專利名稱：無載荷傳感式起重量限制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及起重機(jī)超載監(jiān)控記錄設(shè)備，特別是涉及一種用于起重機(jī)重量顯示與限 制報(bào)警的無載荷傳感式起重量限制器。
背景技術(shù)：
起重量限制器是工業(yè)控制中起重量超載控制的重要設(shè)備。目前國內(nèi)外投入使用的起重 機(jī)超載限制器，其主要由載荷傳感器、變送器、二次儀表組成，因此，其主要特點(diǎn)是1) 通過硬件濾波電路及軟件濾波(如去極值、平均、加權(quán)、平滑等數(shù)字濾波)手段，濾除起 重機(jī)運(yùn)行時(shí)的過程擾動，以及載荷傳感器的測量噪聲。2)起重機(jī)械作業(yè)速度高，起制動 頻繁，由此產(chǎn)生的隨機(jī)性動載荷無法通過上述的濾波方法加以有效濾除。通常通過限幅、 延時(shí)、鎖定等手段進(jìn)行補(bǔ)償，其效果往往不很理想。3)頻繁起制動產(chǎn)生的動載荷往往造 成超載限制器工作穩(wěn)定性下降，產(chǎn)生誤報(bào)警，嚴(yán)重影響了起重機(jī)械的正常工作。4)載荷傳
感器由于安裝位置的影響，時(shí)常造成偏載現(xiàn)象，另外，傳感器本身的蠕變、溫漂以及劇烈 動載沖擊下的靈敏度不穩(wěn)定等因素造成超載限制器的零位漂移。這種緩變誤差無法自動校 正，影響了測量精度。因而經(jīng)常需要人工校零，技術(shù)維護(hù)工作量大，特別是載荷傳感器的 安裝十分麻煩。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種無載荷傳感式起重量限制器，以保證稱 量的穩(wěn)定和安全可靠，并且無需機(jī)械安裝。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是包括傳感器、變送器和二次儀表，變 送器和二次儀表通過信號電纜的各自含有的通訊電路相連。其中，傳感器采用電流傳感器， 其輸出端通過信號電纜與變送器的交流轉(zhuǎn)直流電壓電路、正弦波轉(zhuǎn)方波電路相連；二次儀 表設(shè)有SD卡電路，還設(shè)有與人機(jī)界面的上位機(jī)相連的通訊口和SD卡接口 。
本實(shí)用新型同傳統(tǒng)的起重量限制器相比，具有以下的主要優(yōu)點(diǎn)
其一.能夠?qū)崟r(shí)檢測并顯示載荷重量，采用的智能數(shù)據(jù)處理電路可保證稱量的穩(wěn)定和 準(zhǔn)確。
其二.可以進(jìn)行聲光報(bào)警或者控制繼電器動作，實(shí)現(xiàn)保護(hù)起重設(shè)備的功能，報(bào)警點(diǎn)和 動作點(diǎn)可以通過按鍵設(shè)置。當(dāng)載荷重量大于130%額定載荷時(shí)，繼電器直接動作限定起重 機(jī)起升功能；當(dāng)載荷重量大于105% (可設(shè)定)額定載荷時(shí)，蜂鳴器發(fā)出連續(xù)聲響，同時(shí) 紅色報(bào)警燈亮，延時(shí)1秒后，若仍有報(bào)警則控制繼電器動作，切斷起升回路，達(dá)到額定安 全保護(hù)的功能；當(dāng)載荷達(dá)到90% (可設(shè)定)額定載荷時(shí)，峰鳴器發(fā)出斷續(xù)聲響，同時(shí)預(yù)警 燈亮；當(dāng)載荷重量減至103%的額定載荷以下時(shí)，儀器自動撤銷報(bào)警，恢復(fù)正常起升功能。
其三.液晶屏顯示功能能實(shí)時(shí)顯示運(yùn)行狀態(tài)、重量以及參數(shù)的設(shè)置選項(xiàng)，配合按鍵能 對各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。其四.獨(dú)有的SD卡存儲技術(shù)和RS485遠(yuǎn)程通訊接口 ，配合專門設(shè)計(jì)的上位機(jī)軟件可方 便地對起重機(jī)狀況進(jìn)行管理統(tǒng)計(jì)。
其五.采用了掉電檢測功能，因此可實(shí)時(shí)記錄掉電時(shí)間。
其六.不使用載荷傳感器，可大大減少機(jī)械安裝勞動強(qiáng)度，而且起重量檢測精度不受 機(jī)械水平度影響。二次儀表性能優(yōu)良，穩(wěn)定性好；全部標(biāo)定由鍵盤完成，操作方便，具有 互換性；采用圖形液晶顯示屏，人機(jī)界面友好。
