RU47866U1 - Регистратор параметров грузоподъемной машины (варианты) - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к подъемно-транспортному машиностроению и может быть использована для регистрации, обработки, накопления и хранения оперативной и долговременной информации о параметрах работы грузоподъемных машин. Сущность полезной модели заключается в том, что в регистраторе параметров грузоподъемной машины, содержащем датчики параметров ее работы, цифровой вычислитель, реализованный на основе микроконтроллера, а также часы реального времени, реализованные на основе микросхемы с подключенным к ней автономным источником питания, и запоминающее устройство, подключенные к цифровому вычислителю, причем датчики параметров работы грузоподъемной машины подключены к цифровому вычислителю непосредственно или через дополнительное согласующее устройство, выполненное, в частности, в виде аналого-цифрового преобразователя или интерфейса мультиплексного канала обмена данными, а цифровой вычислитель выполнен с возможностью подключения к нему внешнего устройства считывания данных регистратора параметров посредством электрического соединителя (разъема) или беспроводного устройства, в частности радиочастотного или инфракрасного приемопередатчика, согласно первому варианту реализации полезной модели, часы реального времени и/или запоминающее устройство содержат/содержит область памяти, в которой записан неизменяемый идентификационный номер, а цифровой вычислитель выполнен с возможностью считывания и последующей записи этого номера, в случае необходимости, во внешнее устройство считывания данных регистратора параметров. Согласно второму варианту реализации этой полезной модели, часы реального времени и запоминающее устройство реализованы на основе одной интегральной микросхемы и подключены к цифровому вычислителю при помощи объединенного интерфейса. Согласно третьему варианту реализации полезной модели, автономный источник электропитания размещен в одном корпусе с указанной микросхемой, а согласно

четвертому варианту реализации, в регистраторе дополнительно используется устройство контроля напряжения автономного источника питания, которое выполнено автономным или входящим в состав микросхемы часов реального времени, причем выход этого устройства контроля непосредственно или через указанную микросхему подключен к цифровому вычислителю, который выполнен с возможностью выявления снижения напряжения автономного источника питания до предварительно заданной величины и записи соответствующего признака разряда автономного источника питания или непосредственно во внешнее устройство считывания данных регистратора параметров, или в запоминающее устройство или в память цифрового вычислителя для последующего считывания и перезаписи во внешнее устройство считывания в случае необходимости. При этом, в любом варианте реализации полезной модели, часы реального времени и/или запоминающее устройство могут иметь последовательный интерфейс для подключения к цифровому вычислителю и/или содержать область памяти, в которой записан неизменяемый идентификационный номер; регистратор параметров может дополнительно содержать устройство контроля напряжения автономного источника питания; регистратор может дополнительно содержать кварцевый резонатор часов реального времени, размещенный в одном корпусе с указанной микросхемой и с автономным источником питания, а автономный источник питания может быть выполнен с возможностью его замены совместно с указанной интегральной микросхемой и кварцевым резонатором часов реального времени, в частности может быть размещен в контактном устройстве/держателе, выводы которого подключены к цифровому вычислителю. Часы реального времени и запоминающее устройство могут быть реализованы на основе одной интегральной микросхемы и подключены к цифровому вычислителю при помощи объединенного интерфейса, который выполнен последовательным или параллельным или параллельным мультиплексированным или последовательным на параллельном, именуемом также фантомным. Полезная модель обеспечивает повышение достоверности регистрации параметров грузоподъемной машины и уменьшение размеров регистратора.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в системах защиты и управления грузоподъемных машин для регистрации, обработки, накопления и хранения оперативной и долговременной информации о параметрах их работы.

Из авторского свидетельства SU 998309, МПК 3 В 66 С 13/16, 23.02.1983 г., известно устройство измерения и регистрации величины и времени работы грузоподъемной машины (крана), содержащее датчики усилий и угла наклоны стрелы, выходы которых подключены к специальному суммирующему электродвигателю с редуктором, а также отдельный счетчик календарного времени.

Недостатком этого устройства являются ограниченные функциональные возможности, в частности из-за отсутствия регистрации нагрузки на грузозахватных органах и пространственного положения стрелы.

Наиболее близким к предложенному является регистратор параметров грузоподъемной машины, известный из заявки RU 2004130532 А, В 66 С 13/18, 18.10.2004 г., содержащий датчики параметров работы грузоподъемной машины, цифровой вычислитель, реализованный на основе микроконтроллера, часы реального времени, реализованные на основе микросхемы с подключенным к ней автономным источником питания, и запоминающее устройство, подключенные к цифровому вычислителю, причем датчики параметров работы грузоподъемной машины подключены к цифровому вычислителю непосредственно или через дополнительное согласующее устройство, выполненное, в частности, в виде аналого-цифрового преобразователя или интерфейса мультиплексного канала обмена данными, а цифровой вычислитель

выполнен с возможностью подключения к нему внешнего устройства считывания данных регистратора параметров посредством электрического соединителя или беспроводного устройства, в частности радиочастотного или инфракрасного приемопередатчика. При этом цифровой вычислитель выполнен с возможностью перезаписи данных из внешнего устройства считывания данных регистратора параметров в запоминающее устройство или в память цифрового вычислителя (микроконтроллера), а также с возможностью изменения программы его работы в соответствии с дополнительными данными, записанными в его память или в запоминающее устройство.

В этом устройстве осуществляется регистрация всех необходимых рабочих параметров грузоподъемной машины, а также взаимная перезапись информации между внешним устройством считывания данных регистратора параметров и запоминающим устройством, что значительно расширяет функциональные возможности регистратора параметров, включая исключение несанкционированного доступа к данным регистратора, реализацию криптографической защиты информации, перепрограммирования как алгоритмов работы регистратора, так и алгоритмов работы системы защиты грузоподъемной машины, возможность записи в регистратор данных о предыдущем периоде работы грузоподъемной машины и т.д.

