具有自診斷功能的塔式起重機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有自診斷功能的塔式起重機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控電路，包括多個傳感器、采樣電路、主控電路、顯示電路、報警電路、繼電器驅(qū)動電路和GPRS無線通信模塊；主控電路包括中央處理器和自診斷電路；每一個傳感器都與采樣電路相連接，采樣電路和顯示電路均與主控電路的中央處理器相連接；報警電路和GPRS無線通信模塊均與主控電路自診斷電路的自診斷電路相連接；傳感器包括稱重傳感器、回轉(zhuǎn)傳感器、變幅傳感器、高度傳感器、風(fēng)速傳感器、電壓傳感器、電流傳感器和溫度傳感器。本發(fā)明的具有自診斷功能的塔式起重機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控電路，具有可實現(xiàn)塔式起重機(jī)的運行狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控、提高塔式起重機(jī)的運行安全性和可靠性等優(yōu)點。
【專利說明】具有自診斷功能的塔式起重機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有自診斷功能的塔式起重機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控電路。
【背景技術(shù)】
[0002]塔式起重機(jī)(tower crane)簡稱塔機(jī),亦稱塔吊，由金屬結(jié)構(gòu)、工作機(jī)構(gòu)和電氣系統(tǒng)三部分組成。金屬結(jié)構(gòu)包括塔身、動臂和底座等。工作機(jī)構(gòu)有起升、變幅、回轉(zhuǎn)和行走四部分。電氣系統(tǒng)包括電動機(jī)、控制器、配電柜、連接線路、信號及照明裝置等。隨著近年來建筑行業(yè)塔吊的大量使用，由于塔吊違規(guī)超限作業(yè)和塔吊群干涉碰撞等引發(fā)的各類塔吊運行安全事故頻繁發(fā)生，造成了巨大的生命財產(chǎn)損失。安全事故的經(jīng)驗教訓(xùn)表明，必須對塔吊使用過程和行為及時進(jìn)行有效的監(jiān)管才能切實控制設(shè)備運行過程中的危險因素和安全隱患，預(yù)防和減少塔吊安全生產(chǎn)事故發(fā)生。
[0003]在傳統(tǒng)的塔機(jī)安全監(jiān)控儀表中，常常采用視頻監(jiān)控的方式，由工作人員通過視頻對塔機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，這種視頻監(jiān)控方式存在有實時性差、數(shù)據(jù)處理慢、傳輸距離短、不能組成監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)一管理等缺點，同時監(jiān)控電路局限于單機(jī)版的監(jiān)控電路或者小范圍的塔機(jī)群控監(jiān)控電路，都存在監(jiān)控范圍小、不便于管理等缺點。這對塔機(jī)事故原因分析和后臺的數(shù)據(jù)管理帶來極大的不便。而且這種監(jiān)控方式時刻都需要工作人員值守，同時一旦工作人員出現(xiàn)疏忽或缺席，很容易出現(xiàn)安全事故。
[0004]現(xiàn)有塔式起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)，只具備完成塔式起重機(jī)工作狀態(tài)和非工作狀態(tài)下的安全監(jiān)控功能，這一功能只是針對塔機(jī)的安全，不能對塔機(jī)整體運行的狀態(tài)進(jìn)行檢測。監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)施在完成上述功能后，還有閑置資源的。如何在不增加過多成本的基礎(chǔ)上，增加一些能讓塔機(jī)用戶真真切切的感受到益處和方便的功能，從而合理的利用監(jiān)控系統(tǒng)閑置資源，成為亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是為避免上述已有技術(shù)中存在的不足之處，提供一種具有自診斷功能的塔式起重機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控電路，以對塔式起重機(jī)的運行狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控、提高塔式起重機(jī)的運行安全性和可靠性。
