專利名稱：一種用于全自動(dòng)氣動(dòng)擊實(shí)儀的電氣控制系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及填筑工程施工領(lǐng)域，具體涉及一種用于全自動(dòng)氣動(dòng)擊實(shí)儀的電氣控制系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
擊實(shí)儀用于公路、水電水利、鐵路、市政等填筑工程施工，測(cè)定土的含水量與干密度的關(guān)系，以確定土的最佳含水量和相應(yīng)的最大干密度。借以了解土的壓實(shí)性能，作為工地土基壓實(shí)控制的依據(jù)。根據(jù)土工試驗(yàn)規(guī)范要求，將土料裝入直徑30厘米的圓筒內(nèi)，用直徑15厘米重35.2公斤的擊錘提升60厘米高，然后自由下落擊實(shí)土料，這樣連續(xù)擊實(shí)88次，且每擊打一次料筒要轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，保證土料擊實(shí)均勻，通過(guò)稱量土試塊的重量，從而計(jì)算出各項(xiàng)參數(shù)。目前廣泛使用的擊實(shí)儀主要分為手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種控制方式，其中手動(dòng)控制方式操作太過(guò)頻繁，而且精度不高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，容易造成擊打強(qiáng)度和角度不均衡影響到最終的測(cè)試數(shù)據(jù)；而自動(dòng)控制方式，其主要都是購(gòu)買(mǎi)時(shí)就已經(jīng)預(yù)置了固定的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率和擊打頻率，后期修改頻率較為困難，而且土料桶的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率和重錘的擊打頻率不易相互協(xié)調(diào)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于全自動(dòng)氣動(dòng)擊實(shí)儀的電氣控制系統(tǒng)及其控制方法，解決現(xiàn)有的擊實(shí)儀轉(zhuǎn)動(dòng)和錘擊頻率不協(xié)調(diào)，更改頻率不方便，以及控制方式過(guò)于繁瑣和復(fù)雜的問(wèn)題。為解決上述的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種用于全自動(dòng)氣動(dòng)擊實(shí)儀的電氣控制系統(tǒng)，包括自動(dòng)控制電路，該電路主要由電源控制裝置、手動(dòng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、手動(dòng)操作按鈕、控制繼電器、電腦控制板和限位傳感器組成，其中所述控制繼電器的線圈、手動(dòng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的手動(dòng)檔、手動(dòng)操作按鈕依次串接后連接在電源控制裝置上，所述電腦控制板也與電源控制裝置相連接，并且電腦控制板還與手動(dòng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)中的自動(dòng)檔以及安裝在擊實(shí)儀上用于限制重錘升降高低距離的上限位傳感器和下限位傳感器相連接，所述控制繼電器的常開(kāi)接點(diǎn)設(shè)置在用于轉(zhuǎn)動(dòng)土料桶角度的轉(zhuǎn)動(dòng)氣缸供電電源上以及用于控制重錘升降的升降氣缸電源上。更進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述電腦控制板主要由AT89S52集成電路單片機(jī)、數(shù)碼顯示裝置、繼電器驅(qū)動(dòng)裝置、人機(jī)接口按鍵和限位傳感器組成；其中所述AT89S52集成電路單片機(jī)連接有復(fù)位按鍵，還連接有11.0592M外部晶振時(shí)鐘電路，該電路中的晶振兩端分別連接有分別連一只30pf電容；所述數(shù)碼顯示裝置包括三組共陽(yáng)數(shù)碼管，分別用于錘擊次數(shù)的預(yù)置、錘擊次數(shù)的顯示和轉(zhuǎn)桶次數(shù)的預(yù)置，每組共陽(yáng)數(shù)碼管采用兩個(gè)NPN型的三極管驅(qū)動(dòng)，三極管的基極連接AT89S52集成電路單片機(jī)的P2 口上，共陽(yáng)數(shù)碼管的筆畫(huà)端經(jīng)過(guò)480 Ω的電阻限流全部接在了 PO 口上；所述繼電器驅(qū)動(dòng)裝置包括電壓為5V的微型繼電器；所述人機(jī)接口按鍵包括兩個(gè)用于設(shè)備的啟動(dòng)與停止的按鍵、兩個(gè)用于擊實(shí)次數(shù)的預(yù)置按鍵和兩個(gè)用于轉(zhuǎn)桶次數(shù)的預(yù)置按鍵，其中四個(gè)預(yù)置按鍵接在AT89S52集成電路單片機(jī)的P2 口上，啟動(dòng)與停止按鍵接在AT89S52集成電路單片機(jī)的P3 口上；所述上限位傳感器和下限位傳感器分別連接在所述AT89S52集成電路單片機(jī)的第14和15腳。