CN101725416A

CN101725416A - 一种油门控制电路、起重机和多油门设备控制方法

Info

Publication number: CN101725416A
Application number: CN200810170299A
Authority: CN
Inventors: 陈卫东; 曹运武; 徐胜强; 李香伟
Original assignee: Xuzhou Heavy Machinery Co Ltd
Current assignee: Xuzhou Heavy Machinery Co Ltd
Priority date: 2008-10-20
Filing date: 2008-10-20
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2028-10-20
Also published as: CN101725416B

Abstract

本发明实施例公开了一种油门控制电路，包括：信号比较单元，用于比较至少两路油门信号的强度，选择强度最大的油门信号输出至发动机控制器。还公开了一种起重机和双油门或多油门设备的控制方法，利用本发明的实施例，不需要使用切换开关，就可以完成多路油门信号的切换。在操作时，可以任意选择其中一个油门使用，使用方法与机械式控制发动机相同，降低了操作难度，提高了操作人员的体验度。

Description

一种油门控制电路、起重机和多油门设备控制方法

技术领域

本发明涉及机电技术领域，特别是一种油门控制电路、起重机和多油门设备控制方法。

背景技术

随着电子技术的飞跃发展，以及对汽车发动机的环保要求的日益提高，各种电控发动机在汽车起重机上得到了广阔的应用。

电控发动机在一般汽车上油门的控制主要是脚油门(又称主油门)、手油门(又称远程油门)，有些车辆也使用了巡航功能控制发动机的油门。对于汽车起重机而言，油门的控制不仅要具有一般汽车的常规油门控制。由于起重机在动作支腿作业、起重作业等工况时，还会对发动机的转速有不同的要求，因此起重机的电控发动机油门控制模式不同于一般汽车中所使用的电控发动机油门控制模式。

电控发动机是通过发动机的电子控制单元的智能控制的，电子控制单元对发动机的各种动作进行管理，对系统进行故障的自动诊断，对发动机进行自我保护。各种油门控制的要求向电子控制单元提出申请，电子控制单元根据发动机与整机的运行状态，给出一个合理的发动机运行速度。

根据汽车起重机的工作特点，油门的工作方式分为以下几种情况：发动机的怠速与最高转速的设定，主油门，上车油门(也称远程油门)，开关油门，(也称支腿油门)。下面对主油门和上车油门的控制模式进行介绍。

1、主油门：汽车起重机的行车用油门控制，安装在驾驶室内，根据行车的需要，把驾驶员对油门踏板的压下角度转变为模拟的电压信号，传输给电子控制单元，即时调整发动机的转速，满足行车的需要。

2、上车油门：用于汽车起重机的上车起重作业的油门控制。需要使用上车油门时，操纵油门切换开关，或直接给发动机电子控制单元一个请求操纵上车油门的信号，发动机即进入上车油门有效状态，此时调整上车油门的开启程度，通过汽车起重机的中心回转体电刷，把信号传输给电子控制单元，改变发动机的转速。油门切换信号有效后，用于行车的主油门自动失效。

电控发动机的油门由电位计的电压大小来控制，且接入点只有一个，安装了脚油门就很难同时安装手油门。但是，由于灵敏度和操作环境的需要，大部分工程机械对手油门的依赖性很高。比如只安装一台发动机的起重机，上下车操纵点不在一个地方：下车行走时在驾驶室用脚油门操纵，上车作业时必须在上车的操纵室里通过手油门操纵。由于电控发动机无法同时接受两路油门信号，只能利用切换开关的方式来进行切换。即手油门与脚油门不能同时使用，需用切换开关来不断转换油门，操作很不方便。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术中至少存在如下问题：在现有技术中，使用脚油门时，将切换开关切换到脚油门一侧，此时，上车油门不起作用。需要用上车油门时，再将切换开关切换到上车油门一侧，此时，脚油门不起作用。当上车油门与脚油门相距较远时，切换开关不论安装在什么位置，都将对操作带来困难。另外，电控发动机的发展历史很短，机械式控制发动机中手油门与脚油门不需要切换。现有技术中的解决方式不适合操作人员的操作习惯。

发明内容

有鉴于此，本发明一个或多个实施例的目的在于提供一种油门控制电路、起重机和多油门设备控制方法，以实现在不需要切换开关的情况下，实现双油门或多油门设备的控制。

为解决上述问题，本发明实施例提供了一种油门控制电路，包括：

信号比较单元，用于比较至少两路油门信号的强度，选择强度最大的油门信号输出至发动机控制器。

还提供了一种起重机，包括油门控制电路，所述油门控制电路包括：

还提供了一种双油门或多油门设备的控制方法，包括：

比较至少两路油门信号的强度，选择强度最大的油门信号输出至发送机控制器。

本发明通过在发动机与多路油门之间增加了一个控制电路，控制电路的输入端可以同时接受上车油门与脚油门或更多路油门信号的输入，控制电路对油门信号进行处理后，输出需要的油门信号到发动机，控制发动机的工作。

