专利名称：气动离合器防打滑保护系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种控制系统，尤其是一种气动离合器防打滑保护系统，属于离合器控制的技术领域。
背景技术：
离合器是机械上常见的机构，其功能主要是通过摩擦片的离与合来控制机械动力的输出与否，通常按作用在摩擦片上的轴向力的形式可划分为手动杠杆式、液动式与气动式。气动离合器就是利用流体通过汽、利用压缩空气作为动力的方式来实现摩擦片的轴向接合与分离。
气动离合器在在过载使用时会出现打滑现象，此时会引起离合器摩擦部分发热而损坏，导致整个传动系统瘫痪。发明内容
本发明的目的在于针对气动离合器过载易打滑损坏的气动离合器的缺点，提供一种气动离合器防打滑保护系统，其结构紧凑，能对离合器进行有效地保护，延长气动离合器的使用寿命，安全可靠，可以将摩擦离合器用作安全离合器，通过该系统能实现额定扭矩可调节和精确控制，也能防止安全离合器长期打滑后失效，延长安全离合器的寿命。
按照本发明提供的技术方案，所述气动离合器防打滑保护系统，包括用于检测离合器主动轮转速的主转速传感器、用于检测离合器从动轮转速的从转速传感器及用于检测气源压力对应压力值的气压传感器；所述主转速传感器通过第一信号调理电路与第一计数器电路连接，从转速传感器通过第二信号调理电路与第二计数器电路连接，气压传感器通过第三信号调理电路与逻辑或控制电路连接；第一计数器电路的输出端与第二计数器电路及逻辑比较电路连接，第二计数器电路通过转差档位选择电路与逻辑比较电路连接，且第一计数器的进位信号作为第二计数器的清零复位信号，所述逻辑比较电路的输出端与逻辑或控制电路连接，逻辑或控制电路与开关电路连接； 第一计数器电路根据主转速传感器检测的主转速信号对离合器的主动轮转速计数累加得到第一计数累加值，第二计数器电路根据从转速传感器检测的从转速信号对离合器的从动轮转速计数累加得到第二计数累加值，在第一计数器计满溢出时，逻辑比较电路将第二计数累加值与设定值进行检测判断，当第二计数累加值小于设定值，逻辑比较电路输出转差保护信号传输给逻辑或控制电路。通过在第二计数器电路和逻辑比较电路间引入转差档位选择电路可以设定 逻辑比较电路的设定值，以适应不同类型，不同工作状态的气动离合器； 第三信号调理电路接收气压传感器检测的气源压力值，第三信号调理电路根据所述检测的气源压力值确定是否为欠压状态时，第三信号调理电路根据所述检测的气源压力值确定为欠压状态时，第三信号调理电路向逻辑或控制电路输出欠压保护信号； 逻辑或控制电路根据所述转差保护信号或欠压保护信号向开关电路输出保护控制信号，通过开关电路使得气动离合器中控制气源压力通断的电磁阀关闭。
所述第一信号调理电路、第二信号调理电路及第三信号调理电路均通过起动延时电路与电源模块连接，所述开关电路包括第二继电器及第三继电器，第三继电器的线圈与电源模块相连，第二继电器的线圈与逻辑或控制电路的输出端连接。
所述逻辑比较电路与第三计数器电路相连，所述第三计数器电路通过抗扰次数选择电路与逻辑或控制电路连接。当离合器打滑，逻辑比较电路输出转差保护信号，此信号将使第三计数器电路进行计数，当此信号持续存在将使第三计数器电路不断的计数，最终当计数值与抗扰次数选择电路设定的数量匹配时，抗扰次数选择电路向逻辑或控制电路输出抗扰转差保护信号，如果第三计数器计数在达到抗扰次数选择电路设定值前计数中断，则第三计数器将被清零，避免了负载波动等因素导致的扰动。逻辑或控制电路根据抗扰转差保护信号或欠压保护信号向开关电路输出保护控制信号。
所述逻辑或控制电路与第三计数器电路连接，逻辑或控制电路在向开关电路输出保护控制信号的同时向第三计数器电路输出动作锁止信号，利用所述动作锁止信号避免第三计数器电路在逻辑比较电路输出转差保护信号作用下的清零。
所述第一信号调理电路包括第一三极管，所述第一三极管的集电极端与电源VCC连接，第一三极管的基极端与第一电阻的一端及第二电阻的一端连接，第一电阻的另一端通过第四电容与第二电阻的另一端连接，且第二电阻与第四电容连接的一端接地；第一三极管的发射极端与第三电阻的一端及第二与非门的第一输入端及第二输入端连接，第三电阻的另一端接地；第二与非门的输出端与第一与非门的第一输入端、第三与非门的第一输入端及第二输出端连接，第三与非门的输出端与第四与非门的第一输入端连接，第四与非门的第二输入端与第一与非门的输出端连接，第四与非门的输出端与第一与非门的第二输入端连接，第一与非门的输出端与第一计数器电路连接。
所述第二信号调理电路包括第二三极管，所述第二三极管的集电极端与电源VCC连接，第二三极管的基极端与第四电阻的一端及第五电阻的一端连接，第四电阻的另一端通过第五电容与第五电阻的另一端连接，第五电阻与第五电容连接的一端接地；第二三极管的发射极端与第六电阻的一端及第六与非门的第一输入端与第二输入端连接，第六电阻的另一端接地；第六与非门的输出端与第五与非门的第一输入端、第七与非门的第一输入端及第二输入端连接，第七与非门的输出端与第八与非门的第一输入端连接，第八与非门的第二输入端与第五 与非门的输出端连接，第八与非门的输出端与第五与非门的第二输入端连接，第五与非门的输出端与第二计数器电路连接。