[0006]本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案。
[0007]具有自診斷功能的塔式起重機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控電路，其結(jié)構(gòu)特點是，包括多個傳感器、采樣電路、主控電路、顯示電路、報警電路、繼電器驅(qū)動電路和GPRS無線通信模塊；所述主控電路包括中央處理器和自診斷電路；所述多個傳感器中的每一個傳感器都與所述采樣電路相連接，所述采樣電路和顯示電路均與所述主控電路的中央處理器相連接；所述報警電路和GPRS無線通信模塊均與所述主控電路自診斷電路的自診斷電路相連接；所述傳感器包括稱重傳感器、回轉(zhuǎn)傳感器、變幅傳感器、高度傳感器、風(fēng)速傳感器、電壓傳感器、電流傳感器和溫度傳感器。
[0008]本發(fā)明的具有自診斷功能的塔式起重機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控電路的結(jié)構(gòu)特點也在于:[0009]所述顯示電路包括IXD顯示屏。
[0010]所述采樣電路包括電壓采樣電路和電流采樣電路；
[0011]如圖3所示，所述電壓采樣電路包括電阻Rl?R3、電容Cl?C3、運算放大器U3、二極管Dl和二極管D2 ;所述電壓傳感器與所述運算放大器U3的一個端子相連接，所述電阻R2、R1和R3串聯(lián)連接后由電阻R2與所述所述運算放大器U3的另一個端子相連接，所述電阻Rl為滑線變阻器，所述電阻R3接地；所述二極管Dl和二極管D2串聯(lián)連接后的公共點與所述電阻Rl相連接，所述二極管Dl和二極管D2串聯(lián)連接后的公共點還和主控電路相連接；所述電容Cl?C3均與所述運算放大器U3相連接；
[0012]如圖4所示，所述電流采樣電路包括電阻R4?R8、電容C4?C6、運算放大器U4、二極管D3和二極管D4 ;所述電流傳感器與所述運算放大器U4的一個端子相連接，所述電阻R4、R5和R6串聯(lián)連接后由電阻R4與所述所述運算放大器U4的另一個端子相連接，所述電阻R5為滑線變阻器，所述電阻R6接地；所述二極管D3和二極管D4串聯(lián)連接后的公共點與所述電阻R5相連接，所述二極管D3和二極管D4串聯(lián)連接后的公共點還和主控電路相連接；所述電容C4?C6均與所述運算放大器U4相連接。
[0013]所述報警電路包括聲音報警電路和LED發(fā)光電路；
[0014]如圖5所不,所述聲音報警電路包括電阻R9?R11、三極管Ql和蜂鳴器U5 ;所述三極管Ql的基極通過所述電阻R9與所述主控電路相連接，所述電阻RlO的兩端分別連接在所述三極管Ql的基極和發(fā)射極上；所述三極管Ql的集電極與所述蜂鳴器U5的一個端子相連接，所述蜂鳴器U5的另一個端子通過電阻Rll連接電源VCC ；
[0015]如圖6所示，所述LED發(fā)光電路包括電阻R12?R13、三極管Q2和發(fā)光二極管LEDl ;所述三極管Q2的基極通過所述電阻R13與所述主控電路相連接，所述三極管Q2的發(fā)射極接地，所述三極管Q2的集電極依次通過發(fā)光二極管LEDl和電阻Rl2連接電源VCC。
[0016]所述GPRS無線通信電路包括GSM/GPRS芯片U6、SIM卡芯片U7、電阻R15?R27、電容C7?C9、三極管Q3?Q4和發(fā)光二極管LED_SM。
[0017]所述繼電器驅(qū)動電路包括晶體管輸出光電稱合器U8、電阻R28?R32、達(dá)林頓晶體管陣列U9、二極管D5、繼電器Kl和與所述主控電路相連接的連接端P5 ;所述連接端P5通過晶體管輸出光電耦合器U8與所述達(dá)林頓晶體管陣列U9相連接，所述達(dá)林頓晶體管陣列U9與所述繼電器Kl相連接，由所述達(dá)林頓晶體管陣列U9驅(qū)動所述繼電器K1。
[0018]所述的具有自診斷功能的塔式起重機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控電路還包括USB接口。
[0019]所述的具有自診斷功能的塔式起重機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控電路還包括輸入單元，所述輸入單元為鍵盤或者操作按鈕。
[0020]所述所述溫度傳感器為數(shù)字式溫度傳感器DS18B20。
[0021]與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在:
[0022]本發(fā)明的具有自診斷功能的塔式起重機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控電路，包括多個傳感器、中央處理單元以及無線傳輸裝置共同組成。利用不同功能的傳感器所采集的數(shù)據(jù)，反饋給中央處理單元，從而對塔式起重機(jī)的電氣運行進(jìn)行實時監(jiān)控，實時檢測機(jī)器的電流、電壓、功率、壓力等參數(shù)，當(dāng)塔式起重機(jī)的起升部件的電氣出現(xiàn)故障時，中央處理單元會對實時采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，由自診斷電路得出與故障情況最吻合的故障原因，并把分析結(jié)果在駕駛室監(jiān)控系統(tǒng)的面板上顯示出來，同時通過無線通信裝置通過短信發(fā)送到管理人員的手機(jī)上。從而使用戶在利用監(jiān)控系統(tǒng)對塔式起重機(jī)運行監(jiān)控的同時，也可以了解到機(jī)器發(fā)生電氣故障時的第一手原因分析便于其維修檢查，可方便的實現(xiàn)塔機(jī)工作數(shù)據(jù)跨地域傳輸，實現(xiàn)對塔機(jī)群的統(tǒng)一監(jiān)控和管理。
[0023]1、本發(fā)明是一種基于自升式塔式起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)，對塔式起重機(jī)電氣系統(tǒng)進(jìn)行檢測，發(fā)生故障時自診斷的裝置。由監(jiān)控系統(tǒng)中的中央處理單元，相關(guān)數(shù)據(jù)采樣傳感器和無線通信模塊等組成。整個功能模塊結(jié)構(gòu)簡單，不需要在監(jiān)控系統(tǒng)中添加過多的元器件，所以安裝簡單。
[0024]2、本發(fā)明塔式起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)電氣自診斷模塊，采用精度較高的采樣傳感器，可以實現(xiàn)采樣周期在2秒左右，這樣可以更加精確的對電氣系統(tǒng)進(jìn)行檢測，發(fā)生問題時，監(jiān)控系統(tǒng)可以在最短的時間內(nèi)做出反映并得出分析結(jié)果，同時因為該功能模塊是跟監(jiān)控系整合在一起，所以組裝及安裝方便，安全系數(shù)高。
[0025]本發(fā)明的具有自診斷功能的塔式起重機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控電路，適用于采礦機(jī)械、起重搬運機(jī)械、筑路機(jī)械、環(huán)衛(wèi)機(jī)械、輕工機(jī)械等行業(yè)，具有可實現(xiàn)塔式起重機(jī)的運行狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控、提高塔式起重機(jī)的運行安全性和可靠性等優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明的具有自診斷功能的塔式起重機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控電路的結(jié)構(gòu)框圖。
[0027]圖2為本發(fā)明的具有自診斷功能的塔式起重機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控電路的顯示電路圖。
[0028]圖3為本發(fā)明的具有自診斷功能的塔式起重機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控電路的電壓采樣電路圖。
[0029]圖4為本發(fā)明的具有自診斷功能的塔式起重機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控電路的電流采樣電路圖。
[0030]圖5為本發(fā)明的具有自診斷功能的塔式起重機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控電路的聲音報警電路圖。
[0031]圖6為本發(fā)明的具有自診斷功能的塔式起重機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控電路的LED發(fā)光電路圖。
[0032]圖7為本發(fā)明的具有自診斷功能的塔式起重機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控電路的GPRS無線通信電路圖。
[0033]圖8為本發(fā)明的具有自診斷功能的塔式起重機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控電路的繼電器驅(qū)動電路圖。