總之，本實(shí)用新型采用動態(tài)起重過程重量抓取技術(shù)，通過高性能微處理器智能處理變 送器的輸出數(shù)據(jù)再經(jīng)過LCD顯示實(shí)時(shí)載量，將起重狀態(tài)和載荷數(shù)據(jù)集成一體，與傳統(tǒng)的起 重量超載限制器相比，無需重力傳感，能大大減少機(jī)械安裝強(qiáng)度，起重量檢測精度不受機(jī) 械水平度影響。因此，無載荷傳感器型起重量限制器必將逐步取代傳統(tǒng)起重機(jī)超載限制器。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)方框示意圖。 圖2是圖1中交流轉(zhuǎn)直流電壓電路原理圖。 圖3是圖1中正弦波轉(zhuǎn)方波電路原理圖。
具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型提供的無載荷傳感式起重量限制器，其結(jié)構(gòu)如圖l所示包括傳感器、變 送器和二次儀表，變送器和二次儀表通過信號電纜的各自含有的通訊電路相連。其中，傳 感器采用電流傳感器，其輸出端通過信號電纜與變送器的交流轉(zhuǎn)直流電壓電路、正弦波轉(zhuǎn) 方波電路相連；二次儀表設(shè)有SD卡電路，還設(shè)有具有人機(jī)界面的上位機(jī)相連的通訊口和 SD卡接口。上位機(jī)是指PC機(jī)。
所述的變送器，還設(shè)有電源電路、放大濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、微處理器、RS485 通訊電路等電路單元，這些均同現(xiàn)有技術(shù)。其中，微處理器采用LPC2114系列的ARM微處 理器。
所述的二次儀表，還設(shè)有微處理器、電源電路(含掉電檢測)、時(shí)鐘電路、2個(gè)RS485 通訊電路(包括抗干擾隔離電路)、音頻報(bào)警、拔碼開并模式選擇、繼電器動作單元等構(gòu) 成，還連接有控制鍵盤和LCD顯示，這些均同現(xiàn)有技術(shù)。其中，微處理器采用LPC2114系 列的ARM微處理器，它通過接收來自變送器和時(shí)鐘電路輸出信號，并進(jìn)行智能數(shù)據(jù)處理后， 分別輸出控制信號給LCD顯示和繼電器動作單元；SD卡轉(zhuǎn)儲技術(shù)應(yīng)用于載荷傳感器型起 重量限制器。微處理器的輸入信號來自按鍵和變送器，輸出信號為LCD顯示、音頻報(bào)警和 繼電器動作單元，輸入輸出信號為時(shí)鐘信號、與RS485和SD卡接口的通訊信號。
所述的電流傳感器可采用霍爾傳感器，或電流互感器。
所述的交流轉(zhuǎn)直流電壓電路，由真有效值A(chǔ)C/DC轉(zhuǎn)換器芯片U1和與之相連的外圍電 路組成；其功能是直接將交流信號的有效值按比例轉(zhuǎn)換為直流電壓信號。其中真有效值 AC/DC轉(zhuǎn)換器芯片可采用AD736芯片。外圍電路包括放大器U2、若干個(gè)電阻、若干個(gè)電容、 兩個(gè)吸收二極管和正負(fù)電源組成。該交流轉(zhuǎn)直流電壓電路的各部件的連接關(guān)系如圖2所 示Ul的1腳與電容C1的正極相連，Cl的負(fù)極與U1的8腳相連并接地；Ul的2腳接定位器R2的中間端；Ul的3腳接電容C3的負(fù)極，C3的正極與Ul的6腳相連；Ul的4腳 與電容C2的負(fù)極相連，C2的正極與Ul的5腳相連；Ul的7腳接正電源，Ul的4腳接負(fù) 電源；瞬態(tài)吸收二級管D1和電阻R1、 R2并聯(lián)后一端接地，另一端接輸入端的正極(注 意D1的負(fù)極接輸入端的正極)；R3的一端與U1的6腳相連，另一端分別與C4、 R4相連， C4的另一端與地相連，R4的另一端與放大器U2的3腳相連；R5—端接地，另一端接U2 的2腳；R6的一端接U2的2腳，另一端接U2的6腳，R7的一端與U2的6腳相連，另一 端分別與瞬態(tài)吸收二級管D2的負(fù)極和輸出端相連，D2的正極接地；U2的7腳接+ 5V電 源，U2的4腳接-5V電源。
