CN201191366Y - 装载机集成控制器 - Google Patents
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Abstract
装载机集成控制器，属于工程机械控制技术领域。现有技术存在操作复杂、劳动强度大、易误操作、工作效率低、整车重量大、能耗高等缺陷。本实用新型包括微处理器模块、与微处理器模块相连的输入模块和功率输出模块，它还包括给上述模块供电的电源模块，所述的功率输出模块包括PWM输出电路和开关量输出电路。通过将装载机作业系统和发动机调速系统的控制集成，降低了劳动强度，提高了操作舒适性；数字设备对换挡的控制更准确，有效的保护了变速器内的元件，使变速器寿命得以极大提高，整车振动减轻，高效、节能；控制器还能对作业过程中动作进行复合、记忆，提高了工作效率；操作室不再需要机械手柄，节省了空间，提高了美观性。
Description
【技术领域】
本实用新型属于工程机械控制技术领域，具体是一种装载机用的数字式集成控制器。
【背景技术】
目前，装载机作业系统和发动机调速系统采用两套独立的系统进行操作，作业系统采用手动换向阀控制执行机构进行作业，发动机调速系统采用手动进行换挡调速，操作复杂，劳动强度大，操作人员易疲劳，经常因操作繁琐而引起误操作，工作效率低；而且系统体积较大，增加了整车重量，能耗高。
【实用新型内容】
为了克服现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型提供一种装载机集成控制器，通过数字化技术将装载机作业系统和发动机调速系统的控制集成，合二为一，以达到简化操作、降低劳动强度和误操作率、减轻车重、降低能耗、提高工作效率的目的。
为此，本实用新型采用以下技术方案：装载机集成控制器，其特征在于它包括微处理器模块、与微处理器模块相连的输入模块和功率输出模块，它还包括给上述模块供电的电源模块，所述的功率输出模块包括PWM输出电路和开关量输出电路。使用时，PWM输出电路连接比例多路阀，开关量输出电路连接换挡电磁阀。操作人员根据需要，依靠按键、旋钮等数字输入设备向控制器输入指令，输入模块接受各种外部指令信号，然后转换成与微处理器输入信号匹配的各种信号。PWM输出电路接受经过微处理器处理后的信号，输出与输入模块的输入信号成比例的PWM功率输出信号，去驱动比例多路阀工作，达到控制作业系统的目的，PWM输出电路还可把比例多路阀的电流反馈给微处理器进行电流闭环控制；而开关量输出电路则由微处理器模块控制，可输出不同挡位的高低电平信号，以驱动不同的换挡电磁阀，达到发动机调速目的。由此，本实用新型将装载机作业系统和发动机调速系统的控制集成在一个控制器内，而数字设备的操作远远比机械手动设备简单，降低了劳动强度和误操作率，提高了工作效率；数字设备的体积和重量也较小，从而减轻了车重，降低了能耗。
作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本实用新型采取如下技术措施：
所述的功率输出模块连有安全输出通断电路。安全输出通断电路通过外部电源供电，根据输出使能信号控制PWM输出电路和开关量输出电路的通断；当输出使能信号为高电平时，安全输出通断电路允许功率输出模块可以进行功率输出，当输出使能信号为低电平时，安全输出通断电路不允许功率输出模块工作。
所述的输入模块包括开关量输入电路、频率输入电路、电压输入电路、电流输入电路和温度输入电路，分别对应输入各种不同的信号。其中，开关量输入电路与频率输入电路的输出与微处理器数字量输入相连，电压输入电路、电流输入电路和温度输入电路与微处理器的A/D转换器相连。
所述的微处理器模块连有电流输出电路，以留作测试或者其他元器件的电源使用。
所述的微处理器模块连有接口驱动电路，接口驱动电路为控制器与其他具有CAN总线功能的控制器或者外设进行通讯的CAN总线驱动电路。
所述的电源模块连有电压输出电路，把电源模块输出电压转换成各种挡次的参考电压进行输出，以留作测试或者作为其他元器件(如电子手柄)的电源。
所述的电源模块为具有看门狗电路的电源模块，把外部电源电压转换成与之相连的微处理器模块和电压输出电路所需的电压；如果外部供电电压欠压或者超压，则看门狗输出异常脉冲；如果外部供电电压正常，则看门狗输出正常脉冲。看门狗输出异常脉冲时，微处理器模块和电压输出电路则不工作；看门狗输出正常脉冲时，微处理器模块和电压输出电路正常工作。
所述的开关量输出电路为两个，其中一个与微处理器模块之间设有输出电平状态反馈线路。输出电平状态反馈线路可把目前输出电平的高低状态反馈给微处理器，进而读取目前的挡位信息。
所述的电源模块连接有脉冲使能电路。脉冲使能电路根据控制器使能信号是否高电平来控制电源模块工作与否。
