CN1021511C - 起重机遥控装置 - Google Patents

Abstract

一种起重机遥控装置，由发令器，收令器组成。其发令器采用的多档十字开关是由发光管和光电管、电阻以及集成电路编码器组成，单片机将采集到的信号、经软件滤波、组成串行通讯码，将两种频率构成的信号送入发讯机；收令器是将收讯机来的信号经鉴频，输出到单片机的串行输入口，单片机由软件进行逻辑识别、滤波、仿真控制屏软件，经过光电隔离器触发双向可控硅，驱动中间继电器，控制起重机电机。

Description

本发明属于起重机的控制装置。是使起重机能在工作环境恶劣的情况下，实现无司机操作（即遥控操作）的装置。

一般起重机的遥控装置由发令器和收令器组成，发令器主要包括控制开关、调制器以及发讯机。收令器主要包括收讯机、解调器、放大器、中间继电器以及接触器。

苏联高洛夫基编《起重机的电气设备》一书（沈阳电气传动研究所1986年出版），叙述了苏、德、日、英等国家的起重机遥控装置。“全苏起重运输机械研究院”的遥控装置，其发令器是基于使用信号编制的不同频率特征的分离选择原则进行信号传送的。它用七个频道进行起重机控制命令的传送。民主德国研制的TMF遥控装置则使用多达30个音频通道传送信号。为此，收、发讯均有多达30个音频信号发生器和鉴频器，其结构十分复杂。英国的无线电遥控装置，使用20个遥控通道。日本遥控装置采用中规模集成电路和二进制编码的方式进行调制、解调。

综上所述，各国的起重机遥控装置，他们采用的是分立元件或是中规模集成电路，部件功能少，整体结构复杂。

本发明的目的就是针对以往起重机遥控装置的不足，设计一种结构简单，功能强大，抗干扰性较强，应用范围广的起重机遥控装置。

本发明由发令器、收令器组成。一般起重机的遥控装置的发令器是将人操纵的多档十字开关以及全机的控制按钮命令信号，经调制器编为不同频率的信号或串行二进制码，并以调频方式加以调制，送往发讯机。收令器是将收讯机收到的命令信号，送至解调器，使调频信号解调出有用的控制信号，经放大器去驱动中间继电器，然后控制起重机的电机。

本发明的发令器采用的多档十字开关是X、Y座标的，是具有3-0-3档功能的编码开关，多档十字开关是由发光管和光电管，电阻以及集成电路编码器组成，发光管安装在转动轴上，对应传送档位信息到光电管上，光电管分别接在电阻和集成电路编码器之间，集成电路编码器的4根编码器输出线输出到单片机，单片机将采集到的命令信号，经软件滤波，组成串行通讯命令码，由串行口输出到反相器，反相器的输出信号和二分频器的输出信号经选通门送入或门，串行口信号和频率信号发生器的输出信号经选通门送入或门，或门将两种频率构成的信号送入发讯机;收令器是将收讯机来的信号 经整形器去触发单稳态电路，单稳态电路和整形器的输出信号经D触发器鉴频，鉴频后的数字信号由D触发器输出到单片机的串行输入口，单片机在收到信号以后，由软件进行逻辑识别，滤波，仿真控制屏软件，经过光电隔离器触发双向可控硅，双向可控硅驱动中间继电器，然后控制起重机电机。

