CN107860990B - 一种自锁器卡扣数量检测*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种自锁器卡扣数量检测***,属于信号采集与控制技术技术领域,利用在自锁器上预先构设的锁孔,以及在锁孔的孔壁位置配置的电感线圈,金属的安全卡扣扣入自锁器上的锁孔,利用互感线圈加入金属芯会改变互感系数,通过电路检测判断互感线圈的电反应来确定自锁器上扣入安全卡扣的数量,以达到确认安全扣入或安全预警。其电路简单、成本低、非接触式检测。高空作业场合坠空事故原因多为施工人员系安全带造成的,本发明能配合人员检测装置监控施工人员有效佩戴安全带情况,减少坠空事故的发生,确保安全可靠的工作,质量稳定,检测精确,具有长久的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及信号采集与控制技术技术领域,具体地说是一种自锁器卡扣数量检测***。
背景技术
自锁器是是高空作业人员上下攀登使用的个体防坠落用品,一直在人体下方自由跟随人体上、下,人体一旦下坠即自动快速锁止。开、合保险,即可快速装卸。具有结构先进、合理,锁止快速、稳定,下坠距离更短,冲击力更小,安全系数更高,上下攀登更方便等优点。可应用于电力、石油、通信、船舶、建筑、外墙喷涂、清洗等高处作业场所。施工人员因操作麻烦,往往拒绝将安全卡扣扣入自锁器内,紧急情况下,无法保证人员安全,卡扣检测器可检测卡扣扣入自锁器数量,配合人员检测模块,可实现报警功能。
目前,市场无现有产品,现有的卡扣检测器是利用谐振原理,电路结构相对复杂,谐振调试相对困难。
当安全带锁扣正常扣在自锁器锁孔内时,通过调节自锁器谐振电路中电容和电感的大小,使自锁器内谐振电路工作在谐振状态,谐振频率为f0,此时流经自锁器谐振电路中的电流较大(如图1所示),自锁器谐振电路电容C两端的电压也很大。当安全带锁扣没有扣在自锁器锁孔内时,自锁器谐振电路中电感值迅速减小,从而流经自锁器谐振电路中的电流迅速减小(如图2所示),电容C两端电压迅速减小,因此可以根据检测自锁器谐振电路中电容C两端电压的大小来判断是否正常佩带安全带。
发明内容
本发明的技术任务是解决现有技术的不足,提供一种自锁器卡扣数量检测***。
本发明的技术方案是按以下方式实现的,本发明的一种自锁器卡扣数量检测***,利用在自锁器上预先构设的锁孔,以及在锁孔的孔壁位置配置的电感线圈,金属的安全卡扣扣入自锁器上的锁孔,利用互感线圈加入金属芯会改变互感系数,通过电路检测判断互感线圈的电反应来确定自锁器上扣入安全卡扣的数量,以达到确认安全扣入或安全预警。
自锁器两夹持片之间夹设有线圈支架,线圈支架上开设有一个以上数量的锁孔,线圈支架上沿每个锁孔孔壁绕两组同轴线圈:初级线圈和次级线圈;初级线圈通以低压交流电,次级线圈连接检测电路;金属的安全卡扣扣入自锁器上的锁孔,利用互感线圈加入金属芯会改变互感系数,通过电路检测判断互感线圈的电反应来确定自锁器上扣入安全卡扣的数量,以达到确认安全扣入或安全预警。
本发明的一种自锁器卡扣数量检测***,优选方案是:自锁器两夹持片之间夹设有线圈支架,线圈支架上开设有一个以上数量的锁孔,线圈支架上沿每个锁孔孔壁绕两组同轴线圈:初级线圈和次级线圈;初级线圈通以低压交流电,次级线圈连接检测电路;金属的安全卡扣扣入自锁器上的锁孔,利用互感线圈加入金属芯会改变互感系数,线圈支架的锁孔内扣入不同数量的安全卡扣会引起互感系数的变化,通过检测电路检测判断次级线圈的电反应来确定自锁器上扣入安全卡扣的数量,以达到确认安全扣入或安全预警;
其中:检测电路配置有主控制器模块、信号调理模块、信号采集模块集成连接检测电路用以检测判断次级线圈的电反应;
主控制器模块采用集成AD微处理器单片机,
信号调理模块是将信号采集模块次级线圈返回的交流电转化为可供单片机采集的直流信号,包括信号抬高电路和信号放大电路;
信号采集模块包括线圈支架、初级线圈、次级线圈、变压器;