所述起动延时电路包括延时继电器，所述延时继电器线圈的一端接地，延时继电器线圈的另一端通过第十电阻与延时继电器的动触头、熔断器的一端、第一百电阻的一端及第一二极管的阴极端连接，熔断器的另一端与电源模块连接，第一百电阻的另一端与第三继电器线圈的一端连接，第三继电器的另一端与第一二极管的阳极端连接，且第一二极管的阳极端接地；延时继电器第一静触头的一端稳压器的输入端连接，稳压器的输入端通过第一电容与稳压器的接地端连接，稳压器的接地端接地，第一电容的两端并联有第六电容；稳压器的输出端与第一发光二极管的阳极端及第二电容的一端及连接，第二电容的另一端接地，第二电容的两端并联有第三电容，第一发光二极管的阴极端通过第二十电阻接地，稳压器的输出端得到VCC电压。
第一计数器电路包括第一计数器，所述第一计数器采用74LS161计数器，所述第一计数器的QO端、Ql端、Q2端、Q3端及TC端均与第一或非门的输入端连接,第一或非门的输出端与第十三与非门的第一输入端、第二输入端连接，且第一或非门的输出端与第二发光二极管的阳极端连接，第二发光二极管的阴极端通过第七电阻接地，第十三与非门的输出端输出MRl信号，第一计时器的TC端输出MR3信号，第一计数器的CEP端及CET端与MR5信号连接，第一计数器的CLK端与第一信号调理电路的输出端连接，第一计数器的PE端与电源VCC连接，第一计数器的MR端与MR2信号连接。
所述第二计数器电路包括第二计数器，所述第二计数器采用74LS161计数器，所述第二计数器的QO端、Ql端、Q2端、Q3端及TC端分别与第二或非门的输入端连接，第二或非门与第三发光二极管的阳极端连接，第三发光二极管的阴极端通过第八二极管接地；第二计数器的CEP端及CET端与MR5信号连接，第二计数器的CLK端与第二信号调理电路连接，第二计数器的PE端与电源VCC连接，第二计数器的MR端与MRl信号连接，第二计数器的TC端分别与第十与非门的第一输入端及第二输入端连接,第十与非门的输出端输出MR2信号，第二计数器的Ql端与第十一与非门的第一输入端连接，第十一与非门的第二输入端与第十二与非门的输出端连接，第十一与非门的输出端与转差档位选择电路连接，所述转差档位选择电路包括跳线开关，第十一与非门的输出端与跳线开关的第一输入端连接；第二计数器的Q2端与第九与非门的第一输入端连接，第九与非门的第二输入端与第二计数器的Q3端连接，第九与非门的输出端与第十二与非门的第一输入端、第二输入端及跳线开关的第二输入端连接，第二计数器的Q3端还与第十六与非门的第一输入端及第二输入端连接，第十六与非门的输出端与跳线开关的第三输入端连接； 所述跳线开关的第一输出端、第二输出端及第三输出端与逻辑比较电路内的第十四与非门的第一输入端及第二输入端连接，第十四与非门的输出端与第十五与非门的第一输入端连接，第十五与非门的第二输入端与MR3信号连接，第十五与非门的输出端输出MR5信号; 跳线开关的第一输出端、第二输出端及第三输出端还与逻辑比较电路内的第十八与非门的第一输入端连接，第十八与非门的第二输入端与MR3信号连接，第十八与非门的输出端与第十九与非门的第一输入端及第二输入端连接，第十九与非门的输出端输出MR4信号; 所述第三计数器电路包括第三计数器，所述第三计数器采用74LS161计数器，所述第三计数器的CEP端及CET端与MR5信号连接，第三计数器的CLK端与MR4信号连接，第三计数器的QO端、Ql端、Q2、Q3端及TC端与抗扰次数选择电路连接，所述抗扰次数选择电路包括跳线开关，其中，QO端与跳线开关的第四输入端连接，Ql端与跳线开关的第五输入端连接，Q2端与跳线开关的第六输入端连接、Q3端与跳线开关的第七输入端连接，TC端与跳线开关的第八输入端连接，跳线开关的第四输出端、第五输出端、第六输出端、第七输出端及第八输出端均与第十七与非门的第一输入端及第二输入端连接，第十七与非门的输出端输出SZ信号。
所述逻辑或控制电路包括第二十与非门，所述第二十与非门的第一输入端与sz信号连接，第二十与非门的第二输入端与第三信号调理电路内第三三极管的集电极端连接；第三三极管的集电极端还通过第十一电阻与电源VCC连接，第三三极管的发射极端接地，第三三极管的集电极与第九电阻的一端及第十电阻的一端连接，第十电阻的另一端接地，第九电阻的另一端与第四发光二极管的阴极端连接，第四发光二极管的阳极端与气压传感器的输出端连接； 第二十与非门的输出端通过第十二电阻与第四三极管的基极端连接，第四三极管的发射极端接地，第四三极管的集电极端与第二继电器线圈的一端、第二二极管的阳极端及第十三电阻的一端连接，第二继电器线圈的另一端通过第一百零二电阻与第五发光二极管的阳极端及第二二极管的阴极端连接，第五发光二极管的阴极端与第十三电阻的另一端连接，第二二极管的阴极端还与电源VCC连接。
本发明的优点:1)、不需要对具体转速进行测量，只需在一个周期内通过主转速传感器测定主动轮的旋转次数，通过从转速传感器测定从动轮的旋转次数，当主动轮与从动轮的旋转次数差超过设定限制时，自动断开电磁阀门，防止离合器损坏。2)、周期并不是取决于时间，而是以主动轮旋转16圈为一个周期，严格保证了旋转次数差值与转速差的对应关系，使旋转次数差值就代表了转速差。3 )、当气压传感器检测的气压低于设定值时，通过断开电磁阀直接切除气泵，防止离合器损坏。4)、通过电路跳线，实现不同调转速差保护的设定，适应不同类型负载要求，结构紧凑。5)、通过电路跳线，实现多种抗干扰能力的选择，适应不同工况要求，结构紧凑。6)、本发明采用纯电路搭建，未采用单片机等包含cpu的计算芯片，因此其电路简单，抗干扰能力强，发热量低。因此本发明能对气动离合器进行有效地保护，延长气动离合器的使用寿命，经济且可靠。