本发明的优点主要在于它是以大规模集成电路的单片机网为基础的。单片机的功能强大，还有串行通讯功能，开关量输入功能。单片机的软件是可编程的，所以其通讯的码制、传输速率均可改变，串行通讯口仅占用一个信道，在调制和解调方面要比已有技术的设备简单的多。将单片机做为发讯机的编码器大大地简化了发令器部分之结构，收令器中的单片机由软件识别命令码，由软件实现控制功能，代替已有技术的转换组件，将会大大减少设备的投资。因为只要改变软件就可以实现仿真各种控制屏的动作，从而统一在一种硬件之中，以一种硬件代替多种转换组件。尤为重要的是本发明设置了以下多种安全措施：非接触主令开关确保工作的安全性;发令器的循环命令码，可以确保及时修正误码;发令器设有专用保险按钮两个，防止人臂误碰手把的操作;单片机上的奇校验和软件滤波可以滤除错误命令码;光纤可以和大电流、高电压的电缆一起走线，而信号线不被强电场和强磁场污染，从而确保单片机网正确地控制各台远方的电机;可编程的软件可以仿真各类控制屏，实现单一硬件可覆盖控制全行车的控制屏，而且还可以避免触头的大联锁，确保工作的安全，单片机按口的无触头耦合是弱电到强电过渡的最可靠手段。

总之，本发明在充分考虑起重机遥控的安全性和可靠性的同时，以低成本（相对国外同类装置来说）、高效益、结构简单、功能强大、抗干扰能力强的优点，提供了可以适合各种起重机的遥控装置。

附图说明：

图1是起重机遥控装置方框图

其中：（1）-起重机整体用控制开关组

（2）、（3）-十字开关    （4）-单片机

（5）-反相器    （6）-频率信号发生器

（7）-二分频器    （8）、（9）-选通门

（10）-或门    （11）-发讯机

（12）-镉镍储电池    （13）-线路增强器

（14）-光纤通讯接口    （20）-收讯机

（21）-整形器    （22）-单稳态电路

（23）-D触发器    （24）-单片机

（25）-光电隔离器和双向可控硅

（26）-中间继电器

（M）-电动机

图2是单片机（4）中软件程序框图

图3是线路增强器的原理图

其中：（TXD）-讯号发送线    （RXD）-讯号接收线

（GND）-讯号地线

（13-3）～（13-5）-匹配电阻

（13-1）、（13-2）-匹配电容

（13-6）-线性电路

图4是光纤通讯接口

其中：（TXD）-串行发送口

（RXD）-串行口输入端

（14-1）、（14-5）-整形器

（14-2）-带尾纤的发光管

（14-4）-带尾纤的光电管

（14-3）-光纤

图5是开关量输出图

其中：（20）～（24）-同图1所示

（25-1BG）～（25-24BG）-光电隔离器

（25-1DSR）～（25-24DSR）-双向可控硅

（26-1J）～（26-24J）-中间继电器

图6是收令器单片机（24）的程序框图

图7是收令器单片机（24）的主程序图

图8是起重机遥控装置的结构示意图

其中：（FL）-发令器    （SL）-收令器

（K）-扩展器

（1）～（12）、（20）～（26）-同图1所示

（15）-钥匙开关    （16）-发令器机箱

（27）-起重机电路    （31）-收令器柜

（M）-电动机

图9是十字开关原理图

其中：（2-1）-发光管

（2-2）～（2-10）-光电管

（2-11）～（2-19）-电阻

（2-21）-集成电路编码器

（2-22）-直值表

Y0～Y3-编码器输出线

本发明可以通过下面的实施例，结合附图进一步加以说明。

参看图1，发令器（FL）由十二个部件组成：起重机整体控制的开关组（1），用来发送电源合闸、探照灯、铃或蜂鸣器、紧急停车、转换操作命令。这些命令是可能同时发生的，它们的状态直接被单片机（4）之接口所采样。各座标的操纵十字开关（2）、（3），它们在各自机构内人的多个命令不可能同时发生，所以经过内装的编码器进行编码，命令码被压缩之后再送往单片机（4）的并行口中。

全车命令和各机构被压缩的编码，经过单片机采样之后，由单片机软件滤波，消除触头之抖动，再组成串行通讯的命令帧送出。单片机经串行口输出端（TXD）送出之串行码的逻辑信号，经过反相器（5）后构成二个通门（8）、（9）的输入信号，由串行信号（TXD）之逻辑值决定是由频率信号发生器（6）之频率，还是由二分频器（7）的二分之一频率进入发讯机（11）、或门（10）构成了两种频率信号之通道。

