CN201945889U - 一种移动式电控两用消防水炮的电控系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于消防技术领域，具体地说是一种移动式电控两用消防水炮的电控系统。包括由RF发送模块、16位编码开关和按键组成的遥控控制器；还包括RF接收模块，CPU，电源模块，直流无刷电机驱动器，直流电机，滤波器，电流采样模块。同现有技术相比消防炮具有可编程的自摆系统，其可以预先设定炮体的水平、垂直方向的摆动速度和角度，消防炮可以自动按照设定的运动轨迹进行自摆操作。并且消防炮还采用了霍尔元件作为限位传感器，避免了采用判断电机堵转限位方式给机械部件带来的损坏。
Description
技术领域
本实用新型属于消防技术领域，具体地说是一种移动式电控两用消防水炮的电控系统。
背景技术
三控三自式消防炮一般架设在消防车无法靠近的较大火灾现场，而且由于现场温度过高和有其他高危险源，操作人员可以撤离到安全区域进行远程遥控操作。该种消防炮可实现水平自摆操作，其有三档自摆角度可供操作人员设定，但该功能无法实现任意自摆角度的设定。该种消防炮通过检测水流、水平、俯仰电机发生堵转来判断相应的回转机构已达到机械限位，但该种方式给机械部件带来一定的磨损，对于机械部件的强度有较高的要求。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供了一种移动式电控两用消防水炮的电控系统，包括由RF发送模块、16位编码开关和按键组成的遥控控制器；还包括RF接收模块，CPU，电源模块，直流无刷电机驱动器，直流电机驱动器，直流电机，滤波器，电流采样模块，按键，其特征在于：遥控控制器将编码和按键数据发送至RF接收模块，RF接收模块识别RF发送模块发送来的16位编码与其本身的16位编码一致，并且将按键数据传送给CPU，CPU扫描按键和RF接收模块送来的信号经直流电机驱动器传送至直流电机；滤波器的输入端连接至CPU的PWM信号端，滤波器的输出端连接直流无刷电机驱动器的输入端，直流无刷电机驱动器的输出端经驱动桥堆将信号放大后传送至直流无刷电机；CPU的I/O口连接霍尔限位传感器，直流无刷电机的输出端通过电流采样模块与CPU的ADC端口相连，CPU的I/O口连接直流无刷电机的霍尔传感器形成闭环控制电路。
所述CPU用于控制直流电机实现限位的功能的端口连接另一霍尔限位传感器。
所述CPU的I/O端口连接LED发光显示器。
所述直流无刷电机采用120°霍尔反馈式的直流无刷电机。
本实用新型同现有技术相比消防炮具有可编程的自摆系统，其可以预先设定炮体的水平、垂直方向的摆动速度和角度，消防炮可以自动按照设定的运动轨迹进行自摆操作。并且消防炮还采用了霍尔元件作为限位传感器，避免了采用判断电机堵转限位方式给机械部件带来的损坏。
附图说明
图1为本实用新型电控系统的系统模块框图。
图2为本实用新型电控系统的电源模块的电路原理图。
图3为本实用新型电控系统直流无刷电机驱动模块的电路原理图。
图4为本实用新型电控系统直流电机驱动模块的电路原理图。
图5为本实用新型电控系统霍尔传感器模块的电路原理图。
图6为本实用新型电控系统CPU模块的电路原理图。
图7为本实用新型电控系统LED发光显示器的电路原理图。
图8为本实用新型电控系统RF接收模块的电路原理图。
图9为本实用新型电控系统遥控控制器的电路原理图。
具体实施方式
现结合附图对本实用新型做进一步描述。
如图1所示，RF发送模块、16位编码开关和按键组成遥控控制器，遥控控制器将编码和按键数据发送至RF接收模块，RF接收模块识别RF发送模块发送来的16为编码与其本身的16为编码一致，并且将按键数据传送给CPU，CPU扫描按键和RF接收模块送来的信号对电机进行控制。CPU的PWM端口将PWM信号传送至滤波器，滤波器将PWM信号转换为0V-5V的模拟信号，并且将该信号传送给直流无刷电机驱动器的速度控制端口，用于控制电机的转速。CPU将电机方向、使能命令 传送给直流无刷电机驱动器的方向和使能端口，用于控制电机使能和运行的方向。直流无刷电机驱动器通过扫描电机的霍尔传感数据将分配脉冲传送给直流无刷电机，并且驱动桥堆将该分配脉冲的功率放大。CPU的I/O端口通过扫描霍尔限位传感器信号的频率来计算电机的转速，并通过PID算法对输出的PWM信号的输出量进行调整实现PID闭环控制。