更進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述手動(dòng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的手動(dòng)檔分為提升手動(dòng)檔、下降手動(dòng)檔和轉(zhuǎn)桶手動(dòng)檔，手動(dòng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的自動(dòng)檔分為提升自動(dòng)檔、下降自動(dòng)檔和轉(zhuǎn)桶自動(dòng)檔，所述控制繼電器的線圈分為提升線圈、下降線圈和轉(zhuǎn)桶線圈，所述控制繼電器的常開(kāi)接點(diǎn)分為提升接點(diǎn)、下降接點(diǎn)和轉(zhuǎn)桶接點(diǎn)，所述提升線圈、提升手動(dòng)檔、手動(dòng)提升按鈕依次串接，所述下降線圈、下降手動(dòng)檔和手動(dòng)下降按鈕依次串接，所述轉(zhuǎn)桶線圈、轉(zhuǎn)桶手動(dòng)檔和手動(dòng)轉(zhuǎn)桶按鈕依次串接，所述提升接點(diǎn)串接在升降氣缸上用于控制重錘提升的電控閥線圈供電電源上，所述下降接點(diǎn)串接在升降氣缸上用于控制重錘下降的電控閥線圈供電電源上，所述轉(zhuǎn)桶接點(diǎn)串接在用于轉(zhuǎn)動(dòng)土料桶角度的轉(zhuǎn)動(dòng)氣缸電控閥線圈供電電源上，所述提升線圈和提升接點(diǎn)相匹配，下降線圈和下降接點(diǎn)相匹配，轉(zhuǎn)桶線圈和轉(zhuǎn)桶接點(diǎn)相匹配。更進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述提升線圈還串接有與下降線圈相匹配的常閉接點(diǎn)，所述下降線圈還串接有與提升線圈相匹配的常閉接點(diǎn)。更進(jìn)一步的技術(shù)方案是，電源控制裝置主要由電源變壓器，整流橋、濾波電容和穩(wěn)壓器組成。更進(jìn)一步的技術(shù)方案是，電源控制裝置連接有由LED發(fā)光二極管和降壓電阻串接成的工作提示燈電路。一種用于全自動(dòng)氣動(dòng)擊實(shí)儀的電氣控制方法，包括重錘升降控制方法和轉(zhuǎn)桶轉(zhuǎn)動(dòng)控制方法，其中所述重錘升降控制方法如下:狀態(tài)初始化，如果設(shè)備是初始化狀態(tài)，將主流程置為上升狀態(tài)，設(shè)定轉(zhuǎn)桶轉(zhuǎn)動(dòng)等待時(shí)間I秒，并設(shè)定從流程為待轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)；如果設(shè)備不是初始化狀態(tài)，判斷是否處于提升狀態(tài)，如果是，則提升繼電器通電；如果設(shè)備不是提升狀態(tài)，判斷是否處于頂端狀態(tài)，如果是，則提升繼電器斷電，記錄一次擊實(shí)次數(shù)，設(shè)置為下降狀態(tài)；如果設(shè)備不是處于頂端狀態(tài)，判斷是否處于下降狀態(tài)，如果是，則下降繼電器通電；如果設(shè)備不是處于下降狀態(tài)，判斷是否處于低端狀態(tài)，如果是，則下降繼電器斷電，設(shè)置為提升狀態(tài)，設(shè)置為轉(zhuǎn)桶轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)；如果設(shè)備不是處于低端狀態(tài)，或者記錄到擊實(shí)次數(shù)滿足預(yù)定次數(shù)時(shí)復(fù)位設(shè)備，結(jié)束擊實(shí)儀；所述桶轉(zhuǎn)動(dòng)控制方法如下:判斷轉(zhuǎn)桶轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，如果是，則判斷轉(zhuǎn)盤(pán)等待時(shí)間是否結(jié)束；如果等待時(shí)間已經(jīng)結(jié)束，則判斷轉(zhuǎn)盤(pán)是否啟動(dòng)，如果沒(méi)有啟動(dòng)，則設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間；如果轉(zhuǎn)盤(pán)已經(jīng)啟動(dòng)，則判斷轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間是否到預(yù)定轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間，如果是，則轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)停止；設(shè)置轉(zhuǎn)盤(pán)為以轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明功能完善，工作穩(wěn)定可靠，操作靈活準(zhǔn)確，動(dòng)作協(xié)調(diào)，使擊實(shí)儀實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)，大大提高了工作效率；并且由于該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制方法都非常簡(jiǎn)單，成本低廉，也為擊實(shí)儀占有更大市場(chǎng)創(chuàng)造了條件，具有更為廣闊的應(yīng)用前景。


圖1為使用本發(fā)明電氣控制系統(tǒng)的全自動(dòng)氣動(dòng)擊實(shí)儀結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1的俯視圖。圖3為本發(fā)明一種用于全自動(dòng)氣動(dòng)擊實(shí)儀的電氣控制系統(tǒng)一個(gè)實(shí)施例的電路連接圖。圖4為本發(fā)明一種用于全自動(dòng)氣動(dòng)擊實(shí)儀的電氣控制系統(tǒng)一個(gè)實(shí)施例的電腦控制板連接示意圖。圖5為本發(fā)明一種用于全自動(dòng)氣動(dòng)擊實(shí)儀的電氣控制方法一個(gè)實(shí)施例的重錘升降控制流程示意圖。圖6為本發(fā)明一種用于全自動(dòng)氣動(dòng)擊實(shí)儀的電氣控制方法一個(gè)實(shí)施例的轉(zhuǎn)桶轉(zhuǎn)動(dòng)控制流程示意圖。圖7為本發(fā)明一種用于全自動(dòng)氣動(dòng)擊實(shí)儀的電氣控制系統(tǒng)另一個(gè)實(shí)施例中按鍵掃描流程示意圖。