图1为本发明的结构框图。
图2为本发明图1中包含第一信号调理电路、第二信号调理电路及第一计数器电路部分的电路原理图。
图3为本发明图1中包含第二计数器电路、逻辑比较电路、转差档位选择电路、抗扰次数选择电路及逻辑或控制电路部分的电路原理图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示:为了能够实现 对气动离合器的打滑现象进行有效控制，即在气动离合器在主动轮与从动轮之间有转速差，或气源压力出现欠压状态时对气动离合器进行保护，避免气动离合器的损坏，本发明包括用于检测离合器主动轮转速的主转速传感器、用于检测离合器从动轮转速的从转速传感器及用于检测气源压力对应压力值的气压传感器；所述主转速传感器通过第一信号调理电路与第一计数器电路连接，从转速传感器通过第二信号调理电路与第二计数器电路连接，气压传感器通过第三信号调理电路与逻辑或控制电路连接；第一计数器电路的输出端与第二计数器电路及逻辑比较电路连接，第二计数器电路通过转差档位选择电路与逻辑比较电路连接，且第一计数器的进位信号作为第二计数器的清零复位信号，所述逻辑比较电路的输出端与逻辑或控制电路连接，逻辑或控制电路与开关电路连接； 第一计数器电路根据主转速传感器检测的主转速信号对离合器的主动轮转速计数累加得到第一计数累加值，第二计数器电路根据从转速传感器检测的主转速信号对离合器的从动轮转速计数累加得到第二计数累加值。通过转差档位选择电路，逻辑比较电路对第一计数器电路输出的第一计数累加值及及第二计数器电路输出的第二计数累加值进行比较，在第一计数器电路计满溢出时，逻辑比较电路将第二计数累加值与设定值进行检测判断，当第二计数值大于设定值，系统正常，保护不动作，当第二计数值小于设定值，系统打滑，保护动作，逻辑比较电路输出的表示保护是否动作的转差保护信号，通过第三计数器电路和抗扰次数选择电路向逻辑或控制电路输出转差保护信号； 第三信号调理电路接收气压传感器检测的气源压力值，第三信号调理电路根据所述检测的气源压力值确定为欠压状态时，第三信号调理电路向逻辑或控制电路输出欠压保护信号; 逻辑或控制电路根据所述转差保护信号或欠压保护信号向开关电路输出保护控制信号，通过开关电路使得气动离合器中控制气源压力通断的电磁阀关闭。
具体地，主转速传感器和从转速传感器感应磁钢分别安装在离合器主动轮和从动部分的外侧平面上，且所述对应的感应磁铁与主转速传感器、从转速传感器的位置，必须在同一中心上，间距不超过12mm。主转速传感器和从转速传感器通过传感器支架固定在气动离合器的机架上，与感应磁钢相对应。气压传感器采用开关型检测传感器。
主转速传感器对气动离合器的主动轮转速进行检测，从动轮转速传感器对气动离合器的从动轮进行检测。为了对气动离合器进行启动保护，本发明实施例中，第一信号调理电路、第二信号调理 电路及第三信号调理电路均通过起动延时电路与电源模块连接，电源模块通过控制开关与外部电源连接，电源模块能够将外部220V的交流电转换为12V直流电。起动延时电路包括延时继电器RLY1，通过延时继电器RLYl进行延时启动。同时，本发明实施例中，利用稳压器UO将12V直流电转换为5V电压，为后续电路芯片使用。所述开关电路包括第二继电器RLY2及第三继电器RLY3，第三继电器RLY3的线圈直接与电源模块相连，第二继电器RLY2的线圈由逻辑或控制电路的输出端信号控制其与电源模块间的通断。
为了避免由于负载扰动导致的转速差信号扰动，所述逻辑比较电路与第三计数器电路相连，所述第三计数器电路通过抗扰次数选择电路与逻辑或控制电路连接，当离合器打滑，逻辑比较电路将输出代表保护动作的转差保护信号，所述转差保护信号将使第三计数器电路进行计数，当所述转差保护信号持续存在将使第三计数器电路不断的计数，最终当计数值与抗扰次数选择电路设定的数量匹配时，抗扰次数选择电路向逻辑或控制电路输出抗扰转差保护信号，如果第三计数器计数在达到抗扰次数选择电路设定值前计数中断，则第三计数器将被清零，避免了负载波动等因素导致的扰动。逻辑或控制电路根据抗扰转差保护信号或欠压保护信号向开关电路输出保护控制信号。
所述逻辑或控制电路与第三计数器电路连接，逻辑或控制电路在向开关电路输出保护控制信号的同时向第三计数器电路输出动作锁止信号，利用所述动作锁止信号避免第三计数器电路在逻辑比较电路输出转差保护信号作用下的清零。本发明实施例中，起动延时电路、第一信号调理电路、第二信号调理电路、第三信号调理电路、第一计数器电路、第二计数器电路、转差档位选择电路、逻辑比较电路、第三计数器电路、抗扰次数选择电路、逻辑或控制电路及开关电路位于一个电路板上，电路板的I端脚、2端脚用于与电源模块的连接，3端脚、4端脚及5端脚用于与主转速传感器的连接，6端脚、7端脚及8端脚用于与从转速传感器的连接，9端脚、10端脚用于与气压传感器的连接，12端脚、13端脚用于与外部电磁阀的连接。
