一種用于起重機的電子式超速開關制造技術

本實用新型專利技術公開了一種用于起重機的電子式超速開關，其包括速度檢測編碼器與編碼器接口電路相連；編碼器接口電路與譯碼電路相連；顯示電路與顯示驅動電路相連；譯碼電路、顯示驅動電路、鍵盤電路、存儲器電路、通訊接口電路、繼電器輸出電路與CPU相連。編碼器接口電路、譯碼電路、顯示電路、顯示驅動電路、鍵盤電路、存儲器電路、通訊接口電路、繼電器輸出電路、CPU都集成在一塊線路板上。速度檢測編碼器和該線路板集成安裝在一個殼體中。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種用于起重機的電子式超速開關。
技術介紹
超速開關是起重機上的一個重要安全部件，是起重機設計標準中規定必須設置的一個部件。其可靠性直接關系到整個起重機的安全性。目前在國內起重機中主要采用機械式超速開關。機械式超速開關其制造工藝復雜，制造精度要求很高，超速閥值固定，不可調節。并且由于彈性材料的要求非常高，不易制作，導致機械式超速開關的離散型很高，壽命也不長，隨著時間的延長，動作閥值也在變動，導致其超速保護的靈活性和可靠性在逐漸降 低。由于其工作原理是利用高速產生的向心力來觸發開關動作，所以對于低速設備也是無法進行超速保護的。這時往往就會選用電子式超速開關，電子式超速開關可以在現場自由設置超速閥值，并且進度非常高，由于沒有機械超速開關的復雜的動作結構，所以壽命和可靠性都非常高。但是國內目前還沒有電子式超速開關，主要依賴于進口，而進口電子式超速開關價格聞昂，這也導致起重機制造成本增聞。
技術實現思路
為克服上述弊端，本技術提供一種有效地解決方案，利用國內技術自主研發一種用于起重機的電子式超速開關，其性能達到國外同類產品的水平，完全取代國外技術，替代國外同類產品，大幅度降低成本，為起重機安全提供穩定可靠的保障。本技術解決其技術問題所采用的技術方案其特征是該起重機電子式超速開關包括速度檢測編碼器與編碼器接口電路相連；編碼器接口電路與譯碼電路相連；顯示電路與顯示驅動電路相連；譯碼電路、顯示驅動電路、鍵盤電路、存儲器電路、通訊接口電路、繼電器輸出電路與CPU相連。編碼器接口電路、譯碼電路、顯示電路、顯示驅動電路、鍵盤電路、存儲器電路、通訊接口電路、繼電器輸出電路、CPU都集成在一塊線路板上。速度檢測編碼器和該線路板集成安裝在一個殼體中。速度檢測編碼器負責檢測設備的轉速，其輸出信號傳遞到編碼器譯碼電路進行譯碼。由于編碼器的輸出信號頻率非常高，尤其在檢測高速設備時更是如此，如果采用CPU直接軟件譯碼，將導致CPU負荷過重，導致其他工作無法正常進行，從而導致無法及時進行保護，甚至導致信號丟失譯碼失敗，安全性可靠性大幅度降低，如果采用高端CPU，有直接導致成本增加，因此該技術采用了專用硬件譯碼電路來單獨負責對編碼器進行譯碼，譯碼結果反映在譯碼器的輸出端，CPU只要在正常掃描周期中通過精確的定時器對譯碼的輸出進行掃描即可得到編碼器檢測到的檢測值。CPU通過對該結果的轉換處理得到設備的當前的轉速，然后和超速閥值進行比較如果超過閥值就控制繼電器輸出電路輸出一個故障信號。為了避免發生誤動作，可以在軟件中加上PID控制程序，對瞬間的高速進行過濾，這樣就可以避免因為某些意外因素導致的誤動作產生。本技術設置了兩路故障繼電器輸出電路，可以同時進行兩個閥值進行比較。另外CPU將檢查到的設備轉速傳遞到顯示驅動電路，顯示驅動電路再驅動顯示電路進行實時的轉速顯示，方便使用者進行觀察。鍵盤電路負責將用戶的按鍵控制傳遞到CPU，CPU根據用的按鍵情況實現速度閥值、靈敏度、響應時間等參數進行設置，然后將參數保存到存儲器中。存儲器采用掉電數據不丟失的存儲器。CPU在重新上電時將先從該存儲器中讀取保存的參數值，然后按照該參數值進行運行。通訊接口可以連接PC電腦，通過通訊接口可以實現CPU程序的在線升級，和參數的上傳和下載，可以實現鍵盤的所有功能，但靈活性和易用性要較鍵盤高很多。另外還可以通過該接口實現在PC電腦上輸出詳細的工作信息，并且可以以中文形式輸出，信息量較顯示電路也要多很多。本技術的有益效果是實現了起重機電子式超速開關的國產化，降低了高端電子式超速開關的采購成本，填補了國內電子式超速開關技術上的空白。附圖說明圖I是本技術的整體結構示意圖。