本實(shí)用新型涉及一種傾角檢測裝置，特別是一種裝載機(jī)卸料角檢測裝置。

背景技術(shù)：

卸料角是指裝載機(jī)鏟斗舉升到最大高度并卸料時(shí)鏟斗底面相對(duì)于地面的角度，由于它很大程度上反映著裝載機(jī)的卸料率, 受到了用戶的普遍關(guān)注, 是裝載機(jī)的一個(gè)重要整機(jī)參數(shù)。對(duì)卸料角的檢測，目前普遍使用的還是通用傾角儀，工人需要攀爬到卸載的高度，對(duì)齊定位傾角儀才能夠測量。整個(gè)過程費(fèi)時(shí)費(fèi)力，存在一定安全風(fēng)險(xiǎn)和工人誤讀數(shù)的隱患，也不便于參數(shù)計(jì)算機(jī)歸檔。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是：提供一種裝載機(jī)卸料角檢測裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的工人需要攀爬到卸載高度，對(duì)齊定位傾角儀才能夠測量而帶來的費(fèi)時(shí)費(fèi)力、存在安全風(fēng)險(xiǎn)和工人誤讀數(shù)隱患的不足之處。

解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是：一種裝載機(jī)卸料角檢測裝置，包括外殼、顯示屏、電源按鍵、磁力吸盤底座、功能電路、指示燈；所述的顯示屏、電源按鍵、指示燈分別設(shè)在外殼上，功能電路設(shè)在外殼的內(nèi)部，磁力吸盤底座連接在外殼的底部，該磁力吸盤底座測量時(shí)吸附在裝載機(jī)鏟斗底面；所述的功能電路包括電源模塊、卸料角測量模塊、節(jié)電處理模塊、通用處理模塊，其中，所述的電源模塊分別與卸料角測量模塊、節(jié)電處理模塊、通用處理模塊的電源輸入端連接，卸料角測量模塊傾斜安裝在外殼內(nèi)；節(jié)電處理模塊的輸出端與指示燈連接，通用處理模塊的輸出端與顯示屏連接。

本實(shí)用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述的電源按鍵包括電源總開關(guān)按鍵、工作模式選擇按鍵；所述的電源模塊包括電池充電控制模塊、電池、用于輸出5V電源的模擬電源穩(wěn)壓模塊、用于輸出3V電源的數(shù)字電源穩(wěn)壓模塊；所述的電池充電控制模塊的輸入端與USB充電接口連接，該USB充電接口設(shè)在外殼上；電池充電控制模塊的輸出端與電池的輸入端連接；電池通過船開關(guān)SW1與模擬電源穩(wěn)壓模塊連接，模擬電源穩(wěn)壓模塊還通過船開關(guān)SW2與數(shù)字電源穩(wěn)壓模塊串接；所述的卸料角測量模塊、節(jié)電處理模塊與模擬電源穩(wěn)壓模塊的輸出端連接，通用處理模塊與數(shù)字電源穩(wěn)壓模塊的輸出端連接；所述的電源總開關(guān)按鍵與船開關(guān)SW1連動(dòng)，工作模式選擇按鍵與船開關(guān)SW2連動(dòng)。

本實(shí)用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述的卸料角測量模塊包括用于測量裝載機(jī)的卸料角的加速度傳感器，該加速度傳感器傾斜安裝在外殼內(nèi)，該加速度傳感器與磁力吸盤底座或裝載機(jī)鏟斗底面的夾角β=45°。

本實(shí)用新型的再進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述的加速度傳感器采用SCA103T單軸加速度傳感器。

本實(shí)用新型的再進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述的節(jié)電處理模塊包括閾值設(shè)定器、比較器，比較器的輸入端分別與卸料角測量模塊、閾值設(shè)定器的輸出端連接，比較器的輸出端與指示燈連接。

本實(shí)用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述的通用處理模塊包括控制器，該控制器分別通過SPI總線與卸料角測量模塊、顯示屏連接。

本實(shí)用新型的更進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述的外殼上還設(shè)置有操作按鈕，該操作按鈕包括按鈕SB₁、按鈕SB₂；該按鈕SB₁、按鈕SB₂的輸出端分別與控制器的中斷輸入端連接。

本實(shí)用新型的更進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述的控制器還通過無線通訊模塊與上位機(jī)連接。

