CN221404357U - 一种移动直梯的检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种移动直梯的检测装置，包括：角度传感器，安装在直梯支撑腿上；压力传感器，安装在直梯支撑腿上；主控芯片，与所述角度传感器和压力传感器连接。本实用新型通过采集移动直梯使用中受力大小，直梯放置角度，判断直梯使用安全性，以规范使用直梯，并在风险发生前给与作业人员警示提示。

Description

一种移动直梯的检测装置

技术领域

本实用新型涉及移动直梯的检测技术领域，尤其是涉及一种移动直梯的检测装置。

背景技术

移动直梯的检测装置，就是在对移动直梯的使用状态进行分析记录，对可能的不安全状态作出报警，提醒使用人。

在移动直梯使用中，若直梯使用角度不当，如设置直梯登高作业时，直梯与地面夹角过小，此时存在滑跌风险；如与地面夹角过大，容易产生翻倒风险。同时，如果地面平整度较差或地面坚实度较差时，直梯两脚不能完全水平放置，直梯存在侧滑风险。直梯使用时，作业人员应保证其重心处于直梯中间，以避免直梯侧倒风险。在实际作业中，作业人员可能探身超出直梯范围工作，导致重心偏移，增加侧倒风险。所以，有必要提供移动直梯的检测装置。

实用新型内容

本实用新型提供了一种移动直梯的检测装置，通过采集移动直梯使用中受力大小，直梯放置角度，判断直梯使用安全性，以规范使用直梯，并在风险发生前给与作业人员警示提示。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种移动直梯的检测装置包括：

角度传感器，安装在直梯支撑腿上；

压力传感器，安装在直梯支撑腿上；

主控芯片，与所述角度传感器和压力传感器连接。

本实用新型公开的一个实施例中，所述角度传感器、压力传感器和主控芯片共同配置有检测电路，所述检测电路包括电源供给芯片U1、角度传感器U3、主控芯片U2、压力传感器U5、蜂鸣器U4、电容C1、电容C2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和三极管Q1；

所述蜂鸣器U4的一端与所述电源供给芯片U1的引脚3连接后外接电压端VCC，所述蜂鸣器U4的另一端与所述三极管Q1的集电极连接，所述三极管Q1的基极与所述电阻R5的一端和电阻R6的一端连接，所述三极管Q1的发射极与所述电阻R6的另一端连接后接地，所述电阻R5的另一端与所述主控芯片U2的引脚15连接，所述电阻R3的一端与所述主控芯片U2的引脚21和压力传感器U5的第二端连接，所述电阻R3的另一端与所述电阻R4的一端连接后接地，所述电阻R4的另一端与所述主控芯片U2的引脚20和压力传感器U5的第一端连接，所述压力传感器U5的电源端与所述角度传感器U3的引脚2、电阻R2的一端、电阻R1的一端、电容C2的正极、电容C1的一端和电源供给芯片U1的引脚2连接，所述角度传感器U3的引脚7与所述主控芯片U2的引脚23和电阻R1的另一端连接，所述角度传感器U3的引脚8与所述主控芯片U2的引脚22和电阻R2的另一端连接,所述电容C2的负极与所述电容C1的另一端和电源供给芯片U1的引脚1连接后接地。

本实用新型公开的一个实施例中，所述角度传感器为三轴加速度测量芯片。

本实用新型公开的一个实施例中，所述三轴加速度测量芯片的型号为ADXL345。

本实用新型公开的一个实施例中，所述压力传感器为柔性应变片。

本实用新型公开的一个实施例中，所述压力传感器由两个柔性压力传感器组成。

本实用新型公开的一个实施例中，所述主控芯片的型号为CC2530。

本实用新型公开的一个实施例中，所述电源供给芯片U1的型号为LM1117T。

综上所述，本实用新型至少具有以下有益效果：

本实用新型通过采集移动直梯使用中受力大小，直梯放置角度，判断直梯使用安全性，以规范使用直梯，并在风险发生前给与作业人员警示提示。

本实用新型通过角度传感器检测直梯与地面的夹角，通过压力传感器检测直梯受力，通过主控芯片接收角度传感器和压力传感器的检测数据，判断是否在安全范围内，若不在安全范围内，向作业人员发出警示。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一些实施例中所涉及的移动直梯的检测装置的示意图。