[0034]以下通過【具體實施方式】，并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
【具體實施方式】
[0035]參見附圖1?附圖8，具有自診斷功能的塔式起重機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控電路，其包括多個傳感器、采樣電路、主控電路、顯示電路、報警電路、繼電器驅(qū)動電路和GPRS無線通信模塊；所述主控電路包括中央處理器和自診斷電路；所述多個傳感器中的每一個傳感器都與所述采樣電路相連接，所述采樣電路和顯示電路均與所述主控電路的中央處理器相連接；所述報警電路和GPRS無線通信模塊均與所述主控電路自診斷電路的自診斷電路相連接；所述傳感器包括稱重傳感器、回轉(zhuǎn)傳感器、變幅傳感器、高度傳感器、風(fēng)速傳感器、電壓傳感器、電流傳感器和溫度傳感器。
[0036]如圖1，由稱重傳感器、回轉(zhuǎn)傳感器、變幅傳感器、高度傳感器、風(fēng)速傳感器、電壓傳感器、電流傳感器和溫度傳感器等構(gòu)成的傳感器組來采集塔式起重機(jī)的各種設(shè)備的運行參數(shù)，并將運行參數(shù)通過采樣電路處理后送給主控電路，由主控電路獲取各項運行參數(shù)并進(jìn)行處理，而后在顯示電路的顯示屏上顯示；一旦運行參數(shù)超過預(yù)設(shè)值的范圍需要報警，自診斷電路發(fā)出報警信號給報警電路，通過報警電路進(jìn)行報警；主控電路還通過GPRS無線通信模塊將運行參數(shù)傳輸給監(jiān)控中心的上位機(jī)，從而通過遠(yuǎn)端的監(jiān)控電路平臺實現(xiàn)對塔機(jī)群的控制和管理，建立不受地域和距離限制的塔機(jī)群控系統(tǒng)，實現(xiàn)對大范圍工作區(qū)域內(nèi)的塔機(jī)群的統(tǒng)一監(jiān)控和管理，提高塔機(jī)的工作安全性和可靠性。
[0037]主控電路為中央處理器STM32及其外圍電路。STM32系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用專門設(shè)計的ARM Cortex-M3內(nèi)核。按性能分成兩個不同的系列:STM32F103 “增強(qiáng)型”系列和STM32F101 “基本型”系列。增強(qiáng)型系列時鐘頻率達(dá)到72MHz，是同類產(chǎn)品中性能最高的產(chǎn)品；基本型時鐘頻率為36MHz，以16位產(chǎn)品的價格得到比16位產(chǎn)品大幅提升的性能，是16位產(chǎn)品用戶的最佳選擇。兩個系列都內(nèi)置32K到128K的閃存，不同的是SRAM的最大容量和外設(shè)接口的組合。時鐘頻率72MHz時，從閃存執(zhí)行代碼，STM32功耗36mA，是32位市場上功耗最低的產(chǎn)品，相當(dāng)于0.5mA/MHz。
[0038]所述顯示電路包括IXD顯示屏。
[0039]顯示部分選用7寸TFTLCD作為顯示器，驅(qū)動方案采用FPGA+SDRAM，以FPGA為系統(tǒng)的核心，從硬件上實現(xiàn)LCD的驅(qū)動算法。通過和中央處理器的通信，由中央處理器向該驅(qū)動模塊發(fā)出指令和顯示內(nèi)容完成液晶顯示器的顯示過程。
[0040]圖2所示為IXD與中央處理器的接口電路。驅(qū)動模塊的LCD_D0至LCD_D15引腳作為數(shù)據(jù)線。LCD_RE和LCD_WE是LCD的讀使能信號線和寫使能信號線，低電平有效。CE是控制器的片選信號，當(dāng)CE被拉低時表示該控制器被選定。AO是控制器的地址信號，表示數(shù)據(jù)信號和控制信號的選擇。RST引腳是驅(qū)動模塊的復(fù)位信號。以上16條數(shù)據(jù)線和5條控制線和處理器的I/O 口相連接配合液晶顯示器的供電系統(tǒng)完成本系統(tǒng)的顯示功能。
[0041 ] 所述采樣電路包括電壓采樣電路和電流采樣電路；
[0042]如圖3所示，所述電壓采樣電路包括電阻Rl?R3、電容Cl?C3、運算放大器U3、二極管Dl和二極管D2 ;所述電壓傳感器與所述運算放大器U3的一個端子相連接，所述電阻R2、R1和R3串聯(lián)連接后由電阻R2與所述所述運算放大器U3的另一個端子相連接，所述電阻Rl為滑線變阻器，所述電阻R3接地；所述二極管Dl和二極管D2串聯(lián)連接后的公共點與所述電阻Rl相連接，所述二極管Dl和二極管D2串聯(lián)連接后的公共點還和主控電路相連接；所述電容Cl?C3均與所述運算放大器U3相連接；