本實(shí)用新型的更進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述的無線通訊模塊包括天線；所述的顯示屏采用OLED顯示屏。

本實(shí)用新型的更進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述的電池為單節(jié)3.7V、2000mAh鋰離子電池；所述的電池充電控制模塊包括TP4057電池充電控制芯片。

由于采用上述結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型之裝載機(jī)卸料角檢測裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：

1.可實(shí)現(xiàn)地面安裝，以消除安全隱患：

由于本實(shí)用新型之裝載機(jī)卸料角檢測裝置包括外殼、顯示屏、電源按鍵、磁力吸盤底座、功能電路、指示燈；其中顯示屏、電源按鍵、指示燈分別設(shè)在外殼上，功能電路設(shè)在外殼的內(nèi)部，磁力吸盤底座連接在外殼的底部，該磁力吸盤底座安裝在裝載機(jī)鏟斗底面。所述的功能電路包括電源模塊、卸料角測量模塊、節(jié)電處理模塊、通用處理模塊，其中，卸料角測量模塊傾斜安裝在外殼內(nèi)。

因此，本裝置在出廠裝配時(shí)，就已將卸料角測量模塊按設(shè)定好的度數(shù)傾斜安裝在外殼內(nèi)。當(dāng)本裝配在使用時(shí)，可在裝載機(jī)鏟斗落下處于裝料位置時(shí)，工人在地面上通過磁力吸盤底座直接將裝載機(jī)卸料角檢測裝置吸附于鏟斗底面，然后按下SB₁按鈕啟動(dòng)延時(shí)后再讓鏟斗在延時(shí)到時(shí)前上升并處于卸料狀態(tài)，最后通過控制器即可獲得卸料角信息，因而本實(shí)用新型避免了工人攀爬到卸載的高度，對(duì)齊定位傾角儀才能夠測量的不足之處。而且整個(gè)過程省時(shí)省力，減少了安全風(fēng)險(xiǎn)；而且檢測結(jié)構(gòu)可直接在顯示屏上顯示，消除了工人誤讀數(shù)的隱患。

2. 可實(shí)現(xiàn)小量程、高靈敏度測量：

由于不同型號(hào)裝載機(jī)設(shè)計(jì)要求的卸料角會(huì)有所不同，但都在45±5°范圍?？紤]加工和裝配誤差后，確定實(shí)際裝載機(jī)卸料角變化范圍45±10°，目前小量程MEMS加速度傳感器的測量范圍普遍是±0.5g或±g，若直接應(yīng)用于靜態(tài)傾角測量，測量范圍對(duì)應(yīng)是±15°或±30°。而且工作原理的限制，其靈敏度和線性度隨著傾角的增大而變差，導(dǎo)致大傾角時(shí)測量誤差增大。而本裝置選用SCA103T單軸加速度傳感器,通過調(diào)整傳感器安裝角度,可實(shí)現(xiàn)45±10°小量程，高靈敏度的卸料角測量。在卸料角測量時(shí)，測量裝置通過磁力吸盤底座吸附于裝載機(jī)鏟斗底面，設(shè)計(jì)安裝傳感器使其與底座面夾角β=45°放置。此時(shí)重力加速度g在傳感器Z軸方向上的投影為:g*sin(α+β-90°)=g*sin(α-45°), 對(duì)卸料角的靈敏度為：g*cos(α-45°)，可見卸料角在45°附近時(shí)裝置靈敏度最大。