圖8為本發(fā)明一種用于全自動(dòng)氣動(dòng)擊實(shí)儀的電氣控制系統(tǒng)另一個(gè)實(shí)施例中長(zhǎng)按下延時(shí)快速滾動(dòng)功能實(shí)現(xiàn)流程示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。圖1和圖2不出使用本發(fā)明電氣控制系統(tǒng)的全自動(dòng)氣動(dòng)擊實(shí)儀一個(gè)實(shí)施例:一種全自動(dòng)擊實(shí)儀，包括用于轉(zhuǎn)動(dòng)土料桶的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置、用于捶打土料桶的錘擊裝置，以及用于控制轉(zhuǎn)動(dòng)裝置和錘擊裝置動(dòng)作的控制系統(tǒng)5 ;所述轉(zhuǎn)動(dòng)裝置主要是由棘輪轉(zhuǎn)盤(pán)2、轉(zhuǎn)動(dòng)氣缸3和拔叉4構(gòu)成，所述棘輪轉(zhuǎn)盤(pán)2安裝在底座I上，其上固定土料桶6，棘輪轉(zhuǎn)盤(pán)2的邊緣設(shè)有一圈棘齒，所述拔叉4的尖端卡入所述棘齒內(nèi)，拔叉4的末端與轉(zhuǎn)動(dòng)氣缸3相連；所述錘擊裝置主要由重錘7、鎖定桿8、鎖定裝置、上限位架9、滑動(dòng)架10、升降汽缸11、下限位架12和支柱13構(gòu)成，所述支柱13固定在底座I上，上限位架9和下限位架12固定套接在支柱13上，所述滑動(dòng)架10的一端滑動(dòng)套接在上限位架9和下限位架12之間的支柱13上，滑動(dòng)架10的另一端通過(guò)鎖定裝置與鎖定桿8相套接，所述重錘7與鎖定桿8的底部相連接并且懸至土料桶6的上方，所訴升降汽缸11的底部固定在底座I上，升降汽缸11的頂部連接在所述滑動(dòng)架10的中部；所述轉(zhuǎn)動(dòng)氣缸3和升降汽缸11均與控制系統(tǒng)相連接5 ;鎖定裝置固定在滑動(dòng)架10的另一端，其主要由鎖定片101和彈簧102構(gòu)成，所述鎖定桿8設(shè)有齒端靠下的棘齒81，所述鎖定片101通過(guò)彈簧102卡扣在所述齒端靠下的棘齒81上，主要用于根據(jù)實(shí)際的料桶6中土料的高度來(lái)調(diào)節(jié)重錘7的錘擊高度和位置，實(shí)現(xiàn)每次重錘的提升高度為定值(60厘米)，達(dá)到擊實(shí)精度。
圖3不出本發(fā)明一種用于全自動(dòng)氣動(dòng)擊實(shí)儀的電氣控制系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例:一種用于全自動(dòng)氣動(dòng)擊實(shí)儀的電氣控制系統(tǒng)，包括自動(dòng)控制電路，該電路主要由電源控制裝置、手動(dòng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、手動(dòng)操作按鈕、控制繼電器、電腦控制板和限位傳感器組成，其中所述控制繼電器的線圈、手動(dòng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的手動(dòng)檔、手動(dòng)操作按鈕依次串接后連接在電源控制裝置上，所述電腦控制板也與電源控制裝置相連接，并且電腦控制板還與手動(dòng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)中的自動(dòng)檔以及安裝在擊實(shí)儀上用于限制重錘升降高低距離的上限位傳感器和下限位傳感器相連接，所述控制繼電器的常開(kāi)接點(diǎn)設(shè)置在用于轉(zhuǎn)動(dòng)土料桶角度的轉(zhuǎn)動(dòng)氣缸供電電源上以及用于控制重錘升降的升降氣缸電源上。圖4不出了本發(fā)明一種用于全自動(dòng)氣動(dòng)擊實(shí)儀的電氣控制系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例，所述電腦控制板主要由AT89S52集成電路單片機(jī)、數(shù)碼顯示裝置、繼電器驅(qū)動(dòng)裝置、人機(jī)接口按鍵和限位傳感器組成；其中所述AT89S52集成電路單片機(jī)連接有復(fù)位按鍵，還連接有
11.0592M外部晶振時(shí)鐘電路，該電路中的晶振兩端分別連接有分別連一只30pf電容；所述數(shù)碼顯示裝置包括三組共陽(yáng)數(shù)碼管，分別用于錘擊次數(shù)的預(yù)置、錘擊次數(shù)的顯示和轉(zhuǎn)桶次數(shù)的預(yù)置，每組共陽(yáng)數(shù)碼管采用兩個(gè)NPN型的三極管驅(qū)動(dòng)，三極管的基極連接AT89S52集成電路單片機(jī)的P2 口上，共陽(yáng)數(shù)碼管的筆畫(huà)端經(jīng)過(guò)480Ω的電阻限流全部接在了 PO 口上；所述繼電器驅(qū)動(dòng)裝置包括電壓為5V的微型繼電器；所述人機(jī)接口按鍵包括兩個(gè)用于設(shè)備的啟動(dòng)與停止的按鍵、兩個(gè)用于擊實(shí)次數(shù)的預(yù)置按鍵和兩個(gè)用于轉(zhuǎn)桶次數(shù)的預(yù)置按鍵，其中四個(gè)預(yù)置按鍵接在AT89S52集成電路單片機(jī)的P2 口上，啟動(dòng)與停止按鍵接在AT89S52集成電路單片機(jī)的P3 口上；所述上限位傳感器和下限位傳感器分別連接在所述AT89S52集成電路單片機(jī)的第14和15腳。