自锁器的锁孔内设置有电感线圈,电感线圈两端接自锁器谐振电路模块,自锁器谐振电路模块内包含用于检测两端电压的电容、以及供谐振电路发生的电源;
扣入自锁器锁孔内的卡扣数不同,会改变信号检测模块初级线圈和次级线圈之间的互感系数,得到不同的信号,根据信号的峰值确定卡扣数量。
初级线圈和次级线圈匝数、变压器输出电压由线圈支架尺寸、功耗确定。
线圈支架根据自锁器尺寸制作。
自锁器通过初始设置电感和电容的大小,使自锁器谐振电路模块电路工作在谐振状态。
自锁器谐振电路模块***加设有保护壳。
主控制器配置电网电压检测引脚,将变压器输出接入单片机的AD引脚,实时采集电网电压,消除电网电压波动对检测结果的影响。
220V交流电经过220V转3V变压器变为3V交流电,通过P1插座的IN1、IN2引脚流入信号检测模块初级线圈,耦合到次级线圈,通过P1插座的OUT1、OUT2引脚流入信号调理电路,R5、D2组成电平抬高电路,使交流信号变为零以上信号,即直流电,经引脚OUT1流入运算放大器LM358,第一级运放为电压跟随电路,第二级运放和R6、R7、R8组成同相比例运算放大电路,信号经OUT流入单片机AD引脚。
利用互感原理,自锁器两铁片之间夹一个线圈支架,支架上沿三个锁孔外沿绕两组线圈:初级线圈和次级线圈,初级线圈通以低压交流电,扣入不同数量的安全卡扣会引起互感系数的变化,检测次级线圈峰值可判断扣入自锁器的卡扣数量。
本发明与现有技术相比所产生的有益效果是:
该一种自锁器卡扣数量检测***电路简单、成本低、非接触式检测。高空作业场合坠空事故原因多为施工人员系安全带造成的,本发明能配合人员检测装置监控施工人员有效佩戴安全带情况,减少坠空事故的发生,确保安全可靠的工作,质量稳定,检测精确,具有长久的使用寿命。
该一种自锁器卡扣数量检测***其设计合理、结构简单、安全可靠、使用方便、易于维护,具有很好的推广使用价值。
附图说明
附图1是背景技术下的的安全带检测原理图;
附图2是背景技术下的的安全带检测原理图;
附图3是本发明的主控制器模块原理图;
图3中:U2-STC12C5A60S2单片机、C3-10μF电解电容、C4-30pF瓷片电容、C5-30pF瓷片电容、R3-10K电阻器、R4-10K电阻器、Y1-11.0592MHz晶振;
附图4是本发明的信号调理模块和信号采集模块原理图;
图4中:U1-运算放大器芯片LM358、P1-4Pin插座、D2-二极管1N4007、T1-220V转3V、5W变压器、R5-1K电阻器、R6-30K电阻器、R7-10K电阻器、R8-10K电阻器;
附图5是本发明的自锁器结构示意图;
附图6是本发明的自锁器结构示意图;
附图7是本发明的自锁器锁孔孔位内的线圈的结构示意图。
附图中的标记分别表示:
1、初级线圈,2、次级线圈,3、安全卡扣。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一种自锁器卡扣数量检测***作以下详细说明。
如附图所示,本发明的一种自锁器卡扣数量检测***,提供一种集成在自锁器上的安全卡扣数量检测电路,利用互感原理,自锁器两铁片之间夹一个线圈支架,支架上沿三个锁孔外沿绕两组线圈:初级线圈和次级线圈,初级线圈通以低压交流电,扣入不同数量的安全卡扣会引起互感系数的变化,检测次级线圈峰值可判断扣入自锁器的卡扣数量。
本发明的一种自锁器卡扣数量检测***是利用互感线圈加入铁芯会改变互感系数这一原理制成的信号采集模块。
本发明的一种自锁器卡扣数量检测***包括主控制器模块、信号调理模块、信号采集模块。
主控制器采用集成AD微处理器STC12C5A60S2系列单片机,是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机,是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机,指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换(250K/S),针对电机控制,强干扰场合。