3.可實(shí)現(xiàn)節(jié)電檢測模式和通用檢測模式兩種工種模式：

本裝置不僅能夠在節(jié)電檢測模式下的完成卸料角的快速合格檢驗(yàn),還能在通用檢測模式下實(shí)現(xiàn)卸料角的精確測量、顯示、結(jié)果無線上傳。當(dāng)船開關(guān)SW₂斷開時(shí)，裝置處于節(jié)電檢驗(yàn)?zāi)Ｊ健Ｔ撃Ｊ较轮挥屑铀俣葌鞲衅?、閾值設(shè)定器、比較器工作。卸料角是否合格的最小值即檢驗(yàn)閾值可以通過設(shè)定器預(yù)先設(shè)定；檢驗(yàn)時(shí)加速度傳感器將表征當(dāng)前卸料角的電壓信號(hào)實(shí)時(shí)送入比較器，與設(shè)定好的檢驗(yàn)閾值進(jìn)行比較，由比較器輸出的邏輯電平驅(qū)動(dòng)發(fā)光管指示卸料角是否合格。當(dāng)船開關(guān)SW₂閉合時(shí)，裝置進(jìn)入通用檢測模式。按鍵SB₁按下，延時(shí)數(shù)秒待鏟斗置于卸料狀態(tài)后，控制器通過SPI總線，以數(shù)字信號(hào)的方式從傳感器中獲得重力加速度在其Z軸上的投影，根據(jù)上述的重力加速度與傾角的關(guān)系計(jì)算出裝載機(jī)的卸料角，并將結(jié)果通過控制器UART口以協(xié)議報(bào)文的形式發(fā)送給無線通訊模塊，最終傳送到上位機(jī)便于數(shù)據(jù)歸檔?？刂破髋c顯示屏通過SPI總線連接，按鈕SB₂可以控制顯示屏的結(jié)果顯示和節(jié)電熄屏。

4. 便攜、實(shí)用

本裝置屬便攜設(shè)備，內(nèi)置單節(jié)3.7V/2000mAh鋰離子電池供電，USB充電接口可外接計(jì)算機(jī)USB或適配器電源，內(nèi)部的電池充電控制芯片TP4057完成電池的充電管理，并具有過溫保護(hù)，電壓反接保護(hù)功能。

5．易于推廣使用

本實(shí)用新型專門針對(duì)裝載機(jī)卸料角設(shè)計(jì)，非常適合于裝載機(jī)卸料角的檢測。

下面，結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型之裝載機(jī)卸料角檢測裝置的技術(shù)特征作進(jìn)一步的說明。

附圖說明

圖1：實(shí)施例一所述本實(shí)用新型之裝載機(jī)卸料角檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，

圖2：實(shí)施例一加速度傳感器與磁力吸盤底座之間的安裝位置關(guān)系示意圖，

圖3：實(shí)施例一所述本實(shí)用新型之裝載機(jī)卸料角檢測裝置的電路原理結(jié)構(gòu)示意圖；

在上述附圖中，各附圖標(biāo)記說明如下：

1-外殼， 2-顯示屏， 3-天線，

4-操作按鈕， 401-按鈕SB₁， 402-按鈕SB₂，

5-電源按鍵， 501-電源總開關(guān)按鍵，502-工作模式選擇按鍵，

6-磁力吸盤底座，7-USB充電接口，8-功能電路，9-指示燈。

圖2中，各字母表示如下：

A：水平面，B：鏟斗底面，C：加速度傳感器安裝面，

g ：重力加速度 α：水平面與裝載機(jī)鏟斗底面夾角 ，

β：裝載機(jī)鏟斗底面與加速度傳感器安裝面夾角，

θ：傳感器安裝面與重力加速度的夾角。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一

一種裝載機(jī)卸料角檢測裝置，包括外殼1、顯示屏2、電源按鍵5、磁力吸盤底座6、USB充電接口7、功能電路8、指示燈9；

所述的外殼1為金屬防水外殼，顯示屏2采用OLED顯示屏，電源按鍵5包括電源總開關(guān)按鍵501、工作模式選擇按鍵502，所述的指示燈9采用LED指示燈。

上述的電源按鍵5、USB充電接口7、指示燈9分別設(shè)在外殼1上，功能電路8設(shè)在外殼1的內(nèi)部，磁力吸盤底座6連接在外殼1的底部，該磁力吸盤底座6安裝在裝載機(jī)鏟斗底面；所述的功能電路8包括電源模塊、卸料角測量模塊、節(jié)電處理模塊、通用處理模塊，其中，

