CN103231992B - 起重限制器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种起重限制器，包括主机与外接表头，所述主机与外接表头之间通过RS485总线进行通讯；主机包括第一处理器，第一处理器分别与第一通讯接口、串行接口交互式连接，第一处理器与继电器、通过差分放大电路与压力传感器进行电连接；所述外接表头包括第二处理器，第二处理器与第二通讯接口交互式连接，第二处理器连接有按键、数码管显示屏；所述RS485总线的两端分别与第一通讯接口、第二通讯接口连接。本发明将主机和显示报警用的外接表头进行分体式设计，通过RS485总线实现远程通讯，从而使外接表头和主机可远距离地分离安装，减小环境对压力传感器信号的干扰，精确测量起重机载荷，并很好地保护起重机。
Description
技术领域
本发明涉及水利监测自动化技术领域，具体涉及一种起重限制器。
背景技术
起重量限制器，也称超载保护器，是一种起重机械安全保护装置，可用于桥吊，门吊等起重机设备上用于在起吊货物的过程中对起重机等进行载荷测量和超载保护的装置。起重量限制器主要有电阻应变片式传感器和电器控制器两部分组成，具有声光报警、切断起重机起升回路电源、数字显示重量等功能。
起重限制器具有对应多种量程传感器的功能，现有的起重限制器多采用模拟的方式，通过调节电位器来实现这一目标。由于是采用模拟调节的，电阻温升而造成检测结果有一定的误差。另外，现有的起重限制器一般采用一体式设计，载荷数值的显示不便于观察。
发明内容
本发明的目的就是要解决上述不足，提供一种数字化功能的起重限制器，达到方便观察、检测准确的目的。
为了达到上述目的，本发明提供起重限制器，包括主机与外接表头，所述主机与外接表头之间通过RS485总线进行通讯；所述主机包括第一处理器，所述第一处理器分别与第一通讯接口、串行接口交互式连接，第一处理器的输出端与继电器连接、输入端通过差分放大电路与压力传感器进行电连接；所述外接表头包括第二处理器，所述第二处理器与第二通讯接口交互式连接，第二处理器的输入端连接有按键、输出端与数码管显示屏连接；所述RS485总线的两端分别与所述第一通讯接口、第二通讯接口连接。
进一步，所述第一处理器的第2、3、4脚与第一通讯接口连接、第1、17、18、19脚与串行接口连接、第15脚与继电器连接、第23脚与差分放大电路连接；所述第二处理器的第2、3、12脚与第二通讯接口连接、第6、7、8、9脚与按键连接、第14-19脚与数码管显示屏连接。
更进一步，所述差分放大电路包括三个运算放大器与A/D转换器，所述压力传感器的正负端分别与第一运算放大器的第3脚、第二运算放大器的第3脚连接，所述第一运算放大器与第二运算放大器的第6脚分别与第三运算放大器的第2脚、第3脚连接，所述第三运算放大器的第6脚通过A/D转换器与第一处理器的第23脚连接。
更进一步，所述第二处理器的第11脚与蜂鸣器连接，所述第二处理器的输出端电连接有指示灯。
所述继电器通过光耦与第一处理器连接。
所述第一处理器的输入端依次通过电源稳压块、变压器与电源连接。
所述第一处理器为ATMEGA8微控制器，第二处理器为AT89C2051微控制器。
所述第二处理器的输入端连接有稳压芯片，所述稳压芯片所述变压器电连接。
本发明的起重限制器是将起重机的载荷由电阻应变式压力传感器进行检测，当起重机起吊物体后，压力传感器受压产生与载荷成比例的电压信号，完成由重量到电压信号的转换。电压信号经运算放大器的放大处理与A/D转换器转换成数字信号后送往第一处理器进行处理，并将其与第一处理器中预设额定值90%、105%、130%进行比较，并将比较结果通过RS485总线传输给外接表头，并驱动相应的继电器、蜂鸣器与指示灯作用。即当载荷达到90%时，黄色指示灯亮蜂鸣器发出断续声，继电器不动作；当载荷达到105%时，延时1-2秒后如果仍然为105%则判定是超载，继电器动作断开起重机的起升动作，同时红色指示灯亮，蜂鸣器发出断续声；当载荷达到130%，继电器直接动作断开起重机的起升动作，红色指示灯亮，蜂鸣器发出断续声。当起重机在正常起吊时，继电器不动作。
本发明在工作时先将主机的继电器触点串联在起重机起升控制电路中，当第一处理器判断起重机载荷超载时，则控制继电器动作，起重机的起升电路被其切断，起重机停止起升作业，而不影响其他方向的作业。
本发明的主机采用380V交流电源供电，经变压器、电源稳压块处理后降为15V供第一处理器工作。外接表头经变压器、稳压芯片的作用将电源转换为9V电压供第二处理器工作。
本发明是将主机和显示报警用的外接表头进行分体式设计，外接表头通过RS485总线将主机检测的信息实现远程通讯，其通讯距离可达100米，从而使外接表头和主机可远距离地分离安装，使主机和压力传感器能近距离地安装，减小环境对压力传感器信号的干扰；而将显示载荷数值的外接表头可以通过电缆牵至控制室或现场合适的地方安装，不影响人员的操作和读数。
另外，外接表头可以与主机分开，将RS485总线从其第二通讯接口取下，即可作为多台主机的公用表头，在不需要同时显示的情况下降低使用成本。外接表头分体设计便于安装显示、外接表头可拆卸实现一机多用，用于同类主机的显示设置适用于多种环境。所以本起重限制器具有数字化功能，调试设置功能操作简单易懂、一体化轻量化等特点，广泛应用于工业领域的起重设备的保护、载荷显示等功能。
