CN101927960A - 一种行车吊钩位置监测与控制装置及位置监测的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种行车吊钩位置监测与控制装置及位置监测的控制方法，它由键盘、显示屏、声光报警电路、电源电路，信号感应电路、整形放大电路、升降控制交流接触器、升降控制光电隔离电路、单片机MCU处理器、数据存储电路、升降控制驱动电路和升降控制输出电路组成。本发明通过在电机上设置霍尔传感器，就能精确地计算出电机轴的正转或反转的圈数，单片机MCU处理器从而对行车吊钩的升降高度进行精确测量、实时监测和控制。本发明具有能精确测量吊钩高度、对吊钩高度的高低位精确设限、通过智能设定和参数修正对吊钩高度进行有效地限位控制及显示、并能对异常情况及时报警和控制、增加行车运行安全性、避免事故发生的优点。

Description

一种行车吊钩位置监测与控制装置及位置监测的控制方法 
技术领域
本发明涉及行车，尤其是涉及一种行车吊钩位置监测与控制装置及位置监测的控制方法。 
背景技术
行车的吊钩在吊运货物时要不断地做上下运动，为了避免吊钩在上行时冲入并卡在卷扬机中或下行时砸到人等事故的发生，因而要对吊钩的上下行高度(即吊钩的高低位)设限。目前，吊钩的高低位限制与高度测量控制电路有以下几种： 
1、高位限的控制采用行程开关：该控制方法结构简单、方便，但只能够控制高位限，一旦出现控制失灵，吊钩就会超过高位限，冲入并卡在卷扬机中而无法下降，造成设备故障。 
2、采用编码器对吊钩的高低位限进行控制：由于吊钩的升降速度快，而编码器采集数据的速度慢，就会导致控制失误，可靠性较差；并且，编码器无法通过测量数据进行及时修正，造成测量精确不高，报警不可靠。 
3、采用雷达探测(包括光电探测)对吊钩的高低位限进行控制：由于吊钩上的货物体积大小常常会遮挡住吊钩上的反射板，从而影响雷达探测的有效距离而降低可靠性。 
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种能精确测量吊钩高度、对吊钩高度的高低位精确设限、通过智能设定和参数修正对吊钩高度进行有效地限位控制及显示、并能对异常情况及时报警和控制的行车吊钩位置监测与控制装置。 
本发明的第二个目的在于提供一种能精确控制吊钩高度、方法简单的吊钩高度位置监测的控制方法。 
本发明的第一个目的是这样实现的：一种行车吊钩位置监测与控制装置，包括键盘、显示屏、声光报警电路和电源电路，特征是还包括信号感应电路、整形放大电路、升控制交流接触器、升控制光电隔离电路、降控制交流接触器、降控制光电隔离电路、单片机MCU处理器、数据存储电路、升控制驱动电路、升控制输出电路、降控制驱动电路和降控制输出电路，信号感应电路由安装在电机外壳的支架上的霍尔传感器和均匀安装在电机轴外侧壁的磁铁块组成，霍尔传感器与整形放大电路的输入端相连，整形放大电路的输出端与单片机MCU处理器的信号输入端相连；升控制交流接触器通过升控制光电隔离电路将上升信号传输给单片机MCU处理器的升控制信号输入端；降控制交流接触器通过降控制光电隔离电路将下降信号传输给单片机MCU处理器的降控制信号输入端；单片机MCU处理器的升控制信号输出端将单片机MCU处理器发出的上升指令传输给升控制驱动电路，再由升控制驱动电路驱动升控制输出电路，控制电机带 动卷扬机、吊钩作上升运动；单片机MCU处理器的降控制信号输出端将单片机MCU处理器发出的下降指令传输给降控制驱动电路，再由降控制驱动电路驱动降控制输出电路，控制电机带动卷扬机、吊钩作下降运动。 
本发明的第二个目的是这样实现的： 
一种吊钩高度位置监测的控制方法，特征是： 
1、通过键盘将电机轴半径、卷筒转轴半径、绳索线径、设定每圈霍尔传感器脉冲信号个数、卷筒缠绕绳索每层的圈数、吊钩的上限报警及控制高度和下限报警及控制高度等参数输入给单片机MCU处理器，并通过数据存储电路中的PROM数据存储芯片将参数保存，以便实现吊钩高度的精确测量； 
2、驾驶员坐在行车的驾驶室内手握操纵杆，对欲吊起或平移或下放的货物通过控制箱内的电机主回路对吊钩进行升降控制，升控制交流接触器中的升辅助触点或降控制交流接触器中的降辅助触点导通，作为升降方向识别判断信号，经过升控制光电隔离电路或降控制光电隔离电路输入到单片机MCU处理器，单片机MCU处理器通过内部程序运算，然后发出上升指令给升控制驱动电路、升控制输出电路或发出下降指令给降控制驱动电路、降控制输出电路，使电机得电，电机轴开始正转或反转，控制吊钩的升降； 