如图2和图3所示:所述起动延时电路包括延时继电器RLY1，所述延时继电器RLYl线圈的一端接地，延时继电器RLYl线圈的另一端通过第十电阻RlO与延时继电器RLYl的动触头、熔断器Fl的一端、第一百电阻RlOO的一端及第一二极管Dl的阴极端连接，熔断器Fl的另一端与电源模块连接，第一百电阻RlO的另一端与第三继电器RLY3线圈的一端连接，第三继电器RLY3的另一端与第一二极管Dl的阳极端连接，且第一二极管Dl的阳极端接地；延时继电器RLYl第一静触头的一端稳压器UO的输入端连接，稳压器UO的输入端通过第一电容Cl与稳压器UO的接地端连接，稳压器UO的接地端接地，第一电容Cl的两端并联有第六电容CO ;稳压器UO的输出端与第一发光二极管LEDl的阳极端及第二电容C2的一端及连接，第二电容C2的另一端接地，第二电容C2的两端并联有第三电容C3，第一发光二极管LEDl的阴极端通过第二十电阻RO接地，稳压器UO的输出端得到VCC电压。
其中，稳压器UO采用7805芯片，稳压器UO将12V的直流电转换为5V的直流电，所述5V的直流电作为后续电路芯片的工作电压，即VCC电压。第三继电器RLY3的一个静触头作为输出端，图1中与12端连接，第三继电器RLY3的动触头与MR7信号连接。接头Il为与电源模块连接的接头。当电源模块上电后，在延时继电器RLYl延时设定时间后，电源模块通过稳压器UO来提供后续电路的工作电压，实现延时起动的目的。
所述第一信号调理电路包括第一三极管VTl，所述第一三极管VTl的集电极端与电源VCC连接，第一三极管VTl的基极端与第一电阻Rl的一端及第二电阻R2的一端连接，第一电阻Rl的另一端通过第四电容C4与第二电阻R2的另一端连接，且第二电阻R2与第四电容C4连接的一端接地；第一三极管VTl的发射极端与第三电阻R3的一端及第二与非门UlB的第一输入端及第二输入端连接，第三电阻R3的另一端接地；第二与非门UlB的输出端与第一与非门UlA的第一输入端、第三与非门UlC的第一输入端及第二输出端连接,第三与非门UlC的输出端与第四与非门UlD的第一输入端连接，第四与非门UlD的第二输入端与第一与非门UlA的输出端连接，第四与非门UlD的输出端与第一与非门UlA的第二输入端连接，第一与非门UlA的输出端与第一计数器电路连接。
其中，SIl为与主转速传感器连接的接头，第一信号调理电路采用了电容和数字电路双重滤波方式，保证了对主转速传感器输出信号读取的准确性。
所述第二信号调 理电路包括第二三极管VT2，所述第二三极管VT2的集电极端与电源VCC连接，第二三极管VT2的基极端与第四电阻R4的一端及第五电阻R5的一端连接，第四电阻R4的另一端通过第五电容C5与第五电阻R5的另一端连接,第五电阻R5与第五电容C5连接的一端接地；第二三极管VT2的发射极端与第六电阻R6的一端及第六与非门U2B的第一输入端与第二输入端连接,第六电阻R6的另一端接地；第六与非门U2B的输出端与第五与非门U2A的第一输入端、第七与非门U2C的第一输入端及第二输入端连接,第七与非门U2C的输出端与第八与非门U2D的第一输入端连接，第八与非门U2D的第二输入端与第五与非门U2A的输出端连接,第八与非门U2D的输出端与第五与非门U2A的第二输入端连接，第五与非门U2A的输出端与第二计数器电路连接。
其中，SI2为与从转速传感器连接的接头，第二信号调理电路与第一信号调理电路作用相同的作用及相似的实现方式，确保对从转速传感器信号读取的准确性；第五与非门U2A输出SIGB信号，所述SIGB信号与第二计数器电路连接。
第一计数器电路包括第一计数器U3，所述第一计数器U3采用74LS161计数器，所述第一计数器U3的QO端、Ql端、Q2端、Q3端及TC端均与第一或非门U6A的输入端连接，第一或非门U6A的输出端与第十三与非门U8A的第一输入端、第二输入端连接，且第一或非门U6A的输出端与第二发光二极管LED2的阳极端连接，第二发光二极管LED2的阴极端通过第七电阻R7接地，第十三与非门U8A的输出端输出MRl信号，第一计时器U3的TC端输出MR3信号，第一计数器U3的CEP端及CET端与MR5信号连接，第一计数器U3的CLK端与第一信号调理电路的输出端连接，第一计数器U3的PE端与电源VCC连接，第一计数器U3的MR端与MR2信号连接。
其中，第一与非门UlA的输出端与第一计数器U3的CLK端连接，从而第一计数器U3根据第一信号调理电路的输出来对主转速传感器的检测信号进行处理得到对应的主转速信号；所述MR2信号与MR5信号均由后续的电路输出，用于控制第一计数器U3的工作状态。