圖2是本技術的編碼器接口電路圖。圖3是本技術的譯碼電路圖。圖4是本技術的顯示驅動電路圖。圖5是本技術的顯示部分電路圖。圖6是本技術的鍵盤電路圖。圖7是本技術的存儲器電路圖。圖8是本技術的通訊接口電路圖。圖9是本技術的CPU電路圖。具體實施方式以下結合技術方案和附圖詳細敘述本技術的具體實施例。實施例I.系統原理說明整體系統結構如圖I所示，整體結構不是很復雜，本例選擇了工業常用的增量脈沖式編碼器，其輸出信號分為A相和B相，A相和B相的相位相差90度，正向旋轉時A相超前，反向旋轉使B相超前，因此該編碼器不僅可以檢測待測設備的轉速，還可以檢測待測設備的旋轉方向。其工作流程是編碼器將待測設備的旋轉速度轉換為高頻脈沖信號，信號的頻率與編碼器的每轉脈沖數以及待測設備的轉速成正比，如下面公式所示。f^pm^rf是編碼器最終輸出頻率rpm是待測設備的實際旋轉速度r是編碼器的每圈脈沖數由于編碼器的輸出是具有相位的，所以需要譯碼電路來進行譯碼，轉換為單一頻率脈沖。譯碼電路由相位轉換電路和高速計數電路組成，相位轉換電路負責將編碼器相位輸出脈沖轉換為單一頻率脈沖，該頻率脈沖再送到高速計數器進行計數，高速計數器的計數結果反映在其輸出端。CPU通過精確的定時器定時訪問譯碼電路輸出結果。將譯碼電路輸出結果除以定時器的計時周期就得到設備的實際轉速，將該轉速通過顯示驅動電路顯示到顯示器上。本例選用了 LED數碼管作為轉速顯示和參數設置顯示。CPU將轉速和設定的閥值以及設定的PID參數進行PID調節處理，如果結果還是轉速超過閥值，就進行故障輸出，將對應的故障繼電器吸合，否則繼續掃描監控。另外參數設置是通過鍵盤進行的。CPU在檢測間隙掃描鍵盤信號，如果有鍵盤的“MENU”按鍵動作，就停止編碼器檢測進入參數設置程序，然后通過其他選擇按鍵進行速度閥值、PID參數等設定，設定完成后通過“ENT”按鍵結束參數設置，CPU將設定參數保存到存儲器中，然后退出參數設置程序，重新開始編碼器的定時檢測。2.編碼器接口圖2顯示了該技術的編碼器接口電路圖。由于編碼器工作電壓通常是24VDC，而CPU的工作電壓是3. 3V，電壓差別太大，所以采用高速光電耦合器來做信號傳遞，同時也起到隔離的作用。3.編碼器選擇由于超速開關是起重機的一個重要安全部件，其可靠性非常重要，所以編碼器要求抗沖擊，可靠性高，所以首選國外大廠商的編碼器，不過由于增量型編碼器技術較成熟，所以考慮成本因素，也可以選用具有國外技術，在國內組裝的編碼器。4.譯碼電路譯碼電路由D觸發器SN74HC74和四與非門SN74HC00組成，見圖3。由于編碼器的輸出脈沖相位相差90度，所以在經過D觸發器處理之后就轉換為單一邏輯電平信號，在A相超前(編碼器正轉)時，D觸發器的Q輸出為高電平，^輸出為低電平。在B相超前(編碼器反轉)時D觸發器的Q輸出為低電平，Q輸出為高電平。再與后面的與非門進行邏輯運算，就可以得到UP信號和DN信號。UP信號在編碼器正轉時輸出脈沖，在編碼器反轉時保持高電平不變。DN信號在編碼器反轉時輸出脈沖，在編碼器正轉時保持高電平不變。所以在經過譯碼之后UP就是編碼器正轉的計數脈沖，而DN就是編碼器反轉的計數脈沖。這個兩個信號在送到與之相連的計數器進行加減計數，即可在計數器的輸出端得到編碼器的脈沖計數值，只要CPU在計數器發生溢出之前進行數據掃描即可計算出編碼器的實際轉速。5.人機界面為了方便讓用戶，所以設置了顯示電路(本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于起重機的電子式超速開關，其特征在于：該起重機電子式超速開關包括速度檢測編碼器與編碼器接口電路相連；編碼器接口電路與譯碼電路相連；顯示電路與顯示驅動電路相連；譯碼電路、顯示驅動電路、鍵盤電路、存儲器電路、通訊接口電路、繼電器輸出電路與CPU相連；編碼器接口電路、譯碼電路、顯示電路、顯示驅動電路、鍵盤電路、存儲器電路、通訊接口電路、繼電器輸出電路、CPU都集成在一塊線路板上，速度檢測編碼器和該線路板集成安裝在一個殼體中。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：周德峰，
申請(專利權)人：大連寶信起重技術有限公司，
類型：實用新型
國別省市：