Недостатком известного регистратора является невысокая достоверность регистрации параметров грузоподъемной машины ввиду отсутствия идентификации регистрируемых данных - отсутствия в считанных данных неизменяемой (в том числе наладчиком) информации о принадлежности считанной информации к конкретному регистратору, отсутствия контроля разряда автономного источника питания и соответствующего контроля искажения или потери отсчетов реального времени, а также ввиду пониженной надежности часов реального времени, вызванной наличием внешних соединений между составными частями часов реального времени (отсутствием совмещения кварцевого резонатора, микросхемы часов реального времени и автономного источника питания), увеличивающих вероятность отказов и сбоев в их работе,

а также, в отдельных случаях, повышенным количеством соединений между часами реального времени, запоминающим устройством и цифровым вычислителем, вызванным применением параллельного интерфейса.

Техническим результатом, на получение которого направлена заявленная полезная модель, является повышение достоверности регистрации параметров грузоподъемной машины за счет применения неизменяемой идентификации регистрируемых данных (применения уникального неизменяемого идентификационного номера в часах реального времени и/или в запоминающем устройстве), осуществления контроля состояния автономного источника питания и возможности его своевременной замены, а также за счет повышения надежности регистратора путем сокращения линий связи (выполнения часов реального времени в виде модуля - размещения кварцевого резонатора, часовой микросхемы и автономного источника питания в общем корпусе; совмещения часов реального времени и запоминающего устройства в единой конструкции, а также применения последовательного интерфейса в часах реального времени и/или в запоминающем устройстве).

Дополнительным техническим результатом является уменьшение размеров регистратора за счет выполнения часов реального времени в виде модуля (размещения кварцевого резонатора, часовой микросхемы и источника питания в общем корпусе), совмещения часов реального времени и запоминающего устройства, а также применения последовательного интерфейса в часах реального времени и/или в запоминающем устройстве с соответствующим уменьшением габаритных размеров модуля, микросхем в запоминающем устройстве и площади, занимаемой соединительными печатными проводниками на печатной плате.

Указанный технический результат получается за счет того, что в регистраторе параметров грузоподъемной машины, содержащем датчики параметров ее работы, цифровой вычислитель, реализованный на основе микроконтроллера, а также часы реального времени, реализованные на основе микросхемы с подключенным к ней автономным источником питания, и запоминающее

устройство, подключенные к цифровому вычислителю, причем датчики параметров работы грузоподъемной машины подключены к цифровому вычислителю непосредственно или через дополнительное согласующее устройство, выполненное, в частности, в виде аналого-цифрового преобразователя или интерфейса мультиплексного канала обмена данными, а цифровой вычислитель выполнен с возможностью подключения к нему внешнего устройства считывания данных регистратора параметров посредством электрического соединителя или беспроводного устройства, в частности радиочастотного или инфракрасного приемопередатчика, согласно первому варианту реализации полезной модели, часы реального времени и/или запоминающее устройство содержат/содержит постоянное запоминающее устройство или область памяти, в котором/которой записан неизменяемый идентификационный номер, а цифровой вычислитель выполнен с возможностью считывания и последующей записи этого номера, в случае необходимости, во внешнее устройство считывания данных регистратора параметров.

Кроме того, для получения указанного технического результата, часы реального времени и/или запоминающее устройство могут иметь последовательный интерфейс для подключения к цифровому вычислителю с аналогичным последовательным интерфейсом, выполненному с возможностью обмена данными с часами реального времени и/или с запоминающим устройством по этому интерфейсу. Регистратор параметров может дополнительно содержать устройство контроля напряжения автономного источника питания, которое выполняется автономным или входящим в состав микросхемы часов реального времени, причем выход этого устройства контроля непосредственно или через указанную микросхему подключается к цифровому вычислителю, который выполнен с возможностью выявления снижения напряжения автономного источника питания до предварительно заданной величины и записи соответствующего признака разряда автономного источника питания или непосредственно во внешнее устройство считывания данных регистратора параметров, или в запоминающее устройство или в память цифрового вычислителя

для последующего считывания и перезаписи во внешнее устройство считывания в случае необходимости.

Регистратор может также дополнительно содержать кварцевый резонатор часов реального времени, размещенный в одном корпусе с указанной микросхемой и с автономным источником питания. Причем автономный источник питания может быть выполнен с возможностью его замены совместно с указанной интегральной микросхемой и кварцевым резонатором часов реального времени, в частности может быть размещен в контактном устройстве/держателе, выводы которого подключены к цифровому вычислителю. При этом часы реального времени и запоминающее устройство могут быть реализованы на основе одной интегральной микросхемы и подключены к цифровому вычислителю при помощи объединенного интерфейса, который выполнен последовательным или параллельным или параллельным мультиплексированным или последовательным на параллельном, именуемом также фантомным.

Указанный технический результат получается также за счет того, что в регистраторе параметров грузоподъемной машины, содержащем датчики параметров ее работы, цифровой вычислитель, реализованный на основе микроконтроллера, а также часы реального времени, реализованные на основе микросхемы с подключенным к ней автономным источником питания, и запоминающее устройство, подключенные к цифровому вычислителю, причем датчики параметров работы грузоподъемной машины подключены к цифровому вычислителю непосредственно или через дополнительное согласующее устройство, выполненное, в частности, в виде аналого-цифрового преобразователя или интерфейса мультиплексного канала обмена данными, а цифровой вычислитель выполнен с возможностью подключения к нему внешнего устройства считывания данных регистратора параметров посредством электрического соединителя или беспроводного устройства, в частности радиочастотного или инфракрасного приемопередатчика, согласно второму варианту реализации полезной модели, часы реального времени и запоминающее устройство

реализованы на основе одной интегральной микросхемы и подключены к цифровому вычислителю при помощи объединенного интерфейса. При этом указанный объединенный интерфейс часов реального времени и запоминающего устройства может быть выполнен последовательным или параллельным или параллельным мультиплексированным или последовательным на параллельном, именуемом также фантомным.

