7畫R9、 R18、 R19、 R25、 R29、 R33、 R27、 R41、 R45、 R29、可調(diào)電阻W3、 W4、電容C3、 C4、 Cll、 C12、 C19、 C20、 C27、 C28、 C34、 C35，自檢繼電器ZJ1組成。傳感器F信號(hào)輸入端口 1， 2， 3， 4， 5，端口5接電源電路的+6V，濾波電容C3和Cll并接的一端連接端口 5，另一端接地。端口 4接電源電路的一6V，濾波電容C4和C12并接的一端連接端口4，另一端接地。端口 3接地。端口 1連接自檢繼電器ZJ1， ZJ1繼電器一端接+6V,—端接地，另外一端串接二極管D2至VCC。端口2為信號(hào)輸入端，信號(hào)經(jīng)過(guò)電阻R7、R8、 R18、 R19進(jìn)入放大芯片IC2的3腳，由放大芯片IC2的1腳輸出，再接電阻R33，由放大芯片IC2的5腳輸入出，由放大芯片IC2的7腳輸出，與電阻R9串接后輸入可調(diào)電阻W4，通過(guò)可調(diào)電阻W4進(jìn)入嵌入式微控制器IC1(PIC16F877)的3腳。電阻R7和R8之間連接電容C19一端，C19另一端接地。電阻R8和R18之間連接電容C20—端，電容C20另一端接地，放大芯片IC2的8和4腳分別連接電源電路的+6V和—6V。放大芯片IC2的2串接電阻R25后至地。放大芯片IC2的2腳還和電阻R29和電容C27串連后連接在電阻R18、 R19之間。放大芯片IC2的6腳串接電阻R37后至地。電容C34跨接于放大芯片IC2的6腳及7腳間，電阻R45跨接于在放大芯片IC2的5腳及7腳間，放大芯片IC2的6腳還連接電阻R41，電阻R41另外一端連接可調(diào)電阻W3.電阻W3另外兩腳分別連接電源電路的+6V和-6V。
嵌入式微控制器IC1選用芯片PIC16F877A，信號(hào)釆集及放大電路14的傳感器采集信號(hào)放大后分別輸入嵌入式微控制器IC1 (PIC16F877A)的2、 3、4、 5腳，經(jīng)過(guò)嵌入式微控制器IC1的程序處理，通過(guò)15 17腳輸出顯示信號(hào)，33~36腳輸出控制信號(hào)，18腳輸出喇叭信號(hào)，19~22和27~30腳警燈信號(hào)輸出，26和25為MAX-232信號(hào)輸出信號(hào)，9、 24、 39和40為按鍵輸入口，PC機(jī)則通過(guò)MAX-232的13, 14腳進(jìn)行傳輸。嵌入式微控制器IC1的12腳和31腳接VCC， 11和32腳接GND， 2~8腳為信號(hào)輸入端。13和14腳接振晶。15 17腳接顯示電路的顯示芯片IC5 (MAX7219) 。 18腳接喇叭信號(hào)輸入端，19~22和27~30腳是接報(bào)警燈輸入端。通信接口電路IC6 (芯片MAX232)的14腳RXD一PC和13腳TXD一PC與上位機(jī)個(gè)人電腦的通訊接口連接，數(shù)據(jù)主要是通過(guò)這兩腳和上位機(jī)個(gè)人電腦進(jìn)行傳輸，12腳RXD和11腳TXD分別接嵌入式微控制器IC1的26腳和25腳。33 36腳接輸出控制電路。
輸出控制電路由光電偶合器IC3 (4N26)、繼電器J6、 二個(gè)基射極相連的三極管與偏置電阻R53、R57構(gòu)成的達(dá)林頓復(fù)合管放大電路。嵌入式微控制器IC1的RB1即34腳接光電偶合器IC3輸入端2腳、提供給光電偶合器IC3信號(hào)并作為繼電器J6控制信號(hào)，信號(hào)通過(guò)二個(gè)基射極相連的三極管與偏置電阻R53、R57構(gòu)成的放大電路進(jìn)行放大后至繼電器J6，對(duì)其觸點(diǎn)l、 2、 3進(jìn)行控制。電阻R53跨接于光電偶合器IC3的5腳接及電源電路的+6V間，光電偶合器IC3的4腳與達(dá)林頓復(fù)合管放大電路連接，再與繼電器J6連接。
報(bào)警電路由光電偶合器IC4 (4N26)、 二個(gè)基射極相連的三極管與偏置電阻R2、 R3構(gòu)成的達(dá)林頓復(fù)合管放大電路及喇叭Y構(gòu)成。光電偶合器IC4的2腳即報(bào)警電路BELL輸入端與嵌入式微控制器IC1的18腳連接，以輸入喇叭信號(hào)，喇叭Y的端口 SP1和SP2分別接電源+6V及接喇叭報(bào)警電路達(dá)林頓復(fù)合管放大電路輸出端。
四個(gè)輸出控制電路的輸入控制信號(hào)由嵌入式微控制器IC1的33 36腳即RB0、 RB1、 RB2、 RB3端口提供。