所述第二计数器电路包括第二计数器U4，所述第二计数器U4采用74LS161计数器，所述第二计数器U4的QO端、Ql端、Q2端、Q3端及TC端分别与第二或非门U6B的输入端连接，第二或非门U6B与第三发光二极管LED3的阳极端连接，第三发光二极管LED3的阴极端通过第八二极管R8接地；第二计数器U4的CEP端及CET端与MR5信号连接，第二计数器U4的CLK端与第二信号调理电路连接，第二计数器U4的PE端与电源VCC连接，第二计数器U4的MR端与MRl信号连接，第二计数器U4的TC端分别与第十与非门U7B的第一输入端及第二输入端连接，第十与非门U7B的输出端输出MR2信号，第二计数器U4的Ql端与第十一与非门U7C的第一输入端连接，第十一与非门U7C的第二输入端与第十二与非门U7D的输出端连接，第十一与非门U7C的输出端与转差档位选择电路连接，所述转差档位选择电路包括跳线开关SI，第十一与非门U7C的输出端与跳线开关SI的第一输入端连接；第二计数器U4的Q2端与第九与非门U7A的第一输入端连接，第九与非门U7A的第二输入端与第二计数器U4的Q3端连接，第九与非门U7A的输出端与第十二与非门U7D的第一输入端、第二输入端及跳线开关SI的第二输入端连接，第二计数器U4的Q3端还与第十六与非门U8D的第一输入端 及第二输入端连接，第十六与非门U8D的输出端与跳线开关SI的第三输入端连接； 所述跳线开关SI的第一输出端、第二输出端及第三输出端与逻辑比较电路内的第十四与非门U8B的第一输入端及第二输入端连接,第十四与非门U8B的输出端与第十五与非门U8C的第一输入端连接,第十五与非门U8C的第二输入端与MR3信号连接,第十五与非门U8C的输出端输出MR5信号； 跳线开关SI的第一输出端、第二输出端及第三输出端还与逻辑比较电路内的第十八与非门U9B的第一输入端连接，第十八与非门U9B的第二输入端与MR3信号连接，第十八与非门U9B的输出端与第十九与非门U9C的第一输入端及第二输入端连接，第十九与非门U9C的输出端输出MR4信号； 所述第三计数器电路包括第三计数器U5，所述第三计数器U5采用74LS161计数器，所述第三计数器U5的CEP端及CET端与MR5信号连接，第三计数器U5的CLK端与MR4信号连接，第三计数器U5的QO端、Ql端、Q2、Q3端及TC端与抗扰次数选择电路连接，所述抗扰次数选择电路包括跳线开关SI，其中，QO端与跳线开关SI的第四输入端连接，Ql端与跳线开关SI的第五输入端连接，Q2端与跳线开关SI的第六输入端连接、Q3端与跳线开关SI的第七输入端连接，TC端与跳线开关SI的第八输入端连接，跳线开关SI的第四输出端、第五输出端、第六输出端、第七输出端及第八输出端均与第十七与非门U9A的第一输入端及第二输入端连接，第十七与非门U9A的输出端输出sz信号。本发明实施例中，MR5为锁止信号，SZ与MR6是相同的，逻辑或控制电路由第三三极管VT3以及第十七与非门U9A与第二十与非门U9D构成。
其中，跳线开关SI采用SW DIP-8，本发明实施例中，转差档位选择电路及抗扰次数选择电路均通过跳线开关SI (本发明实施例中，跳线开关SI是一个跳线插头，为了电路板制作方便，选了 SW DIP-8封装)的不同端脚实现选择输入与选择输出。本发明实施例中，档位选择利用第二计数器U4的输出；其中，当跳线开关SI的第一输入端和第一输出端接通(第一输入端对应图中的I端，第一输出端对应图中的16端)，此时主动轮与从动轮间的转差档位为87.5%，它是利用第二计数器 U4的输出Q1Q2Q3作为判断的，当第二计数器U4的Ql输出端、Q2输出端、Q3输出端均为零时，第二计数器U4的输出为1.当跳线开关SI的第二输入端和第二输出端接通(第二输出端对应图中的2端，第二输出端对应图中的15端)，此时跳线开关SI输出的转差档位为72.5%，它是利用第二计数器U4的输出Q2Q3作为判断的，当第二计数器U4的Q2输出端、Q3输出端均为零时，第二计数器U4的输出为I。
当跳线开关SI的第三输入端和第三输出端接通(第三输入端与图中的3端对应，第三输出端与图中的14端连接)，此时跳线开关SI输出的转差档位为50%，它是利用第二计数器U4的输出Q3作为判断的，当第二计数器U4的Q3输出端为零时，第二计数器的输出为1
注:上述三组不能同时接通，当被选定的输出为I，且第一计数器U3溢出(或复位)时，则表示保护该动作。当第一计数器U3溢出(或复位)，而上述三组中如果被选定的那组输出为0，则保护不动作。
第三计数器U5用来帮助实现抗扰档位选择。第三计数器U5的QOlC脚与跳线开关SI的第四输入端 第八输入端端相接(第四输入端 第八输入端分别与41端对应)，第四输入端与第四输出端对应(第四输出端对应图中的4端，第四输出端对应图中的13端)，第五输入端与第五输出端对应(第五输入端与图中的5端对应,第五输出端与图中的12端对应),第六输入端与第六输出端对应(第六输入端与图中的6端对应,第六输出端与图中的11端对应)，第七输入端与第七输入端对应(第七输入端与图中的7端对应,第七输出端与图中的10端对应)，第八输入端与第八输出端对应(第八输入端与图中的8端对应，第八输出端与图中的9端对应)，任何时候也只能一组接通。
所述逻辑或控制电路包括第二十与非门U9D，所述第二十与非门U9D的第一输入端与sz信号连接，第二十与非门U9D的第二输入端与第三信号调理电路内第三三极管VT3的集电极端连接；第三三极管VT3的集电极端还通过第i^一电阻Rll与电源VCC连接，第三三极管VT3的发射极端接地，第三三极管VT3的集电极与第九电阻R9的一端及第十电阻RlO的一端连接，第十电阻RlO的另一端接地，第九电阻R9的另一端与第四发光二极管LED4的阴极端连接，第四发光二极管LED4的阳极端与气压传感器的输出端连接；第二十与非门U9D的输出端通过第十二电阻R12与第四三极管VT4的基极端连接，第四三极管VT4的发射极端接地，第四三极管VT4的集电极端与第二继电器RLY2线圈的一端、第二二极管D2的阳极端及第十三电阻R13的一端连接，第二继电器RLY2线圈的另一端通过第一百零二电阻R102与第五发光二极管LED5的阳极端及第二二极管D2的阴极端连接，第五发光二极管LED5的阴极端与第十三电阻R13的另一端连接，第二二极管D2的阴极端还与电源VCC连接。