根據(jù)本發(fā)明一種用于全自動(dòng)氣動(dòng)擊實(shí)儀的電氣控制系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例，結(jié)合圖3可知，所述手動(dòng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的手動(dòng)檔分為提升手動(dòng)檔、下降手動(dòng)檔和轉(zhuǎn)桶手動(dòng)檔，手動(dòng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的自動(dòng)檔分為提升自動(dòng)檔、下降自動(dòng)檔和轉(zhuǎn)桶自動(dòng)檔，所述控制繼電器的線圈分為提升線圈TQ、下降線圈XQ和轉(zhuǎn)桶線圈ZQ，所述控制繼電器的常開(kāi)接點(diǎn)分為提升接點(diǎn)TQ-1、下降接點(diǎn)XQ-1和轉(zhuǎn)桶接點(diǎn)ZQ-1，所述提升線圈TQ、提升手動(dòng)檔、手動(dòng)提升按鈕ANl依次串接，所述下降線圈XQ、下降手動(dòng)檔和手動(dòng)下降按鈕AN2依次串接，所述轉(zhuǎn)桶線圈ZQ、轉(zhuǎn)桶手動(dòng)檔和手動(dòng)轉(zhuǎn)桶按鈕AN3依次串接，所述提升接點(diǎn)TQ-1串接在升降氣缸上用于控制重錘提升的電控閥線圈T供電電源上，所述下降接點(diǎn)XQ-1串接在升降氣缸上用于控制重錘下降的電控閥線圈X供電電源上，所述轉(zhuǎn)桶接點(diǎn)ZQ-1串接在用于轉(zhuǎn)動(dòng)土料桶角度的轉(zhuǎn)動(dòng)氣缸電控閥線圈Z供電電源上，所述提升線圈TQ和提升接點(diǎn)TQ-1相匹配，下降線圈XQ和下降接點(diǎn)XQ-1相匹配，轉(zhuǎn)桶線圈ZQ和轉(zhuǎn)桶接點(diǎn)ZQ-1相匹配。根據(jù)本發(fā)明一種用于全自動(dòng)氣動(dòng)擊實(shí)儀的電氣控制系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述提升線圈TQ還串接有與下降線圈XQ相匹配的常閉接點(diǎn)XQ-2，所述下降線圈XQ還串接有與提升線圈TQ相匹配的常閉接點(diǎn)TQ-2。根據(jù)本發(fā)明一種用于全自動(dòng)氣動(dòng)擊實(shí)儀的電氣控制系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，電源控制裝置主要由電源變壓器，整流橋、濾波電容和穩(wěn)壓器組成。根據(jù)本發(fā)明一種用于全自動(dòng)氣動(dòng)擊實(shí)儀的電氣控制系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，電源控制裝置連接有由LED發(fā)光二極管和降壓電阻Rl串接成的工作提示燈電路。圖5和圖6示出了本發(fā)明一種用于全自動(dòng)氣動(dòng)擊實(shí)儀的電氣控制方法的一個(gè)實(shí)施例:一種用于全自動(dòng)氣動(dòng)擊實(shí)儀的電氣控制方法，包括重錘升降控制方法和轉(zhuǎn)桶轉(zhuǎn)動(dòng)控制方法，其中所述重錘升降控制方法如下:狀態(tài)初始化，如果設(shè)備是初始化狀態(tài)，設(shè)定重錘升降控制為上升狀態(tài)，設(shè)定轉(zhuǎn)桶轉(zhuǎn)動(dòng)等待時(shí)間，并設(shè)定從轉(zhuǎn)桶轉(zhuǎn)動(dòng)控制為待轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)；如果設(shè)備不是初始化狀態(tài)，判斷是否處于提升狀態(tài)，如果是，則提升繼電器通電；如果設(shè)備不是提升狀態(tài)，判斷是否處于頂端狀態(tài)，如果是，則提升繼電器斷電，記錄一次擊實(shí)次數(shù)，設(shè)置為下降狀態(tài)；如果設(shè)備不是處于頂端狀態(tài)，判斷是否處于下降狀態(tài)，如果是，則下降繼電器通電；如果設(shè)備不是處于下降狀態(tài)，判斷是否處于低端狀態(tài)，如果是，則下降繼電器斷電，設(shè)置為提升狀態(tài)，設(shè)置為轉(zhuǎn)桶轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)；如果設(shè)備不是處于低端狀態(tài)，或者記錄到擊實(shí)次數(shù)滿足預(yù)定次數(shù)時(shí)復(fù)位設(shè)備，結(jié)束擊實(shí)儀；所述桶轉(zhuǎn)動(dòng)控制方法如下:判斷轉(zhuǎn)桶轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，如果是，則判斷轉(zhuǎn)盤(pán)等待時(shí)間是否結(jié)束；如果等待時(shí)間已經(jīng)結(jié)束，則判斷轉(zhuǎn)盤(pán)是否啟動(dòng)，如果沒(méi)有啟動(dòng)，則設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間；如果轉(zhuǎn)盤(pán)已經(jīng)啟動(dòng)，則判斷轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間是否到預(yù)定轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間，如果是，則轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)停止；設(shè)置轉(zhuǎn)盤(pán)為以轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)。該方法具體的說(shuō):重錘升降控制為主流程，轉(zhuǎn)桶轉(zhuǎn)動(dòng)控制定位從流程，當(dāng)在系統(tǒng)被設(shè)置為運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，將開(kāi)始執(zhí)行主流程的運(yùn)行，先由初始狀態(tài)開(kāi)始，此狀態(tài)時(shí)，會(huì)將主流程置為上升狀態(tài)，并且設(shè)定轉(zhuǎn)桶轉(zhuǎn)動(dòng)等待時(shí)間I秒，并設(shè)定從流程為待轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)。