一種起重機能耗監(jiān)控設(shè)備的制作方法
【專利摘要】一種起重機能耗監(jiān)控設(shè)備，該起重機能耗監(jiān)控設(shè)備包括電流互感器、差分比例放大器、MCU控制器、LCD顯示設(shè)備、鍵盤設(shè)備和繼電器輸出回路；電流互感器與差分比例放大器相連；差分比例放大器、LCD顯示設(shè)備、鍵盤設(shè)備、繼電器輸出回路均與MCU控制器相連；電流互感器將采集到的電流數(shù)據(jù)傳遞到差分比例放大器，由差分比例放大器將電流信號進行高精度比例放大；差分比例放大器將放大后的信號輸出到MCU控制器，MCU控制器運算之后將結(jié)果通過LCD顯示設(shè)備進行數(shù)據(jù)顯示。本實用新型有效解決了起重機能耗測量的難題，為起重機能耗測量提供了一種低成本、高精度的解決方案，可以取代昂貴的專用計量設(shè)備，為鋼廠起重機能耗測量節(jié)省了大量成本。
【專利說明】一種起重機能耗監(jiān)控設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于自動化控控制【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種起重機能耗監(jiān)控設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]在鋼鐵企業(yè)起重機應(yīng)用非常廣泛，由于是鋼鐵制品的搬運設(shè)備，所以鋼鐵企業(yè)中起重機的噸位通常都很大，這就意味著，鋼鐵企業(yè)中起重機的能耗也是非常大的。由于國家現(xiàn)在大力倡導(dǎo)節(jié)能減排，所以鋼鐵企業(yè)也在緊跟形勢，降低設(shè)備的能耗。而起重機的能耗通常都沒有設(shè)置專有的能耗計量設(shè)備，所以造成起重機的能夠計量一直是一個難題，鋼鐵企業(yè)只能通過變電站的能耗計量去估算起重機的一個總的能耗情況，所以具體到每一臺起重機就沒有有效能耗數(shù)據(jù)了，對起重機的能耗統(tǒng)籌安排造成很大困擾。由于起重機工作電流大，常規(guī)民用的電度表無法直接勝任這一工作，只能通過前加大變比互感器來計量起重機的能耗，如此一來，計量精度就大幅度降低，數(shù)據(jù)就失去參考價值。如果采用大容量高精度能耗計量設(shè)備，則成本過于高昂，并且大材小用造成浪費，與節(jié)能減排的初衷背道而馳。
實用新型內(nèi)容
[0003]為了解決上述問題，本實用新型提供一種有效地解決方案，針對起重機特點專門設(shè)計一套起重機能耗監(jiān)控設(shè)備。
[0004]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種起重機能耗監(jiān)控設(shè)備，包括電流互感器、差分比例放大器、MCU控制器、IXD顯示設(shè)備、鍵盤設(shè)備和繼電器輸出回路；電流互感器與差分比例放大器相連；差分比例放大器、IXD顯示設(shè)備、鍵盤設(shè)備、繼電器輸出回路均與MCU控制器相連。電流互感器有三個和起重機供電電源相適應(yīng)，負(fù)責(zé)采集起重機供電主回路中的電流。電流互感器將采集到的電流數(shù)據(jù)傳遞到差分比例放大器，由差分比例放大器將電流信號進行高精度比例放大。差分比例放大器將放大后的信號輸出到MCU控制器，由MCU控制器進行運算、統(tǒng)計。MCU控制器運算之后將結(jié)果通過LCD顯示設(shè)備進行數(shù)據(jù)顯示。如果MCU控制器在運算過程中檢測到電流異常，或者達到用戶定義的數(shù)值，還將通過繼電器輸出回路將這些信號以繼電器形式輸出，以便進行必要的保護或驅(qū)動其他輔助設(shè)備。鍵盤設(shè)備負(fù)責(zé)提供人機界面的輸入操作功能，操作人員通過鍵盤設(shè)備可以進行參數(shù)設(shè)定和畫面切換。
[0006]本實用新型的有益效果是有效解決了起重機能耗測量的難題，為起重機能耗測量提供了一種低成本、高精度的解決方案，可以取代昂貴的專用計量設(shè)備，為鋼廠起重機能耗測量節(jié)省了大量成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是本實用新型的系統(tǒng)構(gòu)成圖。
[0008]圖2是本實用新型MCU控制器電路圖。
[0009]圖3是本實用新型差分比例放大器電路圖。[0010]圖4是本實用新型繼電器輸出回路圖。
[0011]圖5是本實用新型鍵盤設(shè)備電路圖。
【具體實施方式】
[0012]以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本實用新型的具體實施例。
[0013]實施例
[0014]本實用新型的系統(tǒng)構(gòu)成如如圖1所示，電流互感器負(fù)責(zé)采集起重機供電主回路中的電流，由于起重機工作電流都比較大，在400A至1000A之間，這么大的電流只能由交流互感器進行采集。為了提高電流檢測精度，本實施例采用了電流互感器式電流變送器，電流變送器具有精度高、穩(wěn)定性高的優(yōu)點，對提高整個系統(tǒng)精度有很大幫助。電流互感器采集到電流值后會實時轉(zhuǎn)換為O到IV的直流電壓信號，該信號傳遞到差分比例放大器，由差分比例放大器將電流信號進行高精度比例放大。差分比例放大器將放大后的信號輸出到MCU控制器，MCU控制器采用ST公司的STM32系列CPU，該CPU具有穩(wěn)定性高、運算速度快等優(yōu)點，并具有12Bit的AD轉(zhuǎn)換接口，所以可以直接接收有由差分比例放大器傳遞的電流采樣信號。MCU控制器將該信號進行運算、轉(zhuǎn)換，計算出瞬時的能耗值，然后存儲到內(nèi)部存儲器中，然后依據(jù)時間計算出平均能耗，峰值能耗等數(shù)據(jù)，同時也統(tǒng)計出平均電流、峰值電流等數(shù)據(jù)。MCU控制器運算之后將結(jié)果通過IXD顯示設(shè)備進行數(shù)據(jù)顯示。如果MCU控制器在運算過程中檢測到電流異常，或者達到用戶定義的數(shù)值，還將通過繼電器輸出回路將這些信號以繼電器形式輸出，以便進行必要的保護或驅(qū)動其他輔助設(shè)備。鍵盤設(shè)備負(fù)責(zé)提供人機界面的輸入操作功能，操作人員通過鍵盤設(shè)備可以進行參數(shù)設(shè)定和畫面切換。
[0015]如圖2是本實用新型的MCU控制器原理圖。本本實施例采用了采用ST公司的STM32 系列 CPU, CPU 的型號為 STM32F103C8T7,該型號 CPU 具有 72Mhz 主頻，64kb FlashRom, 20kb Ram，同時具有12bit ADC轉(zhuǎn)換器10個，16bit定時器3個，RTC實時時鐘I個，完全可以勝任本實用新型的要求。ST公司是世界知名MCU生產(chǎn)商，其產(chǎn)品在工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，具有可靠性高、工作溫度范圍廣等優(yōu)點，這也是本實施例采用該CPU的原因。
[0016]在圖2中，將CPU的PAO至PA2設(shè)置為電流采集輸入，PA8至PA 15作為鍵盤接口，PBO至PBll為IXD顯示屏的接口，PB12至PB15為輸出繼電器控制接口。
[0017]圖3是本實用新型的差分比例放大器原理圖。圖中Tl是800A的電流采集變送器，其最大可以采集800A的交流電流值，輸出O至1V的直流電壓。R19是Tl的負(fù)載電阻，Pl是采樣電位器。UlB和U2B構(gòu)成減法電路，可以大幅度消除來自Pl采樣回路的工模干擾信號，提高采樣精度。U3B為比例放大電路，將UlB和U2B的輸出信號進行比例放大，然后輸出到MCU進行運算。該電路可以通過Pl的調(diào)節(jié)來修正Tl的絕對采樣誤差，使采樣精度到達最聞值。
[0018]圖4是本實用新型的繼電器輸出回路原理圖。圖中Kl至K4是輸出繼電器，其驅(qū)動有ULN2003來實現(xiàn)。ULN2003是大電流復(fù)合晶體管驅(qū)動器，由于CPU的驅(qū)動端口無法提供足夠大的電流來驅(qū)動繼電器，所以需要通過ULN2003來驅(qū)動繼電器組。
[0019]本實施例采用了四個繼電器作為輸出，其中Kl作為報警輸出用，而K2至K4可以由用戶自定義功能使用。
[0020]圖5是本實用新型的鍵盤設(shè)備原理圖。本實施例采用了 16個按鍵的鍵盤設(shè)備，如圖中所示SI至S16，分別包括數(shù)字“O”至數(shù)字“9”、“返回”、“上翻”、“下翻”、“確認(rèn)”、“清除”
等16個功能按鍵。可以完成對本實用新型的所有操作，包括參數(shù)設(shè)置，繼電器功能定義，歷史記錄查詢等功能。
【權(quán)利要求】
1.一種起重機能耗監(jiān)控設(shè)備，其特征在于:該起重機能耗監(jiān)控設(shè)備包括電流互感器、差分比例放大器、MCU控制器、LCD顯示設(shè)備、鍵盤設(shè)備和繼電器輸出回路；電流互感器與差分比例放大器相連；差分比例放大器、IXD顯示設(shè)備、鍵盤設(shè)備、繼電器輸出回路均與MCU控制器相連；電流互感器有三個，和起重機供電電源相適應(yīng)，負(fù)責(zé)采集起重機供電主回路中的電流；電流互感器將采集到的電流數(shù)據(jù)傳遞到差分比例放大器，由差分比例放大器將電流信號進行高精度比例放大；差分比例放大器將放大后的信號輸出到MCU控制器，由MCU控制器進行運算、統(tǒng)計；MCU控制器運算之后將結(jié)果通過LCD顯示設(shè)備進行數(shù)據(jù)顯示；如果MCU控制器在運算過程中檢測到電流異常，或者達到用戶定義的數(shù)值，還將通過繼電器輸出回路將信號以繼電器形式輸出；鍵盤設(shè)備負(fù)責(zé)提供人機界面的輸入操作功能，操作人員通過鍵盤設(shè)備進行參數(shù)設(shè)定和畫面切換。
【文檔編號】G01R31/00GK203825126SQ201420247921
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月15日
【發(fā)明者】周德峰 申請人:大連寶信起重技術(shù)有限公司