CN210366743U - 一种塔吊幅度限位传感器系统及塔吊 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种塔吊幅度限位传感器系统及塔吊，属于塔吊系统领域。现有的塔吊幅度限位传感器系统复杂，能耗高，成本高，且安装过程中需要反复调试，本方案提供了一种塔吊幅度限位传感器系统及塔吊，包括设置有光电开关的限位控制系统，限位条和减速条，所述的限位控制系统设置在吊臂上的小车中，小车可在塔吊的吊臂上移动，小车下方连接吊钩，限位条和减速条分别有两个，设置在吊臂两端分别设置有一个限位条和减速条，解决了续航能力差的问题，且不需要反复的调试，成本低，由于是无线设备进行数据传送从而节省了电缆线，简化了安装，特别适用于现有塔吊的加装和升级。

Description

一种塔吊幅度限位传感器系统及塔吊

技术领域

本实用新型属于塔吊系统领域，更具体地说，涉及一种塔吊幅度限位传感器系统及塔吊。

背景技术

塔吊是建筑工地上最常用的一种起重设备，塔吊小车在塔臂上前后运行来控制吊钩的前后距离。小车前后运行时，为防止小车冲出塔臂或撞击塔身，所以需要配备塔吊幅度前后限位，以保证生产的安全。

现有塔吊幅度机械限位器调试繁琐：需要将小车开到塔臂前后端通过机械齿轮的比例来带动触点开关；触点开关动作后通过几十米的电缆线给主机传送限位信号，达到减速停机。由于齿轮的磨合性会有误差，多次运行后齿轮磨损就会出现限位不准需要重新校准。

现有也有相关的电子控制的限位方式，如中国专利申请，申请号201210238577.7，公开了一种塔吊智能防碰撞系统，其中，包括后台计算机和中央控制器，所述中央控制器与一显示模块相连，所述显示模块与一报警装置相连；一无线收发装置分别与所述后台计算机和所述中央控制器相连；还包括一与所述无线收发装置相连的塔吊防碰撞预警系统，所述塔吊防碰撞预警系统包括角度传感器、幅度传感器、高度传感器、重量传感器、风速传感器。运用智能化电子监控系统，利用角度、幅度、高度、重量、风速及塔吊本身运行参数6大安全防护体系，全面监控塔吊运行安全。但是其电子化系统复杂，能耗高，成本高，且安装过程中需要反复调试，对于远程控制和续航的能源提供方面没有具体的方案和解决方法。

实用新型内容

1.要解决的问题

现有的塔吊幅度限位传感器系统复杂，能耗高，成本高，且安装过程中需要反复调试，本方案提供了一种塔吊幅度限位传感器系统及塔吊，其解决了续航能力差的问题，且不需要反复的调试，成本低，由于是无线设备进行数据传送从而节省了电缆线，简化了安装，特别适用于现有塔吊的加装和升级。

2.技术方案

为了解决上述问题，本技术方案如下：

一种塔吊幅度限位传感器系统，包括设置有光电开关的限位控制系统，限位条和减速条，所述的限位控制系统设置在吊臂上的小车中，小车可在塔吊的吊臂上移动，小车下方连接吊钩，限位条和减速条分别有两个，设置在吊臂两端分别设置有一个限位条和减速条。

更进一步的，减速条靠近小车一侧的端部到小车的距离比限位条在靠近小车一侧的端部到小车的距离更短。

更进一步的，限位控制系统为MCU主板，MCU主板与光电开关电连接，MCU主板接收光电开关的信号，并通过无线模块与塔吊的总控制系统连接。

一种塔吊，包括上述任意的塔吊幅度限位传感器系统。

更进一步的，还包括发电系统，所述的发电系统为直流发电装置和/或太阳能发电装置，直流发电装置和/或太阳能发电装置与蓄电装置、塔吊幅度限位传感器系统和小车驱动装置均连接。

