CN216901472U - 一种工程电控手柄 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种工程电控手柄，其包括操纵杆，以及设置在所述操纵杆上的：检测模块，设置在电控手柄上，用以采集电控手柄的握持状态并输出检测信号；处理模块，配置为与所述检测模块信号连接，用于接收所述检测信号以输出触发信号；控制模块，配置为与所述处理模块信号连接以及与工程设备的动力模块控制连接，用于接收所述触发信号以输出控制信号，并控制所述动力模块的工作状态。本申请具有通过检测模块、处理模块与控制模块的合理搭配，采集电控手柄的握持状态并提高电控手柄可靠度的效果。

Description

一种工程电控手柄

技术领域

本申请涉及工程手柄的领域，尤其是涉及一种工程电控手柄。

背景技术

控制手柄是一种常用的人机接口工具，它广泛应用于工程机械、交通运输工具、医疗设备、测量机等设备的运动控制操作。按照使用场合，控制手柄分为工程控制手柄与精确控制手柄。其中，工程控制手柄适用于环境比较恶劣，使用频繁的场合，例如叉车、起重机、农业机械、军用机械等应用场合。

相关技术中，人们为了方便操控，将设备所具备的功能集中到操作台和操作手柄，进行集中控制，通过电控实现设备的运作，将操控简单化。工程控制手柄大多采用位移传感器或角度传感器检测手柄的位移或角度信息实现设备的步进运动。工作人员推拉电控手柄，使得电控手柄生位移或者发角度偏转，相应的位移传感器或角度传感器输出高电平信号，控制单元响应高电平信号并输出控制信号，实现机器的控制。

在实际的工作场景中，发明人发现，在施工时，由于不能检测到电控手柄的握持状态，当施工人员误触工程电控手柄时，工程设备接收错误指令实施错误的操作，引起不必要的损失，存在改进之处。

实用新型内容

为了检测工程电控手柄的握持状态，本申请提供一种工程电控手柄。

本申请提供的一种工程电控手柄采用如下的技术方案：

一种工程电控手柄，包括操纵杆，以及设置在所述操纵杆上的：

检测模块，设置在电控手柄上，用以采集电控手柄的握持状态并输出检测信号；

处理模块，配置为与所述检测模块信号连接，用于接收所述检测信号以输出触发信号；

控制模块，配置为与所述处理模块信号连接以及与工程设备的动力模块控制连接，用于接收所述触发信号以输出控制信号，并控制所述动力模块的工作状态。

通过采用上述技术方案，在操作人员使用电控手柄的过程中，操纵杆上设置的检测模块检测电控手柄是否处于握持状态并输出检测信号，处理模块接收并响应于检测信号，输出触发信号；控制模块接收触发信号后输出控制信号，控制信号被工程设备的动力模块接收并执行相应的指令。通过检测模块、处理模块以及控制模块之间的合理搭配，实时检测电控手柄的状态以检测电控手柄的握持状态，并通过握持状态的分析以输出控制信号，有效减少因手柄因误触执行以使得工程设备的动力单元执行误操作的情况发生，提高了电控手柄的可靠度。

优选的，所述检测模块包括压力传感器和/或红外温度传感器；

所述压力传感器用于检测所述操纵杆表面的握持压力，所述红外温度传感器用于检测所述操纵杆上的包覆物的温度，以输出压力检测信号和/或温度检测信号至处理模块。

通过采用上述技术方案，当电控手柄被施工人员握持时，压力传感器受压将电控手柄所承受的压力转化为压力检测信号；由于人为恒温动物，人体体温通常为37℃，当施工人员握持电控手柄时，红外温度传感器感应到包覆在电控手柄上的施工人员的手掌温度，并将感应到的温度转化为温度检测信号。压力传感器和/或红外温度传感器所检测到的压力检测信号和/或温度检测信号输送至处理单元，处理单元根据压力检测信号和/或温度检测信号输出触发信号，实现电控手柄的握持状态的感应与检测。

优选的，所述操纵杆上设置有感应槽，所述压力传感器和/或红外温度传感器可拆卸固定在所述感应槽内。

通过采用上述技术方案，感应槽给压力传感器和/或红外温度传感器的安装提供了空间，与此同时，由于压力传感器和/或红外温度传感器为可拆卸固定在感应槽内，当压力传感器或红外温度传感器出现故障需要检修或更换时，便于维修人员的对压力传感器或红外温度传感器进行检修。

优选的，所述处理模块包括比较器U，所述比较器U的正相输入端与所述压力传感器或红外温度传感器的输出端信号连接，所述比较器的负相输入端信号连接有基准信号；

所述比较器U的输出端与所述控制模块信号连接。

通过采用上述技术方案，比较器U将压力传感器、红外温度传感器所输出的压力检测信号、温度检测信号转化为高/低电平信号，通过对高/低电平信号的检测，能够更简便地对电控手柄的握持状态保持时间进行检测，进一步的，便于后续对握持状态的分析。

优选的，所述电控手柄还包括有计时模块，所述计时模块包括计时单元和导通控制单元；

所述计时单元与所述检测模块信号连接，用于计算所述检测模块输出检测信号的输出时间以输出导通控制信号；

所述导通控制单元信号连接在所述检测模块和比较器U之间，用于接收所述导通控制信号以控制检测模块和比较器U之间的回路的通断。

通过采用上述技术方案，计时单元通过检测比较器U持续输出高/低的时间，进而得到电控手柄保持在握持状态的时间长短，通过电控手柄保持在握持状态的时间时间的比对，能够更为精确的判断电控手柄所受到的按压或推拉是否属于误触的范畴，进而减少电控手柄因误触造成的损失，同时便于检测施工人员是否长时间工作处于疲劳操作状态等，提高了电控手柄的可靠性，进一步地，提升了工程设备的可靠性。

优选的，所述导通控制单元采用继电器，所述继电器与所述计时单元的输出端信号连接，并与所述比较器的输入端信号连接，用于控制检测模块和比较器U之间的回路的通断。

通过采用上述技术方案，通过计时单元与继电器的配合使用实现检测模块与控制模块之间回路的通断控制。在实际的使用场景中，当电控手柄由于受外界影响误触时，通常误触时间都较短，因此可通过对电控手柄处于握持状态的保持时间的检测来对误触进行判断：当电控手柄处于握持状态的保持时间较短时，可判定电控手柄误触，此时计时单元不输出触发信号，继电器保持断开状态；当电控手柄处于握持状态的保持时间较长时，可判定电控手柄非误触，此时计时单元输出触发信号，继电器导通计时单元与比较器U之间的回路。

优选的，所述控制模块包括NPN三极管，用于控制所述比较器U与工程设备的动力模块之间电路的通断；

其中，所述NPN三极管的基极与比较器U信号连接，所述NPN三极管的发射极与工程设备的动力模块电连接后接地。

通过采用上述技术方案，NPN三极管控制比较器U与工程设备的动力模块之间回路的通断。

优选的，所述电控手柄还包括报警单元，所述报警单元包括发光二极管与蜂鸣器，所述发光二极管与所述蜂鸣器均与所述计时单元信号连接，用于输出警示信号；

其中，所述发光二极管的阳极与所述计时单元的输出端信号连接，所述发光二极管的阴极与所述比较器U的输入端信号连接。

通过采用上述技术方案，当检测模块输出的检测时间等于或大于最大检测时间时，发光二极管发出报警亮光，蜂鸣器发出报警声音，提示施工人员握持电控手柄的时间过长，减少施工人员误操作带来的损失，提高了电控手柄的可靠性。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

通过设置在操纵杆上的检测模块、处理模块以及设置处理模块与工程设备之间的控制模块的合理搭配使用，实现对电控手柄的握持状态的检测与是否为误触的判断，减少了与电控手柄所连接的工程设备的动力模块实施误操作的情况的发生，进而实现了更为精确的控制，提高了电控手柄的可靠度；

压力传感器和/或红外温度传感器实现了对电控手柄的握持状态的检测，压力传感器和/或红外温度传感器、比较器U之间的计时模块实现对电控手柄的握持状态保持时间的检测，以减少因误触导致的误操作，提高了电控手柄的可靠度。

附图说明

图1是本申请实施例提出的电控手柄的内部结构示意图。

图2是本申请实施例提出的电控手柄的内部电路图。

图3是本申请实施例提出的电控手柄的信号传递框图。

附图标记说明：1、操纵杆；11、感应端；12、控制端；13、感应槽；2、手柄外壳；3、检测模块；31、压力传感器；32、红外温度传感器；33、与门使能逻辑器；4、处理模块；5、控制模块；51、NPN三极管；6、计时模块；61、计时单元；62、导通控制单元；7、报警单元；71、发光二极管；72、蜂鸣器。

具体实施方式

以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种工程电控手柄。工程电控手柄包括手柄外壳2与设置在手柄外壳2内的操纵杆1。手柄外壳2呈一体浇筑成型设置，具有更高结构强度的同时，可以采用设定的模具对其进行加工，同时便于实现批量生产。

参照图1，操纵杆1包括感应端11与控制端12。其中，感应端11呈扁球状设置，便于操控者手握，提高操控者的使用体验；控制端12呈盒状设置，内部设置有容纳电控手柄内部的元器件，对元器件起到保护的作用。

操纵杆1上还设置有检测模块3、处理模块4以及控制模块5，检测模块3与处理模块4信号连接；处理模块4与控制模块5信号连接；控制模块5与工程设备的动力模块信号连接。当电控手柄受到操控者施力握持时，检测模块3感应电控手柄的握持状态并输出检测信号，处理模块4接收检测信号并输出触发信号，触发信号被控制模块5接受后输出控制信号作用于工程设备的动力单元，以实现操控者通过电控手柄对工程设备进行操控的效果。

其中，检测模块3包括压力传感器31和或红外温度传感器32，在本实施例中，压力传感器31与红外温度传感器32两者均使用安装在电控手柄中。在一些其他的实施例中，根据使用场景的需要，可以只取用压力传感器31或红外温度传感器32对电控手柄的握持状态进行检测，在此没有特定的要求，在一些使用场景中，也可采用其他的传感器实现电控手柄的握持状态的检测，例如角度传感器与光敏传感器等。

压力传感器31与红外温度传感器32通过型号为CD4081BE的与门逻辑使能器连接。压力传感器31与红外温度传感器32的输出端和与门逻辑使能器的输入引脚连接，当压力传感器31与红外温度传感器32同时输入压力检测信号与温度检测信号时与门逻辑使能器输出高电平信号，使得检测模块3与处理模块4之间的回路的导通控制。

其中，压力传感器31可采用型号为FSR406的薄膜压力传感器31，具有灵敏的感应能力、较小的体积以及价格低廉等优点；红外温度传感器32可采用型号为ZTP-135SR的红外温度传感器32，其具有响应时间短、体积小以及价格低廉等优点。

参照图，感应端11上设置有感应槽13，压力传感器31与红外温度传感器32均可拆卸固定安装在感应槽13内，当压力传感器31或红外温度传感器32出现故障需要检修或更换时，便于检修人员对压力传感器31或红外温度传感器32进行检修或更换操作。

在本实用新型中，为了检测电控手柄握持状态的保持时间，操纵杆1上还设置有计时模块6。计时模块6包括计时单元61与导通控制单元62。其中，计时单元61和与门逻辑使能器的输出端信号连接，接收与门逻辑使能器输出的高电平信号，并检测其持续输出检测信号的输出时间；其对持续检测信号的输出时间进行处理后，得到电控手柄握持状态的保持时间，输出导通控制信号至导通控制单元62，实现了对电控手柄的握持状态的分析与处理，提高了电控手柄的可靠度。

在本实施例中，计时单元61可采用加载有输出时间检测、输出时间比较程序的单片机，为现有的技术，在本实用新型中未对程序部分进行更改。在一些其他的实施例中，根据使用场景的需要，在不影响电控手柄内部回路的稳定性的情况下可将单片机更换为其他元器件，例如PLC控制器等，在此不做赘述。

导通控制单元62的输入端与计时单元61的输出端信号连接，导通控制单元62的输出端与处理模块4信号连接。导通控制单元62接收来自计时单元61的导通控制信号实现计时单元61与处理模块4之间的回路的通断控制。

在本实用新型中，导通控制单元62可采用继电器来实现，其中，继电器的线圈与计时单元61信号连接后接地，继电器的导通开关与处理模块4电连接。继电器接收导通控制信号后，继电器的导通开关闭合，实现控制计时单元61与处理模块4之间回路的通断。

在本实用新型中，处理模块4采用比较器U，其中，比较器U的正相输入端与继电器的输出端信号连接，比较器U的输出端与控制模块5电连接，比较器U的负相输入端信号连接有基准信号。当继电器呈导通状态时，比较器输出触发信号至控制模块5，实现控制处理模块4与控制模块5之间的回路的通断。

在本实施例中，比较器U可采用型号为LM339DT的比较器U，其具有反应时间短、体积小以及价格低廉等优点。

在本实用新型中，控制模块5优选采用型号为MMBT3904的NPN三极管51。在一些其他的实施例中，根据使用场景的需要，将NPN三极管51更换为单片机等元器件。

其中，NPN三极管51的基极与比较器U的输出端信号连接，NPN三级管的发射极与工程设备的动力模块信号连接后接地。NPN三极管51接收比较器所输出的触发信号，NPN三极管51响应并输出控制信号，工程设备的动力模块接收控制信号后执行相应的指令。

参照图，计时单元61的输出端信号连接有报警单元7，报警单元7包括发光二极管71与蜂鸣器72，当压力传感器31与红外温度传感器32检测到的电控手柄保持握持状态时间过长时，给报警单元7发送控制信号，使得发光二极管71发光、蜂鸣器72鸣响以警示操纵者，减少操控人员疲劳操作情况的发生，提高了电控手柄的可靠度。

发光二极管71的阳极与计时单元61的输出端信号连接，同时发光二极管71的阴极接地。在本实施例中，发光二极管71与蜂鸣器72优选呈并联设置，当发光二极管71或蜂鸣器72出现故障时，另外一个还可继续工作，给操控人员提供警示信号，提高了电控手柄的可用度。

本申请实施例一种工程电控手柄的实施原理为：通过设置在电控手柄上的检测压力传感器31与红外温度传感器32，对电控手柄的握持状态进行检测，并通过计时单元61得到电控手感握持状态的保持时间输出导通控制信号，继电器接收导通控制信号后导通计时单元61与比较器U之间的回路，比较器U输出触发信号，NPN三极管51接收触发信号后输出控制信号，工程设备的动力模块接收控制信号后执行相应的指令。实现了对电控手柄的握持状态的检测与握持状态保持时间的判断，信号检测时间过短则判定为误操作，减少了工程设备执行误操作，提高了电控手柄的可靠度。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种工程电控手柄，其特征在于：包括操纵杆(1)，以及设置在所述操纵杆(1)上的：

检测模块(3)，设置在电控手柄上，用以采集电控手柄的握持状态并输出检测信号；

处理模块(4)，配置为与所述检测模块(3)信号连接，用于接收所述检测信号以输出触发信号；

控制模块(5)，配置为与所述处理模块(4)信号连接以及与工程设备的动力模块控制连接，用于接收所述触发信号以输出控制信号，并控制所述动力模块的工作状态。

2.根据权利要求1所述的一种工程电控手柄，其特征在于，所述检测模块(3)包括压力传感器(31)和/或红外温度传感器(32)；

所述压力传感器(31)用于检测所述操纵杆(1)表面的握持压力，所述红外温度传感器(32)用于检测所述操纵杆(1)上的包覆物的温度，以输出压力检测信号和/或温度检测信号至处理模块(4)。

3.根据权利要求2所述的一种工程电控手柄，其特征在于，所述操纵杆(1)上设置有感应槽(13)，所述压力传感器(31)和/或红外温度传感器(32)可拆卸固定在所述感应槽(13)内。

4.根据权利要求2所述的一种工程电控手柄，其特征在于，所述处理模块(4)包括比较器U，所述比较器U的正相输入端与所述压力传感器(31)或红外温度传感器(32)的输出端信号连接，所述比较器U的负相输入端信号连接有基准信号；

所述比较器U的输出端与所述控制模块(5)信号连接。

5.根据权利要求2-3任意一项所述的一种工程电控手柄，其特征在于，所述电控手柄还包括有计时模块(6)，所述计时模块(6)包括计时单元(61)和导通控制单元(62)；

所述计时单元(61)与所述检测模块(3)信号连接，用于计算所述检测模块(3)输出检测信号的输出时间以输出导通控制信号；

所述导通控制单元(62)信号连接在所述检测模块(3)和比较器U之间，用于接收所述导通控制信号以控制检测模块(3)和比较器U之间的回路的通断。

6.根据权利要求5所述的一种工程电控手柄，其特征在于，所述导通控制单元(62)采用继电器，所述继电器与所述计时单元(61)的输出端信号连接，并与所述比较器U的输入端信号连接，用于控制检测模块(3)和比较器U之间的回路的通断。

7.根据权利要求4所述的一种工程电控手柄，其特征在于，所述控制模块(5)包括NPN三极管(51)，用于控制所述比较器U与工程设备的动力模块之间电路的通断；

其中，所述NPN三极管(51)的基极与比较器U信号连接，所述NPN三极管(51)的发射极与工程设备的动力模块电连接后接地。

8.根据权利要求5所述的一种工程电控手柄，其特征在于，所述电控手柄还包括报警单元(7)，所述报警单元(7)包括发光二极管(71)与蜂鸣器(72)，所述发光二极管(71)与所述蜂鸣器(72)均与所述计时单元(61)信号连接，用于输出警示信号；

其中，所述发光二极管(71)的阳极与所述计时单元(61)的输出端信号连接，所述发光二极管(71)的阴极与所述比较器U的输入端信号连接。

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