与现有技术相比，本发明实施例具有以下优点：

首先，不需要使用切换开关，就可以完成多路油门信号的切换。

其次，在操作时，可以任意选择其中一个油门使用，使用方法与机械式控制发动机相同，降低了操作难度，提高了操作人员的体验度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示，是本发明的实施例一的结构框图；

图2所示，是本发明的实施例二的结构框图；

图3所示，是本发明的实施例三的电路图；

图4所示，是本发明的实施例四的框图；

图5所示，是本发明的实施例五的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

首先，介绍与本发明中使用的重要概念。

电控发动机是指具有以下功能的发动机：发动机的转速、喷油量、扭矩输出曲线等运行情况均由电子模块进行控制，还可以通过电子控制模块输出实际运行时间、燃油消耗、负载系数、故障情况等运行数据。

机械发动机是指具有以下功能的发动机：发动机所有运行情况的控制，都只能靠调整机械零部件的运动关系来进行。

本发明的技术方案可以应用到所有配置有电控发动机的履带式起重机、汽车起重机以及其他存在双油门并需要进行双油门人工切换的设备，还可以应用于多油门的设备中。

本发明的基本原理在于：同时接收两个以上的油门信号输入，对输入的各油门信号进行处理，如进行比较选择或强度监测，根据实际需要选择合适的信号，如选择其中较强的输入信号或信号质量稳定的输入信号，将被选中的信号输出给发动机控制器，依据被选择的信号来控制发动机的工作。从而解决了电控发动机油门控制只有一个电位计接入点，不能同时接受两路或多路信号输入的技术问题。

如图1所示，是本发明的实施例一的结构框图，本实施例配置了双油门控制电路。

控制电路接收脚油门信号和上车油门信号两个输入信号，对输入信号进行信号处理后，将处理结果送到发动机控制器，控制发动机的工作状态。

如图2所示，是本发明的实施例二的结构框图，本实施例配置了多油门控制装置，能够处理三个以上的油门信号。

如图3所示，是本发明的实施例三，本实施例中给出了能够处理双油门的信号处理电路的一种具体组成方式。其组成和工作原理如下：

a、组成：信号处理电路主要有电源转换单元和信号处理单元等部分组成。

b、工作原理：

(1)电源转换单元

车载24V电源系统经电源转换模块DCM1处理后，转换为±12V电压为信号处理单元提供所需电源，其中稳压管D1、滤波电容E1、滤波电容C1用来保证输入电压的稳定性；所得的±12V电压再经三端稳压器U4和三端稳压器U5转换为信号处理单元所需的±5V电源系统，相应的滤波电容同样起到了稳定输入输出信号的作用。

对于非24V车载电源系统而言，可以使用其他的电源转换方式，这不是所属领域技术人员不必付出创造性劳动就可以理解的。当然，如果信号处理模块能够直接使用车载电源或其他电源进行工作，电源转换单元也就不是必要技术特征。

(2)信号选择单元

信号选择单元可完成双油门同时的情况下进行处理的全部功能，信号选择单元进行信号比较选择，由输入信号P1S代表上车油门和输入信号P2S代表脚油门、双路运算放大器芯片U6、电阻、电容、二极管等组成。两路输入电路为同样设计，以第一路为例进行分析说明：所述双路运算放大芯片U6用于将输入的油门信号P1S和油门信号P2S处理后，分别输入到二极管D3和二极管D5的正极；二极管D3和二极管D5的负极相连接，二极管D3和二极管D5的负极通过电阻R9与静地连接；二极管D3和二极管D5的负极输出油门信号P1S或油门信号P2S到发送机控制器。电阻R1和电容C7用于改善信号的动态特性，能够稳定信号，滤除信号中的谐波干扰；二极管D3、D5的存在起到了信号比较的作用，两路信号中较大的一路作为信号处理电路的输入信号。

如需扩展为三油门或更多数量，需要在信号比较选择电路部分将双路运算放大器芯片换为三路或多路运放芯片，电路的其他部分保持其既有状态即可。

图3所示的信号处理电路中信号选择电路利用了二极管的单向导通原理，完成信号选择。所属领域的技术人员可以根据其具体应用的工程机械的差异，选择不同控制精度的电路，来满足其具体需要，这都属于本发明的实施例的等同技术特征，从而落入本发明的保护范围。