更进一步的，蓄电装置为对应的蓄电池，蓄电池安装在小车1上。

更进一步的，直流发电装置包括发电箱和固定板，发电箱和固定板焊接在一起，固定板固定在小车车轮轴上。

更进一步的，发电箱内包括发电滚轮，发电滚轮紧贴小车的行走轨道，即吊臂的横杆，发电滚轮连接发电机。

更进一步的，限位控制系统还包括电源管理装置，包括充电模块和电源切换模块，充电模块连接太阳能发电装置和直流发电装置对电池进行充电。

更进一步的，限位控制系统还包括外部电源和电池供电切换电路，切换直流发电装置或太阳能电池板与电池供电。

3.有益效果

相比于现有技术，本幅度限位传感器的有益效果为：

幅度限位传感器系统在安装后不用反复的校准调试，效率高，且没有齿轮切合问题产生的返程误差；通过无线连接方式减少了电缆的铺设同时简化了安装；通过稳定的通信协议；本发明结构简单，设计合理，易于制造，发送端集成了电源太阳能充电方式安全可靠。

附图说明

图1为塔吊结构示意图；

图2为传感器系统架构图；

图3为带有发电装置的小车图；

图4为发电装置立体图；

图5为发电装置剖视图；

图6为发电装置的原理示意图；

图7为充电电流和充电电压示意图；

图8为锂电池充电电路原理图；

图9为外部电源和电池供电切换电路原理图；

图10为幅度传感器工作逻辑图。

附图序号说明：

1、小车；2、吊钩；3、直流发电装置；301、发电箱；302、固定板；303、发电滚轮；304、发电机；305、拉簧；4、光电开关；5、减速条；6、限位条；7、吊臂；8、控制箱；9、支架；10、太阳能发电装置。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进一步进行描述。

实施例1

如图1所示，塔吊幅度限位传感器系统，包括设置有光电开关4的限位控制系统，限位条6和减速条5，所述的限位控制系统设置在吊臂7上的小车1中，小车1可在塔吊的吊臂7上移动，小车1下方连接吊钩2，限位条6和减速条5分别有两个，设置在吊臂7两端分别设置有一个限位条6和减速条5。光电开关4为红外光电开关，在运行时候，通过红外光电开关4感应减速条5和限位条6，采集到的数据通过无线或有线设备发送给限位控制系统，控制小车1达到减速停机的效果。

减速条5靠近小车1一侧的端部比限位条6在靠近小车1一侧的端部更接近小车1，这样小车1在前进或者后退的时候，光电开关4首先都是先探测到减速条5，先进行减速，后进行限位停止，小车1向前运行时，当小车1前方的光电开关4感应到吊臂7前方的减速条 5时候，小车1减速运行；小车1再往前运行，光电开关4感应到前方的限位条6，小车1立即停止运行。小车1向后运行时，当小车1后方的光电开关4感应到后方的减速条5，小车1 减速运行；小车1再往后方运行，光电开关4感应到后方的限位条6，小车1立即停止运行。经过减速和限位两个阶段，有效保证了小车的及时停止，防止下方的吊钩2产生剧烈摆动，感应灵敏，安全性更好。

如图2所示，所述的限位控制系统为MCU主板，MCU主板与光电开关4电连接，接收光电开关4的信号，并通过无线模块与塔吊的总控制系统连接。此处采用的无线发送模块为AS07M1101D，主要技术参数：通信接口SPI、中心频段433M、最大功率10mW、参考距离 700m、供电电压1.8～3.6V、空中速率1.2K～500K。此处的限位控制系统设置在控制箱8内。