顯示電路由顯示芯片IC5 (MAX7219)構(gòu)成，主要是顯示對(duì)應(yīng)的重量，幅度，力矩等。顯示芯片IC5的1腳、13腳、12腳分別連接嵌入式微控制器IC1的17 15腳，數(shù)字信號(hào)由此輸入。顯示芯片IC5的24腳連接另外一組顯示電路，另外幾組顯示電路通過(guò)顯示芯片IC5MAX7219的24腳相互連接且顯示電路連接方式相同。顯示芯片IC5的14腳~17腳連接兩個(gè)數(shù)碼管的8， 12， 3，5， 6， 9， 2， 4腳。兩個(gè)數(shù)碼管的1， 10， 11， 7腳與芯顯示芯片IC5的2，11， 6， 7, 3， 10， 5， 8腳連接。
操作按鍵輸出接嵌入式微控制器IC1的24、 39、 40及9腳。本發(fā)明工作原理為主/副鉤起重量及其相應(yīng)工作幅度經(jīng)各自的傳感器檢測(cè)并經(jīng)放大處理后通過(guò)信號(hào)采集電路送A/D轉(zhuǎn)換器，采用單片A/D多路信號(hào)分時(shí)轉(zhuǎn)換的方法以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)并降低成本，對(duì)采集到的四路信號(hào)再進(jìn)行程序處理，求出工作臂力矩和配重臂力矩的差，四個(gè)繼電器可以控制主副鉤的超載重量和主副鉤的超載幅度，同時(shí)在力矩差超過(guò)臨界值，屏幕上顯示報(bào)警，蜂鳴器連續(xù)長(zhǎng)鳴，可以切斷起重機(jī)向危險(xiǎn)方向的動(dòng)作，但允許其向安全方向的動(dòng)作。
7本發(fā)明還可以根據(jù)客戶要求設(shè)定多種工況，適應(yīng)復(fù)雜多變的施工要求，
可同時(shí)適用于單雙臂塔式起重機(jī)。例如①配重塊2.5噸，置放于20米處， 可做單臂塔機(jī)使用。②配重塊3.5噸，可以在配重臂內(nèi)自由移動(dòng)，工作臂可吊 任意重量，但當(dāng)兩邊力矩差超過(guò)臨界點(diǎn)時(shí)，儀表立即切斷力矩大的一方重量上 升回路及外移幅度回路，但可允許塔機(jī)向安全方向移動(dòng)。③兩邊同時(shí)起吊相同 重量，當(dāng)兩邊力矩差超過(guò)臨界點(diǎn)時(shí)，儀表立即切斷力矩大的一方重量上升回路 及外移幅度回路，但可允許塔式起重機(jī)向安全方向移動(dòng)。通過(guò)求力矩差即解決 雙臂塔式起重機(jī)的力矩保護(hù)問(wèn)題。
控制信號(hào)預(yù)留有常開和常閉兩種類型可供實(shí)際需要選擇使用。當(dāng) 超載時(shí)，繼電器常開觸點(diǎn)轉(zhuǎn)向常閉觸點(diǎn)，并切斷相關(guān)電源。(也可由常閉觸點(diǎn) 轉(zhuǎn)向常開觸點(diǎn))。左右雙鉤起重不平衡力矩大于等于50TM時(shí)有兩開關(guān)輸出， 一個(gè)為起重力矩Ml〉平衡重力矩M2時(shí)的開關(guān)信號(hào)，另一個(gè)為平衡力矩M2 〉起重力矩M1時(shí)的開關(guān)信號(hào)，且兩個(gè)開關(guān)信號(hào)不能同時(shí)動(dòng)作，只能分別動(dòng)作 (互鎖)；且報(bào)警指示燈在力矩大的一方。通過(guò)信號(hào)的常開、常閉和開關(guān)輸出 互鎖功能可以控制塔式起重機(jī)的正向運(yùn)動(dòng)向反向運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到塔式起 重機(jī)超載自動(dòng)向安全方向的動(dòng)作。由于兩信號(hào)有互鎖功能，也不會(huì)影響其它 開關(guān)輸出。
權(quán)利要求
1、一種單、雙水平臂塔式起重機(jī)的力矩限制器，其特征在于由電源電路、四個(gè)構(gòu)成相同的信號(hào)采集及放大電路、嵌入式微控制器、通信接口電路、PC機(jī)、4個(gè)輸出控制電路、一組以上顯示電路及操作按鍵組成；4個(gè)信號(hào)采集及放大電路通過(guò)相應(yīng)的傳感器采集信號(hào)經(jīng)放大處理后分別輸入嵌入式微控制器4個(gè)輸入端，經(jīng)過(guò)嵌入式微控制器的程序采集、A/D轉(zhuǎn)換、過(guò)濾、計(jì)算處理，再分別把處理后的信號(hào)發(fā)送給顯示電路進(jìn)行顯示，并通過(guò)輸出端口把信號(hào)輸入至輸出控制電路分別對(duì)力矩、重量、幅度進(jìn)行切斷控制；通信接口電路輸入輸出嵌入式微控制器處理后的數(shù)據(jù)；操作按鍵則可對(duì)處理數(shù)據(jù)進(jìn)行各種操作。