在实际运用中，还可以将双路多路运算放大器芯片省去，直接用并联多路二极管的方式也可以获得相同的技术效果。只要能够达到需要的控制精度就可以，其技术原理主要是利用二极管的单向导通原理来完成，运算放大器芯片及相关电阻电容用来对信号进行滤波，稳定信号。

在实际运用中，还可以通过单片机或PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)控制来完成信号选择的功能。这些方式在原理上是一样的，都是通过对信号进行采集、比较、处理来完成信号选择功能，具体采用的方式不限于上述实施例所公开的方式。

(3)信号运算处理单元

信号运算处理单元可以由四运放芯片U3及相应的电阻、滑动变阻器组成，四运放芯片U3的包括第一运放U3A、第二运放U3B、第三运放U3C和第四运放U3D。第一运放U3A作为电压跟随器，可以稳定来至比较选择电路的输入信号，起到信号缓冲的作用。其输出信号经第三运放U3C、第二运放U3B两次反向比例放大运算后，输出信号至发动机控制器，从而用来调整发动机的转速。滑动变阻器VR1用来调整电压放大倍数，从而输出信号达到所需范围值；第四运放U3D及其相关电路用来补偿电路的零点漂移。

信号运算处理单元主要是对信号进行稳定处理，使输出对信号具有一定的跟随性。利用单片机或PLC编程控制也可以完成相同的功能，可以提高电路的控制精度，增加信号进入通道多路。

(4)信号锁定单元

信号锁定单元由采样保持器U2、光耦开关U1及二极管D4、D6组成。在某些工作情况下，如果需要发动机在一定转速下运行时，只须将油门调整到相应值时，接通锁定开关SW，采样保持器U2将此时信号采集并保持，使输出始终为此输入信号所对应的转速值。当有新的信号强度更高的信号输入时，发动机转速将升至相应值，当此信号去除后，发动机将继续保持上次锁定的转速值。打开锁定开关SW时，锁定功能被解除。

下面，给出在实际运用中应用图3所示的电路进行处理的过程：

输入信号P1S和输入信号P2S代表两路油门信号，当P1S＞P2S时，通过二极管D3后，信号被锁存到P1S-0.7V，同时，二极管D5将截止。此时，第一运放U3A的3脚的信号将是P1S-0.7的信号；当输入信号P1S不变，输入信号P2S增加，只要P2S＜P1S，二极管D5就达不到导通所需电压，因此电路将始终采用输入信号P1S的信号；当输入信号P2S＝输入信号P1S时，理论上信号应保持不变，但由于器件本身因制造工艺问题其性能并不能完全一样，因此信号可能有轻微变化，但仍遵从上述原理。

对于所属领域的技术人员而言，可以采用单片机或PLC控制同样可以达到上述目的。

其中，在实际运用中，还可以包括：

遥控单元，用于接收有线或无线方式从远程输入的至少两路油门信号后，将所述两路油门信号输出到所述信号比较单元。

利用遥控单元，可以在特殊的施工环境中，通过远程来控制多油门设备的运作。这种技术效果使用人工切换开关的技术方案所难以完成达到的。

如图4所示，本发明的还公开了实施例四，本实施例提供了一种起重机，包括油门控制电路，所述油门控制电路包括：

信号比较单元401，用于比较至少两路油门信号的强度，选择强度最大的油门信号输出至发动机控制器。

其中，所述起重机还可以包括：

状态采集单元402，用于采集所述起重机的状态。

通过采集起重机状态，可以记录其工作过程，也可以利用起重机状态，作为在现场或远程进行多油门信号的控制的反馈依据。

其中，所述信号比较单元包括：

双路运算放大芯片U6，二极管D3和二极管D5；

所述双路运算放大芯片U6用于将输入的油门信号P1S和油门信号P2S处理后，分别输入到二极管D3和二极管D5的正极；

二极管D3和二极管D5的负极相连接，二极管D3和二极管D5的负极通过电阻R9与静地连接；

二极管D3和二极管D5的负极输出油门信号P1S或油门信号P2S到发送机控制器。

其中，所述起重机还可以包括：

信号运算处理单元，用于将信号选择单元输出的油门信号进行缓冲放大后输出至发动机控制器；

所述信号运算处理单元包括：

四运放芯片U3，所述四运放芯片U3包括第一运放U3A、第二运放U3B、第三运放U3C和第四运放U3D；

所述第一运放U3A的端口3接收二极管D3和二极管D5的负极输出信号；

所述第一运放U3A的端口1通过电阻R3与第三运放U3C的端口9连接，第三运放U3C的端口9与端口8之间设置有滑动变阻器VR1，第三运放U3C的端口8通过电阻R4与第二运放U2B的端口6连接；