本方案的幅度限位传感器系统不用反复的校准调试，直接可以通过限位开关和相应的限位条和减速条进行相应的控制，特别适合于在原有塔吊上进行加装，成本低。

实施例2

一种塔吊，包括上述的塔吊幅度限位传感器系统，小车1通过驱动装置进行移动，此处的小车驱动装置可以为电机等现有技术，在此不多做阐述。小车1上设置有发电装置3，发电装置3与蓄电装置和限位控制系统、小车1驱动系统连接。所述的蓄电装置为对应的蓄电池，蓄电池安装在小车1上。太阳能发电装置包括太阳能电池板，太阳能电池板发的电通过整流电路，进入充电管理系统，给蓄电池充电和小车驱动装置供电。所述的蓄电池可以为锂电池，通过充电管理芯片进行控制。

如图3所示，所述的发电装置3为直流发电装置和/或太阳能发电装置，直流发电装置3 和/或太阳能发电装置10与蓄电装置、塔吊幅度限位传感器系统和小车驱动装置均连接，直流发电装置3和/或太阳能发电装置10通过有线或无线方式与控制装置连接。发电系统可以单独使用直流发电装置或太阳能发电装置，或者直流发电装置和太阳能发电装置同时使用。

从结构上，所述的小车1结构为车轮在上部的结构，四个小车车轮设置在吊臂7两侧的横杆上，车身在下部，下部车架将连接下方的吊钩2，故小车1在前进的时候小车整体不会被吊臂7其他结构阻挡。

如图4、5所示，所述的直流发电装置3，包括发电箱301和固定板302，发电箱301和固定板302焊接在一起，固定板302固定在小车1车轮轴上，固定在塔吊小车车轮轴上，通过塔吊小车车轮轴上原有的螺栓来将发电装置与小车固定在一起，这样的固定方式，发电装置的小轮可以在塔吊的大臂上运动，这样发电装置的小轮不易产生滑动，安全稳定，在小车行走的时候就可以直接进行充电。发电箱301内包括发电滚轮303，发电滚轮303紧贴小车1的行走轨道，即吊臂7的横杆，发电滚轮303连接发电机304，发电滚轮303在轨道上行走时候，带动发电机304进行发电，拉簧305连接发电机304端部。太阳能发电装置10为太阳能发电板，通过与小车1连接的支架9支撑。

限位控制系统还包括电源管理装置，包括充电模块和电源切换模块，充电模块连接太阳能发电装置和直流发电装置对电池进行充电。发电机304发的电通过整流电路，进入电源管理装置，给蓄电池充电和小车驱动装置供电。

如图6-9控制装置还包括外部电源和电池供电切换电路，切换直流发电装置3或太阳能发电装置10与蓄电池供电。在续航过程中，当直流发电装置或太阳能发电装置工作时，小车驱动装置由直流发电装置或太阳能电池板供电，蓄电装置不参与供电。当直流发电装置3或太阳能发电装置10不工作时，自动切换成电池供电。

直流电机选型：根据塔机小车运行速度，高速运行速度40m/min。根据现有滚轮周长30cm, 计算直流电机转速为133.3RMP。根据以上参数初步选型电机参数为额定电压为24V，负载转速为5000转，配置减速机37。

太阳能电池板选型：尺寸：360X360x17mm；电压：18v；功率：20w。锂电池选择型号定为12V，4000mA。

充电管理芯片的选型为CN3763。如果在CN3763的FB管脚和BAT管脚之间接一个电阻, 可以提高恒压充电电压，以抵消电池内阻和连线电阻的电压降，使得电池充电更饱满，恒压充电电压典型值VREG为：VREG＝12.6+8.996×10-6×Rx。其中，VREG的单位是伏特， Rx的单位是欧姆。

