CN209352457U - 一种塔式起重机用涡流控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种塔式起重机用涡流控制器，它包括输入电源上连接的整流滤波电路；整流滤波电路通过电池充电电路和继电器连接有电池；所述电池的输出端和整流滤波电路的输出端均与一级降压电路连接，一级降压电路的输出端连接有二级降压电路；所述一级降压电路的输出端给继电器和涡流输出电路的母线供电，涡流输出电路的输出端连接有涡流电机线圈；所述整流滤波电路、电池和涡流输出电路上均连接有采样电路，每个采样电路均与CPU连接，CPU又能将信号传递给电池充电电路和涡流输出电路；CPU上还通过CAN通信电路连接有PLC；CPU、CAN通信电路和每个采样电路均由二级降压电路的输出端供电。本实用新型能够不易损坏，还具有控制效果较好的优点。

Description

一种塔式起重机用涡流控制器

技术领域

本实用新型涉及一种涡流控制器，特别是一种塔式起重机用涡流控制器。

背景技术

目前，常见的塔吊回转机在换挡(加速或减速)和停车时，通常是向塔机回转机构的涡流电机的涡流线圈(电磁制动器)提供涡流制动电压以制动涡流电机，即采用PLC+MOS管控制方式，需要把档位输入信号接入PLC，然后PLC根据输入档位信号，输出一个PWM信号对涡流输出进行控制，一个控制信号控制三个MOS管；此类控制方式为开环控制，并没有对输出采样做反馈，若涡流电机线圈参数不对，或者线圈破皮短路，容易造成模块过流损坏；同时工地经常会出现断电情况，此类控制器在高档位突然断电时会立即失效，塔吊机身会产生晃动，控制效果较差。因此，现有的塔式起重机用涡流控制器存在着容易损坏和控制效果较差的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种塔式起重机用涡流控制器。本实用新型不仅能够不易损坏，还具有控制效果较好的优点。

本实用新型的技术方案：一种塔式起重机用涡流控制器，包括输入电源，输入电源上连接有整流滤波电路；整流滤波电路的输出端连接有电池充电电路，电池充电电路的输出端连接有电池，电池充电电路和电池之间连接有继电器；所述电池的输出端连接有一级降压电路，整流滤波电路的输出端也与一级降压电路连接，一级降压电路的输出端连接有二级降压电路；所述一级降压电路的输出端与继电器连接供电，一级降压电路的输出端还连接有涡流输出电路，涡流输出电路的输出端连接有涡流电机线圈；所述整流滤波电路、电池和涡流输出电路上均连接有采样电路，每个采样电路均与CPU连接，CPU又与电池充电电路和涡流输出电路连接；CPU上连接有CAN通信电路， CAN通信电路通过CAN通信接口连接有PLC；所述每个采样电路均由二级降压电路的输出端供电，CPU和CAN通信电路也由二级降压电路的输出端供电。

