專(zhuān)利名稱(chēng)：一種太陽(yáng)能無(wú)線(xiàn)高度限制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是高度控制系統(tǒng)的應(yīng)用，具體的是應(yīng)用于閘門(mén)開(kāi)度及高度控制，高度信號(hào)手，起升卷筒的輸出軸上(也可以根據(jù)需要安裝在起升傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的任意輸出軸上)將卷筒旋轉(zhuǎn)角位移轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，通過(guò)485接口或無(wú)線(xiàn)傳輸方式轉(zhuǎn)換成實(shí)際高度值，送至主機(jī)。適用于各種起重設(shè)備起升高度、煤礦井下深度、和水壩間門(mén)起升高度測(cè)量等系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，傳統(tǒng)多圈絕對(duì)值編碼器采用光電碼盤(pán)和微型減速機(jī)來(lái)完成，也采用光電編碼器和單片機(jī)配合的電子式光電多圈絕對(duì)值編碼器。傳統(tǒng)的光電編碼器碼盤(pán)的材料有玻璃、金屬、塑料，玻璃碼盤(pán)是在玻璃上沉積很薄的刻線(xiàn)，其熱穩(wěn)定性及精度可以達(dá)到普通標(biāo)準(zhǔn)、一般要求，但容易碎。金屬碼盤(pán)直接以通和不通刻線(xiàn)，不易碎，但由于金屬有一定的厚度，精度就有限制，其熱穩(wěn)定性就要比玻璃碼盤(pán)差一個(gè)數(shù)量級(jí)。塑料碼盤(pán)是經(jīng)濟(jì)型的，其成本低，精度和耐高溫達(dá)不到高要求。此外，光電編碼器是通過(guò)在碼盤(pán)上刻線(xiàn)來(lái)計(jì)算精度，所以精度越高，碼盤(pán)就會(huì)越大，編碼器體積越大，并且精度也不是連續(xù)的。同時(shí)，傳統(tǒng)編碼器安裝相對(duì)較為復(fù)雜，且由于軸心有側(cè)向力拉引，若其安裝同心度有偏差，主軸越高速旋轉(zhuǎn)時(shí)， 其水平拉力越大、其偏擺度越高，其損壞率也相對(duì)增加。間接傳動(dòng)安裝的工件(齒輪、皮帶) 多會(huì)有磨耗。在加工時(shí)馬達(dá)與主軸之間皮帶的松緊度影響加工精度，太松、精度差且易造成斷刀問(wèn)題，太緊、加大其水平拉力，加速磨損主軸。低防護(hù)售后高維修IP等級(jí)較低。當(dāng)受到外力撞擊，易損壞。最大轉(zhuǎn)速通常標(biāo)注為6000rpm實(shí)際上經(jīng)常達(dá)不到，有些運(yùn)行到3000rpm就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。傳統(tǒng)的高度限制器局限于線(xiàn)纜的布置問(wèn)題，常常在架線(xiàn)不便的地方難以實(shí)現(xiàn)控制，影響了控制的效果不能保障安全運(yùn)行，造成不必要的財(cái)產(chǎn)和人員損失，同時(shí)由于限制器存在特殊位置，電源的要求也不能滿(mǎn)足就難以保證其工作正常。例如塔機(jī)幅度限制器的控制上由于位置的關(guān)系，給我們帶了來(lái)極大的麻煩，隨著我國(guó)自動(dòng)化程度的提高，傳統(tǒng)高度限制器已經(jīng)不能滿(mǎn)足我們的需要，迫切需要一種的高度限制器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)目前各種起重設(shè)備起升高度、煤礦井下深度、和水壩閘門(mén)起升高度測(cè)量中存在諸多不適的問(wèn)題，而提供極為適用于設(shè)備高度、深度、閘門(mén)開(kāi)度等控制系統(tǒng)中。解決上述問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是