第二运放U2B的端口6通过电阻R5与第四运放U2D的端口13和14连接，第四运放U2D的端口12与滑动变阻器VR2组成的零点漂移补偿电路连接；

第二运放U2B的端口6通过电阻R6与端口7连接，端口7用于输出信号到发动机控制器。

其中，所述起重机，还可以包括：

信号锁定单元，用于锁定第一运放端口1的输出信号，所述信号锁定单元包括：

锁定开关SW，采样保持器U2，光耦开关U1，二极管D4和二极管D6；

锁定开关SW与光耦开关U1端口2相连，光耦开关U1端口7与采样保持器U2的端口8相连；

第一运放U3A的端口1与电阻R3之间设置二极管D6；采样保持器U2的端口5与二极管D4正极连接后，将二极管D6和二极管D4的负极连接后，通过电阻R3与第三运放U3C的端口9连接；

第一运放U3A的端口1和端口2与采样保持器U2的端口3连接。

本发明的起重机，可以将实施例一到实施例三的所有控制电路设置于其中，利用其控制起重机的工作过程。达到上述各个控制电路所具有的技术效果。

如图5所示，本发明还公开了实施例五，本实施例提供了一种双油门或多油门设备的控制方法，包括：

501、比较至少两路油门信号的强度；

502、选择强度最大的油门信号输出至发送机控制器。

其中，上述实施例中如果为双油门设备，则所述比较包括：

双路运算放大芯片U6将输入的油门信号P1S和油门信号P2S处理后，分别输入到二极管D3和二极管D5的正极；

二极管D3和二极管D5的负极输出油门信号P1S或油门信号P2S中信号强度最大的到发送机控制器。

其中，在将油门信号P1S或油门信号P2S输出到发送机控制器之前，还包括：

四运放芯片U3将二极管D3和二极管D5的负极输出油门信号P1S或油门信号P2S进行缓冲放大后，输出至发动机控制器。

其中，还可以包括：

第一运放U3A的端口1和端口2与采样保持器U2的端口3连接；

锁定开关SW接通后，光耦开关U1将锁定信号送到采样保持器U2；

采样保持器U2输出锁定信号到二极管D4；

二极管D4和二极管D6输出锁定信号和信号强度大的油门信号之间最大的信号到电阻R3。

本发明的方法实施例完全可以直接适用于图1-图3所示的各个电路，可以直接运用于本发明的控制电路和起重机的各个实施例。本发明的各个方法实施例与控制电路和起重机的实施例存在对应关系，重复之处不再赘述。

本发明的各个实施例中都取消了切换开关，通过各实施例中所提供的技术方案都能够可实现上车油门和脚油门同时使用的功能，当然同样适用于多油门的情况，切换开关时来回选择操作所带来的额外劳动被节省，操作人员可以直接、任意使用任何一个油门就能够完成控制，符合现有操作人员的的操作习惯，提高了用户体验度；

另一方面，由于使用切换开关，对上车油门和脚油门在安装位置会产生特殊的限制，本发明的技术方案因为不需要使用切换开关，而解决了此技术问题。可以在操作人员方便的位置上安装上车油门和脚油门，从而大大增强了操作设备的灵活性、便利性，降低了劳动强度。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件来完成。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种油门控制电路，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的油门控制电路，其特征在于，所述信号比较单元包括：

二极管(D3)和二极管(D5)；

油门信号(P1S)和油门信号(P2S)，分别输入到二极管(D3)和二极管(D5)的正极；

二极管(D3)和二极管(D5)的负极相连接，二极管(D3)和二极管(D5)的负极通过电阻(R9)与静地连接；

二极管(D3)和二极管(D5)的负极输出油门信号(P1S)或油门信号(P2S)到发送机控制器。

3.如权利要求1所述的油门控制电路，其特征在于，所述信号比较单元包括：

双路运算放大芯片(U6)，二极管(D3)和二极管(D5)；

所述双路运算放大芯片(U6)用于将输入的油门信号(P1S)和油门信号(P2S)处理后，分别输入到二极管(D3)和二极管(D5)的正极；

4.如权利要求1所述的油门控制电路，其特征在于，还包括：

信号运算处理单元，用于将信号选择单元输出的油门信号进行缓冲放大后输出至发动机控制器。

5.如权利要求4所述的油门控制电路，其特征在于，所述信号运算处理单元包括：

四运放芯片(U3)，所述四运放芯片(U3)包括第一运放(U3A)、第二运放(U3B)、第三运放(U3C)和第四运放(U3D)；

所述第一运放(U3A)的端口(3)接收二极管(D3)和二极管(D5)的负极输出信号；

所述第一运放(U3A)的端口(1)通过电阻(R3)与第三运放(U3C)的端口(9)连接，第三运放(U3C)的端口(9)与端口(8)之间设置有滑动变阻器(VR1)，第三运放(U3C)的端口(8)通过电阻(R4)与第二运放(U2B)的端口(6)连接；