图2为本实用新型一些实施例中所涉及的检测电路的示意图。

图3为本实用新型一些实施例中所涉及的三轴加速度传感器各轴加速度与角度之间关系的示意图。

图4为本实用新型一些实施例中所涉及的压力电阻特性的示意图。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本实用新型实施例的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本实用新型实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型实施例的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。

在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型实施例的不同结构。为了简化本实用新型实施例的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型实施例。此外，本实用新型实施例可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。

下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

如图1所示，本实施例提供了一种移动直梯的检测装置，包括：

角度传感器，安装在直梯支撑腿上；

压力传感器，安装在直梯支撑腿上；

主控芯片，与所述角度传感器和压力传感器连接。

本实施例中，通过角度传感器检测直梯与地面的夹角，通过压力传感器检测直梯受力，通过主控芯片接收角度传感器和压力传感器的检测数据，判断是否在安全范围内，若不在安全范围内，向作业人员发出警示。

应当理解的是，角度传感器、压力传感器和主控芯片可以采用具有上述功能的现有器件或使用下述实施例中的方案。

安全范围具体是指：直梯与地面的夹角的阈值范围和直梯受力的阈值范围；具体的阈值范围可以根据实际情况进行设置。

在一些实施例中，所述角度传感器、压力传感器和主控芯片共同配置有检测电路，如图2所示，所述检测电路包括电源供给芯片U1、角度传感器U3、主控芯片U2、压力传感器U5、蜂鸣器U4、电容C1、电容C2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和三极管Q1；

所述蜂鸣器U4的一端与所述电源供给芯片U1的引脚3连接后外接电压端VCC，所述蜂鸣器U4的另一端与所述三极管Q1的集电极连接，所述三极管Q1的基极与所述电阻R5的一端和电阻R6的一端连接，所述三极管Q1的发射极与所述电阻R6的另一端连接后接地，所述电阻R5的另一端与所述主控芯片U2的引脚15连接，所述电阻R3的一端与所述主控芯片U2的引脚21和压力传感器U5的第二端连接，所述电阻R3的另一端与所述电阻R4的一端连接后接地，所述电阻R4的另一端与所述主控芯片U2的引脚20和压力传感器U5的第一端连接，所述压力传感器U5的电源端与所述角度传感器U3的引脚2、电阻R2的一端、电阻R1的一端、电容C2的正极、电容C1的一端和电源供给芯片U1的引脚2连接，所述角度传感器U3的引脚7与所述主控芯片U2的引脚23和电阻R1的另一端连接，所述角度传感器U3的引脚8与所述主控芯片U2的引脚22和电阻R2的另一端连接,所述电容C2的负极与所述电容C1的另一端和电源供给芯片U1的引脚1连接后接地。

本实施例中，压力传感器U5的第二端是指柔性压力传感器RIN2的另一端，压力传感器U5的第一端是指柔性压力传感器RIN1的另一端；没有描述到的器件、型号或连接关系如图2所示即可。其中，通过角度传感器U3检测直梯与地面夹角，并将其传输到主控芯片U2；通过压力传感器U5检测直梯受力，并将其传输到主控芯片U2；通过主控芯片U2判断其接收的数据是否在提前设置的相应的阈值范围内，若不在阈值范围内，主控芯片U2输出一个电压信号到三极管Q1的基极，三极管Q1导通，蜂鸣器U4工作，向作业人员发出警示。

采用主控芯片U2进行倾斜角度(直梯与地面夹角)判断及受力平衡(直梯两脚受力)判断，直梯两个支撑脚的压力/电压值(检测数据)将送入到主控芯片U2的AD点中，同时，主控芯片U2也将采集直梯的摆放角度(直梯与地面夹角)。当直梯两脚受力偏差大于设定值(25KG)时，或者其与地面角度超过70-80度范围，或者直梯与重力垂线角度偏差大于10度时，主控芯片U2可通过本体的声光元件(或通过蜂鸣器U4)报警，提醒作业人员。主控芯片U2采用CC2530芯片，其与ADXL345传感器采用IIC通讯，并通过电阻分压方式获取直梯两脚压力值。

图2中：电源供给芯片U1为系统3.3V电源供给芯片，主控芯片U2为主控CPU，主控CPU与角度传感器U3采用IIC通讯，获取梯子安置角度。图2中框出部分为安装于两个直梯支撑脚处的柔性压力传感器RIN1与柔性压力传感器RIN2，它们通过与电阻R3、电阻R4分压电阻出来后的电压将直接进入主控CPU的模拟量采集点P02及P03，从而获取与柔性压力传感器RIN1与柔性压力传感器RIN2相对应的压力值。当主控CPU获得直梯角度及受力后，若判断出梯子处于不稳定状态，将通过蜂鸣器U4报警。

在一些实施例中，所述角度传感器为三轴加速度测量芯片。

在一些实施例中，所述三轴加速度测量芯片的型号为ADXL345。

在一些实施例中，所述压力传感器为柔性应变片。

在一些实施例中，所述压力传感器由两个柔性压力传感器组成。

本实施例中，两个柔性压力传感器分别为柔性压力传感器RIN1和柔性压力传感器RIN2；柔性压力传感器RIN1的一端与柔性压力传感器RIN2的一端和角度传感器U3的引脚2连接，柔性压力传感器RIN1的另一端与电阻R4的另一端连接，柔性压力传感器RIN2的另一端与主控芯片U2的引脚21连接。

在一些实施例中，所述主控芯片的型号为CC2530。

在一些实施例中，所述电源供给芯片U1的型号为LM1117T。

本实用新型的技术构思如下：

1.直梯放置角度测量

在移动直梯使用中，若直梯使用角度不当，如设置直梯登高作业时，直梯与地面夹角过小，此时存在滑跌风险；如与地面夹角过大，容易产生翻倒风险。同时，如果地面平整度较差或地面坚实度较差时，直梯两脚不能完全水平放置，直梯存在侧滑风险。

直梯使用时，按照使用规范，直梯与地面夹角应处于75°±5°范围之内。对于此倾斜角度，可采用角度传感器测量，当角度超过此范围时，可提供警示。

角度测量采用三轴加速度传感器ADXL345，可测量出物体在X、Y、Z轴上的重力加速度分量，从而可得出测量物体在任意轴上的倾角变化。ADXL345加速度测量传感器采用MEMS技术，除可测量运动或冲击导致的动态加速度，也可测量物体静态加速度，使得该传感器可作为倾斜传感器使用。ADXL345量程可在±2g、±4g、±8g、±16g范围中定义，在其所有测量量程中，均可保持4mg/LSB的测量精度，从而使得其倾斜角度测量精度可达到约0.25°。ADXL345采用IIC通信，可将其测量的加速度数据通过单片机直接采集并计算倾斜角。

三轴加速度传感器各轴加速度与角度之间关系如图3所示，其中，

acc_z＝1g·cosθ；

acc_x为测出的X轴加速度,acc_y为测出的Y轴加速度，acc_z为Z轴加速度，通过上述关系，可得出与传感器平面与地面的俯仰角度为以及传感器平面与地面的横滚角

通过对安装在直梯支撑腿上的传感器将送出的三轴加速度值进行如上计算，即可得出直梯与水平地面之间的角度(即)，及直梯与重力垂线之间的角度(即θ)。当直梯与水平面之间的角度不处于70-80度之间时，检测装置可报警，提示直梯放置角度不合格；当直梯与重力垂线之间的角度大于10度或小于-10度时，监测装置报警，提示直梯存在侧倒风险。

直梯使用时，作业人员应保证其重心处于直梯中间，以避免直梯侧倒风险。在实际作业中，作业人员可能探身超出直梯范围工作，导致重心偏移，增加侧倒风险。此时，采用测量直梯两支撑脚之间支撑力的方式，校验直梯的平衡性，若两脚之间支撑力差别超过一定范围，认为其平衡性不够，存在侧倒风险，监测装置将报警提示作业人员。

采用柔性应变片作为直梯受力采集传感器，两只支撑脚上各安装一个。柔性应变片可直接安装于直梯支撑脚的防滑胶皮内，由于应变片厚度不超过0.5mm,此安装将不会改变直梯结构，不影响直梯使用。

柔性应变片规格及特性如下：

电阻式压力应变片工作机理通常是通过利用变形材料的传感特性来实现的。当外部压力施加在传感器上时，变形材料的尺寸和形状会发生变化，从而产生电阻的变化。目前采用的应变片通过精密印刷工艺，将纳米材料，银浆等材料转移到柔性薄膜基材上，经干燥固化制成。当传感器受压时，电阻随压力增大而减少，其特性为电阻与压力呈现幂函数关系，电阻倒数与压力呈现性关系。采用此结构的应变片响应时间<10ms,耐久度>100万次。采用传感器为量程为100KG应变片，尺寸约为40mm(长)*40mm(宽)*0.5mm(厚)，传感器电阻压力曲线(压力电阻特性)如图4所示。

通过简单的电阻分压回路，即可将应变片的电阻电压改变转化为采集系统所需电压信号，如图4，高电压代表大的受力状态。

以上实施例描述了本实用新型的多个具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，在不背离本实用新型原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种移动直梯的检测装置，其特征在于，包括：

角度传感器，安装在直梯支撑腿上；

压力传感器，安装在直梯支撑腿上；

主控芯片，与所述角度传感器和压力传感器连接；

所述角度传感器、压力传感器和主控芯片共同配置有检测电路，所述检测电路包括电源供给芯片U1、角度传感器U3、主控芯片U2、压力传感器U5、蜂鸣器U4、电容C1、电容C2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和三极管Q1；

所述蜂鸣器U4的一端与所述电源供给芯片U1的引脚3连接后外接电压端VCC，所述蜂鸣器U4的另一端与所述三极管Q1的集电极连接，所述三极管Q1的基极与所述电阻R5的一端和电阻R6的一端连接，所述三极管Q1的发射极与所述电阻R6的另一端连接后接地，所述电阻R5的另一端与所述主控芯片U2的引脚15连接，所述电阻R3的一端与所述主控芯片U2的引脚21和压力传感器U5的第二端连接，所述电阻R3的另一端与所述电阻R4的一端连接后接地，所述电阻R4的另一端与所述主控芯片U2的引脚20和压力传感器U5的第一端连接，所述压力传感器U5的电源端与所述角度传感器U3的引脚2、电阻R2的一端、电阻R1的一端、电容C2的正极、电容C1的一端和电源供给芯片U1的引脚2连接，所述角度传感器U3的引脚7与所述主控芯片U2的引脚23和电阻R1的另一端连接，所述角度传感器U3的引脚8与所述主控芯片U2的引脚22和电阻R2的另一端连接,所述电容C2的负极与所述电容C1的另一端和电源供给芯片U1的引脚1连接后接地。

2.根据权利要求1所述的移动直梯的检测装置，其特征在于，所述角度传感器为三轴加速度测量芯片。

3.根据权利要求2所述的移动直梯的检测装置，其特征在于，所述三轴加速度测量芯片的型号为ADXL345。

4.根据权利要求1所述的移动直梯的检测装置，其特征在于，所述压力传感器为柔性应变片。

5.根据权利要求1所述的移动直梯的检测装置，其特征在于，所述压力传感器由两个柔性压力传感器组成。

6.根据权利要求1所述的移动直梯的检测装置，其特征在于，所述主控芯片的型号为CC2530。

7.根据权利要求1所述的移动直梯的检测装置，其特征在于，所述电源供给芯片U1的型号为LM1117T。