所以本发明的起重限制器具有运行可靠性，本发明的主机是直接安装在起重机现场与其一起运动，减小环境对压力传感器检测信号的干扰，采用数字化方式调节，相比模拟调节减小了人工误差，排除了电阻温飘误差并且由于数字式调试方便快捷，减少了出厂调试时间，提高了生产效率。精确的测量起重机载荷数据，从而能很好地保护起重机。
由于ATMEGA8微控制器与AT89C2051微控制器具有整合功能强、处理速度快、价格低的特点，适合本发明体积小、运行速度快、数据准确的要求。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明结构原理框图。
图中：1-主机，1-1-第一处理器，1-2-第一通讯接口，1-3-A/D转换器，1-4-第三运算放大器，1-5-第二运算放大器，1-6-第一运算放大器，1-7-压力传感器，1-8-电源稳压块，1-9-变压器，1-10-光耦，1-11-继电器，1-12-串行接口，1-13-差分放大电路，2-外接表头，2-1-第二处理器，2-2-第二通讯接口，2-3-稳压芯片，2-4-蜂鸣器，2-5-指示灯，2-6-数码管显示屏，2-7-按键， 3-电源。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的阐述。
如图1、图2所示：本发明提供起重限制器，包括主机1与外接表头2，所述主机1与外接表头2之间通过RS485总线进行通讯；主机1包括第一处理器1-1，第一处理器1-1的第2、3、4脚与第一通讯接口1-2连接、第1、17、18、19脚与串行接口1-12连接、第15脚通过光耦1-10与继电器1-11连接、第23脚与差分放大电路1-13连接；所述差分放大电路1-13的输入端与压力传感器1-7电连接；所述外接表头2包括第二处理器2-1，所述第二处理器2-1的第2、3、12脚与第二通讯接口2-2连接、第6、7、8、9脚与按键2-7连接、第14-19脚与数码管显示屏2-6连接；所述RS485总线的两端分别与第一通讯接口1-2、第二通讯接口2-2连接。所述差分放大电路1-13包括三个运算放大器与A/D转换器，压力传感器1-7的正负端分别与第一运算放大器1-6的第3脚、第二运算放大器1-5的第3脚连接，第一运算放大器1-6与第二运算放大器1-5的第6脚分别与第三运算放大器1-4的第2脚、第3脚连接，第三运算放大器1-4的第6脚通过A/D转换器1-3与第一处理器1-1的第23脚连接。第二处理器2-1的第11脚与蜂鸣器2-4连接，第二处理器2-1的输出端电连接有指示灯2-5。第一处理器1-1的输入端依次通过电源稳压块1-8、变压器1-9与电源3连接。第二处理器2-1的输入端通过稳压芯片2-3与变压器1-9电连接。
本发明在工作时，将外接表头和主机远距离地分离安装，使主机和压力传感器能近距离地安装在起重机附近，减小环境对压力传感器信号的干扰；而将显示载荷数值的外接表头可以通过电缆牵至控制室或现场合适的地方安装，不影响人员的操作和读数。再将主机的继电器触点串联在起重机起升控制电路中。当起重机起吊物体后，压力传感器受压产生与载荷成比例的电压信号，完成由重量到电压信号的转换。电压信号经运算放大器的放大处理与A/D转换器转换成数字信号后送往第一处理器进行处理，当第一处理器判断起重机载荷超载时，则控制继电器动作，起重机的起升电路被其切断，起重机停止起升作业，而不影响其他方向的作业。
上面所述仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神前提下，本领域普通工程技术人员对本发明技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (6)
1.起重限制器，其特征在于：包括主机与外接表头，所述主机与外接表头之间通过RS485总线进行通讯；所述主机包括第一处理器，所述第一处理器分别与第一通讯接口、串行接口交互式连接，第一处理器的输出端与继电器连接、输入端通过差分放大电路与压力传感器进行电连接；所述外接表头包括第二处理器，所述第二处理器与第二通讯接口交互式连接，第二处理器的输入端连接有按键、输出端与数码管显示屏连接；所述RS485总线的两端分别与所述第一通讯接口、第二通讯接口连接；
所述第一处理器的第2、3、4脚与第一通讯接口连接、第1、17、18、19脚与串行接口连接、第15脚与继电器连接、第23脚与差分放大电路连接；所述第二处理器的第2、3、12脚与第二通讯接口连接、第6、7、8、9脚与按键连接、第14-19脚与数码管显示屏连接；
所述差分放大电路包括三个运算放大器与A/D转换器，所述压力传感器的正负端分别与第一运算放大器的第3脚、第二运算放大器的第3脚连接，所述第一运算放大器与第二运算放大器的第6脚分别与第三运算放大器的第2脚、第3脚连接，所述第三运算放大器的第6脚通过A/D转换器与第一处理器的第23脚连接。
2.根据权利要求1所述的起重限制器，其特征在于：所述第二处理器的第11脚与蜂鸣器连接，所述第二处理器的输出端电连接有指示灯。
3.根据权利要求1所述的起重限制器，其特征在于：所述继电器通过光耦与第一处理器连接。
4.根据权利要求1所述的起重限制器，其特征在于：所述第一处理器的输入端依次通过电源稳压块、变压器与电源连接。
5.根据权利要求1所述的起重限制器，其特征在于：所述第一处理器为ATMEGA8微控制器，第二处理器为AT89C2051微控制器。
6.根据权利要求4所述的起重限制器，其特征在于：所述第二处理器的输入端连接有稳压芯片，所述稳压芯片所述变压器电连接。
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