3、电机轴旋转会带动均匀安装在电机轴外侧壁的磁铁块开始旋转，安装在电机外壳的支架上的霍尔传感器就会感应到旋转的铁块，霍尔传感器将生成的脉冲信号传输给整形放大电路，得到方波，霍尔传感器输入脉冲信号的个数作为测量显示的数据信号； 
4、方波传输给单片机MCU处理器，单片机MCU处理器根据接收到的方波数换算出绳索转动的圈数，以及升降方向识别判断信号，并由此计算出吊钩高度的升降变化值和吊钩高度，然后发出指令给电机，相应的增加和减少，并在显示屏上显示行车吊钩的运行高度； 
5、当吊钩的高度到达设定的吊钩的上限报警及控制高度或下限报警及控制高度时，单片机MCU处理器通过内部程序运算，一方面输出上限报警信号或下限报警信号传输给声光报警电路进行声光报警，提醒驾驶员采取合理措施进行反向操作；另一方面输出停止信号传输给升控制驱动电路、升控制输出电路或降控制驱动电路、降控制输出电路，使电机断电、电机轴停转，防止吊钩冲出设定位置。 
本发明通过在电机上设置霍尔传感器，就能精确地计算出电机轴的正转或反转的圈数，单片机MCU处理器从而对行车吊钩的升降高度进行精确测量、实时监测和控制，对吊钩高度进行增减处理，并不断地与事先存储在数据存储电路中的上限报警及控制高度和下限报警及控制高度进行比较，一旦吊钩的高度超过设定的上下限后就会立即进行报警和控制，防止事故的发生。本发明的内部配有备用电源，一旦失电，所有的数据都会得到保存，得电后不用再重新设定参数，显示屏会自动显示行车吊钩的高度位置，并且PROM数据存储芯片24C02具有掉电保存功能，不影响停电后，行车吊钩高度数据和其他参数丢失。本发明还可以针对可能出现的误差，通过键盘输入卷筒半径以及绳索层数不同 半径的修正值，以便能及时修正误差，保证吊钩高度的测量精度。显示屏除能自动显示行车吊钩的高度位置外，还能显示电机的转数、行车吊钩距上限或下限的距离、绳索缠绕电机轴的圈数等相关参数。因此，本发明具有能精确测量吊钩高度、对吊钩高度的高低位精确设限、通过智能设定和参数修正对吊钩高度进行有效地限位控制及显示、并能对异常情况及时报警和控制、增加行车运行安全性、避免事故发生的优点。 
附图说明
图1为本发明的结构框图； 
图2为升控制交流接触器和升控制光电隔离电路的示意图； 
图3为降控制交流接触器和降控制光电隔离电路的示意图； 
图4为升控制驱动电路和升控制输出电路的示意图； 
图5为降控制驱动电路和降控制输出电路的示意图。 
具体实施方式
下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。 
一种行车吊钩位置监测与控制装置，由信号感应电路、整形放大电路、升控制交流接触器、升控制光电隔离电路、降控制交流接触器、降控制光电隔离电路、单片机MCU处理器、数据存储电路、升控制驱动电路、升控制输出电路、降控制驱动电路、降控制输出电路键盘、显示屏、声光报警电路和电源电路组成，信号感应电路由安装在电机外壳的支架上的霍尔传感器和均匀安装在电机轴外侧壁的磁铁块组成，霍尔传感器与整形放大电路的输入端相连，整形放大电路的输出端与单片机MCU处理器的信号输入端相连；升控制交流接触器通过升控制光电隔离电路将上升信号传输给单片机MCU处理器的升控制信号输入端；降控制交流接触器通过降控制光电隔离电路将下降信号传输给单片机MCU处理器的降控制信号输入端；单片机MCU处理器的升控制信号输出端将单片机MCU处理器发出的上升指令传输给升控制驱动电路，再由升控制驱动电路驱动升控制输出电路，控制电机带动卷扬机、吊钩作上升运动；单片机MCU处理器的降控制信号输出端将单片机MCU处理器发出的下降指令传输给降控制驱动电路，再由降控制驱动电路驱动降控制输出电路，控制电机带动卷扬机、吊钩作下降运动。 
升控制交流接触器JM1中的升辅助触点JM1-1的一端接220V/380V，升辅助触点JM1-1的另一端接升控制光电隔离电路中的发光二极管LED1的阳极，发光二极管LED1的阴极接地，升控制光电隔离电路中的光敏三极管BG1的集电极和发射极分别接单片机MCU处理器的两个升控制信号输入端；降控制交流接触器JM2中的降辅助触点JM2-1的一端接220V/380V，降辅助触点JM2-1的另一端接降控制光电隔离电路中的发光二极管LED2的阳极，发光二极管LED2的阴极接地，降控制光电隔离电路中的光敏三极管BG2的集电极和发射极分别接单片机MCU处理器的两个降控制信号输入端。 