所述的微处理器模块通过SPI总线与电源模块和安全输出通断电路相连。便于微处理器对电源模块工作状态进行查询以及对安全输出通断电路进行监控的总线，安全输出通断电路还可从SPI总线上的信息选择哪一路功率输出工作。
有益效果：本实用新型通过将装载机作业系统和发动机调速系统的控制集成，用电手柄取代机械手柄，降低了劳动强度，提高了操作舒适性；数字设备对换挡的控制更准确，有效的保护了变速器内的元件，使变速器寿命得以极大提高，整车振动减轻，高效、节能；控制器还能对作业过程中动作进行复合、记忆，提高了工作效率；操作室不再需要机械手柄，节省了空间，提高了美观性。
【附图说明】
图1为本实用新型原理示意图。
图2为本实用新型的一种实施示意图。
【具体实施方式】
如图1所示的装载机集成控制器，微处理器模块可采用通用产品，由中央处理器、存储器、输出控制单元、接口控制器、数字量输入和A/D转换器等构成，输入模块包括开关量输入电路、频率输入电路、电压输入电路、电流输入电路和温度输入电路，分别对应输入各种不同的信号。其中，开关量输入电路与频率输入电路的输出与微处理器数字量输入相连，电压输入电路、电流输入电路和温度输入电路与微处理器的A/D转换器相连。输出控制单元连接有功率输出模块和电流输出电路，接口控制器则连有接口驱动电路。功率输出模块包括PWM输出电路和开关量输出电路，开关量输出电路一般具有两个，其中一个与微处理器模块之间设有输出电平状态反馈线路。
电源模块具有看门狗电路，为其他电路和模块供电，其输出端连有电压输出电路。微处理器模块通过SPI总线与电源模块和安全输出通断电路相连，安全输出通断电路还与功率输出模块相连并控制功率输出模块的通断。电源模块还连有脉冲使能电路。
使用时，脉冲使能电路根据控制器使能信号是否高电平来控制电源模块工作与否，安全输出通断电路根据输出使能信号控制PWM输出电路和开关量输出电路的通断，而PWM输出电路和开关量输出电路分别与比例多路阀和换挡电磁阀相连，输出比例信号和开关量信号。
图2为应用本控制器的一个装载机的例子。电子手柄由人操作，发出与手柄摆动角度成比例的电压信号，此电压信号发送给控制器，经过各种处理，输出PWM信号，驱动比例多路阀工作，进而控制作业机构进行作业，譬如：动臂上升或下降，铲斗的上翻或下翻。挡位选择器发出不同的开关信号，控制器判断此信号来驱动不同的换挡电磁阀工作，从而进行换挡操作。速度传感器采集到的发动机转速信号送给控制器，控制器根据不同的速度情况，可以通过安全输出通断电路，关闭功率输出模块的某一路或几路，避免冲击以及误操作，从而保护发动机以及提高作业安全性。
作业系统和发动机调速系统的各种时序要求是通过控制器中的软件来实现的，譬如：强制换挡，从最大后退挡到最大前进挡或者相反，必须经过中间的停车挡，控制器通过驱动不同的换挡电磁阀工作来实现强制换挡要求。复合动作，动臂提升的过程中复合铲斗的下翻动作，动臂下降的过程中复合铲斗的上翻动作，这些动作可由控制器同时驱动不同的比例多路阀来实现。自动换挡，在铲斗铲料的过程中，控制器通过驱动相应的换挡电磁阀切换到前进慢挡进行工作，以提高铲料的推力。
按下AUTO按钮后，控制器可以对作业过程中的重复动作进行记忆，第二次动作时，根据不同的挡位信息，作业系统能自动进行相应的操作，大大降低劳动强度，提高工作效率。
Claims (10)
1、装载机集成控制器，其特征在于：它包括微处理器模块、与微处理器模块相连的输入模块和功率输出模块，它还包括给上述模块供电的电源模块，所述的功率输出模块包括PWM输出电路和开关量输出电路。
2、根据权利要求1所述的装载机集成控制器，其特征在于：所述的功率输出模块连有安全输出通断电路。
3、根据权利要求1所述的装载机集成控制器，其特征在于：所述的输入模块包括开关量输入电路、频率输入电路、电压输入电路、电流输入电路和温度输入电路。
4、根据权利要求1所述的装载机集成控制器，其特征在于：所述的微处理器模块连有电流输出电路。
5、根据权利要求1所述的装载机集成控制器，其特征在于：所述的微处理器模块连有接口驱动电路。
6、根据权利要求1所述的装载机集成控制器，其特征在于：所述的电源模块连有电压输出电路。
7、根据权利要求1所述的装载机集成控制器，其特征在于：所述的电源模块为具有看门狗电路的电源模块。
8、根据权利要求1至7任一项所述的装载机集成控制器，其特征在于：所述的开关量输出电路为两个，其中一个与微处理器模块之间设有输出电平状态反馈线路。
9、根据权利要求1至7任一项所述的装载机集成控制器，其特征在于：所述的电源模块连接有脉冲使能电路。
10、根据权利要求2所述的装载机集成控制器，其特征在于：所述的微处理器模块通过SPI总线与电源模块和安全输出通断电路相连。
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