Кроме того, для получения указанного технического результата, часы реального времени и/или запоминающее устройство могут содержать область памяти, в которой записан неизменяемый идентификационный номер, а цифровой вычислитель при этом выполнен с возможностью считывания и последующей записи этого номера, в случае необходимости, во внешнее устройство считывания данных регистратора параметров. Регистратор может также дополнительно содержать кварцевый резонатор часов реального времени, размещенный в одном корпусе с указанной интегральной микросхемой и с автономным источником питания. Причем автономный источник питания может быть выполнен с возможностью его замены совместно с указанной интегральной микросхемой и кварцевым резонатором часов реального времени, в частности может быть размещен в контактном устройстве/держателе, выводы которого подключены к цифровому вычислителю. Регистратор параметров может также дополнительно содержать устройство контроля напряжения автономного источника питания, которое может быть выполнено автономным или входящим в состав указанной интегральной микросхемы, причем выход этого устройства контроля непосредственно или через указанную микросхему подключен к цифровому вычислителю, который выполнен с возможностью выявления снижения напряжения автономного источника питания до предварительно заданной величины и записи соответствующего признака разряда автономного источника питания или непосредственно во внешнее устройство считывания данных регистратора параметров, или в запоминающее устройство или в память цифрового вычислителя для последующего

считывания и перезаписи во внешнее устройство считывания в случае необходимости.

Указанный технический результат получается также за счет того, что в регистраторе параметров грузоподъемной машины, содержащем датчики параметров ее работы, цифровой вычислитель, реализованный на основе микроконтроллера, а также часы реального времени, реализованные на основе микросхемы с подключенным к ней автономным источником питания, и запоминающее устройство, подключенные к цифровому вычислителю, причем датчики параметров работы грузоподъемной машины подключены к цифровому вычислителю непосредственно или через дополнительное согласующее устройство, выполненное, в частности, в виде аналого-цифрового преобразователя или интерфейса мультиплексного канала обмена данными, а цифровой вычислитель выполнен с возможностью подключения к нему внешнего устройства считывания данных регистратора параметров посредством электрического соединителя или беспроводного устройства, в частности радиочастотного или инфракрасного приемопередатчика, согласно третьему варианту реализации полезной модели, автономный источник питания размещен в одном корпусе с указанной микросхемой.

В этом варианте, для получения указанного технического результата, часы реального времени и/или запоминающее устройство также могут содержать область памяти, в которой записан неизменяемый идентификационный номер, а цифровой вычислитель может быть выполнен с возможностью считывания и последующей записи этого номера, в случае необходимости, во внешнее устройство считывания данных регистратора параметров. При этом часы реального времени и/или запоминающее устройство могут иметь последовательный интерфейс для подключения к цифровому вычислителю, который имеет аналогичный последовательный интерфейс и выполнен с возможностью обмена данными с часами реального времени и/или с запоминающим устройством по этому интерфейсу. Регистратор параметров может также дополнительно содержать кварцевый резонатор часов реального времени, который

размещен в одном корпусе с указанной микросхемой, а автономный источник питания может быть выполнен с возможностью его замены совместно с указанной микросхемой и кварцевым резонатором часов реального времени, в частности может быть размещен в контактном устройстве/держателе, выводы которого подключены к цифровому вычислителю.

Указанный технический результат получается также за счет того, что в регистраторе параметров грузоподъемной машины, содержащем датчики параметров ее работы, цифровой вычислитель, реализованный на основе микроконтроллера, а также часы реального времени, реализованные на основе микросхемы с подключенным к ней автономным источником питания, и запоминающее устройство, подключенные к цифровому вычислителю, причем датчики параметров работы грузоподъемной машины подключены к цифровому вычислителю непосредственно или через дополнительное согласующее устройство, выполненное, в частности, в виде аналого-цифрового преобразователя или интерфейса мультиплексного канала обмена данными, а цифровой вычислитель выполнен с возможностью подключения к нему внешнего устройства считывания данных регистратора параметров посредством электрического соединителя или беспроводного устройства, в частности радиочастотного или инфракрасного приемопередатчика, согласно четвертому варианту реализации полезной модели, дополнительно используется устройство контроля напряжения автономного источника питания, которое выполнено автономным или входящим в состав микросхемы часов реального времени, причем выход этого устройства контроля непосредственно или через указанную микросхему подключен к цифровому вычислителю, который выполнен с возможностью выявления снижения напряжения автономного источника питания до предварительно заданной величины и записи соответствующего признака разряда автономного источника питания или непосредственно во внешнее устройство считывания данных регистратора параметров, или в запоминающее устройство или в память цифрового вычислителя для последующего

считывания и перезаписи во внешнее устройство считывания в случае необходимости.

При этом, для достижения указанного технического результата, часы реального времени и/или запоминающее устройство могут также содержать область памяти, в которой записан неизменяемый идентификационный номер, а цифровой вычислитель выполнен с возможностью считывания и последующей записи этого номера, в случае необходимости, во внешнее устройство считывания данных регистратора параметров. Часы реального времени и/или запоминающее устройство могут иметь последовательный интерфейс для подключения к цифровому вычислителю, который имеет аналогичный последовательный интерфейс и выполнен с возможностью обмена данными с часами реального времени и/или с запоминающим устройством по этому интерфейсу. Регистратор параметров может также дополнительно содержать кварцевый резонатор часов реального времени, размещенный в одном корпусе с указанной микросхемой и автономным источником питания, причем автономный источник питания может быть выполнен с возможностью его замены совместно с указанной микросхемой и кварцевым резонатором часов реального времени, в частности может быть размещен в контактном устройстве/держателе, выводы которого подключены к цифровому вычислителю.

Приведенная совокупность признаков из существующих конструкций регистраторов параметров грузоподъемных машин неизвестна. В частности, идентификации регистрируемых данных ранее осуществлялась только путем записи идентификационного номера регистратора в перепрограммируемую память микроконтроллера или запоминающего устройства регистратора, т.е. эта идентификация не являлась неизменяемой; объединение в одном корпусе кварцевого резонатора, часовой микросхемы и автономного источника питания, а также объединение часов реального времени и запоминающего устройства, ранее в регистраторах параметров грузоподъемных машин ранее не использовалось. Применение контроля напряжения автономного источника

питания и обеспечение возможности замены этого источника в регистраторах параметров грузоподъемных машин также ранее неизвестно.

Благодаря указанным отличительным признакам, в предложенной полезной модели обеспечивается возможность гарантированной идентификации регистрируемых данных - записи во внешнее устройство считывания информации о принадлежности считанной информации к конкретному регистратору, которая не может быть изменена как в процессе работы регистратора, так и при его наладке (наладчиком регистратора параметров или наладчиком прибора/системы безопасности). Контроль разряда автономного источника питания и возможность его своевременной замены обеспечивает повышение достоверности отсчетов реального времени при регистрации параметров, что также повышает достоверность регистрации параметров грузоподъемной машины. К аналогичному результату приводит и повышение надежности часов реального времени за счет сокращения линий связи - выполнения часов реального времени в виде модуля (размещения кварцевого резонатора, часовой микросхемы и автономного источника питания в общем корпусе), совмещения часов реального времени и запоминающего устройства в единой конструкции, а также применения последовательного интерфейса в часах реального времени и/или в запоминающем устройстве. Кроме того, очевидно, что реализация часов реального времени в виде модуля (размещение кварцевого резонатора, часовой микросхемы и источника питания в общем корпусе), совмещение часов реального времени и запоминающего устройства, а также применение последовательного интерфейса в часах реального времени и/или в запоминающем устройстве, позволяет уменьшить габаритные размеры регистратора как за счет уменьшения количества и размеров отдельных составных частей регистратора, так и площади, занимаемой соединительными проводниками на печатной плате.

Это приводит как к повышению достоверности регистрации параметров грузоподъемной машины, так и к уменьшению размеров печатной платы и, соответственно, габаритных размеров регистратора в целом. Поэтому эти

признаки находятся в прямой причинно-следственной связи с достижением как основного, так и дополнительного технического результата, т.е. являются существенными.

На чертеже, в качестве примера реализации предложенной полезной модели, представлена функциональная схема системы безопасности грузоподъемной машины со встроенным регистратором параметров ее работы.

Регистратор параметров грузоподъемной машины содержит датчики параметров ее работы 1, цифровой вычислитель 2, реализованный на основе микроконтроллера, и подключенные к нему часы реального времени 3, реализованные на основе микросхемы 4 с автономным источником питания 5, и запоминающее устройство 6.

Под часами реального времени (Real Time Clock или RTC) в данном случае понимается устройство, способное хранить информацию о текущем времени в регистраторе параметров или в системе безопасности грузоподъемной машины с выключенным основным напряжением питания.

Датчики параметров работы грузоподъемной машины 1 подключены к цифровому вычислителю 2 непосредственно или через дополнительное согласующее устройство 7, выполненное, в частности, в виде аналого-цифрового преобразователя или интерфейса мультиплексного канала обмена данными. Цифровой вычислитель 2 выполнен с возможностью подключения к нему внешнего устройства считывания данных регистратора параметров посредством электрического соединителя или беспроводного устройства 8, в частности радиочастотного или инфракрасного приемопередатчика.

Если регистратор параметров используется в составе системы безопасности грузоподъемной машины, то, для реализации функций ее защиты, устройство может дополнительно содержать подключенные к цифровому вычислителю 2 органы управления 9 (набор кнопок, клавиш и/или переключателей), индикаторы 10 (жидкокристаллический дисплей, набор светодиодных индикаторов и т.п.) и выходное устройство 11, выполненное в виде набора

электронных силовых ключей, выходы которых подключены к исполнительным устройствам грузоподъемной машины.

Микросхема 4 часов реального времени 3 содержит, в частности, генератор/делитель частоты 12, буфер/регистр или набор счетчиков и регистров 13 и интерфейс часов 14. Генератор может содержать встроенные частотозадающие цепи, например RC-цепочку, с программной или аппаратурной калибровкой. Но на практике, как правило, в качестве частотозадающего устройства используется кварцевый резонатор 15.

Запоминающее устройство может быть выполнено на основе микросхем Flash-памяти, например серии AT45D, в виде блока памяти 16 и интерфейса памяти 17. Блок памяти 16 может быть выполнен также в виде энергонезависимой статической памяти (NV SRAM). В этом случае, для сохранения данных регистратора параметров при отключении общего напряжения питания, цепи питания этого блока 16 подключены к автономному источнику питания 5, что показано на чертеже.

Часы реального времени 3 и/или запоминающее устройство 6 могут содержать постоянное запоминающее устройство (ROM), т.е. область памяти или дополнительное запоминающее устройство, в которой/котором записан неизменяемый идентификационный номер 17. Рабочая программа цифрового вычислителя 2 в этом случае выполняется с возможностью считывания этого идентификационного номера и его последующей записи во внешнее устройство считывания данных регистратора параметров через соединитель или приемопередатчик 8.

Датчики рабочих параметров 1 в общем случае включают в себя, в частности, датчик веса поднимаемого груза (силы или давления), датчики угла подъема (наклона) и длины стрелы, датчик угла поворота грузоподъемной машины (азимута), датчик скорости ветра, датчик предельного подъема грузозахватного органа, датчик приближения к линии электропередачи и другие датчики, необходимость установки которых определяется конструкцией конкретной

грузоподъемной машины и требованиями к регистратору параметров.

Подключение датчиков 1 к цифровому вычислителю 2 осуществляется непосредственно или при помощи согласующего устройства 7, выполненного, в частности, в виде многоканального аналого-цифрового преобразователя или интерфейса мультиплексного канала обмена данными (если датчики 1 выполнены цифровыми). Соответственно, для подключения датчиков 1 возможно применение как отдельных проводов, так и мультиплексной линии связи с использованием, например CAN или LIN интерфейса.

Внешнее устройство считывания данных регистратора параметров, именуемое также копировщиком «черного» ящика», автономным прибором считывания и т.п. (на чертеже не показано), содержит энергонезависимый накопитель данных (энергонезависимую память) и интерфейсный контроллер, обеспечивающий согласование внешнего устройства считывания как с описываемым регистратором параметров, так и с ЭВМ, в которой осуществляется вторичная обработка данных регистратора параметров.

Интерфейсный контроллер внешнего устройства считывания может быть выполнен по любой из известных схем, позволяющих реализовать обмен информации регистратора параметров с накопителем данных в соответствии со стандартными протоколами и спецификациями SPI, USB, CAN, LIN, RS-232, RS-485, I2C, Bluetooth, Wi-Fi (IEEE 802.11), ZigBee, IRDA и т.п. Соответственно, аналогичную конструкцию имеет приемопередатчик 8 или встроенное устройство ввода/вывода информации цифрового вычислителя 2, если устройство 8 представляет собой обычный электрический соединитель.

Подключение внешнего устройства считывания данных регистратора параметров к ЭВМ осуществляется непосредственно, если в нем и в ЭВМ используется один и тот же интерфейс - USB, RS-232, IRDA, Bluetooth и т.д., или через дополнительное устройство записи/чтения, если внешнее устройство считывания данных регистратора параметров имеет интерфейс, не совпадающий с интерфейсом ЭВМ, например SPI, I2C, SD и т.д. При этом, для

обеспечения возможности применения в качестве устройства чтения/записи стандартного устройства для преобразования интерфейса внешнего устройства считывания данных регистратора параметров в интерфейс ЭВМ, например USB, целесообразно применение стандартного внешнего устройства считывания. В качестве такого устройства может быть использована, например, Flash-карта, реализованная, в частности, по стандарту Secure Digital Card (SD), или накопитель JMTek Flash USB Drive.

Часы реального времени 3 и/или запоминающее устройство 6 могут иметь последовательный интерфейс для подключения к цифровому вычислителю 2. Интерфейс запоминающего устройства 6 может быть отдельным интерфейсом памяти 17 (на чертеже показан пунктиром) или совмещенным с интерфейсом 14 часов реального времени 3. В последнем случае часы реального времени 3 и запоминающее устройство 6 реализуются, как правило, на основе одной интегральной микросхемы, а объединенный интерфейс для подключения к цифровому вычислителю 2 может быть выполнен, в зависимости от исполнения этой микросхемы, как последовательным, так и параллельным, параллельным мультиплексированным или последовательным на параллельном, именуемом также фантомным.

Регистратор параметров может дополнительно содержать устройство контроля напряжения автономного источника питания (на чертеже условно не показано), которое выполняется или автономным или входящим в состав микросхемы 4 часов реального времени 3. Выход этого устройства контроля непосредственно или через указанную микросхему 4 подключается к цифровому вычислителю 2.

Устройство контроля напряжения (или монитор питания) автономного источника питания 5 может быть выполнено в виде компаратора или аналого-цифрового преобразователя, в частности входящего в состав цифрового вычислителя 2 или согласующего устройства 7. В этом случае цифровой вычислитель 2 реализован с возможностью периодического аппаратурного и/или программного контроля напряжения автономного источника питания и

выявления снижения его напряжения до предварительно заданной минимальной величины, гарантирующей работоспособность генератора/делителя 12 и сохранность данных в буфере/регистре 13 и, при необходимости, в блоке памяти 16, а также с возможностью формирования и записи соответствующего признака (сигнала разряда автономного источника питания) или непосредственно во внешнее устройство считывания данных регистратора параметров, или в запоминающее устройство 6 или в память цифрового вычислителя 2 для последующего считывания и перезаписи во внешнее устройство считывания.

Кварцевый резонатор 15 часов реального времени 3, микросхема 4, автономный источник питания 5 и постоянное запоминающее устройство - неизменяемый идентификационный номер 17 (при его наличии в регистраторе) могут быть размещены в одном корпусе, т.е. выполнены в виде единого модуля. Пример такого модуля - часы реального времени (RTC) DS1904L-F5 iButton фирмы Dallas Semiconductor. В этом случае, за счет уменьшения внешних соединений, существенно повышается надежность регистратора, а также уменьшаются его размеры. Такой модуль размещается в контактном устройстве/держателе (на чертеже условно не показан), выводы которого подключены к цифровому вычислителю 2. Благодаря этому при разряде автономного источника питания 5 обеспечивается возможность его своевременной замены (замены в составе модуля).

Кроме того, часы реального времени 3 и запоминающее устройство 6, включая автономный источник питания 5, кварцевый резонатор 15 и ROM - неизменяемый идентификационный номер 17, могут быть выполнены в общем корпусе в виде единого модуля. Примерами таких модулей являются часы реального времени (RTC) со встроенным идентификатором (серийным или регистрационным номером) и энергонезависимым запоминающим устройством типа DS1994L-F5 iButton, DS1687-5 и DS17887-5 и фирмы Dallas Semiconductor. Такое техническое решение обеспечивает дальнейшее повышение надежности регистратора и уменьшение его размеров.

Поясним суть предложенного способа на примере работы системы безопасности грузоподъемной машины со встроенным регистратором параметров.

Перед началом работы грузоподъемной машины в память микроконтроллера цифрового вычислителя 2 или в запоминающее устройство 6 предварительно (до начала работы грузоподъемной машины) записываются величины нагрузок, допустимых для различных пространственных положений ее стрелы или грузозахватного органа. Эти величины определяются, как правило, расчетным путем при проектировании грузоподъемной машины и представлены в виде ее грузовых характеристик.

Дополнительно оператор при помощи органов управления 9 осуществляет ввод в цифровой вычислитель 2 параметров, определяющих режимы работы грузоподъемной машины - положение выдвижных опор, степень запасовки грузового полиспаста, наличие, длину и угол наклона гуська и т.д., а также параметры координатной защиты, определяющие зону допустимых положений грузоподъемного (стрелового) оборудования. Введенные оператором параметры также сохраняются в запоминающем устройстве 6 или в памяти микроконтроллера цифрового вычислителя 2.

Во время работы грузоподъемной машины оператор воздействует на рычаги управления, например, гидравлическими распределителями приводов механизмов машины, обеспечивая выполнение грузоподъемных операций - подъем и опускание стрелы, подъем и опускание груза лебедкой, поворот платформы грузоподъемной машины и т.д.

При этом микроконтроллер цифрового вычислителя 2 работает по программе, записанной в его встроенной памяти программ или в запоминающем устройстве 6, и непосредственно или через согласующее устройство 7 осуществляет обмен информацией с датчиками 1 по общему мультиплексному каналу обмена данными или по отдельным проводам.

После получения информации от датчиков 1, цифровой вычислитель 2 определяет действительные значения рабочих параметров грузоподъемной

машины - текущую нагрузку и фактическое положение ее грузоподъемного (стрелового) оборудования. После чего микроконтроллер цифрового вычислителя 2 осуществляет сравнение текущего положения стрелы или грузозахватного органа с пороговыми уровнями, заданными оператором при введении параметров координатной защиты, а также сравнение текущей нагрузки с запомненной допустимой нагрузкой для текущего пространственного положения стрелы или грузозахватного органа. Далее, в зависимости от результатов этого сравнения, т.е. при приближении стрелы к границам разрешенной зоны работы по координатной защите или в случае превышения максимально допустимой нагрузки, микроконтроллер цифрового вычислителя 2 формирует предупреждающие сигналы, поступающие на индикаторы 10, и сигнал отключения работающего в данный момент исполнительного механизма грузоподъемной машины, который поступает на выходное устройство 11, снимающего напряжение управления с соответствующего исполнительного устройства грузоподъемной машины, например с электрогидравлического клапана, блокируя данное движение грузоподъемной машины. Благодаря этому осуществляется координатная защита и защита грузоподъемной машины от перегрузки.

Одновременно микроконтроллер цифрового вычислителя 2, работая по программе, разработанной при проектировании регистратора параметров или системы безопасности в соответствии с требованиями к регистратору параметров (в частности по РД 10-399) и предварительно записанной в его памяти, производит первичную обработку и преобразование полученной с датчиков 1 информации с целью подготовки необходимых оперативных данных о работе грузоподъемной машины для записи в запоминающее устройство 6 (в память регистратора). К ним относятся, в частности, данные о нагрузке на грузозахватном органе, о координатах груза относительно грузоподъемной машины, об управляющих воздействиях оператора, о состоянии и работоспособности узлов и механизмов грузоподъемной машины, о срабатывании ограничений (блокировок) отдельных движения грузоподъемной машины и

другие параметры и показатели, предусмотренные техническим заданием на проектирование регистратора параметров. Кроме того, микроконтроллер цифрового вычислителя 2 аналогичным образом определяет основные сведения о работе грузоподъемной машины или ее механизмов за определенный период ее работы, например с момента установки на нее регистратора. К ним относятся общая наработка грузоподъемной машины, суммарное число рабочих циклов, суммарная масса поднятых грузов и другие показатели-параметры, предусмотренные техническим заданием на проектирование регистратора.

Указанные параметры и показатели микроконтроллером цифрового вычислителя 2 записываются в запоминающее устройство 6. При этом одновременно записывается дата и время записи оперативных параметров, которые определяются при помощи часов реального времени 3.

При необходимости считывания записанных данных, к цифровому вычислителю 2 через соединитель или приемопередатчик 8 подключается внешнее устройство считывания данных регистратора параметров. Цифровой вычислитель 2, в соответствии с программой его работы, выявляет факт подключения внешнего устройства считывания и по установленной стандартной процедуре через соединитель или приемопередатчик 8 осуществляет перезапись (копирование) данных из запоминающего устройства 6 в энергонезависимую память внешнего устройства считывания данных регистратора параметров. При этом микроконтроллер цифрового вычислителя осуществляет считывание неизменяемого идентификационного номера 17, а также признака разряда автономного источника питания 5 (при наличии в регистраторе параметров устройства контроля напряжения автономного источника питания) и записывает их в энергонезависимую память внешнего устройства считывания.

Далее это автономное устройство считывания отключается от регистратора параметров и непосредственно или через дополнительное устройство чтения/записи подключается к ЭВМ для переноса (переписывания) данных

из энергонезависимой памяти этого устройства считывания в ЭВМ для вторичной обработки. Алгоритмы вторичной обработки заранее определяются при разработке регистратора параметров и заранее записываются в память ЭВМ. При этом, кроме обычного контроля правильности контрольных сумм (CRC), в перезаписанных данных регистратора параметров, дополнительно контролируется значение идентификационного номера 17, позволяющего аутентифицировать конкретный регистратор параметров, а также дополнительно подтверждается достоверность данных регистратора параметров путем контроля отсутствия недопустимо большого разряда автономного источника питания 5 (по соответствующему признаку).

В последнем случае для оператора на мониторе ЭВМ формируется сообщение о необходимости замены автономного источника питания 5. Аналогичное сообщение может быть также сформировано цифровым вычислителем 2 на индикаторах 10 для оператора или обслуживающего персонала грузоподъемной машины. Это позволяет своевременно заменить автономный источник питания 5.

С учетом изложенного, полезная модель обеспечивает повышение достоверности регистрации параметров грузоподъемной машины за счет применения неизменяемой идентификации регистрируемых данных, контроля состояния автономного источника питания и возможности его своевременной замены, а также за счет повышения надежности регистратора путем сокращения внешних соединений в часах реального времени и в запоминающем устройстве. Одновременно достигается уменьшение размеров регистратора параметров за счет размещения кварцевого резонатора, часовой микросхемы и источника питания в общем корпусе; совмещения часов реального времени и запоминающего устройства, а также уменьшения количества внешних соединений и занимаемой ими площади на печатной плате.

Claims (25)

1. Регистратор параметров грузоподъемной машины, содержащий датчики параметров ее работы, цифровой вычислитель, реализованный на основе микроконтроллера, а также часы реального времени, реализованные на основе микросхемы с подключенным к ней автономным источником питания, и запоминающее устройство, подключенные к цифровому вычислителю, причем датчики параметров работы грузоподъемной машины подключены к цифровому вычислителю непосредственно или через дополнительное согласующее устройство, выполненное, в частности, в виде аналого-цифрового преобразователя или интерфейса мультиплексного канала обмена данными, а цифровой вычислитель выполнен с возможностью подключения к нему внешнего устройства считывания данных регистратора параметров посредством электрического соединителя или беспроводного устройства, в частности радиочастотного или инфракрасного приемопередатчика, отличающееся тем, что часы реального времени и/или запоминающее устройство содержат/содержит постоянное запоминающее устройство или область памяти, в котором/которой записан неизменяемый идентификационный номер, а цифровой вычислитель выполнен с возможностью считывания и последующей записи этого номера, в случае необходимости, во внешнее устройство считывания данных регистратора параметров.

2. Регистратор параметров по п.1, отличающийся тем, что часы реального времени и/или запоминающее устройство имеют/имеет последовательный интерфейс для подключения к цифровому вычислителю, который имеет аналогичный последовательный интерфейс и выполнен с возможностью обмена данными с часами реального времени и/или с запоминающим устройством по этому интерфейсу.

3. Регистратор параметров по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит устройство контроля напряжения автономного источника питания, которое выполнено автономным или входящим в состав микросхемы часов реального времени, причем выход этого устройства контроля непосредственно или через указанную микросхему подключен к цифровому вычислителю, который выполнен с возможностью выявления снижения напряжения автономного источника питания до предварительно заданной величины и записи соответствующего признака разряда автономного источника питания или непосредственно во внешнее устройство считывания данных регистратора параметров, или в запоминающее устройство или в память цифрового вычислителя для последующего считывания и перезаписи во внешнее устройство считывания в случае необходимости.

4. Регистратор параметров по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кварцевый резонатор часов реального времени, который размещен в одном корпусе с указанной микросхемой.

5. Регистратор параметров по п.4, отличающийся тем, что автономный источник питания размещен в одном корпусе с указанной микросхемой и кварцевым резонатором часов реального времени.

6. Регистратор параметров по п.5, отличающийся тем, что автономный источник питания выполнен с возможностью его замены совместно с указанной интегральной микросхемой и кварцевым резонатором часов реального времени, в частности размещен в контактном устройстве/держателе, выводы которого подключены к цифровому вычислителю.

7. Регистратор параметров по п.5, отличающийся тем, что часы реального времени и запоминающее устройство реализованы на основе одной интегральной микросхемы и подключены к цифровому вычислителю при помощи объединенного интерфейса, который выполнен последовательным или параллельным, или параллельным мультиплексированным, или последовательным на параллельном, именуемом также фантомным.

8. Регистратор параметров грузоподъемной машины, содержащий датчики параметров ее работы, цифровой вычислитель, реализованный на основе микроконтроллера, а также часы реального времени, реализованные на основе микросхемы с подключенным к ней автономным источником питания, и запоминающее устройство, подключенные к цифровому вычислителю, причем датчики параметров работы грузоподъемной машины подключены к цифровому вычислителю непосредственно или через дополнительное согласующее устройство, выполненное, в частности, в виде аналого-цифрового преобразователя или интерфейса мультиплексного канала обмена данными, а цифровой вычислитель выполнен с возможностью подключения к нему внешнего устройства считывания данных регистратора параметров посредством электрического соединителя или беспроводного устройства, в частности радиочастотного или инфракрасного приемопередатчика, отличающееся тем, что часы реального времени и запоминающее устройство реализованы на основе одной интегральной микросхемы и подключены к цифровому вычислителю при помощи объединенного интерфейса.

9. Регистратор параметров по п.8, отличающийся тем, что указанный объединенный интерфейс часов реального времени и запоминающего устройства выполнен последовательным или параллельным, или параллельным мультиплексированным, или последовательным на параллельном, именуемом также фантомным.

10. Регистратор параметров по п.8, отличающийся тем, что часы реального времени и/или запоминающее устройство содержат/содержит постоянное запоминающее устройство или область памяти, в котором/которой записан неизменяемый идентификационный номер, а цифровой вычислитель выполнен с возможностью считывания и последующей записи этого номера, в случае необходимости, во внешнее устройство считывания данных регистратора параметров.

11. Регистратор параметров по п.8, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кварцевый резонатор часов реального времени, который размещен в одном корпусе с указанной интегральной микросхемой.