其中，第二十与非门U9D同时接收sz信号及气压传感器经第三信号调理电路输出的气压信号，当出现气压欠压或抗扰转差信号时，均能通过第四三极管VT4实现对第二继电器RLY2线圈状态的调节，即能够实现对第二继电器RLY2触点状态的调节；即能够实现对气动离合器中电磁阀状态的控制。
如图f图3所示:工作时，第一计数器U3和第二计数器U4分别接收主转速传感器和从转速传感器信号。主动轮和从动轮每转一圈，主转速传感器就发出一个(也可多个，取决于磁钢安装个数)信号，每个信号将使对应的计数器加I。第一计数器U3和第二计数器U4在收到主动轮、从动轮的转速信号同时累加，一般第一计数器U3的累加速度会大于等于第二计数器U4。当第一计数器U4计满(或溢出复位，对于741s61是16次，即主动轮转16圈)，判断第二计数器U4计数值，当第二计数器U4值小于设定值(以50%为例，Q3=l表示大于50%这个设定值，Q3=0表示小于50%这个设定值)，则发出主动轮与从动轮间的转速差超限信号1，否则发出转差正常信号O。此部分工作由逻辑比较电路根据第一计数器电路和经转差档位选择电路处理过的第二计数器电路输出信号来实现。
第三计数器U5记录超限信号并帮助实现抗扰次数选择。当超限信号连续出现，则第三计数器U5就累加，当转差正常信号出现，第三计数器U5就清零。如果第三计数器U5累加值超过抗扰次数，保护就动作。当累加值低于抗扰次数，就等待下一个转差超限信号继续累加，或转差正常信号清零。压力传感器检测到信号也可直接使保护动作。
动作后，为了防止保护动作信号发出后，极端情况下(比如离合器未能断开，转速断续恢复正常)出现转差正常信号清零第三计数器U5的情景，利用保护动作信号将第三计数器U5锁止，即第三计数器U5不再记录输入信号，而维持输出为固定值不变。
电路板通电后，第三继电器RLY3闭合，第三继电器RLY3的动触头与12端连接。如果保护不动作，第二继电器RLY2断电，此时电路板的12脚和13脚是接通的，离合器正常工作。电路板通电后，当保护动作时，第二继电器RLY2通电，13端与12端就断开，此时电磁阀处于关闭状态，气源的压力不能再作用于气动离合器上。电路板断电时，第三继电器RLY3和第二继电器RLY2均断电，此时，13端与12端的连接也断开。
本发明要通过第一计数器电路、第二计数器电路对离合器主动轮、从动轮的旋转转速进行计数，以主动轮旋转若干(附图为16)圈作为检测周期，通过将一个周期内从动轮旋转圈数与主动轮进行比较，可获得主动轮、从动轮间的转差关系。利用第三计数器电路对转差关系进行抗干扰处理，并与气压传感器检测的气压信号共同作为保护系统的信号，能通过继电器电路控制离合器的气泵。采用纯电路搭建，未采用单片机等包含cpu的计算芯片，电路简单，抗干扰能力强，发热量低。同时利用简单的跳线，方便的实现了转差档位和抗扰次数的选择，以适应不同载荷，不同工况的要求。
本发明通过主转速传感器测定主动轮的转速，通过从转速传感器测定从动轮的转速，当主动轮与从动轮的转速差超过设定限制时，自动断开电磁阀门，防止离合器损坏。当气压传感器检测气泵的气压低于规定值时，通过断开电磁阀直接切除气泵，防止离合器损坏，不同转速差限值的灵活设定，通过电路跳线，实现具有多个可调转速差的设定，结构紧凑，能对起动离合器进行有效地保护 ，延长气动离合器的使用寿命，安全可靠。
权利要求
1.一种气动离合器防打滑保护系统，其特征是:包括用于检测离合器主动轮转速的主转速传感器、用于检测离合器从动轮转速的从转速传感器及用于检测气源压力对应压力值的气压传感器；所述主转速传感器通过第一信号调理电路与第一计数器电路连接，从转速传感器通过第二信号调理电路与第二计数器电路连接，气压传感器通过第三信号调理电路与逻辑或控制电路连接；第一计数器电路的输出端与第二计数器电路及逻辑比较电路连接，第二计数器电路通过转差档位选择电路与逻辑比较电路连接，且第一计数器的进位信号作为第二计数器的清零复位信号，所述逻辑比较电路的输出端与逻辑或控制电路连接，逻辑或控制电路与开关电路连接； 第一计数器电路根据主转速传感器检测的主转速信号对离合器的主动轮转速计数累加得到第一计数累加值，第二计数器电路根据从转速传感器检测的从转速信号对离合器的从动轮转速计数累加得到第二计数累加值，在第一计数器计满溢出时，逻辑比较电路将第二计数累加值与设定值进行检测判断，当第二计数累加值小于设定值，逻辑比较电路输出转差保护信号传输给逻辑或控制电路； 通过在第二计数器电路和逻辑比较电路间引入转差档位选择电路可以设定逻辑比较电路的设定值，以适应不同类型，不同工作状态的气动离合器； 第三信号调理电路接收气压传感器检测的气源压力值，第三信号调理电路根据所述检测的气源压力值确定是否为欠压状态时，第三信号调理电路根据所述检测的气源压力值确定为欠压状态时，第三信号调理电路向逻辑或控制电路输出欠压保护信号； 逻辑或控制电路根据所述转差保护信号或欠压保护信号向开关电路输出保护控制信号，通过开关电路使得气动离合器中控制气源压力通断的电磁阀关闭。
