CN2051987U - 起重机遥控装置 - Google Patents

Abstract

一种起重机摇控装置，主要特征是发令器包括操 纵开关、编码调制器、单片机、无线发讯机，收令器包 括无线收讯机、解调器、单片机、可编程序控制器，收 令器箱体一侧装有光纤通讯盒，可将收令器和扩展器 接通。扩展器包括单片机、可编程序控制器，该装置 是由于发令、收令、扩展器之间构成了单片机网，故具 有结构简单，功能强大，安全可靠以及抗干扰能力强 等优点，是应用范围很广，经济合理的一种新型起重 机遥控设备。

Description

本实用新型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，收令器主要包括接收机、解调器、放大器、中间继电器以及接触器。

苏联高洛夫斯基编《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、美、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。它用七个频道传送一台起重机的控制命令。每个频道有不同的频率，该频道由主令开关调制，频率的发生是永久磁电介质的电感和电容电路所产生，电路由一个带反馈的半导体晶体管所组成。多个控制信号之命令以频率合成之形式加于混频电路之中，借助于该电路混合加进去的所有信号，把合成后的信号加给辅助调制器，继而接到发讯机，其收令器是由接收机和七个频道的识别电路控制组件，以及转换组件所组成。由转换组件去控制接触器组，然后再驱动起重机电机，转换组件是控制组件与接通、分断起重机电机接触器组的中间环节，其种类很多，结构复杂。

民主德国研制的TMF遥控装置的通讯，是以多达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。

日本的遥控发讯机是由中规模集成电路按二进制编码去调制，由高频发讯机发送的。

综上所述，各国的起重机无线遥控装置，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。

本实用新型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。

本实用新型由发令器、收令器、扩展器以及通讯路径所组成。通讯路径有无线式、光纤式、电缆式三种。其发令器的便携式箱体面板上装有十字开关、扭子开关，箱体的侧面有钥匙开关。可充电式电池通过接插电极和箱体连接，并用导线与钥匙开关相接。钥匙开关用一组软线将电源送至编码调制器，编码调制器与超高频发讯机导通。编码调制器插接在箱体内，用扁平电缆、金手脂与十字开关、扭子开关相连，单片机通过总线插座和编码调制器固定联结。其收令器的矩形箱体中间用屏蔽板隔成上下两层，上层装有超高频接收机、解调器、单片机以及由光电偶合器和双向可控硅组成的功率放大组件。解调器由扁平电缆线、金手脂与高频接收机连接，单片机通过总线插座和解调器连接，电源则分别通过16芯扁平电缆、金手脂和40芯扁平电缆、金手脂送至解调器。单片机的控制端与光电偶合器、双向可控硅相接，并能驱动中间继电器。中间继电器安装在箱体下层，它是用40芯金手脂、扁平电缆与功率放大组件连接，并与起重机电路接通来驱动电动机。收令器箱体的一侧装有光纤通讯盒，用来连接收令器和扩展器，扩展器是为了扩大控制功能，对收令器的扩展。扩展器通过光纤通讯盒和收令器连接，光纤通讯盒的输出口经光偶器和单片机的输入口相接，单片机的并行数据口与放大组件连接并驱动中间继电器。光纤通讯盒壳体内装有通讯接口板，用螺钉固定在底板上，盒的侧面装有发讯、收讯指示灯。以及自测开关，光缆由接口板引出壳体。

所述的十字开关是X、y座标的是具有3－0－3档功能的编码开关，由安装在手柄中心轴上的红外发光管和安装在开关侧壁印刷电路板上的红外受光管以及编码集成电路组成。

所述的编码调制器是一块编码调制线路板，和单片机组成的电路包括：由十字开关Ⅰ的输出信号经总线驱动器、地址选通器接入单片机的并行口，由十字开关Ⅱ的输出信号经反向器接入单片机的并行口，由扭子开关组的命令信号直接接到单片机的并行口，这些命令信号被单片机采样后，经程序滤波，组成串行通讯命令码由串行口输出，经音频信号发生器、二分频器、门电路、或门电路成为调频信号，由超高频发讯机送出。

所述的解调器是一块解调线路板，和单片机组成的电路包括：由接收机接收的信号，经过放大、整形、单稳态电路以及触发器组成的鉴频电路，使调频信号恢复成计算机串行通讯口的信号，送入单片机，由单片机软件滤波、命令判断，然后按程序对各机构的电机控制。

所述的光纤通讯接口板的电路包括：使串行数字信号经开关电路整形放大到能够驱动带有光纤的发光管，使电信号转化成光信号，送到光纤另一端的光电管感光后将光信号转化成电信号送往放大整形电路，电路之输出可接到单片机串行口的输入端。

所述的通讯路径，当收令器和发令器之间采用无线式时，发讯机和接收机均采用小型超高频对讲机。当收令器和发令器之间采用有线路径时，若距离小时，用标准的RS－232接口，加光电隔离器进行通讯。若距离大时，为了补偿通讯线路的寄生电容对于信号的影响，可接入线路增强器，其线路增强电路包括：自远方来的数据信号接入由电阻，电容组成的匹配网络，经网络校正了由于长线对数据信号而产生的畸变，再由线性电路放大送到单片机通讯口。当收令器和发令器之间采用光纤路径时，用光纤通讯盒联接。

本实用新型结合附图进一步说明如下：

图1是发令器的外形结构图，扭子开关组〔1〕和十字开关Ⅰ〔2〕十字开关Ⅱ〔3〕直接安装在面板上。扭子开关组是用来发送全车命令信号的。如电源、电铃、探照灯、紧急仃车、转换操作等；十字开关是用来发送大车、货物、主钩、小车命令的，单片机〔4〕，编码调制板〔5〕超高频发讯机〔6〕均置于箱体〔9〕内，可充电电池组〔8〕通过接插电极和箱体相连接，并通过导线与安装在箱体侧壁的钥匙开关〔7〕相连接。钥匙开关〔7〕通过一组软线将电源送至编码调制板〔5〕、超高频发讯机〔6〕上，超高频发讯机通过五芯插件和编码板连接编码调制板〔5〕插在箱体内，用扁平电缆和金手脂和十字开关〔2〕、〔3〕扭子开关组〔1〕相连，单片机〔4〕通过总线插座和编码调制板〔5〕组成固定联结。扭子开关组的命令信号直接用单片机的并行数据口输入，被单片机直接采样，而十字开关的压缩编码信号则通过扁平电缆经缓冲放大器，地址选通器被单片机采样。单片机将采样到的信号进行软件滤波，发出一组串行命令帧，由串行通讯口经调制，送至超高频发讯机。

十字开关是X、y座标，且具有3－0－3档功能的编码开关，它的原理如图2所示。〔2－1〕是安装在十字开关手柄中心轴上的红外发光管，〔2－2〕～〔2－10〕是红外受光管，它们安装在十字开关侧壁的印刷电路板上。〔2－21〕是编码集成电路。当十字开关手柄转动时，发光管和相对应的收光管对准。此时该位输出低电位给编码集成电路，编码器压缩编码以后，输出对应于该位的压缩编码，图2中亦给出了编码集成电路的真值表。

图3是编码调制电路。

十字开关Ⅰ〔2〕的输出压缩编码信号经过总线驱动器IC₁和地址选通器IC3，送入单片机〔4〕的并行口；十字开关Ⅱ〔3〕的输出压缩编码信号经反相器IC₂接到单片机的并行口。扭子开关组〔1〕的命令信号则直接接到单片机〔4〕的并行口，这些命令信号被单片机所采样，经程序滤波，发出相应的命令码，由串行口的TXD输出。R1，C1组成的线路对单片机实行自动启动，在开关K合上T＝R1C1秒以后，单片机自引启动，接受并行数据输入，输出串行数据IC₇1／2同相器，放大TXD信号，使得LED1闪烁，其闪烁频率为fs＝1／〔（2R₃＋R₂）·C2〕。IC71／2反相器用来比较电源电压和基准电压，电源电压如果高于最低允许电压时，经R8，R9分压后的电平则高于基准电压，此时经IC71／2反相器，IC82／6，LED2处于“亮”的状态，表明电压正常；如果电源电压低于最低允许电压，LED2闪烁，其频率为fs，表明电源过低，应及时充电。

由IC4组成的频率发生器用来产生调制频率。

ft＝1／〔（2R_S＋R₄）·C3〕，经由D触发器IC1／2构成的分频器产生 1/2 ft的频率。TXD信号经D触发器IC51／2的同步作用加到由与非门IC6构成的调制电路中，实现了ft和 1/2 ft的频率调制。高电平为ft，低电平为 1/2 ft。调制信号经R12，R13衰减，送入发射机FMT。

发令器单片机的程序框图如图4所示。

图5是收令器的外形结构图。

矩形箱体〔10〕，中间用屏蔽板隔成上下两层，上层装有超高频接收机〔11〕、解调线路板〔12～14〕、单片机〔15〕以及由光电偶合器及双向可控硅组成的功率放大组件〔16〕。解调线路板〔12～14〕由扁平电缆线、金手脂和高频接收机〔11〕连接，单片机〔15〕通过总线插座和解调线路板〔12～14〕连接，电源则分别通过16芯扁平电缆金手脂和40芯扁平电缆，金手脂送至解调线路板〔12～14〕。下层装有中间继电器〔17〕，它是通过40芯金手脂、扁平电缆线和功率放大组件〔16〕联结，并与起重机电路〔18〕联接，驱动电动机〔M〕。接收机的天线〔20〕以外接的方式拉出。箱体的一侧装有光纤通讯盒〔19〕，用来连接收令器和扩展器。

图6是收令器的电路图。

超高频接收机〔11－1〕将收到的信号通过IC11／2整形放大，送至IC4与非门。〔11－2〕是另一台接收机。两台接收机，其作用是实现双人双控，切换操作。IC4、IC51／2使得〔11－1〕和〔11－2〕具有互馈的作用；〔11－1〕工作时，〔11－2〕等待；〔11－2〕工作时，〔11－1〕等待。放大整形的信号经IC2  NE555和R5、C2、C3组成的外围电路，得到整形信号的同时，D触发器对频率调制信号鉴频，Q输出0－5V数字信号，经IC61／2放大成±12V电平输出到单片机的R×D。D1、R9、R10、R11、C5、C6、W1、R8，IC61／2与非门T、LED构成接收信号的显示电路。在有信号的情况下，LED单晶灯闪烁，其频率为fs＝1／〔（R6＋2R7）·C4〕，是由时基电路IC3NE555以其外围电路R6，R7，C4产生。R173DG6，C8，R18构成串行输入码出错预警电路，如果串行输入码由于种种原因出错，连续时间超过预定时间T＝C8，R18，则由IC7构成的比较器输出给单片机的P3·1口，单片机接收到该信号，即根据程序中的规定，认定出现事故，立即断开总电源，仃止机构运行。R21和C9、IC82／4构成自启动电路，以保证单片机能在电源合上以后，经T＝R21·C9自行启动。

从图6中可以看到，单片机的控制端有P₂口和4、5、6、7、8、9、10，P₂口的信号直接由单片机输出，驱动光偶合器G，双向可控硅S，带动中间继电器J，4、5、6、7、8、9、10并行输出数据，经A14、A15地址选通，由触发器IC9、IC10、IC11、IC12输出驱动光偶合器G，双向可控硅S、以及中间继电器J等。

单片机的T×D输出，经光  偶合器G1和光纤通讯接口盒〔19〕把收令器和扩展器连接起来。

图7是光纤通讯接口盒的结构图。〔7－1〕是壳体，侧面装有发讯、收讯指示灯〔L1〕和〔L2〕以及自测开关〔K〕、通讯接口板〔T〕通过螺丝固定在底板上，〔7－2〕为传输光缆，由接口板引出壳体。

图8是光纤通讯接口板的电路图。

T×D1接收从收令器单片机T×D经光偶合器来的信号T×D1，通过开关K和R1、C1组成的加速电路和电子开关BG，LED1为单晶灯用来显示发送讯号，R2为限流电阻用来提供带尾巴光纤的红外线发光管LED的工作电流，信号经由LED的尾巴光纤传输出去，到扩展器的光纤通讯接口盒。由D2、R13、R12、C4、C3、W1、IC31／2组成的电路对T×D1检波，通过IC41／4，在有T×D信号的情况下令LED2闪烁，其频率是fs＝1／〔（R3＋2R4）·C2〕。T×D1经LED发出的信号经光纤送到带有尾巴光纤的光电管P1N，IC2将此弱信号加以放大送入计算机的R×D1。D1，R14。C5。W2。R15和IC31／2组成的线路检波R×D1信号，通过IC41／4与非门，在收到R×D1信号时，使LED3随fs闪烁。

扩展器的结构和收令器相同，所不同的是它没有超高频接收机，它直接接收从收令器光纤传输来的信号。

图9是扩展器的电路图，光纤通讯盒的输出R×DI通过光偶合器加到单片机的R×D，由IC1，NE555和R1、R2、C1和IC2组成的线路提供收讯显示。频率为1HZ、P3.6检测串行码输入是否有错，如果有错P3.6输出高电平，经过延时R7、C2给P3.2输入电平，及时中断电源，避免发生事故，R6、C3组成单片机的自启动电路，P2口的并行数据直接加到光偶合器G，驱动双向可控硅S和中间继电器J。并行数据9、10、11、4、5、6、7、8经地址选通器A14、A15送出，驱动双向可控硅S和中间继电器J。

收令器和扩展器中单片机的运行程序框图如图10所示。

本实用新型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，除具备一般单板机的功能之外，还有串行通讯功能，开关量输入／输出功能。

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起全苏起重运输机械设计研究院的七个频道的通信装置，英国的二十个遥控通道所用的设备简单的多。

将单片机做为发讯机的主令电器如编码器，串行码生成及发生器将大大地简化发令器部分之结构。单片机的逻辑处理功能大，可以将通讯码方便地，因地制宜地改成为五单位、七单位码或二进制码，而不必更换硬件，此外发令的单片机可以被微型机、小型计算机所代替。本遥控装置很自然地成为计算机系统的智能终端。

单片机装在接收装置的收令器〔SL〕、扩展器〔K〕之内，由软件识别命令码，由软件实现逻辑和顺序控制功能，代替诸如全苏起重运输机械设计研究院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，以一种硬件代替全苏起重运输机械设计研究院的多种转换组件。

总之，本实用新型具有结构简单，功能强大，安全可靠以及抗干扰能力强的优点，是应用范围很广，经济合理的一种新型起重机遥控装置。

图面说明：

图1：发令器的结构图

1——扭子开关组    2——十字开关Ⅰ

3——十字开关Ⅱ    4——单片机

5——编码调制板    6——超高频发讯机

7——钥匙开关    8——电池

9——箱体

图2：十字开关原理图

〔2－1〕——红外发光管

〔2－2〕～〔2－10〕——红外受光管

〔2－11〕～〔2－19〕——电阻

〔2－21〕——编码集成电路

图3：编码调制电路图

1——扭子开关组    2——十字开关Ⅰ

3——十字开关Ⅱ    4——单片机

图4：发令器单片机程序框图

图5：收令器的结构图

10——箱体    11——超高频接收机

〔12～14〕——解调线路板

15——单片机    16——功率放大组件

17——中间继电器    18——起重机电路

19——光纤通讯盒    20——天线

M——电动机

图6：收令器电路图

〔11－1〕——超高频接收机Ⅰ

〔11－2〕——超高频接收机Ⅱ

G——光偶合器

S——双向可控硅

J——中间继电器

图7：光纤通讯盒结构图

〔7－1〕——壳体

〔7－2〕——光缆

〔L₁〕——指示灯

〔L₂〕——指示灯

〔K〕——自测开关

〔T〕——接口板

图8：光纤通讯接口板电路图

图9：扩展器电路图

图10：收令器（扩展器）中单片机程序框图。

Claims (6)

1、一种起重机遥控装置，由发令器、收令器以及通讯路径组成，其发令器是一个便携式箱体，装有控制开关、调制器、发讯机，收令器箱体内装有接收机、解调器、放大器、中间继电器、接触器，通讯路径为无线式，也可以是有线式，其特征在于，所述的发令器箱体的面板上装有十字开关、扭子开关，箱体的侧面有钥匙开关，可充电式电池通过接插电极和箱体连接，并用导线与钥匙开关相通，钥匙开关用一组软线将电源送至编码调制器，编码调制器通过五芯插件和超高频发讯机导通，编码调制器插接在箱体内，用扁平电缆、金手脂与十字开关、扭子开关相连，编码调制器和单片机通过总线插座固定在一起；所述的收令器的矩形箱体中间用屏蔽板隔成上下两层，上层装有超高频接收机、解调器、单片机以及由光电偶合器和双向可控硅组成的功率放大组件；解调器由扁平电缆、金手脂与高频接收机连接，单片机用总线插座和解调器接通，电源分别通过16芯扁平电缆、金手脂和40芯扁平电缆、金手脂送至解调器，单片机的控制端与光电偶合器、双向可控硅相接，并能驱动中间继电器，中间继电器安装在箱体的下层，它是用40芯金手脂、扁平电缆与功率放大组件连接，并与起重机电路接通来驱动电机、收令器箱体的一侧装有光纤通讯盒，可用它和扩展器接通，光纤通讯盒的输出口经光偶合器和扩展器的单片机输入口相接，单片机的并行数据口与放大组件连接，驱动中间继电器；所述的通讯路径，当收令器和发令器之间采用无线式时，发讯机和接收机均采用小型超高频对讲机，当收令器和发令器之间采用有线式时，若距离小，可用标准的RS-232接口，加光电隔离器，若距离大时，可接入线路增强器，当收令器和发令器之间采用光纤式时，用光纤通讯盒联接。

2、按照权利要求1所述的起重机遥控装置，其特征在于，所述的编码调制器，是一块编码调制线路板，和单片机组成的电路包括：由十字开关Ⅰ的输出信号经总线驱动器、地址选通器接入单片机的并行口，由十字开关Ⅱ的输出信号经反向器接入单片机的并行口，由扭子开关组的命令信号直接接到单片机的并行口，这些命令信号被单片机采样后，经程序滤波，组成串行通讯命令码，由串行口输出，经音频信号发生器、二分频器、门电路  或门电路变成调频信号，由超高频发讯机送出。

3、按照权利要求1所述的起重机遥控装置，其特征在于，所述的解调器是一块解调线路板，和单片机组成的电路包括：由接收机接收的信号，经过放大、整形、单稳态电路，以及由触发器等组成的鉴频电路，使调频信号恢复成计算机串行通讯口的信号，送入单片机，由单片机滤波、命令判断，然后按程序对各机构的电机控制。

4、按照权利要求1所述的起重机遥控装置，其特征在于，所述的光纤通讯盒，其壳体内装有通讯接口板，用螺钉固定在底板上，盒的侧面装有发讯、收讯指示灯，以及自测开关，光缆线从接口板引出壳体。

5、按照权利要求1、4所述的起重机遥控装置，其特征在于，所述的光纤通讯接口板的电路包括：使串行数字信号经开关电路整形、放大到能够驱动带有光纤的发光管，使电信号转化成光信号，送到光纤另一端的光电管，光电管感光后，将光信号转化成电信号送往放大、整形电路，电路之输出可接到单片机串行口的输入端。

6、按照权利要求1所述的起重机遥控装置，其特征在于，所述的十字开关，是X、y座标的且具有3－0－3档功能的编码开关，由安装在手柄中心轴上的红外发光管和安装在开关侧壁印刷电路板上的红外受光管以及编码集成电路组成。

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