信号调理模块主要作用是将信号采集模块次级线圈返回的交流电转化为可供单片机采集的直流信号,包括信号抬高电路和信号放大电路。
信号采集模块包括线圈支架、初级线圈、次级线圈、变压器。线圈支架根据自锁器尺寸制作,初级线圈和次级线圈匝数、变压器输出电压由线圈支架尺寸、功耗决定。
自锁器内部结构图如图5所示,其中在自锁器锁孔内置了电感线圈L,电感线圈两端接自锁器谐振电路模块。自锁器谐振电路模块内包含用于检测两端电压的电容C以及供谐振电路发生的电源。在安全锁制造时,通过初始设置电感和电容的大小,即可使谐振电路工作在谐振状态。自锁器谐振电路加保护壳后如图6所示。
根据信号流向来介绍电路原理,220V交流电经过220V转3V变压器变为3V交流电,通过P1插座的IN1、IN2引脚流入信号检测模块初级线圈,耦合到次级线圈,通过P1插座的OUT1、OUT2引脚流入信号调理电路,R5、D2组成电平抬高电路,使交流信号变为零以上信号,即直流电,经引脚OUT1流入运算放大器LM358,第一级运放为电压跟随电路,第二级运放和R6、R7、R8组成同相比例运算放大电路,信号经OUT流入单片机AD引脚。
Uout=(1+R6/R8)Uin
扣入自锁器锁孔内的卡扣数不同,会改变信号检测模块初级线圈和次级线圈之间的互感系数,从而得到不同的信号,根据信号的峰值确定卡扣数量。
主控制器带电网电压检测引脚,将变压器输出接入单片机的AD引脚,实时采集电网电压,消除电网电压波动对检测结果的影响。
本发明可以采用机械结构和行程开关检测安全卡扣是否扣入自锁器锁孔,但相对非接触式技术方案更容易损坏。
利用互感线圈加入铁芯会改变互感系数这一原理制成的信号采集模块。 包括线圈支架、初级线圈、次级线圈、变压器。一组初、次级线圈可检测多个卡扣扣入情况。工况要点在于卡口检测器利用互感系数随铁芯变化,以及沿多个锁孔外沿绕两组线圈这一结构。
Claims (10)
1.一种自锁器卡扣数量检测***,其特征在于:利用在自锁器上预先构设的锁孔,以及在锁孔的孔壁位置配置的电感线圈,金属的安全卡扣扣入自锁器上的锁孔,利用互感线圈加入金属芯会改变互感系数,通过电路检测判断互感线圈的电反应来确定自锁器上扣入安全卡扣的数量,以达到确认安全扣入或安全预警。
2.一种自锁器卡扣数量检测***,其特征在于:自锁器两夹持片之间夹设有线圈支架,线圈支架上开设有一个以上数量的锁孔,线圈支架上沿每个锁孔孔壁绕两组同轴线圈:初级线圈和次级线圈;初级线圈通以低压交流电,次级线圈连接检测电路;金属的安全卡扣扣入自锁器上的锁孔,利用互感线圈加入金属芯会改变互感系数,通过电路检测判断互感线圈的电反应来确定自锁器上扣入安全卡扣的数量,以达到确认安全扣入或安全预警。
3.一种自锁器卡扣数量检测***,其特征在于:自锁器两夹持片之间夹设有线圈支架,线圈支架上开设有一个以上数量的锁孔,线圈支架上沿每个锁孔孔壁绕两组同轴线圈:初级线圈和次级线圈;初级线圈通以低压交流电,次级线圈连接检测电路;金属的安全卡扣扣入自锁器上的锁孔,利用互感线圈加入金属芯会改变互感系数,线圈支架的锁孔内扣入不同数量的安全卡扣会引起互感系数的变化,通过检测电路检测判断次级线圈的电反应来确定自锁器上扣入安全卡扣的数量,以达到确认安全扣入或安全预警;
其中:检测电路配置有主控制器模块、信号调理模块、信号采集模块集成连接检测电路用以检测判断次级线圈的电反应;
主控制器模块采用集成AD微处理器单片机,
信号调理模块是将信号采集模块次级线圈返回的交流电转化为可供单片机采集的直流信号,包括信号抬高电路和信号放大电路;
信号采集模块包括线圈支架、初级线圈、次级线圈、变压器;
自锁器的锁孔内设置有电感线圈,电感线圈两端接自锁器谐振电路模块,自锁器谐振电路模块内包含用于检测两端电压的电容、以及供谐振电路发生的电源;
扣入自锁器锁孔内的卡扣数不同,会改变信号检测模块初级线圈和次级线圈之间的互感系数,得到不同的信号,根据信号的峰值确定卡扣数量。
4.根据权利要求3所述的一种自锁器卡扣数量检测***,其特征在于:初级线圈和次级线圈匝数、变压器输出电压由线圈支架尺寸、功耗确定。