2.根据权利要求1所述的气动离合器防打滑保护系统，其特征是:所述第一信号调理电路、第二信号调理电路及第三信号调理电路均通过起动延时电路与电源模块连接，所述开关电路包括第二继电器(RLY2)及第三继电器(RLY3)，第三继电器(RLY3)的线圈与电源模块相连，第二继电器(RLY2)的线圈与逻辑或控制电路的输出端连接。
3.根据权利要求1所述的气动离合器防打滑保护系统，其特征是:所述逻辑比较电路与第三计数器电路相连，所述第三计数器电路通过抗扰次数选择电路与逻辑或控制电路连接；当逻辑比较电路输出转差保护信号，所述转差保护信号将使第三计数器电路进行计数，且当所述转差保护信号 持续存在将使第三计数器电路不断的计数，最终当计数值与抗扰次数选择电路设定的数量匹配时，抗扰次数选择电路向逻辑或控制电路输出抗扰转差保护信号; 当第三计数器电路在计数达到抗扰次数选择电路设定值前计数中断，则第三计数器将被清零；逻辑或控制电路根据抗扰转差保护信号或欠压保护信号向开关电路输出保护控制信号。
4.根据权利要求3所述的气动离合器防打滑保护系统，其特征是:所述逻辑或控制电路与第三计数器电路连接，逻辑或控制电路在向开关电路输出保护控制信号的同时向第三计数器电路输出动作锁止信号，利用所述动作锁止信号避免第三计数器电路在逻辑比较电路输出转差保护信号作用下的清零。
5.根据权利要求1所述的气动离合器防打滑保护系统，其特征是:所述第一信号调理电路包括第一三极管(VTl )，所述第一三极管(VTl)的集电极端与电源VCC连接，第一三极管(VTl)的基极端与第一电阻(Rl)的一端及第二电阻(R2)的一端连接，第一电阻(Rl)的另一端通过第四电容(C4)与第二电阻(R2)的另一端连接，且第二电阻(R2)与第四电容(C4)连接的一端接地；第一三极管(VTl)的发射极端与第三电阻(R3)的一端及第二与非门(UlB)的第一输入端及第二输入端连接，第三电阻(R3)的另一端接地；第二与非门(UlB)的输出端与第一与非门(UlA)的第一输入端、第三与非门(UlC)的第一输入端及第二输出端连接，第三与非门(UlC)的输出端与第四与非门(UlD)的第一输入端连接，第四与非门(UlD)的第二输入端与第一与非门(UlA)的输出端连接，第四与非门(UlD)的输出端与第一与非门(UlA)的第二输入端连接，第一与非门(UlA)的输出端与第一计数器电路连接。
6.根据权利要求1所述的气动离合器防打滑保护系统，其特征是:所述第二信号调理电路包括第二三极管(VT2)，所述第二三极管(VT2)的集电极端与电源VCC连接，第二三极管(VT2)的基极端与第四电阻(R4)的一端及第五电阻(R5)的一端连接，第四电阻(R4)的另一端通过第五电容(C5)与第五电阻(R5)的另一端连接,第五电阻(R5)与第五电容(C5)连接的一端接地；第二三极管(VT2)的发射极端与第六电阻(R6)的一端及第六与非门(U2B)的第一输入端与第二输入端连接，第六电阻(R6)的另一端接地；第六与非门(U2B)的输出端与第五与非门(U2A)的第一输入端、第七与非门(U2C)的第一输入端及第二输入端连接，第七与非门(U2C)的输出端与第八与非门(U2D)的第一输入端连接，第八与非门(U2D)的第二输入端与第五与非门(U2A)的输出端连接,第八与非门(U2D)的输出端与第五与非门(U2A)的第二输入端连接，第五与非门(U2A)的输出端与第二计数器电路连接。
7.根据权利要求2所述的气动离合器防打滑保护系统，其特征是:所述起动延时电路包括延时继电器(RLYl)，所述延时继电器(RLYl)线圈的一端接地，延时继电器(RLYl)线圈的另一端通过第十电阻(RlO)与延时继电器(RLYl)的动触头、熔断器(Fl)的一端、第一百电阻(R100)的一端及第一二极管(Dl)的阴极端连接，熔断器(Fl)的另一端与电源模块连接，第一百电阻(RlO)的另一端与第三继电器(RLY3)线圈的一端连接，第三继电器(RLY3)的另一端与第一二极管(Dl)的阳极端连接，且第一二极管(Dl)的阳极端接地；延时继电器(RLYl)第一静触头的一端稳压器(UO)的输入端连接,稳压器(UO)的输入端通过第一电容(Cl)与稳压器(UO)的接地端连接，稳压器(UO)的接地端接地，第一电容(Cl)的两端并联有第六电容(CO);稳压器(UO)的输出端与第一发光二极管(LEDl)的阳极端及第二电容(C2)的一端及连接，第二电容(C2)的另一端接地，第二电容(C2)的两端并联有第三电容(C3)，第一发光二极管(LEDl)的阴极端通过第二十电阻(RO)接地，稳压器(UO)的输出端得到VCC电压。