前述的一种塔式起重机用涡流控制器中，所述每个采样电路上均采用MCP6002作为信号跟随器，涡流输出电路上的采样电路与涡流输出电路的输入端之间连接有硬件保护电路。

前述的一种塔式起重机用涡流控制器中，所述整流滤波电路的输出端与一级降压电路之间连接有一号二极管，电池的输出端与一级降压电路之间连接有二号二极管。

前述的一种塔式起重机用涡流控制器中，所述输入电源为 AC27V，整流滤波电路的输出端为DC38V，电池电压为24V。

前述的一种塔式起重机用涡流控制器中，所述一级降压电路内设置有XL7035，二级降压电路内设置有LM2596-5.0。

前述的一种塔式起重机用涡流控制器中，所述电池充电电路中设置有IRFP9140N的MOS管，电池充电电路与整流滤波电路之间设置有充电电阻。

前述的一种塔式起重机用涡流控制器中，所述涡流输出电路中设置有IRGP4660单管IGBT芯片。

前述的一种塔式起重机用涡流控制器中，所述涡流输出电路的采样电路中设置有ACS758系列的霍尔传感器。

前述的一种塔式起重机用涡流控制器中，所述CPU为新塘M453RD3AE。

与现有技术相比，本实用新型改进了现有的涡流控制器，通过在整流滤波电路、电池和涡流输出电路上均连接有采样电路，每个采样电路均与CPU连接，CPU又将信号传递回电池充电电路和涡流输出电路上，将传统的开环控制变成闭环控制方式，电池上采样电路的信号可以实现电池的充饱自断，涡流输出电路上采样电路的信号可以实现过载或短路保护，整流电路上采样电路的信号，可以用来判断是否断电，从而使涡流电机线圈参数不对，或者线圈破皮短路时，控制器不会过流损坏；同时，在整流滤波电路的输出端连接有电池充电电路，输入电源正常时，整流滤波电路向电池充电，输入电源断开时，电池向一级降压电路供电，保证突然断电时，控制器不会立即失效使得塔吊机突然停止，防止塔吊机身产剧烈抖动，控制效果较好；同时通过采用CAN通信模式代替手柄档位信号接入PLC，档位的输入信号不再是传统的触点开关信号输入，而是通过通信的方式传递，并增加一个 CAN通信指示灯来指示当前的通信状态，减少了接线，减少了故障点。此外，本实用新型的电池充电电路采用IRFP9140N MOS管作为充电电路的控制电路，利用整流滤波电路输出端的DC38V给电池进行充电， 38V-24V的压差消耗在充电电阻上，电池两端并联一个27V稳压管，防止电池电压过高；涡流输出电路中涡流电压的输出采用IGBT模块控制，相比于传统MOS管控制耐电流大，功率损耗小；电池充电电路采用继电器控制电池充电的开关，当系统正常工作时，继电器吸合，电池接上，此时电池能当备用电源。当关闭系统时，判断是正常断电还是异常断电，继电器待电池供涡流输出后才断电池，这样电池的电不会每次关闭都耗尽。因此，本实用新型能够不易损坏，还具有控制效果较好的优点。

附图说明

图1是本实用新型的流程图；

图2是整流滤波电路的电路图；

图3是一级降压电路的电路图；

图4是二级降压电路的电路图；

图5是电池充电电路的电路图；

图6是涡流输出电路的电路图；

图7是通信电路的电路图；

图8是涡流输出电路上采样电路的电路图；

图9是整流电路上采样电路的电路图；

图10是电池上采样电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。

实施例。一种塔式起重机用涡流控制器，构成如图1至10所示，包括输入电源，输入电源上连接有整流滤波电路；整流滤波电路的输出端连接有电池充电电路，电池充电电路的输出端连接有电池，电池充电电路和电池之间连接有继电器；所述电池的输出端连接有一级降压电路，整流滤波电路的输出端也与一级降压电路连接，一级降压电路的输出端连接有二级降压电路；所述一级降压电路的输出端与继电器连接供电，一级降压电路的输出端还连接有涡流输出电路，涡流输出电路的输出端连接有涡流电机线圈；所述整流滤波电路、电池和涡流输出电路上均连接有采样电路，每个采样电路均与CPU连接，CPU 又与电池充电电路和涡流输出电路连接；CPU上连接有CAN通信电路， CAN通信电路通过CAN通信接口连接有PLC；所述每个采样电路均由二级降压电路的输出端供电，CPU和CAN通信电路也由二级降压电路的输出端供电。

所述每个采样电路上均采用MCP6002作为信号跟随器，涡流输出电路上的采样电路与涡流输出电路的输入端之间连接有硬件保护电路；所述整流滤波电路的输出端与一级降压电路之间连接有一号二极管，电池的输出端与一级降压电路之间连接有二号二极管；所述输入电源为AC27V，整流滤波电路的输出端为DC38V，电池电压为24V；所述一级降压电路内设置有XL7035，二级降压电路内设置有 LM2596-5.0；所述电池充电电路中设置有IRFP9140N的MOS管，电池充电电路与整流滤波电路之间设置有充电电阻；所述涡流输出电路中设置有IRGP4660单管IGBT芯片；所述涡流输出电路的采样电路中设置有ACS758系列的霍尔传感器；所述CPU为新塘M453RD3AE。

工作原理：输入电源为AC27V，经过整流滤波电路后成为DC38V， DC38V通过电池充电电路向电池充电，电池充电电路中采用 IRFP9140N的MOS管作为控制电路，从而调整电池的充放电状态(输入电源AC27V正常时，整流电路输出端的DC38V大于电池的24V，此时由电源供电；当输入电源断电时，电池通过电池充电电路放电，通过电池充电电路上的采样电路采样判定)；DC38V到24V的压差通过充电电阻消耗，电池两端并联有一个27V稳压管，能防止电池电压过高；DC38V经过XL7035的一级降压电路降压后成DC12.5V,并向电池控制电路中的继电器和涡流输出电路的母线供电，同时DC12.5V继续通过LM2596-5.0的二级降压电路稳压成DC5.0V，DC5.0V向CPU、每个采样电路中的MCO6002和涡流输出电路的采样电路中的ACS758霍尔传感器等芯片供电；涡流输出电路(由QW1三极管放大，QW2、QW3 推挽放大驱动，再通过推挽电路驱动IGBT的G端)采用IRGP4660 单管IGBT芯片进行控制涡流输出电路的通断；涡流输出电路的采样电路(使用MCP6002做信号跟随器，与前端电路隔离，采样信号送入CPU的AD采样口。对涡流的输出电流采样,可判断当前是否过载，或是短路，能够对控制器起到保护作用)采用ACS758系列的霍尔传感器，对电流采样，当过流时，信号一方面经过硬件保护电路关闭输出，另一方面输入CPU的中断口，软件关闭输出；滤波整流电路上的采样电路是用来判断是否正常断电的依据。

本实用新型中的涡流控制器，采用全时输出的方式，在塔机回转换挡的过程中，涡流输出设定的电压，使得塔机回转平稳运行；涡流各个档位对应的输出电压、输出延续时间，都可在显示屏界面可调通过PLC和CAN通信给本控制器可调；用户可根据自身塔机型号的臂长，回转电机功率等因素，调整合适的参数。正常工作时，联动台通过 CAN通信，每100ms发送一次当前的档位，涡流控制器收到档位信息，变换档位后输出设定的涡流电压，持续设定的时间。当突然断电时，涡流控制器可根据前一次的档位信息来做出响应。如果断电前回转不在零档，此为异常断电，电池作为备用电源，涡流控制器输出最大的涡流电压，使得塔臂回转缓慢停止，输出涡流时间为设定的0档延续时间，完成输出后切断电池继电器，防止电池电量耗尽。如果断电前在零档，则根据是否已经正常输出过一次0档设置的涡流电压，如果输出了，则是正常断电，不必再输出，直接切断电池继电器，整个系统断电。若断电前在零档，且还没有正常输出过一次0档设置的涡流电压，或者是正在输出，此时继续保持涡流电压输出设定的延续时间，输出完成后，切断电池继电器，系统断电。

本涡流控制器中的采样电路，实时采样输出的电流，根据电流能够判断是否过载，或者是短路，若是过载，本涡流控制器会向显示屏传递“涡流过载”故障信息，提示用户重新标定参数，或者是降低负载线圈。

若是短路，本涡流控制器中的保护电路中，保护时间为1us，当发生短路故障时，硬件上把IGBT的G端电平拉低，同时进入软件中断程序，断开所有输出，并向显示屏上传输“涡流输出短路”故障信息，提示用户检查涡流线圈是否短路。

当涡流控制的PWM信号为关闭时，检查到电流>2A，说明IGBT 击穿，显示屏显示“涡流故障”，提示用户涡流损坏。

电池的采样电路，当系统正常时，电池继电器闭合，连接电池，对电池实时采样。当电压不足18V时,认为电池欠压，进行充电；一旦电池电压高于26V，视为充饱，断开充电信号。当充电时，检测电池电压一直处于<10V时，认为电池损坏或者是电池端子处短路，显示屏显示“电池故障”，提示用户检查电池。

Claims (9)

1.一种塔式起重机用涡流控制器，其特征在于：包括输入电源，输入电源上连接有整流滤波电路；整流滤波电路的输出端连接有电池充电电路，电池充电电路的输出端连接有电池，电池充电电路和电池之间连接有继电器；所述电池的输出端连接有一级降压电路，整流滤波电路的输出端也与一级降压电路连接，一级降压电路的输出端连接有二级降压电路；所述一级降压电路的输出端与继电器连接供电，一级降压电路的输出端还连接有涡流输出电路，涡流输出电路的输出端连接有涡流电机线圈；所述整流滤波电路、电池和涡流输出电路上均连接有采样电路，每个采样电路均与CPU连接，CPU又与电池充电电路和涡流输出电路连接；CPU上连接有CAN通信电路，CAN通信电路通过CAN通信接口连接有PLC；所述每个采样电路均由二级降压电路的输出端供电，CPU和CAN通信电路也由二级降压电路的输出端供电。

2.根据权利要求1所述的一种塔式起重机用涡流控制器，其特征在于：所述每个采样电路上均采用MCP6002作为信号跟随器，涡流输出电路上的采样电路与涡流输出电路的输入端之间连接有硬件保护电路。

3.根据权利要求1所述的一种塔式起重机用涡流控制器，其特征在于：所述整流滤波电路的输出端与一级降压电路之间连接有一号二极管，电池的输出端与一级降压电路之间连接有二号二极管。

4.根据权利要求1所述的一种塔式起重机用涡流控制器，其特征在于：所述输入电源为AC27V，整流滤波电路的输出端为DC38V，电池电压为24V。

5.根据权利要求1所述的一种塔式起重机用涡流控制器，其特征在于：所述一级降压电路内设置有XL7035，二级降压电路内设置有LM2596-5.0。

6.根据权利要求1所述的一种塔式起重机用涡流控制器，其特征在于：所述电池充电电路中设置有IRFP9140N的MOS管，电池充电电路与整流滤波电路之间设置有充电电阻。

7.根据权利要求1所述的一种塔式起重机用涡流控制器，其特征在于：所述涡流输出电路中设置有IRGP4660单管IGBT芯片。

8.根据权利要求1所述的一种塔式起重机用涡流控制器，其特征在于：所述涡流输出电路的采样电路中设置有ACS758系列的霍尔传感器。

9.根据权利要求1至8中任一权利要求所述的一种塔式起重机用涡流控制器，其特征在于：所述CPU为新塘M453RD3AE。