[0043]如圖4所示，所述電流采樣電路包括電阻R4?R8、電容C4?C6、運算放大器U4、二極管D3和二極管D4 ;所述電流傳感器與所述運算放大器U4的一個端子相連接，所述電阻R4、R5和R6串聯(lián)連接后由電阻R4與所述所述運算放大器U4的另一個端子相連接，所述電阻R5為滑線變阻器，所述電阻R6接地；所述二極管D3和二極管D4串聯(lián)連接后的公共點與所述電阻R5相連接，所述二極管D3和二極管D4串聯(lián)連接后的公共點還和主控電路相連接；所述電容C4?C6均與所述運算放大器U4相連接。
[0044]如圖3所示，電壓傳感器輸出的電壓信號經(jīng)過由運算放大器U3 (0P27)構(gòu)成的射極跟隨器輸入至主控電路，電壓采樣電路通過阻抗變換所獲得的電壓信號經(jīng)過電阻分壓后輸入到主控電路的A/D轉(zhuǎn)換單元，實現(xiàn)電壓傳感器信號的采集。所述電容Cl?C3分別連接在所述運算放大器U3的其中一個引腳上。
[0045]如圖4所示，電流傳感器輸出的4?20mA電流信號首先轉(zhuǎn)換為電壓信號，再經(jīng)過由運算放大器U4 (0P27)構(gòu)成的射極跟隨器實現(xiàn)阻抗變換，所獲得的電壓信號經(jīng)過電阻分壓后輸入到A/D轉(zhuǎn)換單元，實現(xiàn)電流傳感器信號的采集。所述電容C4?C6分別連接在所述運算放大器U4的其中一個引腳上。所述電阻R7和R8串聯(lián)連接后連接在所述運算放大器U4與電流傳感器相連接的引腳上。
[0046]所述報警電路包括聲音報警電路和LED發(fā)光電路；
[0047]如圖5所不,所述聲音報警電路包括電阻R9?R11、三極管Ql和蜂鳴器U5 ;所述三極管Ql的基極通過所述電阻R9與所述主控電路相連接，所述電阻RlO的兩端分別連接在所述三極管Ql的基極和發(fā)射極上；所述三極管Ql的集電極與所述蜂鳴器U5的一個端子相連接，所述蜂鳴器U5的另一個端子通過電阻Rll連接電源VCC ；
[0048]如圖6所示，所述LED發(fā)光電路包括電阻R12?R13、三極管Q2和發(fā)光二極管LEDl ;所述三極管Q2的基極通過所述電阻R13與所述主控電路相連接，所述三極管Q2的發(fā)射極接地，所述三極管Q2的集電極依次通過發(fā)光二極管LEDl和電阻Rl2連接電源VCC。
[0049]如圖5所示，主控電路發(fā)出的蜂鳴器控制信號輸入Ql的基極，通過電阻Rll控制三極管Ql的基極，當(dāng)蜂鳴器控制信號為高電平的時候Ql導(dǎo)通，蜂鳴器BUZZER有電流通過開始報警工作。Rll為限流電阻，防止流經(jīng)Ql的電流超過蜂鳴器的額定電流。RlO為泄流電阻，當(dāng)外部電磁波干擾電路時，RlO將干擾信號的電流直接引入DGND防止蜂鳴器誤觸發(fā)。
[0050]圖6中，主控電路發(fā)出的發(fā)光控制信號輸入Q2的基極，通過基極電阻R13控制三極管Q2的基極，當(dāng)發(fā)光控制信號為高電平的時候三極管導(dǎo)通電流流過LED燈，LED燈發(fā)亮，當(dāng)控制信號為低電平的時候LED燈熄滅。R12為限流電阻，防止流經(jīng)Q2的電流超過LEDl的額定電流。
[0051]所述GPRS無線通信電路包括GSM/GPRS芯片U6、SIM卡芯片U7、電阻R15?R27、電容C7?C9、三極管Q3?Q4和發(fā)光二極管LED_SM。
[0052]如圖7所示，SIM908模塊的開機(jī)通過直接與主控芯片I/O 口相連接的PWRKEY引腳來控制，當(dāng)PWRKEY引腳被電平拉低時長大于Is時，模塊實現(xiàn)開機(jī)。模塊經(jīng)過自帶的UART接口與主控板建立串口通信，主控部分通過串口想SM908模塊發(fā)送AT指令實現(xiàn)模塊的網(wǎng)絡(luò)注冊、波特率設(shè)置及數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸功能。
[0053]在SM908模塊上電開機(jī)后，模塊自身的NETLIGHT引腳會輸出一定頻率的高低變換電平，此時LED_SM指示燈會以一定頻率閃爍指示SM908模塊的工作狀態(tài)。
[0054]SIM908是一款集成GPS導(dǎo)航技術(shù)的四頻GSM/GPRS模塊。緊湊的模塊尺寸并將GPRS和GPS整合在SMT封裝里，為客戶實現(xiàn)內(nèi)嵌GPS的應(yīng)用顯著節(jié)省了開發(fā)時間和費用。
[0055]所述繼電器驅(qū)動電路包括晶體管輸出光電稱合器U8、電阻R28?R32、達(dá)林頓晶體管陣列U9、二極管D5、繼電器Kl和與所述主控電路相連接的連接端P5 ;所述連接端P5通過晶體管輸出光電耦合器U8與所述達(dá)林頓晶體管陣列U9相連接，所述達(dá)林頓晶體管陣列U9與所述繼電器Kl相連接，由所述達(dá)林頓晶體管陣列U9驅(qū)動所述繼電器K1。