收、发讯机用小型无线超高频对讲机，发令器内装有短天线卧于箱内。电源装置（12）供给发令器电源，由高储能镉镍电池供电。

参看图2，全车控制命令和各机构的控制命令被采样之后，由单片机（4）的软件进行滤波，并用逻辑判断其错误性质，有错时取其原值，否则取新值，准备送出之命令由软件进行编码，排队成一帧帧串行信息，调用串行通讯的服务中断子程序送出。由程序框图可知信息是周而复始的不间断送出，比起间隙式、间隔式或一次式的来源有较为可靠的信息传输效果。

收令器（SL）和扩展器（K）之组成见附图1，输出接口的细节见附图5。由收讯机（20）来的信号首先进入整形器（21），而整形器去触发单稳态电路（22），单稳态电路之参数配合D触发器（23）构成一个简单的鉴频电路，这样由收讯机送来之变频的音频信号成了数字信号进入单片机（24）的串行输入口（RXD），单片机（24）收到信号之后，由软件进行逻辑识别、滤波、仿真控制屏软件经过光电隔离器（25-1BG）～（25-24BG）去驱动强电的双向可控硅（25-1DSR）～（25-24DSR），由双向可控硅接通中间继电器（26-1J）～（26-24J），中间继电器可以实现总电源开关、探照灯、铃等起重机的全车控制，同时也实现了相应的座标机构的控制。

扩展器（K）和收令器（SL）大致相同，但不设收讯机（20）、整形器（21）、单稳态电路（22）、D触发器（23）。以有线的方式在收令器和扩展器间通讯，扩展器可以是一个也可以增加到四个。发令器（FL）、收令器（SL）和扩展器（K）组成了单片机网，单片机网灵活多变，结点（发令器、收令器、扩展器）和通讯方式之相互搭配，可以构成各种遥控系统。

单片机的程序是可编程的，根据控制之要求可以在软件之内设置时间继电器、中间继电器，由于软件内之变量可以多次调用，所以等于设置了多个时间继电器或中间继电器。通过软件之判断、处理即可以模仿各类控制屏之功能，达到软件仿真之效用。时间继电器和中间继电器均在软件之内，而在硬件上不必有实体，这样就大大简化了硬件，省掉了大联锁的电路。

扩展器（K）的串行口（RXD）通过线路增强器（13）或光纤接口（14）接收来自收令器（TXD）的信号。

参看图3，自远方来的（TXD）数据信号进入由电阻（13-3）～（13-5）以及电容（13-1）、（13-2）所组成的匹配网络，经过网络后校正了由于长线对数据信号而产生之畸变，再由线性电路（13-6）放大成（RXD）送到单片机通讯口中。

当采用光纤通讯路径时，用光纤通讯接口（14）。参看图4，串行发送口（TXD）的信号经整形器（14-1）整形放大到能够驱动带有尾纤的发光管（14-2），电信号转化成光信号在光纤（14-3）中传输，由于光纤（14-3）的传输损耗很低，每公里仅2-4分贝，在距离仅为几十米的起重机上不必采用落入光纤通讯窗口内之波长，这样则可以选用价格便宜的器件。光信号在光纤（14-3）中传输到带尾纤光电管（14-4），带尾纤的光电管将光信号转化成电信号送往整形器（14-5），电路之输出可接到串行口输入端（RXD）。

参看图6，收令器单片机（24）收讯中断程序在收到一个完整的字符后被调用，程序将识别是否帧的起始符，如果是则连续采集一帧信息，在采够一帧信息之后判断有错否，如果有错即取旧命令，无错取新命令。