所述的電源模塊用于在電源按鍵的控制下分別為卸料角測量模塊、節(jié)電處理模塊、通用處理模塊提供電源，該電源模塊包括電池充電控制模塊、電池、用于輸出5V電源的模擬電源穩(wěn)壓模塊、用于輸出3V電源的數(shù)字電源穩(wěn)壓模塊；所述的電池充電控制模塊的輸入端與USB充電接口7連接，USB充電接口可外接計(jì)算機(jī)USB或適配器電源；電池充電控制模塊的輸出端與電池的輸入端連接；電池通過船開關(guān)SW1與模擬電源穩(wěn)壓模塊連接，模擬電源穩(wěn)壓模塊還通過船開關(guān)SW2與數(shù)字電源穩(wěn)壓模塊串接；所述的卸料角測量模塊、節(jié)電處理模塊與模擬電源穩(wěn)壓模塊的輸出端連接，通用處理模塊與數(shù)字電源穩(wěn)壓模塊的輸出端連接；所述的電源總開關(guān)按鍵與船開關(guān)SW1連動(dòng)，工作模式選擇按鍵與船開關(guān)SW2連動(dòng)。所述的電池為單節(jié)3.7V、2000mAh鋰離子電池；電池充電控制模塊包括TP4057電池充電控制芯片，該TP4057電池充電控制芯片可完成電池的充電管理，并具有過溫保護(hù)，電壓反接保護(hù)功能。

所述的卸料角測量模塊用于測量裝載機(jī)的卸料角，該卸料角測量模塊包括加速度傳感器，該加速度傳感器采用SCA103T單軸加速度傳感器，加速度傳感器傾斜安裝在外殼內(nèi)，加速度傳感器與磁力吸盤底座或裝載機(jī)鏟斗底面的夾角β=45°。此時(shí)重力加速度g在加速度傳感器Z軸方向上的投影為:g*sin(α+β-90°)=g*sin(α-45°), 對(duì)卸料角的靈敏度為：g*cos(α-45°)，可見卸料角在45°附近時(shí)裝置靈敏度最大。

所述的節(jié)電處理模塊的輸出端與指示燈連接，該節(jié)電處理模塊用于根據(jù)卸料角測量電路測量的數(shù)據(jù)與設(shè)定好的最小值進(jìn)行比較，并輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)指示燈指示卸料角是否合格，所述的節(jié)電處理模塊包括閾值設(shè)定器、比較器，其中閾值設(shè)定器用于預(yù)先設(shè)定卸料角是否合格的最小值（即檢驗(yàn)閾值），所述的比較器的輸入端分別與卸料角測量模塊、閾值設(shè)定器的輸出端連接，比較器的輸出端與指示燈連接；該比較器用于根據(jù)卸料角測量模塊實(shí)時(shí)傳送來的表征當(dāng)前卸料角的電壓信號(hào)與設(shè)定好的最小值進(jìn)行比較，并輸出邏輯電平驅(qū)動(dòng)指示燈指示卸料角是否合格。

所述的通用處理模塊的輸出端與顯示屏連接，該通用處理模塊用于根據(jù)卸料角測量電路測量的數(shù)據(jù)，計(jì)算出裝載機(jī)的卸料角，并將該卸料角在顯示屏上顯示。所述的通用處理模塊包括控制器，該控制器分別通過SPI總線與卸料角測量模塊、顯示屏連接，用于根據(jù)卸料角測量電路測量的數(shù)據(jù)，計(jì)算出裝載機(jī)的卸料角，并將該卸料角在顯示屏上顯示。所述的控制器還通過無線通訊模塊與上位機(jī)連接，用于完成遠(yuǎn)程控制和測量結(jié)果的上傳，該無線通訊模塊包括天線。

所述的外殼上還設(shè)置有操作按鈕4，該操作按鈕4包括按鈕SB₁401、按鈕SB₂402；該按鈕SB₁401、按鈕SB₂402的輸出端還分別與控制器的中斷輸入端連接，按鈕SB₁用于控制控制器在延時(shí)8秒待鏟斗置于卸料狀態(tài)后，通過SPI總線，以數(shù)字信號(hào)的方式從加速度傳感器中獲得重力加速度在其Z軸上的投影，根據(jù)上述的重力加速度與傾角的關(guān)系計(jì)算出裝載機(jī)的卸料角，并將結(jié)果通過控制器UART口以協(xié)議報(bào)文的形式發(fā)送給無線通訊模塊，最終傳送到上位機(jī)便于數(shù)據(jù)歸檔。按鈕SB₂用于控制控制器將內(nèi)存中的卸料角測量結(jié)果通過SPI總線發(fā)送給顯示屏顯示，并在數(shù)秒延時(shí)后節(jié)電熄屏。