[0056]為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的安全性，系統(tǒng)發(fā)出光、聲之后如果危險動作繼續(xù)進(jìn)行，系統(tǒng)控制繼電器切斷處于危險狀態(tài)的電機(jī)供電電源，強(qiáng)制電機(jī)停止運行，以保證塔機(jī)的安全運行。整個保護(hù)過程通過中央處理器STM32芯片控制繼電器的開合，進(jìn)而實現(xiàn)對電機(jī)工作狀態(tài)的控制。如圖8所示，STM32芯片的IO 口不直接參與繼電器的控制，而是控制晶體管輸出光電耦合器U8 (TLP521)，光耦驅(qū)動達(dá)林頓晶體管陣列U9 (ULN2003)進(jìn)而控制繼電器觸點的開合。
[0057]如圖8電路中光耦TLP521起到隔離作用，將繼電器和STM32隔離開，從根本上排除繼電器通斷瞬間所產(chǎn)生的電磁干擾。ULN2003是高壓達(dá)林頓晶體管陣列，具有電流增益大、工作范圍大、帶負(fù)載能力強(qiáng)等特點，內(nèi)部采用集電極開路輸出，能夠承受50V的電壓和600mA的電流，能夠直接驅(qū)動24V的繼電器。當(dāng)向光耦TLP521輸入高電平控制信號時，ULN2003的輸出端變?yōu)榈碗娖?，圖8中繼電器通電,繼電器開關(guān)閉合。由于繼電器Kl開合時，其內(nèi)部電磁線圈會產(chǎn)生較大的電磁波形成較強(qiáng)的電磁干擾，圖8中繼電器中并聯(lián)了一個二極管D5是續(xù)流二極管，進(jìn)一步減小繼電器的開合對系統(tǒng)的干擾。
[0058]所述的具有自診斷功能的塔式起重機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控電路還包括USB接口。
[0059]通過USB接口，主控電路可連接USB設(shè)備，以將使得本發(fā)明的相關(guān)數(shù)據(jù)可以導(dǎo)入導(dǎo)出，能與其他設(shè)備之間很方便地交換數(shù)據(jù)。
[0060]所述的具有自診斷功能的塔式起重機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控電路還包括輸入單元，所述輸入單元為鍵盤或者操作按鈕。
[0061]所述所述溫度傳感器為數(shù)字式溫度傳感器DS18B20。
[0062]采用數(shù)字式溫度傳感器DS18B20，此類傳感器為數(shù)字式傳感器，而且僅需要一條數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，易于與單片機(jī)連接，可以去除去A/D模塊，降低硬件成本，簡化系統(tǒng)電路，測量溫度精度高。
[0063]SIM908芯片與中央處理單元通過串口通信，同時SM908芯片與SM卡連接，提供GPRS移動數(shù)據(jù)通信服務(wù)，GPRS與服務(wù)器建立連接遵循TCP協(xié)議。遠(yuǎn)端的監(jiān)控管理中心設(shè)置上位機(jī)，塔機(jī)監(jiān)控電路與上位機(jī)建立通信后，接收GPRS模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)，上位機(jī)可自動將數(shù)據(jù)上傳至網(wǎng)站，實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的接收和處理。
[0064]圖7表示具有TCP協(xié)議的西姆公司的SM908芯片的電路連接圖，該芯片電源供電為DC4.2V,同時芯片通過串口與CPU通信，速率很高，外圍必備的有SM卡，可提供GPRS移動數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，SIM908芯片從初始化到成功連接服務(wù)器只需幾秒時間，方便建立連接，從而實現(xiàn)快速可靠的傳輸塔機(jī)工作數(shù)據(jù)。
[0065]運用GPRS無線通信技術(shù)，將塔機(jī)監(jiān)控電路終端采集到的工作數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)椒?wù)器端的監(jiān)控軟件，實現(xiàn)了大范圍的塔機(jī)監(jiān)控。運用GPRS無線傳輸技術(shù)，可建立不受地域和距離限制的塔機(jī)群控系統(tǒng)，通過遠(yuǎn)端的監(jiān)控電路平臺，實現(xiàn)對塔機(jī)群的控制和管理。