参看图7，收令器单片机（24）首先取回中断程序采集的控制命令，该命令已在中断程序内滤波。程序首先处理紧急停车的全车命令和其他全车的操作命令，那就是总电源合闸还是跳开。总电源合闸之条件是已合闸或是控制开关均在零位，跳开命令之条件是已跳开或总电源钮子开关断开，程序对于各机构之命令进行扫描处理，调用各机构的控制屏仿真软件，当各机构的扫描完成后，下一个循环开始工作。控制屏的种类很多，所以仿真软件也有多个，用那种软件就将其写入只读存贮器中去。

起重机遥控装置之发令器、收令器（扩展器）的结构参看图8，便携式发令器（FL）可由操纵者随身挂在肩上，在其面板上插装有十字开关（2）、（3），全车控制用开关按钮（1），镉镍储电池（12），钥匙开关（15），机箱（16）内装有单片机（4）、反相器（5）、频率信号发生器（6）、二分频器（7）、选通门（8）、（9）、或门（10）以及发讯机（11）。

收令器（SL）的矩形柜（31）内装有收讯机（20）、整形器（21）、单稳态电路（22）、D触发器（23）、单片机（24）。由光电隔离器和双向可控硅（25），带动中间继电器（26），中间继电器接起重机电路（27）驱动电动机（M）。

柜内可以接光纤通讯接口（14）。扩展器和收令器之通讯路径可以是光纤、电缆或无线。

参看图9，该图中（2-1）是发光管，安装在转动轴上，对应（2-2）～（2-10）光电管中之一个传送档位信息，（2-2）～（2-10）是九个光电管，它们分别在电阻（2-11）～（2-19）和集成电路编码器（2-21）之间，在无光照射的光电管关闭情况下，集成电路编码器之输入为上拉高电平，而当发光管（2-1）照射到任何一个，例如（2-6）号光电管时，6号光电管导通，该发射极将集成电路编码器的6号输入脚拉到地电平，查看真值表（2-22）输出的4根编码器输出线Y0～Y3值为1010，这种编码输出的十字开关减少了计算机的接口位数。

Claims (1)

1、一种起重机遥控装置，由发令器、收令器组成，其发令器包括控制开关、调制器以及发讯机，它是将人操纵的多档十字开关以及全车控制按钮命令信号，经调制器编为不同频率的信号或串行二进制码，并以调频方式加以调制，送往发讯机；收令器包括收讯机、解调器、放大器、中间继电器，它是将接收机收到的命令信号送到解调器(鉴频电路)，使调频信号解调出有用的控制信号，经放大器去驱动中间继电器，然后控制起重机电机，其特征在于，所述的发令器(FL)采用的多档十字开关(2、3)是由发光管(2-1)和光电管(2-2～2-10)，电阻(2-11～2-19)以及集成电路编码器(2-21)组成，发光管(2-1)安装在转动轴上，对应传送档位信息到光电管(2-2～2-10)上，光电管(2-2～2-10)分别接在电阻(2-11～2-19)和集成电路编码器(2-21)之间，集成电路编码器(2-21)的4根编码器输出线(Y0～Y3)输出到单片机(4)，单片机(4)将采集到的命令信号，经软件滤波，组成串行通讯命令码，由串行口(TXD)输出到反相器(5)，反相器(5)的输出信号和二分频器(7)的输出信号经选通门(8)送入或门(10)，串行口(TXD)信号和频率信号发生器(6)的输出信号经选通门(9)送入或门(10)，或门(10)将两种频率构成的信号送入发讯机(11)；所述的收令器(SL)是将收讯机(20)来的信号经整形器(21)去触发单稳态电路(22)，单稳态电路(22)和整形器(21)的输出信号经D触发器(23)鉴频，鉴频后的数字信号由D触发器(23)输出到单片机(24)的串行输入口(RXD)，单片机(24)在收到信号以后，由软件进行逻辑识别，滤波，仿真控制屏软件，经过光电隔离器(25-1BG～25-24BG)触发双向可控硅(25-10SR～25-24DSR)，双向可控硅(25-1DSR～25-24DSR)驱动中间继电器(26-1J～26-24J)。

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