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單雙水平臂塔式起重機(jī)的力矩限制器，其特征在于 設(shè)置有報(bào)警電路，嵌入式微控制器輸出端口把超載信號(hào)發(fā)送至報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單雙水平臂塔式起重機(jī)的力矩限制器，其特征 在于嵌入式微控制器選用芯片(PIC16F877A)，信號(hào)采集及放大電路1-4的 傳感< >器采集信號(hào)放大后分別輸入嵌入式微控制器(IC1)的(2、 3、 4、 5)腳， 經(jīng)過(guò)嵌入式微控制器(IC1)的程序處理，通過(guò)(15 17)腳輸出顯示信號(hào)，(33 36) 腳輸出控制信號(hào)，(18)腳輸出喇叭信號(hào)，(19~22)腳和(27 30)腳警燈信號(hào) 輸出，(26)腳和(25)腳為(MAX-232)信號(hào)輸出信號(hào)，(9、 24、 39)腳和(40)腳為按鍵輸入口， PC機(jī)則通過(guò)通信接口電路進(jìn)行傳輸；嵌入式微控制 器(IC1)的(12)腳和(31)腳接VCC， (11)腳和(32)腳接GND， (2~8) 腳為信號(hào)輸入端，(13)腳和(14)腳接振晶，(15~17)腳接顯示電路，(18) 腳接喇叭信號(hào)輸入端，(19-22)腳和(27-30)腳是接報(bào)警燈輸入端，通信接 口電路(IC6)的(14)腳(RXD—PC)和(13)腳(TXD_PC)與上位機(jī)連接， 數(shù)據(jù)主要是通過(guò)這兩腳和上位機(jī);輸，通信接口電路(IC6)的(12)腳(RXD) 和(11)腳(TXD)分別接嵌入式微控制器(IC1)的(26)腳和(25)腳，(33~36) 腳接輸出控制電路。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙水平臂式塔機(jī)的力矩限制器，其特征在于 輸出控制電路由光電偶合器(IC3)、繼電器(J6)、 二個(gè)基射極相連的三極管 與偏置電阻(R53、 R57)構(gòu)成的達(dá)林頓復(fù)合管放大電路組成；嵌入式微控制 器的(RB1)即(34)腳接光電偶合器(IC3)輸入端(2)腳、提供給光電偶 合器(IC3)信號(hào)并作為繼電器(J6)控制信號(hào)，信號(hào)通過(guò)二個(gè)基射極相連的 三極管與偏置電阻(R53、 R57)構(gòu)成的放大電路進(jìn)行放大后至繼電器(J6)，對(duì)其觸點(diǎn)(1、 2、 3)進(jìn)行控制；電阻(R53)跨接于光電偶合器(IC3)的(5) 腳接及電源電路的+6V間，光電偶合器(IC3)的(4)腳與達(dá)林頓復(fù)合管放大 電路連接，再與繼電器(J6)連接。
5、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙水平臂式塔機(jī)的力矩限制器，其特征在于 四個(gè)輸出控制電路的輸入控制信號(hào)由嵌入式微控制器的(33 36)腳即(RB0 、RB1、 RB2、 RB3)端口提供。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種單雙水平臂塔式起重機(jī)的力矩限制器，由電源電路、四個(gè)構(gòu)成相同的信號(hào)采集及放大電路、嵌入式微控制器、通信接口電路、PC機(jī)、4個(gè)輸出控制電路及顯示電路及操作按鍵組成；4個(gè)信號(hào)采集及放大電路通過(guò)相應(yīng)的傳感器采集信號(hào)經(jīng)放大處理后分別輸入嵌入式微控制器4個(gè)輸入端，經(jīng)過(guò)嵌入式微控制器的程序處理，再分別把處理后的信號(hào)發(fā)送給顯示電路進(jìn)行顯示，并輸出至輸出控制電路分別對(duì)力矩、重量、幅度進(jìn)行切斷控制。本發(fā)明采用控制力矩差的方法，實(shí)現(xiàn)多工況工作，適用多種類型塔機(jī)，可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)開關(guān)信號(hào)互鎖從而可以讓小車超力矩差時(shí)，禁止向危險(xiǎn)方向移動(dòng)，還可自動(dòng)向安全方向移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了在力矩差超載時(shí)能自動(dòng)回移的功能。
文檔編號(hào)B66C23/88GK101648681SQ20091011587
公開日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2009年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月3日
發(fā)明者李盛乾, 王江文, 羅鶴飛, 琳 陳 申請(qǐng)人:江西飛達(dá)電器設(shè)備有限公司