CPU通过I/O口扫描霍尔限位传感器的信号来判断直流无刷电机运行到限位位置。电机的电流采样模块将电机的工作电流转换为电压数据，CPU的ADC端口通过检测该电压数据判断电机的工作状态。CPU将PWM信号、电机使能、方向和刹车信号传送给直流电机驱动器，并且直流电机驱动器对电机的转速、方向进行控制。电源模块将电源电压经分压器分压传送给CPU的ADC端口，CPU通过检测ADC端口的电压来判断电源模块的工作状态。CPU的I/O口驱动LED发光显示器控制系统的状态包括电池电量、电源故障、霍尔限位传感器故障、电机故障。
如图2所示，继电器J1、电阻R1、稳压器ZD1、晶体管Q1、电容E2组成电源欠压保护电路。VCC电压低于20V时晶体管Q1截止，继电器J1断路，电源供电电路被断路。稳压器T1、二极管D3、电感L1、电容E3和E4，电容C1和C2组成DCDC稳压电路，将24V电压降压稳压至12V。稳压管T2、电容E6、E7、C3、C4组成线性降压稳压电路，将12V电路降压至5V。
如图3所示，集成电路U1是直流无刷电机驱动器，驱动器的11脚位速度设置端，CPU的PWM信号经过转换后将0V-5V的模拟信号输入到直流无刷电机驱动器的11脚。电阻R13和电容C5组成驱动器的阻容振荡器，提供振荡信号给直流无刷电机驱动器的10号脚。驱动器的7号脚位输出使能端，接高电平使驱动输出使能；驱动器的23号脚为电机使能端，CPU输出TTL信号至该脚位控制电机使能；驱动器的22号脚为霍尔限位传感器角度选择端，接低电平选择120°的霍尔限位传感器；驱动器的3号脚为电机运行方向舍诊断，CPU输出TTL信号控制该脚位来控制电机的运行方向；驱动器的17号脚为电源端，提供驱动器电源；驱动器的18号脚为基准电压端，该脚设置驱动器的内部基准电压为18V；驱动器的14号脚为故障输出端，当直流无刷电机驱动器故障时该脚位输出低电平并且驱动LED发光显示器使 LED4点亮；驱动器的1、2、24号脚为上半桥的mos管并分别为Q5、Q6、Q7的脉冲分配端；驱动器的19、20、21号脚为下半桥的mos管并分别为Q8、Q9、Q10的脉冲分配端，上述6个mos管组成驱动桥堆驱动电机的U、V、W相；驱动器的4、5、6号脚为电机霍尔传感器信号输入端，驱动器根据输入的霍尔传感器信号输出分配脉冲。光耦U10、U11、U12为电机霍尔信号的隔离器；水泥电阻RT1、电阻R15、R16组成电机工作电流采样电路，将电机的工作电路转换为电压输入值驱动器以及CPU的ADC端口。
如图4所示，驱动器U2、U3分别为水流、仰俯直流电机的驱动器；两个驱动器的3号脚为电机方向设置端，CPU输出TTL信号至该脚位控制电机运行的方向；两个驱动器的5号脚为转速设置端，CPU输出PWM信号至该脚位控制电机的转速；两个驱动器的6号脚为电机使能端，CPU输出TTL信号至该脚位控制电机使能；两电机的8号脚为电机工作电流输出端，驱动器将电机工作电流转换为电压信号由该脚输出至CPU的ADC端口，并且CPU通过该电压值判断电机的工作电流；两个驱动器的2和10号脚为电机输出端，该两端接直流电机；两个驱动器的1和11号脚为自举端，接电容C10和C11。
如图5所示，插座CN5外接霍尔限位传感器；光耦U20为隔离器，光耦U20的6号脚输出TTL信号传送至CPU的I/O口。
如图6所示，CPU的25至34号脚，43和18号脚分别为按键以及RF接收模块的输入端，输入的按键定义分别是：直流、喷雾、左转、右转、上仰、下俯、水平自摆、仰俯自摆、速度0、速度1、存储、设定。CPU的41号脚输出TTL信号控制直流无刷驱动器的电机使能端；CPU的42号脚输出TTL信号控制直流无刷驱动器的方向端；CPU的44号脚为直流无刷电机的霍尔传感器的输入端；CPU的16号脚输出PWM信号，电阻R48和电容C5组成滤波器，将输出的PWM信号转换为0V-5V的模拟信号；CPU的35和38号脚输出的TTL信号分别控制两组直流电机驱动器的使能端；CPU的36和39号脚输出的PWM信号分别控制两组直流电机驱动器的转速端；CPU的37和40号脚输出的TTL信号分别控制两组直流电机驱动器的方向端；CPU的19号脚为水平霍尔限位传感器的输入端；CPU的4、5和6号脚输出TTL信号驱动LED发光显示器作为电量显示等，分别显示电量：20%、60%、100%；CPU的9号脚输出TTL信号驱动LED发光显示器作为故障指示灯，其以不同的闪烁方式分别指示：电源故障、传感器故障、电机故障；CPU的60和61号脚分别为24V、5V的ADC输入端：CPU的58和59号脚分别为两组直流电机驱动器的电机工作电流信号输入端。