[0066]利用不同功能的傳感器所采集的數(shù)據(jù)，反饋給中央處理單元，從而對塔式起重機(jī)的電氣運行進(jìn)行實時監(jiān)控，實時檢測機(jī)器的電流、電壓、功率、壓力等參數(shù)，當(dāng)塔式起重機(jī)的起升部件的電氣出現(xiàn)故障時，中央處理單元會對實時采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，由自診斷電路得出與故障情況最吻合的故障原因，并把分析結(jié)果在駕駛室監(jiān)控系統(tǒng)的面板上顯示出來，同時通過無線通信裝置通過短信發(fā)送到管理人員的手機(jī)上。從而使用戶在利用監(jiān)控系統(tǒng)對塔式起重機(jī)運行監(jiān)控的同時，也可以了解到機(jī)器發(fā)生電氣故障時的第一手原因分析便于其維修檢查，可方便的實現(xiàn)塔機(jī)工作數(shù)據(jù)跨地域傳輸，實現(xiàn)對塔機(jī)群的統(tǒng)一監(jiān)控和管理。
[0067]各種傳感器采集到的數(shù)據(jù)通過采樣數(shù)據(jù)發(fā)送到中央處理器，中央處理器對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，后分別傳送到自診斷模塊、LCD顯示以及U盤存儲單元實現(xiàn)信息儲存。自診斷功能模塊對接收到的電流、電壓還有溫度數(shù)據(jù)與極限數(shù)據(jù)比對，當(dāng)超過極限數(shù)據(jù)時，就會通過報警裝置發(fā)出聲光報警，同時通過GSM通信模塊發(fā)出短信報警，并利用驅(qū)動電路控制繼電器實現(xiàn)對整個塔機(jī)運行功能的控制。
[0068]本發(fā)明的塔式起重機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控電路，可實時對機(jī)器的電流、電壓、溫度等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，所述塔式起重機(jī)運行時，機(jī)器電氣系統(tǒng)實時運行數(shù)據(jù)可在駕駛室內(nèi)的監(jiān)控系統(tǒng)面板上顯示。所述當(dāng)發(fā)生電氣故障時，自診斷電路會對故障發(fā)生時的相關(guān)運行參數(shù)進(jìn)行分析，得出最符合故障現(xiàn)象的診斷結(jié)果同時在監(jiān)控面板上顯示出來。所述當(dāng)發(fā)生故障時自診斷電路不僅把分析結(jié)果顯示在監(jiān)控面板上，同時通過短信方式把故障信息及分析結(jié)果發(fā)送給管理人員，方便現(xiàn)場管理。本發(fā)明的塔式起重機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控電路，它能在不占用監(jiān)控系統(tǒng)過多資源，不影響監(jiān)控系統(tǒng)安全監(jiān)控功能的同時，對塔機(jī)電氣系統(tǒng)相關(guān)運行參數(shù)進(jìn)行檢測，當(dāng)電控系統(tǒng)發(fā)生異常時發(fā)出預(yù)警信號，提醒駕駛員和管理人員。當(dāng)發(fā)生故障時，做出相關(guān)的故障分析提供給用戶，幫助用戶在最短的時間內(nèi)解決問題，降低造成損失的風(fēng)險。
【權(quán)利要求】
1.具有自診斷功能的塔式起重機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控電路，其特征是，包括多個傳感器、采樣電路、主控電路、顯示電路、報警電路、繼電器驅(qū)動電路和GPRS無線通信模塊；所述主控電路包括中央處理器和自診斷電路；所述多個傳感器中的每一個傳感器都與所述采樣電路相連接，所述采樣電路和顯示電路均與所述主控電路的中央處理器相連接；所述報警電路和GPRS無線通信模塊均與所述主控電路自診斷電路的自診斷電路相連接；所述傳感器包括稱重傳感器、回轉(zhuǎn)傳感器、變幅傳感器、高度傳感器、風(fēng)速傳感器、電壓傳感器、電流傳感器和溫度傳感器(DS18B20)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自診斷功能的塔式起重機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控電路，其特征是，所述所述顯示電路包括IXD顯示屏。