升控制驱动电路由三极管BG3、二极管D1、电阻R1和继电器J1组成，电阻R1的一端接单片机MCU处理器的升信号输出端，电阻R1的另一端接三极管BG3的基极，三极管BG3的发射极接地，三极管BG3的集电极与继电器J1的线 圈串联后接电源+V，二极管D1并联在继电器J1的线圈的两端；升控制输出电路由继电器J1的开关J1-1和升控制交流接触器JM1的线圈组成，继电器J1的开关J1-1的一端接220V/380V，另一端与升控制交流接触器JM1的线圈串联后接零线N(或相线L)。 
降控制驱动电路由三极管BG4、二极管D2、电阻R2和继电器J2组成，电阻R2的一端接单片机MCU处理器的降信号输出端，电阻R2的另一端接三极管BG4的基极，三极管BG4的发射极接地，三极管BG4的集电极与继电器J2的线圈串联后接电源+V，二极管D2并联在继电器J2的线圈的两端；降控制输出电路由继电器J2的开关J2-1和降控制交流接触器JM2的线圈组成，继电器J2的开关J2-1的一端接220V/380V，另一端与降控制交流接触器JM2的线圈串联后接零线N(或相线L)。 
一种吊钩高度位置监测的控制方法： 
1、通过键盘将电机轴半径、卷筒转轴半径、绳索线径、设定每圈霍尔传感器脉冲信号个数、卷筒缠绕绳索每层的圈数、吊钩的上限报警及控制高度和下限报警及控制高度等参数输入给单片机MCU处理器，并通过数据存储电路中的PROM数据存储芯片将参数保存，以便实现吊钩高度的精确测量； 
2、驾驶员坐在行车的驾驶室内手握操纵杆，对欲吊起或平移或下放的货物通过控制箱内的电机主回路对吊钩进行升降控制，升控制交流接触器中的升辅助触点或降控制交流接触器中的降辅助触点导通，作为升降方向识别判断信号，经过升控制光电隔离电路或降控制光电隔离电路输入到单片机MCU处理器，单片机MCU处理器通过内部程序运算，然后发出上升指令给升控制驱动电路、升控制输出电路或发出下降指令给降控制驱动电路、降控制输出电路，使电机得电，电机轴开始正转或反转，控制吊钩的升降； 
3、电机轴旋转会带动均匀安装在电机轴外侧壁的磁铁块开始旋转，安装在电机外壳的支架上的霍尔传感器就会感应到旋转的铁块，霍尔传感器将生成的脉冲信号传输给整形放大电路，得到方波，霍尔传感器输入脉冲信号的个数作为测量显示的数据信号； 
4、方波传输给单片机MCU处理器，单片机MCU处理器根据接收到的方波数换算出绳索转动的圈数，以及升降方向识别判断信号，并由此计算出吊钩高度的升降变化值和吊钩高度，然后发出指令给电机，相应的增加和减少，并在显示屏上显示行车吊钩的运行高度； 
5、当吊钩的高度到达设定的吊钩的上限报警及控制高度或下限报警及控制高度时，单片机MCU处理器通过内部程序运算，一方面输出上限报警信号或下限报警信号传输给声光报警电路进行声光报警，提醒驾驶员采取合理措施进行反向操作；另一方面输出停止信号传输给升控制驱动电路、升控制输出电路或降控制驱动电路、降控制输出电路，使电机断电、电机轴停转，防止吊钩冲出设定位置。 

Claims (4)

1.一种行车吊钩位置监测与控制装置，包括键盘、显示屏、声光报警电路和电源电路，其特征在于：还包括信号感应电路、整形放大电路、升控制交流接触器、升控制光电隔离电路、降控制交流接触器、降控制光电隔离电路、单片机MCU处理器、数据存储电路、升控制驱动电路、升控制输出电路、降控制驱动电路和降控制输出电路，信号感应电路由安装在电机外壳的支架上的霍尔传感器和均匀安装在电机轴外侧壁的磁铁块组成，霍尔传感器与整形放大电路的输入端相连，整形放大电路的输出端与单片机MCU处理器的信号输入端相连；升控制交流接触器通过升控制光电隔离电路将上升信号传输给单片机MCU处理器的升控制信号输入端；降控制交流接触器通过降控制光电隔离电路将下降信号传输给单片机MCU处理器的降控制信号输入端；单片机MCU处理器的升控制信号输出端将单片机MCU处理器发出的上升指令传输给升控制驱动电路，再由升控制驱动电路驱动升控制输出电路，控制电机带动卷扬机、吊钩作上升运动；单片机MCU处理器的降控制信号输出端将单片机MCU处理器发出的下降指令传输给降控制驱动电路，再由降控制驱动电路驱动降控制输出电路，控制电机带动卷扬机、吊钩作下降运动。