在上升狀態(tài)時(shí)，將控制汽缸上升電磁閥啟動(dòng)，該狀態(tài)不是主動(dòng)切換，而是被動(dòng)切換，只有得到限位傳感器信號(hào)才會(huì)切換，從而在此之前，由于程序是循環(huán)運(yùn)行，每次循環(huán)會(huì)向電磁閥發(fā)送運(yùn)行狀態(tài)的信號(hào)，這樣也保證了上升運(yùn)行的可靠性。當(dāng)汽缸運(yùn)行到上端，上限位傳感器發(fā)送脈沖到單片機(jī)P3.3 口觸發(fā)計(jì)時(shí)器1，此時(shí)計(jì)時(shí)器I產(chǎn)生中斷，運(yùn)行中斷函數(shù)，將主流程狀態(tài)置為上端狀態(tài)。主流程在上端狀態(tài)時(shí)，停止上升電磁閥，置位為下降狀態(tài)，并將錘擊次數(shù)加一。程序再次循環(huán)進(jìn)入，將進(jìn)入下降狀態(tài)的執(zhí)行，控制下降電磁閥啟動(dòng)。當(dāng)?shù)竭_(dá)下端時(shí)，觸發(fā)下限位傳感器，下限位傳感器發(fā)送脈沖到單片機(jī)P3.4 口觸發(fā)計(jì)時(shí)器0，計(jì)時(shí)器O產(chǎn)生中斷，運(yùn)行中斷函數(shù)，置位主流程為下端狀態(tài)。程序再次循環(huán)進(jìn)入主流程，執(zhí)行下端狀態(tài)操作，停止下降動(dòng)作，同時(shí)判斷錘擊次數(shù)是否達(dá)到設(shè)定值。如果達(dá)到，將系統(tǒng)置位為初始狀態(tài)，并復(fù)位系統(tǒng)；否則，置位為上升狀態(tài)，設(shè)置轉(zhuǎn)桶為待轉(zhuǎn)動(dòng)，設(shè)置轉(zhuǎn)桶轉(zhuǎn)動(dòng)等待時(shí)間。當(dāng)轉(zhuǎn)盤(pán)最開(kāi)始為待轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)擊錘開(kāi)始上升后，延時(shí)I秒，轉(zhuǎn)盤(pán)啟動(dòng)運(yùn)行，運(yùn)行I秒時(shí)間，轉(zhuǎn)盤(pán)停止。其中使用了兩個(gè)非停機(jī)延時(shí)，該延時(shí)是通過(guò)系統(tǒng)全局時(shí)鐘來(lái)實(shí)現(xiàn)。此方法設(shè)計(jì)的系統(tǒng)還具有停機(jī)可記錄運(yùn)行狀態(tài)，再次啟動(dòng)，將繼續(xù)停止前狀態(tài)繼續(xù)執(zhí)行的功能特點(diǎn)。當(dāng)按下停止按鈕后，系統(tǒng)被置位為停止?fàn)顟B(tài)，執(zhí)行關(guān)閉各運(yùn)動(dòng)設(shè)備命令，但主流程和從流程的狀態(tài)并沒(méi)有改變，因此再次按下啟動(dòng)按鈕后，設(shè)備將繼續(xù)上次的主流程狀態(tài)和從流程狀態(tài)，以及錘擊次數(shù)計(jì)數(shù)，繼續(xù)運(yùn)行。
本發(fā)明一種用于全自動(dòng)氣動(dòng)擊實(shí)儀的電氣控制系統(tǒng)，包含7個(gè)按鍵，啟動(dòng)，停止，設(shè)定錘擊次數(shù)加減，設(shè)定轉(zhuǎn)桶次數(shù)加減，系統(tǒng)復(fù)位功能。對(duì)應(yīng)為啟動(dòng)按鈕的功能是設(shè)置系統(tǒng)為運(yùn)行狀態(tài)，停止按鈕的功能是設(shè)置系統(tǒng)為停止?fàn)顟B(tài)。擊錘次數(shù)設(shè)定加減按鍵調(diào)整擊錘次數(shù)設(shè)定值，轉(zhuǎn)桶次數(shù)設(shè)定加減按鍵調(diào)整擊錘次數(shù)設(shè)定值，并在數(shù)碼管上顯示。系統(tǒng)復(fù)位按鍵控制整個(gè)系統(tǒng)復(fù)位。由圖4可知，按鍵與AT89S52集成電路單片機(jī)的P2.4，P2.5，P2.6，P2.7，Pl.7，P3.0, P3.1端口相連，當(dāng)按鍵按下后，端口電平被強(qiáng)制拉低，端口寄存器表現(xiàn)為O狀態(tài)。該系統(tǒng)通過(guò)對(duì)按鍵連接端口寄存器掃描方式，來(lái)得到按鍵的狀態(tài)。復(fù)位按鍵直接連接到單片機(jī)的復(fù)位端，當(dāng)按下后復(fù)位端產(chǎn)生高電平，對(duì)單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位。如圖7所示，按鍵流程總體可分為兩條主線，一條為按鍵掃描，另一條為按鍵執(zhí)行。按鍵掃描與按鍵執(zhí)行不在同一流程中，即一次程序主循環(huán)只能完成按鍵掃描或者按鍵操作。在按鍵掃描中有兩種鍵碼的記錄，一種是按鍵鍵碼，主要是在掃描流程中記錄按下了哪個(gè)按鍵，按鍵鍵碼可能會(huì)出現(xiàn)誤判斷，在鍵碼真實(shí)性驗(yàn)證流程中會(huì)進(jìn)行更正。另一種是執(zhí)行鍵碼，這種是在確定了按鍵的真實(shí)性后，確定的需要執(zhí)行的鍵碼。它在鍵碼執(zhí)行操作過(guò)程中會(huì)根據(jù)執(zhí)行鍵碼的結(jié)果進(jìn)入對(duì)應(yīng)分支執(zhí)行按鍵相應(yīng)操作。在這樣設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上可以實(shí)現(xiàn)按下立即執(zhí)行、按下后抬起執(zhí)行、按下后延時(shí)一段時(shí)間執(zhí)行、按下后連續(xù)執(zhí)行等動(dòng)作響應(yīng)方式。該系統(tǒng)按鍵采用了按下后抬起動(dòng)作響應(yīng)方式，而計(jì)數(shù)器按鍵還具有長(zhǎng)按一段時(shí)間后可以實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器快速滾動(dòng)的功能。