RU2378184C1 - Hoisting machine equipment displacement detector (versions) - Google Patents
Hoisting machine equipment displacement detector (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2378184C1 RU2378184C1 RU2008140967/11A RU2008140967A RU2378184C1 RU 2378184 C1 RU2378184 C1 RU 2378184C1 RU 2008140967/11 A RU2008140967/11 A RU 2008140967/11A RU 2008140967 A RU2008140967 A RU 2008140967A RU 2378184 C1 RU2378184 C1 RU 2378184C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- microcontroller
- input
- power source
- sensor according
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к контрольным устройствам, используемым в системах управления и защиты грузоподъемных машин, в том числе в системах ограничения рабочих движений и координатной защиты, предотвращения перегрузки машин и т.д.The invention relates to control devices used in control systems and protection of hoisting machines, including systems for restricting working movements and coordinate protection, preventing overloading machines, etc.
Известны датчики контроля положения оборудования (конструктивных элементов) грузоподъемных машин, выполненные в виде механических концевых выключателей. Они используются в качестве датчиков достижения максимальной высоты подъема грузозахватного органа, датчиков минимального числа витков каната на барабане грузовой лебедки, датчиков границ рабочей зоны по азимуту (углу поворота) поворотной платформы крана, датчиков начала и конца пути ходовых и грузовых тележек и т.д. [1].Known sensors for monitoring the position of equipment (structural elements) of lifting machines, made in the form of mechanical limit switches. They are used as sensors to achieve the maximum lifting height of the load gripping body, sensors of the minimum number of rope turns on the drum of a cargo winch, sensors of the boundaries of the working area in the azimuth (angle of rotation) of the crane slewing platform, sensors for the beginning and end of the track of traveling and cargo trolleys, etc. [one].
Недостатком применения концевых выключателей в качестве датчиков положения оборудования грузоподъемной машины является то, что они обеспечивают контроль достижения оборудованием только одной границы одной рабочей зоны. При необходимости контроля границ нескольких рабочих зон, например, при наличии нескольких зон грузоподъемности по азимуту и необходимости выделения зоны с пониженным значением грузоподъемности требуется дополнительная установка соответствующего количества концевых выключателей, что приводит к усложнению устройства.The disadvantage of using limit switches as position sensors of the equipment of a load-lifting machine is that they ensure that the equipment reaches only one border of one working area. If it is necessary to control the boundaries of several working areas, for example, if there are several load-bearing zones in azimuth and if a zone with a lower load-bearing capacity needs to be allocated, additional installation of an appropriate number of limit switches is required, which complicates the device.
Концевые выключатели, как правило, устанавливаются рядом с границами рабочих зон, которые они контролируют, что вызывает сложности с их установкой, регулировкой и передачей от них сигналов в систему управления или безопасности и снижает надежность этой системы. Например, концевой выключатель, используемый в качестве датчика максимальной высоты подъема грузозахватного органа крана, монтируется на оголовке стрелы. Это затрудняет доступ к нему для технического обслуживания и требует применения специальных кабельных барабанов с вращающимися токосъемными устройствами для приема от него сигналов.Limit switches, as a rule, are installed near the borders of the working areas that they control, which causes difficulties with their installation, adjustment and transmission of signals from them to the control or safety system and reduces the reliability of this system. For example, a limit switch, used as a sensor for the maximum lifting height of the crane lifting device, is mounted on the boom head. This complicates access to it for maintenance and requires the use of special cable reels with rotating current collectors to receive signals from it.
Недостатком использования концевых выключателей является также невозможность определения с их помощью текущего положения оборудования, что необходимо, например, в ограничителях грузоподъемности.The disadvantage of using limit switches is also the inability to determine with their help the current position of the equipment, which is necessary, for example, in load limiters.
Известны также датчики положения оборудования грузоподъемной машины, выполненные на основе потенциометрического датчика угла. Такой датчик содержит регистрирующий блок, соединенный с потенциометрическим датчиком угла поворота вала, соединенным, например, с перемещающимся по подкрановому пути колесом через механизм передачи, выполненный в виде звездочки и пальца, закрепленного на колесе [2].Also known are the position sensors of the equipment of the lifting machine, made on the basis of a potentiometric angle sensor. Such a sensor includes a recording unit connected to a potentiometric shaft angle sensor, connected, for example, to a wheel moving along a crane path through a transmission mechanism made in the form of an asterisk and a finger mounted on the wheel [2].
Определение положения оборудования грузоподъемной машины с использованием одно- или многооборотного переменного резистора, вал которого соединен с механизмом грузоподъемной машины через редуктор, позволяет осуществить контроль не только крайних, но и промежуточных положений.Determining the position of the equipment of the lifting machine using a single or multi-turn variable resistor, the shaft of which is connected to the mechanism of the lifting machine through a gearbox, allows monitoring not only extreme, but also intermediate positions.
Однако переменные резисторы имеют ограниченную рабочую зону по углу поворота их вала. Поэтому с ростом диапазона изменения измеряемого параметра (вылета, высоты подъема грузозахватного органа и т.д.) требуется увеличение передаточного числа редуктора. Это приводит к снижению точности измерения параметра при увеличении диапазона его изменения и к необходимости производства датчиков с различными редукторами. Кроме того, переменные резисторы имеют ограниченное число рабочих циклов, что снижает общий ресурс систем защиты и управления грузоподъемных машин.However, variable resistors have a limited working area in terms of the angle of rotation of their shaft. Therefore, with an increase in the range of variation of the measured parameter (departure, lifting height of the load-gripping member, etc.), an increase in the gear ratio of the gearbox is required. This leads to a decrease in the accuracy of the measurement of the parameter with an increase in the range of its change and to the necessity of manufacturing sensors with various gearboxes. In addition, variable resistors have a limited number of duty cycles, which reduces the overall resource of the protection and control systems of hoisting machines.
Известен также датчик положения оборудования грузоподъемной машины, содержащий средство для преобразования его перемещений в угловое перемещение активатора с постоянным магнитом, вращающимся при перемещении оборудования грузоподъемной машины, два геркона, срабатывающих под воздействием поля этого магнита, и реверсивный счетчик импульсов [3].Also known is the position sensor of the equipment of the lifting machine, containing means for converting its movements into the angular movement of the activator with a permanent magnet rotating when the lifting equipment of the lifting machine is moving, two reed switches operating under the influence of the field of this magnet, and a reversible pulse counter [3].
В этом датчике осуществляется контроль текущего положения оборудования машины путем подсчета числа оборотов активатора с учетом направления вращения, причем диапазон измерения датчика практически не ограничен. Его недостатком является отсутствие контроля изменения положения оборудования грузоподъемной машины при отключенном внешнем питании.This sensor monitors the current position of the machine equipment by counting the number of revolutions of the activator taking into account the direction of rotation, and the measuring range of the sensor is practically unlimited. Its disadvantage is the lack of control of the change in the position of the equipment of the lifting machine when the external power is off.
Наиболее близким к предложенному является датчик перемещения оборудования грузоподъемной машины, содержащий активатор с постоянным магнитом, установленный на валу с возможностью вращения магнита при перемещении контролируемого оборудования, два геркона, установленные с возможностью срабатывания под воздействием поля постоянного магнита в последовательности, обусловленной направлением вращения вала, реверсивный счетчик импульсов с масштабирующим умножителем, связанный с герконами через блок определения направления вращения, магнитный энкодер, постоянный магнит которого установлен на торце указанного вала, сумматор, формирователь выходной характеристики, коммутатор, супервизор и автономный источник питания. Входы сумматора соединены с выходами масштабирующего умножителя и энкодера, а его выход - с формирователем выходной характеристики датчика. Автономный источник питания подключен к входам супервизора и коммутатора, выход которого соединен с герконами и с выводами питания реверсивного счетчика и блока определения направления счета [4].Closest to the proposed is a displacement sensor of the equipment of the lifting machine, comprising an activator with a permanent magnet mounted on the shaft with the possibility of rotation of the magnet when moving the controlled equipment, two reed switches installed with the possibility of actuation under the influence of the field of the permanent magnet in the sequence due to the direction of rotation of the shaft, reversible pulse counter with a scaling multiplier connected to the reed switches through the unit for determining the direction of rotation, mag itny encoder, a permanent magnet which is mounted on the end of said shaft, the adder, the output characteristic generator, switch, supervisor and autonomous power supply. The inputs of the adder are connected to the outputs of the scaling multiplier and encoder, and its output is connected to the driver of the output characteristic of the sensor. An autonomous power source is connected to the inputs of the supervisor and the switch, the output of which is connected to the reed switches and to the power terminals of the reversing counter and the unit for determining the direction of counting [4].
Недостатком этого датчика является ограниченный срок службы и повышенная трудоемкость его технического обслуживания ввиду повышенного разряда автономного источника питания. Это обусловлено тем, что при длительном нахождении грузоподъемной машины в нерабочем состоянии и, соответственно, при отключенном внешнем источнике питания реверсивный счетчик и блок определения направления счета постоянно подключены к источнику автономного питания.The disadvantage of this sensor is the limited service life and increased complexity of its maintenance due to the increased discharge of an autonomous power source. This is due to the fact that when the lifting machine is inoperative for a long time and, accordingly, when the external power source is turned off, the reversible meter and the unit for determining the direction of the account are constantly connected to the autonomous power source.
В случае использования подзаряжаемого автономного источника питания, например аккумулятора, его повышенный разряд приводит к уменьшению интервалов времени до проведения технического обслуживания (для подзарядки аккумулятора) и к снижению срока службы датчика в целом за счет ограниченного количества циклов заряда и разряда аккумулятора.In the case of using a rechargeable stand-alone power source, for example, a battery, its increased discharge leads to a decrease in the time intervals for maintenance (to recharge the battery) and to a decrease in the life of the sensor as a whole due to the limited number of charge and discharge cycles of the battery.
Недостатком этого датчика является также возможность формирования ложных выходных сигналов о положении оборудования грузоподъемной машины в случае разряда автономного источника питания ввиду отсутствия контроля этого разряда.The disadvantage of this sensor is the possibility of generating false output signals about the position of the equipment of the lifting machine in the event of a discharge of an autonomous power source due to the lack of control of this discharge.
Кроме того, при использовании известного датчика в системе защиты грузоподъемной машины, например координатной защиты, формирование ложных сигналов приводит к снижению безопасности работы этой машины. Система защиты при получении недостоверного сигнала о положении оборудования грузоподъемной машины не обеспечивает своевременное защитное отключение ее движений, что может привести к аварии.In addition, when using a known sensor in the protection system of a lifting machine, for example, coordinate protection, the formation of false signals reduces the safety of this machine. The protection system when receiving an unreliable signal about the position of the equipment of the lifting machine does not provide timely protective shutdown of its movements, which can lead to an accident.
Техническими результатами, на достижение которых направлено заявленное изобретение, являются:The technical results to which the claimed invention is directed are:
- увеличение интервала времени до проведения технического обслуживания датчика перемещения оборудования грузоподъемной машины и, соответственно, снижение трудоемкости технического обслуживания;- increasing the time interval until the maintenance of the displacement sensor of the equipment of the lifting machine and, accordingly, reducing the complexity of maintenance;
- повышение безопасности работы грузоподъемной машины;- improving the safety of the lifting machine;
- повышение срока службы датчика на грузоподъемной машине.- increase the service life of the sensor on a lifting machine.
В первом варианте реализации датчика перемещения оборудования грузоподъемной машины, содержащего активатор с постоянным магнитом, установленный с возможностью его вращения при перемещении контролируемого оборудования, два геркона, установленные с возможностью их срабатывания под воздействием поля постоянного магнита в последовательности, обусловленной направлением перемещения магнита, выходное устройство и автономный источник питания, подключенный к первым выводам герконов, указанные технические результаты достигаются за счет того, что датчик дополнительно содержит диодно-конденсаторный блок и микроконтроллер, выход или двунаправленный выход/вход которого подключен к входу или двунаправленному входу/выходу выходного устройства, вторые выводы герконов через диодно-конденсаторный блок соединены с входами микроконтроллера, а диодно-конденсаторный блок выполнен с возможностью формирования напряжения питания микроконтроллера или управления этим питанием.In the first embodiment, the implementation of the displacement sensor of the equipment of a lifting machine containing a permanent magnet activator, mounted with the possibility of rotation when moving the controlled equipment, two reed switches installed with the possibility of their operation under the influence of the permanent magnet field in the sequence determined by the direction of movement of the magnet, the output device and autonomous power supply connected to the first terminals of the reed switches, the indicated technical results are achieved due to t that the sensor further comprises a diode-capacitor unit and a microcontroller, the output or bi-directional output / input of which is connected to the input or bi-directional input / output of the output device, the second reed outputs through the diode-capacitor unit are connected to the inputs of the microcontroller, and the diode-capacitor unit is made with the possibility of forming a supply voltage of the microcontroller or control this power.
Для достижения этих целей датчик может дополнительно содержать электронный ключ, вход и выход которого подключены к выходу автономного источника питания и к выводу питания микроконтроллера, а управляющий вход ключа подключен к дополнительному выходу микроконтроллера или диодно-конденсаторного блока.To achieve these goals, the sensor may additionally contain an electronic key, the input and output of which is connected to the output of the autonomous power source and to the power output of the microcontroller, and the control input of the key is connected to the additional output of the microcontroller or diode-capacitor block.
При этом в диодно-конденсаторном блоке, в частности, последовательно с его входами установлены конденсаторы, а на его выходах, подключенных к входам микроконтроллера, установлены фильтрующие RC-цепочки.Moreover, in the diode-capacitor unit, in particular, capacitors are installed in series with its inputs, and filtering RC circuits are installed at its outputs connected to the inputs of the microcontroller.
Во втором варианте реализации датчика перемещения оборудования грузоподъемной машины, содержащего активатор с постоянным магнитом, установленный с возможностью его вращения при перемещении контролируемого оборудования, два геркона, установленные с возможностью их срабатывания под воздействием поля постоянного магнита в последовательности, обусловленной направлением кругового перемещения или вращения магнита, выходное устройство и автономный источник питания, подключенный к первым выводам герконов, указанные технические результаты достигаются за счет того, что он дополнительно содержит микроконтроллер, выход или двунаправленный выход/вход которого подключен к входу или двунаправленному входу/выходу выходного устройства, а вторые выводы герконов непосредственно или через фильтрующие цепи соединены с входами микроконтроллера, выводы питания которого подключены к автономному источнику питания.In the second embodiment, the implementation of the displacement sensor of the equipment of a lifting machine containing a permanent magnet activator, mounted with the possibility of its rotation when moving the controlled equipment, two reed switches installed with the possibility of their operation under the influence of the permanent magnet field in the sequence due to the direction of the circular movement or rotation of the magnet, output device and an autonomous power source connected to the first outputs of the reed switches, the indicated technical results you are achieved due to the fact that it additionally contains a microcontroller, the output or bi-directional output / input of which is connected to the input or bi-directional input / output of the output device, and the second outputs of the reed switches directly or through filter circuits are connected to the inputs of the microcontroller, the power terminals of which are connected to an autonomous power source.
Для достижения указанных технических результатов в обоих вариантах реализации датчика дополнительно могут использоваться:To achieve the specified technical results in both sensor implementations, the following can additionally be used:
- микроконтроллер, выполненный с возможностью поддержки «спящего» режима, характеризующегося остановленным центральным процессорным ядром, и с возможностью выхода из «спящего» режима при изменении, по меньшей мере, одного сигнала на его входе;- a microcontroller, configured to support a "sleep" mode, characterized by a stopped central processor core, and with the ability to exit the "sleep" mode when changing at least one signal at its input;
- трехвыводные герконы, дополнительные (третьи) выводы которых соединены с общим проводом автономного источника питания;- three-pin reed switches, additional (third) terminals of which are connected to a common wire of an autonomous power source;
- зарядное устройство автономного источника питания, вход которого соединен с внешним источником питания;- charger autonomous power source, the input of which is connected to an external power source;
- по меньшей мере, один дополнительный геркон, подключенный аналогично имеющимся;- at least one additional reed switch connected in the same way as existing ones;
- по меньшей мере, один дополнительный постоянный магнит, установленный на активаторе, и/или металлический диск, установленный на активаторе и имеющий прорези для пропускания магнитного поля к герконам;- at least one additional permanent magnet mounted on the activator, and / or a metal disk mounted on the activator and having slots for transmitting a magnetic field to the reed switches;
- микроконтроллер со встроенным энергонезависимым запоминающим устройством, обеспечивающим запоминание количества оборотов активатора или величины выходного сигнала датчика, установку и запоминание предварительно заданной величины выходного сигнала датчика в предварительно определенном, например нулевом или конечном, положении оборудования грузоподъемной машины, а также возможность изменения и запоминания коэффициента пересчета оборотов активатора;- a microcontroller with a built-in non-volatile memory device that provides storing the number of activator revolutions or the value of the sensor output signal, setting and storing a pre-set value of the sensor output signal in a pre-defined, for example, zero or final position of the lifting machine equipment, as well as the ability to change and remember the conversion factor activator revolutions;
- микроконтроллер с функцией контроля разряда автономного источника питания;- microcontroller with discharge control function of an autonomous power source;
- магнитный энкодер, постоянный магнит которого установлен на активаторе, а его выход или двунаправленный вход/выход соединен с дополнительным входом или двунаправленным выходом/входом микроконтроллера;- a magnetic encoder, the permanent magnet of which is mounted on the activator, and its output or bi-directional input / output is connected to an additional input or bi-directional output / input of the microcontroller;
- подключение выводов питания магнитного энкодера к внешнему источнику питания или к выводам питания микроконтроллера;- connecting the power terminals of the magnetic encoder to an external power source or to the power terminals of the microcontroller;
- выходное устройство, выполненное в виде драйвера, трансивера, усилителя или периферийного контроллера, формирующего аналоговый или цифровой выходной сигнал, например, в виде тока 4-20 мА, напряжения 0,5-4,5 В, сигнал последовательного интерфейса CAN или LIN или беспроводного интерфейса по протоколу Bluetooth, Wi-Fi или ZigBee.- an output device made in the form of a driver, transceiver, amplifier or peripheral controller that generates an analog or digital output signal, for example, in the form of a 4-20 mA current, a voltage of 0.5-4.5 V, a CAN or LIN serial interface signal, or Wireless interface via Bluetooth, Wi-Fi or ZigBee.
Благодаря указанным признакам в предложенном техническом решении обеспечивается определение положения оборудования грузоподъемной машины при существенно меньшем токе, потребляемом от автономного источника питания, а также исключение формирования ложных выходных сигналов при его разряде. Реализация этих признаков приводит к увеличению срока службы датчика на грузоподъемной машине, повышению безопасности ее работы, а также к увеличению интервалов времени до проведения технического обслуживания датчика на машине и, соответственно, к снижению трудоемкости технического обслуживания машины в целом. Это обеспечивает достижение указанных технических результатов.Due to these characteristics, the proposed technical solution provides the determination of the position of the equipment of the lifting machine at a significantly lower current consumed from an autonomous power source, as well as the elimination of the formation of false output signals when it is discharged. The implementation of these signs leads to an increase in the service life of the sensor on a lifting machine, an increase in the safety of its operation, as well as an increase in the time intervals until the sensor is serviced by the machine and, consequently, a decrease in the complexity of technical maintenance of the machine as a whole. This ensures the achievement of these technical results.
На фиг.1 и фиг.2 в качестве примеров приведены упрощенные функциональные схемы датчика перемещения в двух вариантах его исполнения.Figure 1 and figure 2 as examples of simplified functional diagrams of the displacement sensor in two versions of its execution.
Датчик включает в себя активатор 1, соединенный с контролируемым оборудованием грузоподъемной машины посредством какой-либо механической передачи и оснащенный, по меньшей мере, одним постоянным магнитом 2, взаимодействующим с первым 3 и вторым 4 герконами, подключенными своими нормально замкнутыми и нормально разомкнутыми контактами к автономному источнику питания 5 (фиг.1, 2).The sensor includes an activator 1, connected to the controlled equipment of the lifting machine through any mechanical transmission and equipped with at least one
В первом варианте исполнения датчика выходы герконов 3, 4 через диодно-конденсаторный блок 6 подключены к входам и к выводам питания микроконтроллера 7, соединенного с выходным устройством 8. Между выводами автономного источника питания 5 и микроконтроллера 7 может быть установлен электронный ключ 9, управляющий вход которого соединен с дополнительным выходом микроконтроллера 7 (фиг.1) или диодно-конденсаторного блока (на чертеже условно не показано).In the first embodiment of the sensor, the outputs of
Если для передачи сигналов от датчика в систему защиты и управления грузоподъемной машины используются проводные линии связи, то по таким линиям на датчик поступает напряжение внешнего источника питания (от бортовой сети грузоподъемной машины). В этом случае с целью исключения дополнительного разряда автономного источника питания 5, выводы питания выходного устройства 8 целесообразно подключить к внешнему источнику питания. При этом в датчике дополнительно может использоваться зарядное устройство 10 автономного источника питания 5, выполненного в виде аккумулятора или конденсатора большой емкости (ионистора) (фиг.1, 2).If wired communication lines are used to transmit signals from the sensor to the protection and control system of the lifting machine, then the voltage of an external power source (from the on-board network of the lifting machine) is supplied to the sensor through such lines. In this case, in order to exclude the additional discharge of an
При реализации беспроводной передачи данных, в частности, по протоколу Bluetooth, Wi-Fi или ZigBee питание выходного устройства 8 соответствующего исполнения осуществляется от автономного источника 5 (фиг.1, 2).When implementing wireless data transmission, in particular, via Bluetooth, Wi-Fi or ZigBee, the power of the
Датчик может дополнительно содержать магнитный энкодер 11 с радиально намагниченным постоянным магнитом 12, закрепленным на торце вала 13 активатора 1 так, что цилиндрическая ось симметрии магнита 12 совпадает с осью симметрии крестообразного массива интегрированных элементов Холла магнитного углового энкодера 11, а вектор магнитного поля при вращении параллелен поверхности микросхемы этого энкодера (фиг.1, 2). Эта схема использует синусно-косинусное оценивание поля магнита 12 и позволяет осуществить вычисление угла в диапазоне 360° на основе функции арктангенса.The sensor may further comprise a
Вместо двух магнитов 2 и 12 датчик может содержать один магнит, установленный на торце оси 13 активатора. В этом случае на активаторе устанавливается металлический диск, имеющий радиальные прорези для пропускания магнитного поля к герконам.Instead of two
Выход энкодера 11 соединен с входом микроконтроллера 7. При реализации передачи данных от энкодера 11 в микроконтроллер 7 по последовательному цифровому интерфейсу соответствующие входы/выходы энкодера 11 и микроконтроллера 7 выполнены двунаправленными.The output of the
В зависимости от исполнения выходного устройства 8, выполненного с возможностью проводной или беспроводной передачи данных, питание энкодера 11 осуществляется от внешнего или от автономного источника питания 5.Depending on the design of the
Второй вариант реализации датчика отличается от первого тем, что выходы герконов 3, 4 непосредственно или через фильтрующие, например, RC-цепи 14 и 15 соединены с входами микроконтроллера. При этом выводы питания микроконтроллера 7 подключены к автономному источнику питания 5, а диодно-конденсаторный блок и электронный ключ отсутствуют (фиг.2).The second embodiment of the sensor differs from the first in that the outputs of the
Датчик перемещения оборудования грузоподъемной машины работает следующим образом.The displacement sensor of the equipment of the lifting machine operates as follows.
Перемещение контролируемого оборудования вызывает вращение вала 13 с активатором 1 и постоянным магнитом 2. При круговом движении постоянного магнита 2 или прорезей металлического диска, установленного на активаторе, и прохождении магнитов или прорезей через зону чувствительности герконов 3 и 4 происходит их срабатывание в последовательности, определяемой направлением этого движения и, соответственно, направлением перемещения оборудования грузоподъемной машины.The movement of the controlled equipment causes the
Сигналы с выходов герконов 3 и 4 могут подключаться к входам микроконтроллера 7 через RC-цепочки 14, 15, устраняющие помехи для его работы в виде «дребезга» контактов герконов при их срабатывании (фиг.1, 2).The signals from the outputs of the
Герконы могут не иметь третьего выхода, подключенного к общей шине. В этом случае в датчике дополнительно используются высокоомные подтягивающие резисторы, в частности, встроенные в микроконтроллер.Reed switches may not have a third output connected to a common bus. In this case, the sensor additionally uses high-resistance pull-up resistors, in particular, integrated into the microcontroller.
Микроконтроллер 7 выполнен с возможностью поддержки «спящего» режима (Wait Mode, Idle State или Sleep Mode), в котором останавливается центральное процессорное ядро, в то время как система прерываний и в отдельных случаях регистры, таймеры-счетчики и сторожевой таймер микроконтроллера продолжают функционировать.The
Программа работы микроконтроллера 7 выполнена из условия максимального времени нахождения микроконтроллера в «спящем» режиме. Микроконтроллер не находится в циклах «опроса» уровней сигналов на своих входах и все события обрабатывает, преимущественно, по прерываниям. Благодаря этому достигается минимальное энергопотребление.The program of work of the
Сигнал, поступающий, по меньшей мере, на один из входов микроконтроллера 7 от герконов 3 и 4, является для микроконтроллера внешним сигналом запроса прерывания, выводящим его из «спящего» режима по изменению уровня сигнала на его входе (вводящим в работу его центральное процессорное ядро). Возможна также реализация датчика с выходом микроконтроллера из «спящего» режима при использовании его входа начальной загрузки (Reset).The signal arriving at least at one of the inputs of the
Микроконтроллер 7, выходя из «спящего» режима при поступлении каждого импульса от герконов 3, 4 и работая по программе, предварительно записанной в его памяти программ, по последовательности срабатывания герконов 3 и 4 определяет направление вращения активатора 1, например, в соответствии с алгоритмом, приведенным в авторском свидетельстве SU 1249701 А1, G06M 3/02, 07.08.1986. Соответственно, определяется направление перемещения оборудования грузоподъемной машины.The
Одновременно микроконтроллер 7 осуществляет реверсивный подсчет и запоминание количества импульсов от герконов 3, 4. Результат этого подсчета характеризует число оборотов вала 13 датчика с учетом направления его вращения.At the same time, the
В варианте датчика, показанном на фиг.1, замыкание верхнего контакта геркона 3 или 4 приводит к заряду конденсатора в цепи питания микроконтроллера 7, установленного в диодно-конденсаторном блоке 6. Благодаря этому после срабатывания герконов 3 и 4, на время обработки импульсов с выходов герконов 3 и 4 обеспечивается необходимое напряжение питания микроконтроллера.In the sensor embodiment shown in Fig. 1, the closure of the top contact of the
В датчике может быть установлен дополнительный электронный ключ 9, обеспечивающий, после выхода микроконтроллера 7 из «спящего» режима, прямое подключение автономного источника питания 5 к выводу питания микроконтроллера 7. На фиг.1 показан пример реализации такого ключа с использованием схемы управления на переключаемых конденсаторах, позволяющей микроконтроллеру 7 поддерживать свое питание.An additional electronic key 9 can be installed in the sensor, which ensures that after the
В исходном состоянии транзистор ключа 9 закрыт, напряжение питания микроконтроллера Udd равно нулю. После замыкания верхнего контакта геркона 3 или 4 напряжение питания автономного источника питания 5 Ubat кратковременно (благодаря наличию разделительного конденсатора в диодно-конденсаторном блоке 6) подается на вывод питания микроконтроллера. Микроконтроллер выходит из «спящего» режима по положительному перепаду сигнала на его входе и на его выводе, соединенном с управляющим входом ключа 9, возникает генерация. Напряжение, вырабатываемое удвоителем, входящим в состав ключа 9, открывает транзистор, соединяя шины Ubat и Udd. Таким образом, микроконтроллер начинает поддерживать свое питание.In the initial state, the transistor of the key 9 is closed, the supply voltage of the microcontroller Udd is zero. After the top contact of the
После окончания процедур обработки сигналов с герконов 3, 4 и, при необходимости, обмена информацией с магнитным энкодером 11, выполнения операции суммирования сигналов подсчитанного количества оборотов активатора 1 и выходного сигнала энкодера 11, а также записи полученных результатов в энергонезависимое запоминающее устройство (EEPROM) микроконтроллер вновь переходит в «спящий» режим, выполняя инструкцию SLEEP, которая останавливает тактовый генератор. Это приводит к отключению электронного ключа 9 и к снятию напряжения питания микроконтроллера 7.After completing the processing of signals from
Диодно-конденсаторный блок 6, выполненный с возможностью формирования напряжения питания микроконтроллера 7, может также реализовывать эту возможность путем формирования импульса управления ключом 9.The diode-capacitor unit 6, configured to generate a supply voltage of the
В итоге питание микроконтроллера осуществляется лишь в течение интервала времени, минимально необходимого для обработки сигналов в датчике. В последующем благодаря наличию разделительных конденсаторов в диодно-конденсаторном блоке 6 и нахождению ключа 9 в разомкнутом состоянии ток потребления автономного источника питания 5 равен нулю до следующего срабатывания герконов 3, 4. Благодаря этому обеспечивается его минимальный разряд.As a result, the power of the microcontroller is carried out only during the time interval minimally necessary for processing the signals in the sensor. Subsequently, due to the presence of isolation capacitors in the diode-capacitor unit 6 and the key 9 being in the open state, the current consumption of the
При повышенных требованиях к точности определения положения в датчике дополнительно используется магнитный угловой энкодер 11. В этом случае при вращении вала 13 под воздействием магнитного поля постоянного магнита 12 магнитным энкодером 11 вырабатывается сигнал угла поворота вала 13 (в пределах 360°). Значение этого угла суммируется в микроконтроллере 11 с подсчитанным значением количества оборотов активатора 1 (вала датчика 13), приведенного микроконтроллером 7 к масштабу сигнала магнитного энкодера 11. Результатом этого суммирования является сигнал, соответствующий углу поворота активатора 1 с дискретностью магнитного энкодера 11 и при практически неограниченном количестве оборотов входного вала 13 датчика. Этот сигнал передается на выходное устройство 8, формирующее выходные проводные или беспроводные сигналы датчика: дискретные, аналоговые, цифровые (протоколы CAN, LIN, I2C, RS-232, RS-485, Bluetooth, Wi-Fi, ZigBee и т.д.) или любую комбинацию из них, определяемую назначением датчика и конструктивными особенностями системы защиты и управления грузоподъемной машины, на которой он используется.With increased requirements for the accuracy of determining the position in the sensor, a magnetic
Пределы изменения положения оборудования грузоподъемной машины, контролируемого датчиком при формировании аналогового выходного сигнала, а также пороги формирования дискретных выходных сигналов устанавливаются в микроконтроллере 7 при изготовлении датчика и могут изменяться программно, в том числе непосредственно в процессе его работы на грузоподъемной машине. Эти параметры сохраняются в энергонезависимом запоминающем устройстве микроконтроллера 7. Благодаря этому обеспечивается возможность использования датчика для определения положения различного оборудования в системах управления и безопасности грузоподъемных машин различных типов. Например, вместо двух концевых выключателей, расположенных в разных частях крана, для реализации функции ограничения максимальной высоты подъема грузозахватного органа и минимального числа витков каната может быть установлен один датчик, активатор 1 которого связан с валом грузовой лебедки. При этом выходное устройство 8 выдает два дискретных сигнала при достижении соответствующих ограничений.The limits of the position change of the equipment of the lifting machine controlled by the sensor during the formation of the analog output signal, as well as the thresholds for generating discrete output signals are set in the
Благодаря наличию микроконтроллера 7 в датчике программно могут быть установлены также дополнительные пороги срабатывания для выработки выходным устройством (выходным формирователем) 8 дополнительных управляющих сигналов, например, для ограничения скорости подъема/опускания грузозахватного органа при подходе к ограничениям. Если же необходимо контролировать текущее положение грузозахватного органа, например, в системах координатной защиты, микроконтроллером 7 и выходным устройством 8 выдается нормированный аналоговый выходной сигнал в соответствии с заданным диапазоном контроля положения оборудования.Due to the presence of the
Эти же технические средства могут быть использованы для реализации электрической, в частности программной, установки начального (нулевого) значения выходного сигнала датчика. В этом случае в энергонезависимом запоминающем устройстве микроконтроллера 7 устанавливаются и запоминаются количество подсчитанных оборотов активатора 1 и значение выходного сигнала магнитного энкодера 11 (при его наличии) или величина выходного сигнала датчика в предварительно определенном, например нулевом или конечном, положении конструктивного элемента грузоподъемной машины.The same technical means can be used to implement electrical, in particular software, installation of the initial (zero) value of the sensor output signal. In this case, in the non-volatile memory of the
Микроконтроллер 7 содержит встроенный супервизор или иное устройство, осуществляющее контроль разряда автономного источника питания 5. Возможно также применение внешнего контрольного устройства, подключенного к микроконтроллеру. Благодаря его наличию при снижении напряжения автономного источника питания 5 до недопустимо низкой величины микроконтроллер 7 формирует сигнал ошибки, который через выходное устройство 8 подается в систему управления и защиты грузоподъемной машины. Эта система блокирует движения машины, предотвращая возможность возникновения аварийных ситуаций, обусловленных отсутствием достоверных сигналов о положении оборудования грузоподъемной машины.The
Для повышения точности определения положения оборудования необходимо снизить дискретность отсчетов. Кроме применения магнитного энкодера 11 это может быть достигнуто путем увеличения количества постоянных магнитов 2 активатора 1 либо количества герконов.To increase the accuracy of determining the position of the equipment, it is necessary to reduce the discreteness of readings. In addition to the use of
При выполнении активатора 1 с металлическим диском, имеющим прорези для пропускания магнитного поля к герконам, т.е. с диском, размещенным между постоянным магнитом 2 или 12 и герконами 3 и 4, дискретность измерений может быть снижена без увеличения числа магнитов и герконов за счет увеличения числа прорезей в диске активатора 1.When performing the activator 1 with a metal disk having slots for transmitting a magnetic field to the reed switches, i.e. with a disk located between the
В предлагаемом датчике возможно использование перезаряжаемого автономного источника питания (аккумулятора или ионистора) 5 с его подзарядкой от внешней питающей сети через зарядное устройство 10, включаемое автоматически при подаче внешнего напряжения Uпит (фиг.1, 2).In the proposed sensor, it is possible to use a rechargeable stand-alone power source (battery or ionistor) 5 with its recharging from an external supply network through a
В случае нахождения оборудования грузоподъемной машины и, соответственно, активатора 1 в неподвижном состоянии в течение длительного интервала времени подсчитанное количество оборотов активатора 1 (вала 13) сохраняется в энергонезависимом постоянном устройстве микроконтроллера. При этом величина тока, потребляемого от автономного источника питания 5, в датчике, показанном на фиг.1, равна нулю, а в датчике, показанном на фиг.2, имеет крайне малую величину ввиду нахождения микроконтроллера 7 в «спящем» режиме (при выключенном процессорном ядре и тактовом генераторе).If the equipment of the lifting machine and, accordingly, the activator 1 is stationary for a long period of time, the calculated number of revolutions of the activator 1 (shaft 13) is stored in a non-volatile permanent microcontroller device. In this case, the amount of current consumed from the
Питание магнитного углового энкодера 11 осуществляется от внешнего источника питания Uпит при подключении выходного устройства 8 к системе контроля, защиты и управления грузоподъемной машины (от бортовой сети машины). В случае если магнитный угловой энкодер 11 отличается экономичностью, его выводы питания могут быть подключены к выводам питания микроконтроллера 7.Power
Изобретение допускает также иные варианты реализации датчика положения оборудования грузоподъемной машины, содержащего признаки, изложенные в его формуле.The invention also allows other embodiments of the position sensor of the equipment of a lifting machine containing the features set forth in its formula.
Источники информацииInformation sources
1. RU 2225832 C2, B66C 23/88, B66C 15/00, 20.03.2004.1. RU 2225832 C2, B66C 23/88,
2. RU 57891 U1, G01C 22/00, B66C 13/18, 27.10.2006.2. RU 57891 U1, G01C 22/00,
3. SU 477440 A, G08C 9/08, G01P 13/00, 15.07.1975.3. SU 477440 A, G08C 9/08,
4. RU 62916 U1, B66C 13/18, G01B 7/00, 29.01.2007.4. RU 62916 U1,
Claims (25)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008140967/11A RU2378184C1 (en) | 2008-10-14 | 2008-10-14 | Hoisting machine equipment displacement detector (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008140967/11A RU2378184C1 (en) | 2008-10-14 | 2008-10-14 | Hoisting machine equipment displacement detector (versions) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2378184C1 true RU2378184C1 (en) | 2010-01-10 |
Family
ID=41644108
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008140967/11A RU2378184C1 (en) | 2008-10-14 | 2008-10-14 | Hoisting machine equipment displacement detector (versions) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2378184C1 (en) |
-
2008
- 2008-10-14 RU RU2008140967/11A patent/RU2378184C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107655510B (en) | Multi-turn absolute value encoder and position detection method | |
| CN102963827B (en) | Tower crane safety management system | |
| CN105936448A (en) | Emergency lighting cable pay-off and take-up length measuring device and method | |
| CA2002409C (en) | System for monitoring the operation of a cage moving in a mine shaft | |
| TW201350792A (en) | System for monitoring output signals of encoder, and method for monitoring output signals of encoder | |
| CN108397050A (en) | A kind of electronic lock with angle tally function is speed reducer dedicated and its control system | |
| CN208084385U (en) | For robot absolute zero position detection device and be connected with the robot of the device | |
| RU2403204C1 (en) | Device for control of linear or angular movement of hoisting machine equipment or mechanism | |
| US8401814B1 (en) | Hoist system with an electronic programmable limit switch | |
| CN107655399A (en) | A kind of multi-turn absolute value encoder and method for detecting position | |
| RU2378184C1 (en) | Hoisting machine equipment displacement detector (versions) | |
| CN206756198U (en) | A kind of multi-turn absolute value encoder | |
| US9658084B2 (en) | Resolver positioning system, robot and method therefor | |
| JP4694635B2 (en) | Chain meter and lifting machine | |
| CN204265341U (en) | Can the tower machine anticollision terminal of measuring wind | |
| CN103552946A (en) | Control method and control system for safely releasing winding steel wire rope | |
| RU62916U1 (en) | LIFTING MACHINE EQUIPMENT SENSOR | |
| RU63053U1 (en) | LIFTING MACHINE POSITION SENSOR | |
| RU2331571C1 (en) | Hoisting machine equipment position pickup | |
| CN208653465U (en) | A kind of inclination measuring device based on three-axis sensor | |
| RU2376239C1 (en) | Method to determine load lifting machine structural component position and device to this end | |
| CN215516463U (en) | Hoist protection device, hoist mechanism and crane | |
| RU2300736C1 (en) | Arrangement for measuring an angular travel of constructive elements | |
| US9846059B2 (en) | Nonvolatile rotation sensor with magnetic particle in serpentine track | |
| CN201670679U (en) | Mobile crane winding reel rotation indicator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151015 |