一種太陽(yáng)能無(wú)線(xiàn)高度限制器，其中包括單片機(jī)、鐵電類(lèi)存儲(chǔ)器、集成霍爾元件、485通訊模塊、聯(lián)動(dòng)軸、永磁鐵、磁編碼器、太陽(yáng)能充電電源、無(wú)線(xiàn)通訊模塊、顯示模塊、鍵盤(pán)、和繼電器輸出；所述聯(lián)動(dòng)軸和永磁鐵與磁編碼器相傳導(dǎo)，聯(lián)動(dòng)軸和永磁鐵與霍爾元件相傳導(dǎo)，儀表部分的鐵電類(lèi)存儲(chǔ)器、485通訊模塊、無(wú)線(xiàn)通訊模塊、顯示模塊、鍵盤(pán)、和繼電器輸出分別與單片機(jī)連接，傳感器部分的無(wú)線(xiàn)通訊模塊、集成霍爾元件與單片機(jī)相連，供電方式為太陽(yáng)能充電電源。
上述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖1如圖1所示，磁電式編碼器采用磁電式設(shè)計(jì)，多圈編碼器優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量范圍大，實(shí)際使用往往富裕較多，安裝時(shí)不必要找零點(diǎn)，可以將某一中間位置作為起始點(diǎn)，通過(guò)磁感應(yīng)器件永磁鐵和聯(lián)動(dòng)軸、利用磁場(chǎng)的變化來(lái)產(chǎn)生和提供轉(zhuǎn)子的絕對(duì)位置。上述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖2如圖2所示，當(dāng)用磁鐵與聯(lián)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，采用集成霍爾元件作為角度傳感器，分辨率為4096線(xiàn)，功耗降低到較傳統(tǒng)的光學(xué)編碼器的1/10，不存在必須連續(xù)供電的情況，采樣時(shí)間間隔設(shè)置為實(shí)際轉(zhuǎn)速的2倍。上述硬件結(jié)構(gòu)圖如圖3所示，包括儀表部分單片機(jī)處理器芯片、鐵電類(lèi)存儲(chǔ)器、無(wú)線(xiàn)通訊模塊、485通訊模塊、顯示模塊、鍵盤(pán)和繼電器輸出。所述鐵電
類(lèi)存儲(chǔ)器、485通訊模塊、無(wú)線(xiàn)通訊模塊、顯示模塊、鍵盤(pán)和繼電器輸出模塊分別與單片機(jī)處理器相連接。本發(fā)明的工作原理
一種太陽(yáng)能無(wú)線(xiàn)高度限制器是從目前的學(xué)術(shù)前沿傳統(tǒng)高度限制器技術(shù)引用過(guò)來(lái)，并通過(guò)增加低功耗設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)施的。本發(fā)明的太陽(yáng)能無(wú)線(xiàn)高度限制器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，是由永磁鐵、聯(lián)動(dòng)軸和磁編碼器構(gòu)成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，是由永磁鐵、聯(lián)動(dòng)軸和集成霍爾元件作為角度傳感器來(lái)構(gòu)成。硬件結(jié)構(gòu)圖示意圖3所示，傳感器部分中霍爾元件傳感器采集信號(hào)，經(jīng)單片機(jī)處理并存儲(chǔ)到flash里，并由無(wú)線(xiàn)通訊模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絻x表部分中的無(wú)線(xiàn)通訊模塊中，儀表部分通過(guò)鐵電類(lèi)存儲(chǔ)器，485通訊模塊、顯示模塊。鍵盤(pán)和繼電器輸出模塊與單片機(jī)相連接。