按鍵防抖技術(shù)實(shí)現(xiàn):掃描按鍵后，如果有按鍵動(dòng)作將記錄該按鍵鍵碼，由于有按鍵抖動(dòng)問(wèn)題，因此需要采用防抖措施，接下來(lái)需要對(duì)按鍵進(jìn)行真實(shí)性驗(yàn)證，在此步驟當(dāng)檢測(cè)到有按鍵時(shí)，將等待200毫秒后再次檢測(cè)如果仍然有按鍵，且鍵碼一致，將記錄該按鍵執(zhí)行碼，等待下一次主循環(huán)執(zhí)行按鍵操作。起執(zhí)彳丁功能實(shí)現(xiàn):抬起動(dòng)作執(zhí)彳丁功能是在按鍵已經(jīng)確認(rèn)了執(zhí)彳丁按鍵鍵碼后，在執(zhí)行按鍵操作之前再次進(jìn)行按鍵掃描，檢測(cè)按鍵鍵碼是否為空，即已經(jīng)抬起，一旦檢測(cè)到按鍵已經(jīng)抬起就執(zhí)行相應(yīng)按鍵操作，并復(fù)位按鍵各狀態(tài)，完成一次完整的按鍵操作，否則暫不處理等待下一系統(tǒng)主循環(huán)再次檢測(cè)該按鍵情況。如圖8所示，長(zhǎng)按下延時(shí)快速滾動(dòng)功能實(shí)現(xiàn)方法:按鍵在已經(jīng)確定被按下且確定了執(zhí)行碼后，程序開(kāi)始等待抬起狀態(tài)，此時(shí)記錄下系統(tǒng)時(shí)間，開(kāi)始等待，當(dāng)程序反復(fù)進(jìn)入判斷抬起程序時(shí)，并且判斷如果等待時(shí)間已經(jīng)超過(guò)I秒鐘，程序?qū)⒀訒r(shí)100毫秒，直接進(jìn)入執(zhí)行。此處100毫秒是用來(lái)控制快速滾動(dòng)速度的。下次進(jìn)入該程序，仍然判斷是否未抬起，是否按下時(shí)間已經(jīng)超過(guò)I秒，如果都滿足，將繼續(xù)進(jìn)入延時(shí)100毫秒后直接執(zhí)行按鍵操作。數(shù)碼管顯示實(shí)現(xiàn)方法:數(shù)碼管顯示采用逐位滾動(dòng)的顯示方式，Ims刷新一次，頻率為1kHz，對(duì)于肉眼觀察，可以認(rèn)為是一直顯示的。每次操作過(guò)程為關(guān)閉當(dāng)前數(shù)碼管，點(diǎn)亮下一數(shù)碼管并顯示其數(shù)據(jù)，直到最后一位時(shí)將又循環(huán)到第一位。刷新頻率來(lái)自于定時(shí)器2的中斷產(chǎn)生，刷新操作在中斷函數(shù)中定義。數(shù)字到數(shù)碼管顯示處理:定義從0-9的10個(gè)對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管顯示碼值，同時(shí)定義了六個(gè)數(shù)碼管顯示的碼值緩沖區(qū)，對(duì)于需要顯示的數(shù)字，轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的碼值保存到緩沖區(qū)中。當(dāng)刷新時(shí)，直接將緩沖區(qū)數(shù)值送到數(shù)碼管端口即可顯示。本發(fā)明一種用于全自動(dòng)氣動(dòng)擊實(shí)儀的電氣控制系統(tǒng)的工作原理:
可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)兩種功能，手動(dòng)功能主要用于系統(tǒng)調(diào)試，自動(dòng)功能用于系統(tǒng)的自動(dòng)運(yùn)行。手動(dòng)狀態(tài):系統(tǒng)上電后，手動(dòng)-自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)打向手動(dòng)檔。按下ANl按鈕繼電器TQ得電，TQ-1閉合，T線圈通電，提升汽缸上升，同時(shí)TQ-2斷開(kāi)，使AN2失效，避免誤操作。松開(kāi)按鈕停止動(dòng)作；同樣，按下AN2按鈕繼電器XQ得電，XQ-1閉合，X線圈通電，提升汽缸下降，同時(shí)XQ-2斷開(kāi)，使ANl失效，避免誤操作。松開(kāi)按鈕停止動(dòng)作；當(dāng)按下AN3按鈕繼電器ZQ得電，ZQ-1閉合，Z線圈通電，轉(zhuǎn)桶汽缸伸出，轉(zhuǎn)桶一次，松開(kāi)按鈕汽缸回位。自動(dòng)狀態(tài):系統(tǒng)上電后，手動(dòng)-自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)打向自動(dòng)檔。錘擊次數(shù)默認(rèn)為88次,如需改變，請(qǐng)按動(dòng)調(diào)節(jié)按鈕，設(shè)置擊錘次數(shù)，然后按下啟動(dòng)按鍵，電腦控制TQ通電，提升汽缸帶動(dòng)擊錘上升，約I秒后ZQ得電轉(zhuǎn)桶汽缸伸出，推動(dòng)料筒轉(zhuǎn)動(dòng)一次，然后回位。提升汽缸繼續(xù)上升，當(dāng)汽缸帶動(dòng)滑動(dòng)架到達(dá)上限位傳感器時(shí)，傳感器向電腦發(fā)送信號(hào)，電腦接受到信號(hào)后發(fā)出指令使TQ斷電XQ通電，停止上升動(dòng)作并轉(zhuǎn)為下降動(dòng)作，同時(shí)電腦計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)一次，并在數(shù)碼管上顯示；當(dāng)提升汽缸帶動(dòng)滑動(dòng)架下降到下限位傳感器時(shí)，下限位傳感器向電腦發(fā)送信號(hào)，電腦接受到信號(hào)后發(fā)出指令使XQ斷電TQ得電，提升汽缸上升……如此往復(fù)，實(shí)現(xiàn)擊實(shí)儀的自動(dòng)運(yùn)行。當(dāng)錘擊計(jì)數(shù)器的值達(dá)到其設(shè)定值時(shí)，擊實(shí)儀停止工作。