所述的正弦波轉(zhuǎn)方波電路，由比較器U3和與之相連的外圍電路組成；其功能是直接 將正弦波轉(zhuǎn)換為與之頻率相同的方波。其中比較器可采用LM393芯片。外圍電路包括兩 個(gè)電阻、+5伏電源。屮3.3伏電源組成。該正弦波轉(zhuǎn)方波電路的各部件的連接關(guān)系如圖 3所示U3的3腳接電阻R8的一端，R8的另一端與輸入端相連；U3的1腳分別與電阻 R9的一端和輸出端相連，R9的另一端接+ 3. 3V電源；U3的8腳接+ 5V電源，4腳和2腳 分別接地。
本實(shí)用新型的工作過程是變送器先通過電流傳感器采集電機(jī)轉(zhuǎn)子電流和頻率信號， 再將該信號進(jìn)行放大、A/D轉(zhuǎn)換、經(jīng)微處理器復(fù)雜運(yùn)算后得到載荷重量，并通過RS485信 號電纜傳送到二次儀表中，然后經(jīng)二次儀表中的微處理器智能處理后實(shí)現(xiàn)載荷重量的顯示 和控制繼電器動作信號的輸出。二次儀表自帶控制按鍵與LCD顯示，可手動設(shè)定起重量的 報(bào)警點(diǎn)和動作點(diǎn)，當(dāng)實(shí)時(shí)載荷超過報(bào)警點(diǎn)或動作點(diǎn)時(shí)，蜂鳴器發(fā)生報(bào)警或繼電器動作，通 過繼電器動作控制起重機(jī)械的開/斷電。繼電器動作電路一端與主控制器相連接，另一端 連接起重設(shè)備。同時(shí)二次儀表也帶有RS485通訊串口和SD卡接口，可與上位機(jī)通信，從 而實(shí)現(xiàn)控制起重機(jī)的狀態(tài)和稱量數(shù)據(jù)集成一體。上位機(jī)軟件對起重機(jī)的狀況和數(shù)據(jù)進(jìn)行管 理統(tǒng)計(jì)。
權(quán)利要求1. 無載荷傳感式起重量限制器，包括傳感器、變送器和二次儀表，變送器和二次儀表通過信號電纜與它們的通訊電路相連，其特征是傳感器采用電流傳感器，其輸出端通過信號電纜與變送器的交流轉(zhuǎn)直流電壓電路、正弦波轉(zhuǎn)方波電路相連；二次儀表設(shè)有SD卡電路，還設(shè)有具有人機(jī)界面的上位機(jī)相連的通訊口和SD卡接口。
2. 如權(quán)利要求1所述的無載荷傳感式起重量限制器，其特征是電流傳感器采用霍爾傳 感器，或電流互感器。
3. 如權(quán)利要求1所述的無載荷傳感式起重量限制器，其特征是所述的交流轉(zhuǎn)直流電壓 電路，設(shè)有真有效值A(chǔ)C/DC轉(zhuǎn)換器芯片。
4. 如權(quán)利要求3所述的無載荷傳感式起重量限制器，其特征是真有效值A(chǔ)C/DC轉(zhuǎn)換器 芯片采用AD736芯片。
5. 如權(quán)利要求1所述的無載荷傳感式起重量限制器，其特征是所述的正弦波轉(zhuǎn)方波電 路，設(shè)有比較器。
6. 如權(quán)利要求5所述的無載荷傳感式起重量限制器，其特征是比較器采用LM393芯片。
7. 如權(quán)利要求1所述的無載荷傳感式起重量限制器，其特征在于變送器設(shè)有LPC2114 系列的ARM微處理器。
8. 如權(quán)利要求1所述的無載荷傳感式起重量限制器，其特征在于二次儀表設(shè)有 LPC2114系列的ARM微處理器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及無載荷傳感式起重量限制器，包括傳感器、變送器和二次儀表，變送器和二次儀表通過信號電纜與它們的通訊電路相連，其特征是傳感器采用電流傳感器，其輸出端通過信號電纜與變送器的交流轉(zhuǎn)直流電壓電路、正弦波轉(zhuǎn)方波電路相連；二次儀表設(shè)有SD卡電路，還設(shè)有具有人機(jī)界面的上位機(jī)相連的通訊口和SD卡接口。本實(shí)用新型不使用載荷傳感器，大大減少機(jī)械安裝勞動強(qiáng)度，起重量檢測精度不受機(jī)械水平度影響；二次儀表性能優(yōu)良，穩(wěn)定性好；全部標(biāo)定由鍵盤完成，操作方便，具有互換性；采用圖形液晶顯示屏，人機(jī)界面友好。
文檔編號H04B3/00GK201224662SQ20082006585
公開日2009年4月22日 申請日期2008年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月7日
發(fā)明者劉教瑜, 周克貴, 欣 賀, 鄭方晟, 維 黃, 黃少軍 申請人:武漢理工大學(xué)