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自診斷功能的塔式起重機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控電路，其特征是，所述采樣電路包括電壓采樣電路和電流采樣電路； 所述所述電壓采樣模塊包括電阻Rl~R3、電容Cl~C3、運算放大器U3、二極管Dl和二極管D2 ;所述電壓傳感器與所述運算放大器U3的一個端子相連接，所述電阻R2、R1和R3串聯(lián)連接后由電阻R2與所述所述運算放大器U3的另一個端子相連接，所述電阻Rl為滑線變阻器，所述電阻R3接地；所述二極管Dl和二極管D2串聯(lián)連接后的公共點與所述電阻Rl相連接，所述二極管Dl和二極管D2串聯(lián)連接后的公共點還和主控電路相連接；所述電容Cl~C3均與所述運算放大器U3相連接； 所述電流采樣模塊包括電阻R4~R8、電容C4~C6、運算放大器U4、二極管D3和二極管D4 ;所述電流傳感器與所述運算放大器U4的一個端子相連接，所述電阻R4、R5和R6串聯(lián)連接后由電阻R4與所述所述運算放大器U4的另一個端子相連接，所述電阻R5為滑線變阻器，所述電阻R6接地；所述二極管D3和二極管D4串聯(lián)連接后的公共點與所述電阻R5相連接，所述二極管D3和二極管D4串聯(lián)連接后的公共點還和主控電路相連接；所述電容C4~C6均與所述運算放大器U4相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的具有自診斷功能的塔式起重機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控電路，其特征是，所述報警裝置包括聲音報警電路和LED發(fā)光電路； 所述聲音報警電路包括電阻R9~R11、三極管Ql和蜂鳴器U5 ;所述三極管Ql的基極通過所述電阻R9與所述主控電路相連接，所述電阻RlO的兩端分別連接在所述三極管Ql的基極和發(fā)射極上；所述三極管Ql的集電極與所述蜂鳴器U5的一個端子相連接，所述蜂鳴器U5的另一個端子通過電阻Rll連接電源VCC ； 所述LED發(fā)光電路包括電阻R12~R13、三極管Q2和發(fā)光二極管LEDl ;所述三極管Q2的基極通過所述電阻R13與所述主控電路相連接，所述三極管Q2的發(fā)射極接地，所述三極管Q2的集電極依次通過發(fā)光二極管LEDl和電阻Rl2連接電源VCC。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自診斷功能的塔式起重機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控電路，其特征是，所述GPRS無線通信電路包括GSM/GPRS芯片U6、SIM卡芯片U7、電阻R15~R27、電容C7~C9、三極管Q3~Q4和發(fā)光二極管LED_SM。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自診斷功能的塔式起重機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控電路，其特征是，所述繼電器驅(qū)動電路包括晶體管輸出光電耦合器U8、電阻R28~R32、達(dá)林頓晶體管陣列U9、二極管D5、繼電器Kl和與所述主控電路相連接的連接端P5 ;所述連接端P5通過晶體管輸出光電耦合器U8與所述達(dá)林頓晶體管陣列U9相連接，所述達(dá)林頓晶體管陣列U9與所述繼電器Kl相連接，由所述達(dá)林頓晶體管陣列U9驅(qū)動所述繼電器K1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自診斷功能的塔式起重機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控電路，其特征是，還包括USB接口。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自診斷功能的塔式起重機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控電路，其特征是，還包括輸入單元，所述輸入單元為鍵盤或者操作按鈕。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自診斷功能的塔式起重機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控電路，其特征是，所述所述溫度傳感器為數(shù)字式溫度傳感器DS18B20。
【文檔編號】B66C23/88GK103552942SQ201310534916
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月1日
【發(fā)明者】李鄭, 鄭紅梅, 丁曙光, 潘友杰, 闞文年 申請人:安徽建筑機(jī)械有限責(zé)任公司