如图7所示，LED发光显示器的R37、R38和R39号脚为电量显示灯；R40和R41为水平、俯仰自摆功能显示灯；R42为故障显示灯。
如图8所示，拨码开关K1、K2组成一组16位拨码开关，集成电路U17、U18组成一组16位串行移位寄存器，其将16位拨码开关的并行数据输入转换为16位串行输出至RF接收模块U19；集成电路U15、U16组成一组16为串行输入并行输出的移位寄存器，其输出的TTL信号至CPU的I/O端口作为RF接收模块的输入信号。
如图9所示，拨码开关K1、K2组成一组16位拨码开关；集成电路U3、U5组成一组16位串行移位寄存器，其将16位拨码开关的并行数据输入转换为16位串行输出至RF接收发送模块U19；按键S1至S14为输入按键，集成电路U2、U4组成一组16位串行移位寄存器，其将按键14位的并行数据输入转换为14位的串行输出至RF接收发送模块U19。
本实用新型同现有技术相比消防炮具有可编程的自摆系统，其可以预先设定炮体的水平、垂直方向的摆动速度和角度，消防炮可以自动按照设定的运动轨迹进行自摆操作。并且消防炮还采用了霍尔元件作为限位传感器，避免了采用判断电机堵转限位方式给机械部件带来的损坏隐患。
Claims (4)
1.一种移动式电控两用消防水炮的电控系统，包括由RF发送模块、16位编码开关和按键组成的遥控控制器；还包括RF接收模块，CPU，电源模块，直流无刷电机驱动器，直流电机驱动器，直流无刷电机，直流电机，滤波器，电流采样模块，按键，其特征在于：遥控控制器将编码和按键数据发送至RF接收模块，RF接收模块识别RF发送模块发送来的16位编码与其本身的16位编码一致，并且将按键数据传送给CPU，CPU扫描按键和RF接收模块送来的信号经直流无刷电机驱动和直流电机驱动器传送至直流无刷电机和直流电机；滤波器的输入端连接至CPU的PWM信号端，滤波器的输出端连接直流无刷电机驱动器的输入端，直流无刷电机驱动器的输出端经驱动桥堆将信号放大后传送至直流无刷电机；CPU的I/O口连接霍尔限位传感器，直流无刷电机的输出端通过电流采样模块与CPU的ADC端口相连，CPU的I/O口连接直流无刷电机的霍尔传感器形成闭环控制电路；电源模块电源电压经分压器分压传送给CPU的ADC端口。
2.根据权利要求1所述的一种移动式电控两用消防水泡的电控系统，其特征在于：所述CPU用于控制直流电机实现限位的功能的端口连接另一霍尔限位传感器。
3.根据权利要求1所述的一种移动式电控两用消防水泡的电控系统，其特征在于：所述CPU的I/O端口连接LED发光显示器。
4.根据权利要求1所述的一种移动式电控两用消防水泡的电控系统，其特征在于：所述直流无刷电机采用120°霍尔反馈式的直流无刷电机。
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2011
- 2011-03-23 CN CN2011200786942U patent/CN201945889U/zh not_active Expired - Lifetime
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| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: SHANGHAI WUJIN FIRE FIGHTING EQUIPMENT CO., LTD. |
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| TR01 | Transfer of patent right |
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Granted publication date: 20110824 |
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