具有脈沖輸出和RS-485數(shù)字量輸出兩種方式，可方便連接所有類(lèi)型的PLC。同時(shí)本系統(tǒng)具有以下技術(shù)特點(diǎn)該儀器抗干擾能力極強(qiáng)，測(cè)量精度高、 可靠性好，功能齊全，是一臺(tái)微電腦控制的智能化儀表。限制器是由高度傳感器、主機(jī)構(gòu)成。 高度傳感器安裝在起升卷筒的輸出軸上(也可以根據(jù)需要安裝在起升傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的任意輸出軸上)將卷筒旋轉(zhuǎn)角位移轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，通過(guò)485接口或無(wú)線(xiàn)傳輸方式轉(zhuǎn)換成實(shí)際高度值， 送至主機(jī)。1、顯示功能
顯示器最大顯示值一 9999999m 9999999m，可在顯示器面板上任意顯示各種報(bào)警狀態(tài)。2、報(bào)警控制功能
可在顯示器面板上任意設(shè)定上、下限報(bào)警值。當(dāng)被測(cè)高度值達(dá)到和超出報(bào)警限值時(shí)顯示器發(fā)出閃光報(bào)警信號(hào)。被測(cè)值回到限值以?xún)?nèi)，報(bào)警自動(dòng)取消?？稍陲@示器面板上任意設(shè)定上、下限控制值。當(dāng)被測(cè)高度值達(dá)到和超出控制限值時(shí)，主機(jī)輸出一組接點(diǎn)信號(hào)。當(dāng)高度值回到控制限值以?xún)?nèi)，繼電器釋放。用戶(hù)可在主機(jī)端子上外接蜂鳴器或其它報(bào)警控制設(shè)備。3、掉電不丟失功能
采用無(wú)線(xiàn)傳輸模式，系統(tǒng)掉電后，傳感器仍能記錄高度值，在系統(tǒng)重新上電后主機(jī)顯示器仍能顯示當(dāng)前的高度值。每次提升操作后，若系統(tǒng)停電一段時(shí)間，傳感器能將當(dāng)前高度值記錄并保存下來(lái)。4、設(shè)定和修正比率功能
只要按理論計(jì)算給出卷筒每轉(zhuǎn)出一周的垂直高度值，即可在顯示器面板上設(shè)定比率。由于各種因素的影響，理論計(jì)算的提升高度值與實(shí)際數(shù)值存在誤差，為了準(zhǔn)確定點(diǎn)，可經(jīng)過(guò)實(shí)際的測(cè)量和計(jì)算，在顯示器面板上設(shè)定修正比率。5、無(wú)線(xiàn)傳輸功能
本裝置可以選擇兩種傳輸方式，一種為有線(xiàn)的485傳輸，一種為無(wú)線(xiàn)傳輸，適用于傳感器與主機(jī)間架線(xiàn)不方便的場(chǎng)合。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn) 1、造價(jià)低
傳統(tǒng)光學(xué)多圈編碼器采用微型減速機(jī)計(jì)量多圈編碼，但是該裝置在保證精度的情況下，造價(jià)非常高，而且對(duì)工藝要求也非常嚴(yán)格，加工復(fù)雜；磁編碼器采用電子計(jì)數(shù)，工藝簡(jiǎn)單，只需要在轉(zhuǎn)軸頂部增加一個(gè)磁鐵，造價(jià)低。2、無(wú)線(xiàn)傳輸
采用無(wú)線(xiàn)通訊方式，既避免了線(xiàn)纜的安裝局限性，又節(jié)省了大量成本。尤其是在具有限制性工控中起到了至關(guān)重要的作用，安裝極為方便，不受空間限制。3、太陽(yáng)能供電方式
太陽(yáng)能充電電源，可以省去繁瑣的線(xiàn)纜，尤其是在運(yùn)動(dòng)中的傳感器極其不適宜帶有電纜線(xiàn)工作，對(duì)電纜線(xiàn)造成極大的磨損，太陽(yáng)能無(wú)線(xiàn)供電替代其線(xiàn)纜，效果顯著，此外傳感器也不需要額外提供電源。本發(fā)明設(shè)計(jì)科學(xué)、合理、富有創(chuàng)意、充分體現(xiàn)出太陽(yáng)能無(wú)線(xiàn)高度限制器的靈活性、 方便性、易操作和運(yùn)行的準(zhǔn)確性等傳統(tǒng)高度限制器所不具備的優(yōu)點(diǎn)。提高了工作效率，極大地降低了其功耗，實(shí)用性較強(qiáng)，整體結(jié)構(gòu)緊湊、耗材少壽命長(zhǎng)、成本低廉、性能穩(wěn)定可靠、維修方便，適宜工業(yè)部門(mén)推廣使用。


圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1示意圖。圖2為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2示意圖。圖3為本發(fā)明的硬件結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式一種太陽(yáng)能無(wú)線(xiàn)高度限制器，其中包括單片機(jī)6和9、無(wú)線(xiàn)通訊模塊7和8、鐵電類(lèi)存儲(chǔ)器10、集成霍爾元件4、485通訊模塊11、聯(lián)動(dòng)軸1、永磁鐵2、磁編碼器3、太陽(yáng)能充電電源5、繼電器輸出12、顯示模塊13、鍵盤(pán)14 ；所述聯(lián)動(dòng)軸1和永磁鐵2與磁編碼器3相傳導(dǎo)， 如圖1所示，聯(lián)動(dòng)軸1和永磁鐵2與霍爾元件4相傳導(dǎo)，如圖2所示，太陽(yáng)能充電電源5、集成霍爾元件4、無(wú)線(xiàn)通訊模塊7分別與單片機(jī)6連接，鐵電類(lèi)存儲(chǔ)器10、485通訊模塊11、無(wú)線(xiàn)通訊模塊8、繼電器輸出12、顯示模塊13和鍵盤(pán)14分別與單片機(jī)9連接，無(wú)線(xiàn)模塊之間相互通信。如圖3所示。
權(quán)利要求
1. 一種新型太陽(yáng)能無(wú)線(xiàn)高度限制器，包括單片機(jī)(6)和(9)、無(wú)線(xiàn)通訊模塊(7)和(8)、 鐵電類(lèi)存儲(chǔ)器(10)、集成霍爾元件(4)、485通訊模塊(11)、聯(lián)動(dòng)軸(1)、永磁鐵(2)、磁編碼器(3)、太陽(yáng)能充電電源(5)、繼電器輸出(12)、顯示模塊(13)、鍵盤(pán)(14);其特征在于所述聯(lián)動(dòng)軸(1)和永磁鐵(2 )與磁編碼器(3 )相傳導(dǎo)，聯(lián)動(dòng)軸(1)和永磁鐵(2 )與集成霍爾元件 (4)相傳導(dǎo)，太陽(yáng)能充電電源(5)、集成霍爾元件0)、無(wú)線(xiàn)通訊模塊(7)分別與單片機(jī)(6) 連接，鐵電類(lèi)存儲(chǔ)器(10)、485通訊模塊(11)、無(wú)線(xiàn)通訊模塊(8)、繼電器輸出(12)、顯示模塊(13)、鍵盤(pán)(14)分別與單片機(jī)(9)連接。
全文摘要
太陽(yáng)能無(wú)線(xiàn)高度限制器一直是工業(yè)控制當(dāng)中最為重要的技術(shù)之一，高度限制器應(yīng)用對(duì)于工業(yè)控制來(lái)說(shuō)是一個(gè)非常有實(shí)際意義的，然而如何更為精確的運(yùn)用高度限制器來(lái)降低行程超限所帶來(lái)的安全事故是我們的關(guān)鍵，本系統(tǒng)采用太陽(yáng)能供電技術(shù)和無(wú)線(xiàn)通訊的方式，低功耗的設(shè)計(jì)技術(shù)，確保在整個(gè)的工控當(dāng)中起到至關(guān)重要的作用。
文檔編號(hào)G01D5/244GK102486368SQ20101057291
公開(kāi)日2012年6月6日 申請(qǐng)日期2010年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月6日
發(fā)明者梁凱, 陳亮, 齊宏偉 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)理工大學(xué)