在恒压充电模式，充电电流逐渐下降，当充电电流下降到恒流充电电流的16％时，充电过程结束，外部P型场效应晶体管被关断，充电电流变为零。恒流充电电流由下式决定：

其中ICH是恒流充电电流，RCS是连接于CSP管脚和BAT管脚之间的电流检测电阻。

当直流发电装置3或太阳能供电装置10工作时，对应的电压大于电池电压。芯片CN3763 驱动芯片SSM9435对电池进行充电。再具体的工作中调节电阻R23的阻值改变充电电流，调节电阻R20改变充电电压。同时设置有红色和绿色LED灯，充电时红色LED灯亮，充电完成绿色LED灯亮。本实施例的充电电流和充电电压示意图，在电压为8.4V以下时候为涓流充电，当电压达到8.4V-12V之间时候，电流增大，电压迅速上升，此时为恒流充电，当电压达到12.6V时候，电流下降，此时为恒压充电，一直到充电结束，可以保证充电的快速，也可以保证整个充电过程的安全，电压和电流都受到相应的控制，不会因为过压或者过流导致整体充电工作的无非进行，安全、快速。

控制装置还包括外部电源和电池供电切换电路，当直流发电装置或太阳能电池板工作时，器件由外部供电，电池不参与供电。当直流电机或太阳能电池板不工作时，自动切换成电池供电。

如图10所示，再具体的进行工作时候，通过光电开关4检测是否到达对应的限位条6和减速条5，判断光电开关是否动作，如果是关电开关的动作，发送开关状态到控制装置中，保存状态，小车停止，如果无动作，发送相应的心跳数据，每隔一段时间发一个信号，不停的进行检测，直到发送关开关的工作时候，完成小车的停止信号，完成小车的限位。

在上文中结合具体的示例性实施例详细描述了本发明。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本发明的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本发明或本申请和本发明的应用领域。

Claims (10)

1.一种塔吊幅度限位传感器系统，其特征在于，包括设置有光电开关(4)的限位控制系统，限位条(6)和减速条(5)，所述的限位控制系统设置在吊臂(7)上的小车(1)中，小车(1)可在塔吊的吊臂(7)上移动，小车(1)下方连接吊钩(2)，限位条(6)和减速条(5)分别有两个，设置在吊臂(7)两端分别设置有一个限位条(6)和减速条(5)。

2.根据权利要求1所述的一种塔吊幅度限位传感器系统，其特征在于，减速条(5)靠近小车(1)一侧的端部到小车(1)的距离比限位条(6)在靠近小车(1)一侧的端部到小车(1)的距离更短。

3.根据权利要求1或2所述的一种塔吊幅度限位传感器系统，其特征在于，限位控制系统为MCU主板，MCU主板与光电开关(4)电连接，MCU主板接收光电开关(4)的信号，并通过无线模块与塔吊的总控制系统连接。

4.一种塔吊，其特征在于，包括权利要求1-3任意的塔吊幅度限位传感器系统。

5.根据权利要求4所述的一种塔吊，其特征在于，还包括发电系统，所述的发电系统为直流发电装置(3)和/或太阳能发电装置(10)，直流发电装置(3)和/或太阳能发电装置(10)与蓄电装置、塔吊幅度限位传感器系统和小车驱动装置均连接。

6.根据权利要求5所述的一种塔吊，其特征在于，蓄电装置为对应的蓄电池，蓄电池安装在小车(1)上。

7.根据权利要求5所述的一种塔吊，其特征在于，直流发电装置(3)包括发电箱(301)和固定板(302)，发电箱(301)和固定板(302)焊接在一起，固定板(302)固定在小车(1)车轮轴上。

8.根据权利要求7所述的一种塔吊，其特征在于，发电箱(301)内包括发电滚轮(303)，发电滚轮(303)紧贴小车(1)的行走轨道，即吊臂(7)的横杆，发电滚轮(303)连接发电机(304)。

9.根据权利要求4所述的一种塔吊，其特征在于，限位控制系统还包括电源管理装置，包括充电模块和电源切换模块，充电模块连接太阳能发电装置和直流发电装置对电池进行充电。

10.根据权利要求9所述的一种塔吊，其特征在于，限位控制系统还包括外部电源和电池供电切换电路，切换直流发电装置或太阳能电池板与电池供电。

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