12. Регистратор параметров по п.11, отличающийся тем, что автономный источник питания размещен в одном корпусе с указанной интегральной микросхемой.

13. Регистратор параметров по п.12, отличающийся тем, что автономный источник питания выполнен с возможностью его замены совместно с указанной интегральной микросхемой и кварцевым резонатором часов реального времени, в частности размещен в контактном устройстве/держателе, выводы которого подключены к цифровому вычислителю.

14. Регистратор параметров по п.8, отличающийся тем, что он дополнительно содержит устройство контроля напряжения автономного источника питания, которое выполнено автономным или входящим в состав указанной интегральной микросхемы, причем выход этого устройства контроля непосредственно или через указанную микросхему подключен к цифровому вычислителю, который выполнен с возможностью выявления снижения напряжения автономного источника питания до предварительно заданной величины и записи соответствующего признака разряда автономного источника питания или непосредственно во внешнее устройство считывания данных регистратора параметров, или в запоминающее устройство, или в память цифрового вычислителя для последующего считывания и перезаписи во внешнее устройство считывания в случае необходимости.

15. Регистратор параметров грузоподъемной машины, содержащий датчики параметров ее работы, цифровой вычислитель, реализованный на основе микроконтроллера, а также часы реального времени, реализованные на основе микросхемы с подключенным к ней автономным источником питания, и запоминающее устройство, подключенные к цифровому вычислителю, причем датчики параметров работы грузоподъемной машины подключены к цифровому вычислителю непосредственно или через дополнительное согласующее устройство, выполненное, в частности, в виде аналого-цифрового преобразователя или интерфейса мультиплексного канала обмена данными, а цифровой вычислитель выполнен с возможностью подключения к нему внешнего устройства считывания данных регистратора параметров посредством электрического соединителя или беспроводного устройства, в частности радиочастотного или инфракрасного приемопередатчика, отличающееся тем, что автономный источник питания размещен в одном корпусе с указанной микросхемой.

16. Регистратор параметров по п.15, отличающийся тем, что часы реального времени и/или запоминающее устройство содержат/содержит постоянное запоминающее устройство или область памяти, в котором/которой записан неизменяемый идентификационный номер, а цифровой вычислитель выполнен с возможностью считывания и последующей записи этого номера, в случае необходимости, во внешнее устройство считывания данных регистратора параметров.

17. Регистратор параметров по п.15, отличающийся тем, что часы реального времени и/или запоминающее устройство имеют/имеет последовательный интерфейс для подключения к цифровому вычислителю, который имеет аналогичный последовательный интерфейс и выполнен с возможностью обмена данными с часами реального времени и/или с запоминающим устройством по этому интерфейсу.

18. Регистратор параметров по п.15, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кварцевый резонатор часов реального времени, который размещен в одном корпусе с указанной микросхемой.

19. Регистратор параметров по п.17, отличающийся тем, что автономный источник питания выполнен с возможностью его замены совместно с указанной микросхемой и кварцевым резонатором часов реального времени, в частности размещен в контактном устройстве/держателе, выводы которого подключены к цифровому вычислителю.

20. Регистратор параметров грузоподъемной машины, содержащий датчики параметров ее работы, цифровой вычислитель, реализованный на основе микроконтроллера, а также часы реального времени, реализованные на основе микросхемы с подключенным к ней автономным источником питания, и запоминающее устройство, подключенные к цифровому вычислителю, причем датчики параметров работы грузоподъемной машины подключены к цифровому вычислителю непосредственно или через дополнительное согласующее устройство, выполненное, в частности, в виде аналого-цифрового преобразователя или интерфейса мультиплексного канала обмена данными, а цифровой вычислитель выполнен с возможностью подключения к нему внешнего устройства считывания данных регистратора параметров посредством электрического соединителя или беспроводного устройства, в частности радиочастотного или инфракрасного приемопередатчика, отличающееся тем, что он дополнительно содержит устройство контроля напряжения автономного источника питания, которое выполнено автономным или входящим в состав микросхемы часов реального времени, причем выход этого устройства контроля непосредственно или через указанную микросхему подключен к цифровому вычислителю, который выполнен с возможностью выявления снижения напряжения автономного источника питания до предварительно заданной величины и записи соответствующего признака разряда автономного источника питания или непосредственно во внешнее устройство считывания данных регистратора параметров, или в запоминающее устройство, или в память цифрового вычислителя для последующего считывания и перезаписи во внешнее устройство считывания в случае необходимости.

21. Регистратор параметров по п.20, отличающийся тем, что часы реального времени и/или запоминающее устройство содержат/содержит постоянное запоминающее устройство или область памяти, в котором/которой записан неизменяемый идентификационный номер, а цифровой вычислитель выполнен с возможностью считывания и последующей записи этого номера, в случае необходимости, во внешнее устройство считывания данных регистратора параметров.

22. Регистратор параметров по п.20, отличающийся тем, что часы реального времени и/или запоминающее устройство имеют/имеет последовательный интерфейс для подключения к цифровому вычислителю, который имеет аналогичный последовательный интерфейс и выполнен с возможностью обмена данными с часами реального времени и/или с запоминающим устройством по этому интерфейсу.

23. Регистратор параметров по п.20, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кварцевый резонатор часов реального времени, который размещен в одном корпусе с указанной микросхемой.

24. Регистратор параметров по п.23, отличающийся тем, что автономный источник питания размещен в одном корпусе с указанной интегральной микросхемой.

25. Регистратор параметров по п.24, отличающийся тем, что автономный источник питания выполнен с возможностью его замены совместно с указанной микросхемой и кварцевым резонатором часов реального времени, в частности размещен в контактном устройстве/держателе, выводы которого подключены к цифровому вычислителю.