在自動(dòng)運(yùn)行中，如出現(xiàn)問(wèn)題需要停止運(yùn)行時(shí)，請(qǐng)按下停止按鈕，擊實(shí)儀將停止工作，電腦會(huì)保持系統(tǒng)狀態(tài)。當(dāng)問(wèn)題處理完需要重新運(yùn)行時(shí)，只需按下啟動(dòng)按鈕擊實(shí)儀會(huì)繼續(xù)以原來(lái)的狀態(tài)工作，并在原來(lái)的基礎(chǔ)上計(jì)數(shù)。本發(fā)明具有以下特點(diǎn):1、自動(dòng)擊實(shí)循環(huán)中，如果中途停止工作，再次啟動(dòng)后，將以原來(lái)的狀態(tài)工作，保留原來(lái)的擊實(shí)次數(shù)，不會(huì)清零。這樣可有效避免中途停止而造成試塊的報(bào)廢，節(jié)省時(shí)間和勞力。2、本系統(tǒng)的電氣控制部分由單片機(jī)控制，單片機(jī)上有3個(gè)微型繼電器，其工作電壓為5V，而系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了由3個(gè)12V電壓供電的控制繼電器，這樣設(shè)計(jì)可以降低由微型繼電器直接控制220V交流線圈 所帶來(lái)的干擾，增加了系統(tǒng)的抗干擾能力。3、本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了手動(dòng)和自動(dòng)兩種動(dòng)作方式。手動(dòng)方式為系統(tǒng)調(diào)試階段使用，自動(dòng)方式為系統(tǒng)正常工作時(shí)使用，為設(shè)備維護(hù)提供了方便。4、該系統(tǒng)具有擊實(shí)次數(shù)可預(yù)先設(shè)定，除能滿足目前88次的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)外，還能滿足更多規(guī)范要求，使設(shè)備應(yīng)用范圍更加廣泛。5、該系統(tǒng)設(shè)計(jì)了防抖功能，使操作更準(zhǔn)確靈活。增加了按鍵延時(shí)快速增加功能，按鍵抬起執(zhí)行功能，避免了硬件電路對(duì)按鍵防抖的開(kāi)支與電路的復(fù)雜化。
權(quán)利要求
1.一種用于全自動(dòng)氣動(dòng)擊實(shí)儀的電氣控制系統(tǒng)，其特征在于:包括自動(dòng)控制電路，該電路主要由電源控制裝置、手動(dòng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、手動(dòng)操作按鈕、控制繼電器、電腦控制板和限位傳感器組成，其中所述控制繼電器的線圈、手動(dòng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的手動(dòng)檔、手動(dòng)操作按鈕依次串接后連接在電源控制裝置上，所述電腦控制板也與電源控制裝置相連接，并且電腦控制板還與手動(dòng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)中的自動(dòng)檔以及安裝在擊實(shí)儀上用于限制重錘升降高低距離的上限位傳感器和下限位傳感器相連接，所述控制繼電器的常開(kāi)接點(diǎn)設(shè)置在用于轉(zhuǎn)動(dòng)土料桶角度的轉(zhuǎn)動(dòng)氣缸供電電源上以及用于控制重錘升降的升降氣缸電源上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于全自動(dòng)氣動(dòng)擊實(shí)儀的電氣控制系統(tǒng)，其特征在于:所述電腦控制板主要由AT89S52集成電路單片機(jī)、數(shù)碼顯示裝置、繼電器驅(qū)動(dòng)裝置、人機(jī)接口按鍵和限位傳感器組成；其中所述AT89S52集成電路單片機(jī)連接有復(fù)位按鍵，還連接有11.0592M外部晶振時(shí)鐘電路，該電路中的晶振兩端分別連接有分別連一只30pf電容；所述數(shù)碼顯示裝置包括三組共陽(yáng)數(shù)碼管，分別用于錘擊次數(shù)的預(yù)置、錘擊次數(shù)的顯示和轉(zhuǎn)桶次數(shù)的預(yù)置，每組共陽(yáng)數(shù)碼管采用兩個(gè)NPN型的三極管驅(qū)動(dòng)，三極管的基極連接AT89S52集成電路單片機(jī)的P2 口上，共陽(yáng)數(shù)碼管的筆畫(huà)端經(jīng)過(guò)480Ω的電阻限流全部接在了 PO 口上；所述繼電器驅(qū)動(dòng)裝置包括電壓為5V的微型繼電器；所述人機(jī)接口按鍵包括兩個(gè)用于設(shè)備的啟動(dòng)與停止的按鍵、兩個(gè)用于擊實(shí)次數(shù)的預(yù)置按鍵和兩個(gè)用于轉(zhuǎn)桶次數(shù)的預(yù)置按鍵，其中四個(gè)預(yù)置按鍵接在AT89S52集成電路單片機(jī)的P2 口上，啟動(dòng)與停止按鍵接在AT89S52集成電路單片機(jī)的P3 口上；所述上限位傳感器和下限位傳感器分別連接在所述AT89S52集成電路單片機(jī)的第14和15腳。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于全自動(dòng)氣動(dòng)擊實(shí)儀的電氣控制系統(tǒng),其特征在于:所述手動(dòng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的手動(dòng)檔分為提升手動(dòng)檔、下降手動(dòng)檔和轉(zhuǎn)桶手動(dòng)檔，手動(dòng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的自動(dòng)檔分為提升自動(dòng)檔、下降自動(dòng)檔和轉(zhuǎn)桶自動(dòng)檔，所述控制繼電器的線圈分為提升線圈、下降線圈和轉(zhuǎn)桶線圈，所述控制繼電器的常開(kāi)接點(diǎn)分為提升接點(diǎn)、下降接點(diǎn)和轉(zhuǎn)桶接點(diǎn)，所述提升線圈、提升手動(dòng)檔、手動(dòng)提升按鈕依次串接，所述下降線圈、下降手動(dòng)檔和手動(dòng)下降按鈕依次串接，所述轉(zhuǎn)桶線圈、轉(zhuǎn)桶手動(dòng)檔和手動(dòng)轉(zhuǎn)桶按鈕依次串接，所述提升接點(diǎn)串接在升降氣缸上用于控制重錘提升的電控閥線圈供電電源上，所述下降接點(diǎn)串接在升降氣缸上用于控制重錘下降的電控閥線圈供電電源上，所述轉(zhuǎn)桶接點(diǎn)串接在用于轉(zhuǎn)動(dòng)土料桶角度的轉(zhuǎn)動(dòng)氣缸電控閥線圈供電電源上，所述提升線圈和提升接點(diǎn)相匹配，下降線圈和下降接點(diǎn)相匹配，轉(zhuǎn)桶線圈和轉(zhuǎn)桶接點(diǎn)相匹配。