5.根据权利要求3所述的一种自锁器卡扣数量检测***,其特征在于:线圈支架根据自锁器尺寸制作。
6.根据权利要求3所述的一种自锁器卡扣数量检测***,其特征在于:自锁器通过初始设置电感和电容的大小,使自锁器谐振电路模块电路工作在谐振状态。
7.根据权利要求3所述的一种自锁器卡扣数量检测***,其特征在于:自锁器谐振电路模块***加设有保护壳。
8.根据权利要求3所述的一种自锁器卡扣数量检测***,其特征在于:主控制器配置电网电压检测引脚,将变压器输出接入单片机的AD引脚,实时采集电网电压,消除电网电压波动对检测结果的影响。
9.根据权利要求3所述的一种自锁器卡扣数量检测***,其特征在于:
220V交流电经过220V转3V变压器变为3V交流电,通过P1插座的IN1、IN2引脚流入信号检测模块初级线圈,耦合到次级线圈,通过P1插座的OUT1、OUT2引脚流入信号调理电路,R5、D2组成电平抬高电路,使交流信号变为零以上信号,即直流电,经引脚OUT1流入运算放大器LM358,第一级运放为电压跟随电路,第二级运放和R6、R7、R8组成同相比例运算放大电路,信号经OUT流入单片机AD引脚。
10.一种自锁器卡扣数量检测装置,其特征在于:在自锁器两夹持片之间夹设有线圈支架,线圈支架上开设有一个以上数量的锁孔,线圈支架上沿每个锁孔孔壁绕两组同轴线圈:初级线圈和次级线圈;初级线圈通以低压交流电,次级线圈连接检测电路;金属的安全卡扣扣入自锁器上的锁孔,利用互感线圈加入金属芯会改变互感系数,线圈支架的锁孔内扣入不同数量的安全卡扣会引起互感系数的变化,通过检测电路检测判断次级线圈的电反应来确定自锁器上扣入安全卡扣的数量,以达到确认安全扣入或安全预警;
其中:检测电路配置有主控制器模块、信号调理模块、信号采集模块集成连接检测电路用以检测判断次级线圈的电反应;
主控制器模块采用集成AD微处理器单片机,
信号调理模块是将信号采集模块次级线圈返回的交流电转化为可供单片机采集的直流信号,包括信号抬高电路和信号放大电路;
信号采集模块包括线圈支架、初级线圈、次级线圈、变压器;
自锁器的锁孔内设置有电感线圈,电感线圈两端接自锁器谐振电路模块,自锁器谐振电路模块内包含用于检测两端电压的电容、以及供谐振电路发生的电源;
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
CB02 | Change of applicant information |
Address after: 250014 17th floor, unit 1, phase II office building, Zhongjian cultural city, 16 Wenhua East Road, Lixia District, Jinan City, Shandong Province Applicant after: THE SECOND CONSTRUCTION LIMITED COMPANY OF CHINA CONSTRUCTION EIGHTH ENGINEERING DIVISION Address before: 250014 18th floor, Zhongjian building, No.16, Wenhua East Road, Lixia District, Jinan City, Shandong Province Applicant before: THE SECOND CONSTRUCTION LIMITED COMPANY OF CHINA CONSTRUCTION EIGHTH ENGINEERING DIVISION |
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CB02 | Change of applicant information | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |