CN203825126U - 一种起重机能耗监控设备 - Google Patents
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Abstract
一种起重机能耗监控设备，该起重机能耗监控设备包括电流互感器、差分比例放大器、MCU控制器、LCD显示设备、键盘设备和继电器输出回路；电流互感器与差分比例放大器相连；差分比例放大器、LCD显示设备、键盘设备、继电器输出回路均与MCU控制器相连；电流互感器将采集到的电流数据传递到差分比例放大器，由差分比例放大器将电流信号进行高精度比例放大；差分比例放大器将放大后的信号输出到MCU控制器，MCU控制器运算之后将结果通过LCD显示设备进行数据显示。本实用新型有效解决了起重机能耗测量的难题，为起重机能耗测量提供了一种低成本、高精度的解决方案，可以取代昂贵的专用计量设备，为钢厂起重机能耗测量节省了大量成本。
Description
技术领域
本实用新型属于自动化控控制技术领域，涉及一种起重机能耗监控设备。
背景技术
在钢铁企业起重机应用非常广泛，由于是钢铁制品的搬运设备，所以钢铁企业中起重机的吨位通常都很大，这就意味着，钢铁企业中起重机的能耗也是非常大的。由于国家现在大力倡导节能减排，所以钢铁企业也在紧跟形势，降低设备的能耗。而起重机的能耗通常都没有设置专有的能耗计量设备，所以造成起重机的能够计量一直是一个难题，钢铁企业只能通过变电站的能耗计量去估算起重机的一个总的能耗情况，所以具体到每一台起重机就没有有效能耗数据了，对起重机的能耗统筹安排造成很大困扰。由于起重机工作电流大，常规民用的电度表无法直接胜任这一工作，只能通过前加大变比互感器来计量起重机的能耗，如此一来，计量精度就大幅度降低，数据就失去参考价值。如果采用大容量高精度能耗计量设备，则成本过于高昂，并且大材小用造成浪费，与节能减排的初衷背道而驰。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型提供一种有效地解决方案，针对起重机特点专门设计一套起重机能耗监控设备。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种起重机能耗监控设备，包括电流互感器、差分比例放大器、MCU控制器、LCD显示设备、键盘设备和继电器输出回路；电流互感器与差分比例放大器相连；差分比例放大器、LCD显示设备、键盘设备、继电器输出回路均与MCU 控制器相连。电流互感器有三个和起重机供电电源相适应，负责采集起重机供电主回路中的电流。电流互感器将采集到的电流数据传递到差分比例放大器，由差分比例放大器将电流信号进行高精度比例放大。差分比例放大器将放大后的信号输出到MCU控制器，由MCU控制器进行运算、统计。MCU控制器运算之后将结果通过LCD显示设备进行数据显示。如果MCU控制器在运算过程中检测到电流异常，或者达到用户定义的数值，还将通过继电器输出回路将这些信号以继电器形式输出，以便进行必要的保护或驱动其他辅助设备。键盘设备负责提供人机界面的输入操作功能，操作人员通过键盘设备可以进行参数设定和画面切换。
本实用新型的有益效果是有效解决了起重机能耗测量的难题，为起重机能耗测量提供了一种低成本、高精度的解决方案，可以取代昂贵的专用计量设备，为钢厂起重机能耗测量节省了大量成本。
附图说明
图1是本实用新型的系统构成图。
图2是本实用新型MCU控制器电路图。
图3是本实用新型差分比例放大器电路图。
图4是本实用新型继电器输出回路图。
图5是本实用新型键盘设备电路图。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本实用新型的具体实施例。
实施例
本实用新型的系统构成如如图1所示，电流互感器负责采集起重机供电主回 路中的电流，由于起重机工作电流都比较大，在400A至1000A之间，这么大的电流只能由交流互感器进行采集。为了提高电流检测精度，本实施例采用了电流互感器式电流变送器，电流变送器具有精度高、稳定性高的优点，对提高整个系统精度有很大帮助。电流互感器采集到电流值后会实时转换为0到1V的直流电压信号，该信号传递到差分比例放大器，由差分比例放大器将电流信号进行高精度比例放大。差分比例放大器将放大后的信号输出到MCU控制器，MCU控制器采用ST公司的STM32系列CPU，该CPU具有稳定性高、运算速度快等优点，并具有12Bit的AD转换接口，所以可以直接接收有由差分比例放大器传递的电流采样信号。MCU控制器将该信号进行运算、转换，计算出瞬时的能耗值，然后存储到内部存储器中，然后依据时间计算出平均能耗，峰值能耗等数据，同时也统计出平均电流、峰值电流等数据。MCU控制器运算之后将结果通过LCD显示设备进行数据显示。如果MCU控制器在运算过程中检测到电流异常，或者达到用户定义的数值，还将通过继电器输出回路将这些信号以继电器形式输出，以便进行必要的保护或驱动其他辅助设备。键盘设备负责提供人机界面的输入操作功能，操作人员通过键盘设备可以进行参数设定和画面切换。
如图2是本实用新型的MCU控制器原理图。本本实施例采用了采用ST公司的STM32系列CPU，CPU的型号为STM32F103C8T7，该型号CPU具有72Mhz主频，64kb Flash Rom，20kb Ram，同时具有12bit ADC转换器10个，16bit定时器3个，RTC实时时钟1个，完全可以胜任本实用新型的要求。ST公司是世界知名MCU生产商，其产品在工业领域得到广泛应用，具有可靠性高、工作温度范围广等优点，这也是本实施例采用该CPU的原因。
在图2中，将CPU的PA0至PA2设置为电流采集输入，PA8至PA15作为键盘接口， PB0至PB11为LCD显示屏的接口，PB12至PB15为输出继电器控制接口。
图3是本实用新型的差分比例放大器原理图。图中T1是800A的电流采集变送器，其最大可以采集800A的交流电流值，输出0至10V的直流电压。R19是T1的负载电阻，P1是采样电位器。U1B和U2B构成减法电路，可以大幅度消除来自P1采样回路的工模干扰信号，提高采样精度。U3B为比例放大电路，将U1B和U2B的输出信号进行比例放大，然后输出到MCU进行运算。该电路可以通过P1的调节来修正T1的绝对采样误差，使采样精度到达最高值。
图4是本实用新型的继电器输出回路原理图。图中K1至K4是输出继电器，其驱动有ULN2003来实现。ULN2003是大电流复合晶体管驱动器，由于CPU的驱动端口无法提供足够大的电流来驱动继电器，所以需要通过ULN2003来驱动继电器组。
本实施例采用了四个继电器作为输出，其中K1作为报警输出用，而K2至K4可以由用户自定义功能使用。
图5是本实用新型的键盘设备原理图。本实施例采用了16个按键的键盘设备，如图中所示S1至S16，分别包括数字“0”至数字“9”、“返回”、“上翻”、“下翻”、“确认”、“清除”等16个功能按键。可以完成对本实用新型的所有操作，包括参数设置，继电器功能定义，历史记录查询等功能。
Claims (1)
1.一种起重机能耗监控设备，其特征在于：该起重机能耗监控设备包括电流互感器、差分比例放大器、MCU控制器、LCD显示设备、键盘设备和继电器输出回路；电流互感器与差分比例放大器相连；差分比例放大器、LCD显示设备、键盘设备、继电器输出回路均与MCU控制器相连；电流互感器有三个，和起重机供电电源相适应，负责采集起重机供电主回路中的电流；电流互感器将采集到的电流数据传递到差分比例放大器，由差分比例放大器将电流信号进行高精度比例放大；差分比例放大器将放大后的信号输出到MCU控制器，由MCU控制器进行运算、统计；MCU控制器运算之后将结果通过LCD显示设备进行数据显示；如果MCU控制器在运算过程中检测到电流异常，或者达到用户定义的数值，还将通过继电器输出回路将信号以继电器形式输出；键盘设备负责提供人机界面的输入操作功能，操作人员通过键盘设备进行参数设定和画面切换。
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| CN201420247921.3U CN203825126U (zh) | 2014-05-15 | 2014-05-15 | 一种起重机能耗监控设备 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104237625A (zh) * | 2014-10-16 | 2014-12-24 | 广州特种机电设备检测研究院 | 一种全状态起重机械电流检测仪 |
| CN113655826A (zh) * | 2020-05-12 | 2021-11-16 | 上汽通用汽车有限公司 | 蒸发器的温度控制方法和蒸发器的温度控制系统 |
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