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于全自動(dòng)氣動(dòng)擊實(shí)儀的電氣控制系統(tǒng),其特征在于:所述提升線圈還串接有與下降線圈相匹配的常閉接點(diǎn)，所述下降線圈還串接有與提升線圈相匹配的常閉接點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于全自動(dòng)氣動(dòng)擊實(shí)儀的電氣控制系統(tǒng)，其特征在于:所述電源控制裝置主要由電源變壓器，整流橋、濾波電容和穩(wěn)壓器組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于全自動(dòng)氣動(dòng)擊實(shí)儀的電氣控制系統(tǒng),其特征在于:所述電源控制裝置連接有由LED發(fā)光二極管和降壓電阻串接成的工作提示燈電路。
7.一種用于全自動(dòng)氣動(dòng)擊實(shí)儀的電氣控制方法，其特征在于:包括重錘升降控制方法和轉(zhuǎn)桶轉(zhuǎn)動(dòng)控制方法，其中所述重錘升降控制方法如下: 狀態(tài)初始化，如果設(shè)備是初始化狀態(tài)，將主流程置為上升狀態(tài)，設(shè)定轉(zhuǎn)桶轉(zhuǎn)動(dòng)等待時(shí)間I秒，并設(shè)定從流程為待轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)； 如果設(shè)備不是初始化狀態(tài)，判斷是否處于提升狀態(tài)，如果是，則提升繼電器通電； 如果設(shè)備不是提升狀態(tài)，判斷是否處于頂端狀態(tài)，如果是，則提升繼電器斷電，記錄一次擊實(shí)次數(shù)，設(shè)置為下降狀態(tài)； 如果設(shè)備不是處于頂端狀態(tài)，判斷是否處于下降狀態(tài)，如果是，則下降繼電器通電； 如果設(shè)備不是處于下降狀態(tài)，判斷是否處于低端狀態(tài)，如果是，則下降繼電器斷電，設(shè)置為提升狀態(tài)，設(shè)置為轉(zhuǎn)桶轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)； 如果設(shè)備不是處于低端狀態(tài)，或者記錄到擊實(shí)次數(shù)滿足預(yù)定次數(shù)時(shí)復(fù)位設(shè)備，結(jié)束擊實(shí)儀； 所述桶轉(zhuǎn)動(dòng)控制方 法如下: 判斷轉(zhuǎn)桶轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，如果是，則判斷轉(zhuǎn)盤(pán)等待時(shí)間是否結(jié)束； 如果等待時(shí)間已經(jīng)結(jié)束，則判斷轉(zhuǎn)盤(pán)是否啟動(dòng)，如果沒(méi)有啟動(dòng)，則設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間； 如果轉(zhuǎn)盤(pán)已經(jīng)啟動(dòng)，則判斷轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間是否到預(yù)定轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間，如果是，則轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)停止; 設(shè)置轉(zhuǎn)盤(pán)為以轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明涉及填筑工程施工領(lǐng)域，具體涉及一種用于全自動(dòng)氣動(dòng)擊實(shí)儀的電氣控制系統(tǒng)及其控制方法，包括自動(dòng)控制電路，該電路主要由電源控制裝置、手動(dòng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、手動(dòng)操作按鈕、控制繼電器、電腦控制板和限位傳感器組成。本發(fā)明功能完善，工作穩(wěn)定可靠，操作靈活準(zhǔn)確，動(dòng)作協(xié)調(diào)，使擊實(shí)儀實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)，大大提高了工作效率；并且由于該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制方法都非常簡(jiǎn)單，成本低廉，也為擊實(shí)儀占有更大市場(chǎng)創(chuàng)造了條件，具有更為廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)G05D3/12GK103197689SQ20131009030
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月20日
發(fā)明者楊光, 陳華, 楊建平, 吳高見(jiàn), 孫林智, 梁濤, 唐暉, 丁曉勇, 李翔 申請(qǐng)人:中國(guó)水利水電第五工程局有限公司