2.根据权利要求1所述的行车吊钩位置监测与控制装置，其特征在于：升控制交流接触器(JM1)中的升辅助触点JM1-1的一端接220V/380V，升辅助触点JM1-1的另一端接升控制光电隔离电路中的发光二极管(LED1)的阳极，发光二极管(LED1)的阴极接地，升控制光电隔离电路中的光敏三极管(BG1)的集电极和发射极分别接单片机MCU处理器的两个升控制信号输入端；降控制交流接触器(JM2)中的降辅助触点JM2-1的一端接220V/380V，降辅助触点JM2-1的另一端接降控制光电隔离电路中的发光二极管(LED2)的阳极，发光二极管(LED2)的阴极接地，降控制光电隔离电路中的光敏三极管(BG2)的集电极和发射极分别接单片机MCU处理器的两个降控制信号输入端。
3.根据权利要求1或2所述的行车吊钩位置监测与控制装置，其特征在于：升控制驱动电路由三极管(BG3)、二极管(D1)、电阻(R1)和继电器(J1)组成，电阻(R1)的一端接单片机MCU处理器的升信号输出端，电阻(R1)的另一端接三极管(BG3)的基极，三极管(BG3)的发射极接地，三极管(BG3)的集电极与继电器(J1)的线圈串联后接电源+V，二极管(D1)并联在继电器(J1)的线圈的两端；升控制输出电路由继电器(J1)的开关J1-1和升控制交流接触器(JM1)的线圈组成，继电器(J1)的开关J1-1的一端接220V/380V，另一端与升控制交流接触器(JM1)的线圈串联后接零线N或相线L；降控制驱动电路由三极管(BG4)、二极管(D2)、电阻(R2)和继电器(J2)组成，电阻(R2)的一端接单片机MCU处理器的降信号输出端，电阻(R2)的另一端接三极管(BG4)的基极，三极管(BG4)的发射极接地，三极管(BG4)的集电极与继电器(J2)的线圈串联后接电源+V，二极管(D2)并联在继电器(J2)的线圈的两端；降控制输出电路由继电器(J2)的开关J2-1和降控制交流接触器(JM2)的线圈组成，继电器(J2)的开关J2-1的一端接220V/380V，另一端与降控制交流接触器(JM2)的线圈串联后接零线N或相线L。
4.一种吊钩高度位置监测的控制方法，其特征在于：：
(1)、通过键盘将电机轴半径、卷筒转轴半径、绳索线径、设定每圈霍尔传感器脉冲信号个数、卷筒缠绕绳索每层的圈数、吊钩的上限报警及控制高度和下限报警及控制高度等参数输入给单片机MCU处理器，并通过数据存储电路中的PROM数据存储芯片将参数保存，以便实现吊钩高度的精确测量；
(2)、驾驶员坐在行车的驾驶室内手握操纵杆，对欲吊起或平移或下放的货物通过控制箱内的电机主回路对吊钩进行升降控制，升控制交流接触器中的升辅助触点或降控制交流接触器中的降辅助触点导通，作为升降方向识别判断信号，经过升控制光电隔离电路或降控制光电隔离电路输入到单片机MCU处理器，单片机MCU处理器通过内部程序运算，然后发出上升指令给升控制驱动电路、升控制输出电路或发出下降指令给降控制驱动电路、降控制输出电路，使电机得电，电机轴开始正转或反转，控制吊钩的升降；
(3)、电机轴旋转会带动均匀安装在电机轴外侧壁的磁铁块开始旋转，安装在电机外壳的支架上的霍尔传感器就会感应到旋转的铁块，霍尔传感器将生成的脉冲信号传输给整形放大电路，得到方波，霍尔传感器输入脉冲信号的个数作为测量显示的数据信号；
(4)、方波传输给单片机MCU处理器，单片机MCU处理器根据接收到的方波数换算出绳索转动的圈数，以及升降方向识别判断信号，并由此计算出吊钩高度的升降变化值和吊钩高度，然后发出指令给电机，相应的增加和减少，并在显示屏上显示行车吊钩的运行高度；
(5)、当吊钩的高度到达设定的吊钩的上限报警及控制高度或下限报警及控制高度时，单片机MCU处理器通过内部程序运算，一方面输出上限报警信号或下限报警信号传输给声光报警电路进行声光报警，提醒驾驶员采取合理措施进行反向操作；另一方面输出停止信号传输给升控制驱动电路、升控制输出电路或降控制驱动电路、降控制输出电路，使电机断电、电机轴停转，防止吊钩冲出设定位置。
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