第二运放(U2B)的端口(6)通过电阻(R5)与第四运放(U2D)的端口(13)和(14)连接，第四运放(U2D)的端口(12)与滑动变阻器(VR2)组成的零点漂移补偿电路连接；

第二运放(U2B)的端口(6)通过电阻(R6)与端口(7)连接，端口(7)用于输出信号到发动机控制器。

6.如权利要求1至5任一项所述的油门控制电路，其特征在于，还包括：

信号锁定单元，用于锁定第一运放端口(1)的输出信号。

7.如权利要求6所述的油门控制电路，其特征在于，所述信号锁定单元包括：

锁定开关(SW)，采样保持器(U2)，光耦开关(U1)，二极管(D4)和二极管(D6)；

锁定开关(SW)与光耦开关(U1)端口(2)相连，光耦开关(U1)端口(7)与采样保持器(U2)的端口(8)相连；

第一运放(U 3A)的端口(1)与电阻(R3)之间设置二极管(D6)；采样保持器(U2)的端口(5)与二极管(D4)正极连接后，将二极管(D6)和二极管(D4)的负极连接后，通过电阻(R3)与第三运放(U3C)的端口(9)连接；

第一运放(U3A)的端口(1)和端口(2)与采样保持器(U2)的端口(3)连接。

8.如权利要求1-5任一项所述的油门控制电路，其特征在于，还包括：

电源转换单元，用于将系统电源转换为油门控制电路的输入电源。

9.如权利要求8所述的油门控制电路，其特征在于，所述电源转换单元包括：

电源转换模块(DCM1)，稳压模块，三端稳压器(U4)，三端稳压器(U5)；

系统电源经过稳压模块和电源转换模块转换为第一电压后，输出到油门控制电路；

三端稳压器(U5)将所述第一电压转换第二电压(D1)后，输出到油门控制电路。

10.如权利要求1-5任一项所述的油门控制电路，其特征在于，还包括：

11.一种起重机，包括油门控制电路，其特征在于，所述油门控制电路包括：

12.如权利要求11所述的起重机，其特征在于，还包括：

状态采集单元，用于采集所述起重机的状态。

13.如权利要求11所述的起重机，其特征在于，所述信号比较单元包括：

双路运算放大芯片(U6)，二极管(D3)和二极管(D5)；

14.如权利要求11所述的起重机，其特征在于，还包括：

所述信号运算处理单元包括：

15.如权利要求11所述的起重机，其特征在于，还包括：

信号锁定单元，用于锁定第一运放端口(1)的输出信号，所述信号锁定单元包括：

第一运放(U3A)的端口(1)与电阻(R3)之间设置二极管(D6)；采样保持器(U2)的端口(5)与二极管(D4)正极连接后，将二极管(D6)和二极管(D4)的负极连接后，通过电阻(R3)与第三运放(U3C)的端口(9)连接；

16.一种双油门或多油门设备的控制方法，其特征在于，包括：

17.如权利要求16所述的控制方法，其特征在于，如果为双油门设备，则所述比较包括：

双路运算放大芯片(U6)将输入的油门信号(P1S)和油门信号(P2S)处理后，分别输入到二极管(D3)和二极管(D5)的正极；

二极管(D3)和二极管(D5)的负极输出油门信号(P1S)或油门信号(P2S)中信号强度最大的到发送机控制器。

18.如权利要求17所述的控制方法，其特征在于，在将油门信号(P1S)或油门信号(P2S)输出到发送机控制器之前，还包括：

四运放芯片(U3)将二极管(D3)和二极管(D5)的负极输出油门信号(P1S)或油门信号(P2S)进行缓冲放大后，输出至发动机控制器。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，还包括：

第一运放(U3A)的端口(1)和端口(2)与采样保持器(U2)的端口(3)连接；

锁定开关(SW)接通后，光耦开关(U1)将锁定信号送到采样保持器(U2)；

采样保持器(U2)输出锁定信号到二极管(D4)；

二极管(D4)和二极管(D6)输出锁定信号和信号强度大的油门信号之间最大的信号到电阻(R3)。