8.根据权利要求4所述的气动离合器防打滑保护系统，其特征是:第一计数器电路包括第一计数器(U3)，所述第一计数器(U3)采用74LS161计数器，所述第一计数器(U3)的QO端、Ql端、Q2端、Q3端及TC端均与第一或非门(U6A)的输入端连接,第一或非门(U6A)的输出端与第十三与非门(U8A)的第一输入端、第二输入端连接,且第一或非门(U6A)的输出端与第二发光二极管(LED2)的阳极端连接，第二发光二极管(LED2)的阴极端通过第七电阻(R7)接地，第十三与非门(U8A)的输出端输出MRl信号，第一计时器(U3)的TC端输出MR3信号，第一计数器(U3)的CEP端及CET端与MR5信号连接，第一计数器(U3)的CLK端与第一信号调理电路的输出端连接，第一计数器(U3)的PE端与电源VCC连接，第一计数器(U3) 的MR端与MR2信号连接。
9.根据权利要求8所述的气动离合器防打滑保护系统，其特征是:所述第二计数器电路包括第二计数器(U4)，所述第二计数器(U4)采用74LS161计数器，所述第二计数器(U4)的QO端、Ql端、Q2端、Q3端及TC端分别与第二或非门(U6B)的输入端连接，第二或非门(U6B)与第三发光二极管(LED3)的阳极端连接，第三发光二极管(LED3)的阴极端通过第八二极管(R8)接地；第二计数器(U4)的CEP端及CET端与MR5信号连接，第二计数器(U4)的CLK端与第二信号调理电路连接，第二计数器(U4)的PE端与电源VCC连接，第二计数器(U4)的MR端与MRl信号连接，第二计数器(U4)的TC端分别与第十与非门(U7B)的第一输入端及第二输入端连接，第十与非门(U7B)的输出端输出MR2信号，第二计数器(U4)的Ql端与第十一与非门(U7C)的第一输入端连接，第十一与非门(U7C)的第二输入端与第十二与非门(U7D)的输出端连接，第十一与非门(U7C)的输出端与转差档位选择电路连接，所述转差档位选择电路包括跳线开关(SI)，第十一与非门(U7C)的输出端与跳线开关(SI)的第一输入端连接；第二计数器(U4)的Q2端与第九与非门(U7A)的第一输入端连接，第九与非门(U7A)的第二输入端与第二计数器(U4)的Q3端连接，第九与非门(U7A)的输出端与第十二与非门(U7D)的第一输入端、第二输入端及跳线开关(SI)的第二输入端连接，第二计数器(U4)的Q3端还与第十六与非门(U8D)的第一输入端及第二输入端连接,第十六与非门(U8D)的输出端与跳线开关(SI)的第三输入端连接； 所述跳线开关(SI)的第一输出端、第二输出端及第三输出端与逻辑比较电路内的第十四与非门(U8B)的第一输入端及第二输入端连接，第十四与非门(U8B)的输出端与第十五与非门(U8C)的第一输入端连接,第十五与非门(U8C)的第二输入端与MR3信号连接，第十五与非门(U8C)的输出端输出MR5信号； 跳线开关(SI)的第一输出端、第二输出端及第三输出端还与逻辑比较电路内的第十八与非门(U9B)的第一输入端连接，第十八与非门(U9B)的第二输入端与MR3信号连接，第十八与非门(U9B)的输出端与第十九与非门(U9C)的第一输入端及第二输入端连接,第十九与非门(U9C)的输出端输出MR4信号； 所述第三计数器电路包括第三计数器(U5)，所述第三计数器(U5)采用74LS161计数器，所述第三计数器( U5)的CEP端及CET端与MR5信号连接，第三计数器(U5)的CLK端与MR4信号连接，第三计数器(U5)的QO端、Ql端、Q2、Q3端及TC端与抗扰次数选择电路连接，所述抗扰次数选择电路包括跳线开关(SI)，其中，QO端与跳线开关(SI)的第四输入端连接，Ql端与跳线开关(SI)的第五输入端连接，Q2端与跳线开关(SI)的第六输入端连接、Q3端与跳线开关(SI)的第七输入端连接，TC端与跳线开关(SI)的第八输入端连接，跳线开关(SI)的第四输出端、第五输出端、第六输出端、第七输出端及第八输出端均与第十七与非门(U9A)的第一输入端及第二输入端连接,第十七与非门(U9A)的输出端输出sz信号。
10.根据权利要求9所述的气动离合器防打滑保护系统，其特征是:所述逻辑或控制电路包括第二十与非门(U9D)，所述第二十与非门(U9D)的第一输入端与sz信号连接，第二十与非门(U9D)的第二输入端与第三信号调理电路内第三三极管(VT3)的集电极端连接；第三三极管(VT3 )的集电极端还通过第i^一电阻(Rl I)与电源VCC连接，第三三极管(VT3 )的发射极端接地，第三三极管(VT3)的集电极与第九电阻(R9)的一端及第十电阻(RlO)的一端连接，第十电阻(RlO)的另一端接地，第九电阻(R9)的另一端与第四发光二极管(LED4)的阴极端连接，第四发光二极管(LED4)的阳极端与气压传感器的输出端连接；第二十与非门(U9D)的输出端通过第十二电阻(R12)与第四三极管(VT4)的基极端连接，第四三极管(VT4)的发射极端接地，第四三极管(VT4)的集电极端与第二继电器(RLY2)线圈的一端、第二二极管(D2)的阳极端及第十三电阻(R13)的一端连接，第二继电器(RLY2)线圈的另一端通过第一百零二电阻(R102)与第五发光二极管(LED5)的阳极端及第二二极管(D2)的阴极端连接，第五发光二极管(LED5)的阴极端与第十三电阻(R13)的另一端连接，第二二极管( D2)的阴极端还与电源VCC连接。
全文摘要
本发明涉及一种气动离合器防打滑保护系统，其包括主转速传感器、用于检测离合器从动轮转速的从转速传感器及用于检测气源压力对应压力值的气压传感器；所述主转速传感器通过第一信号调理电路与第一计数器电路连接，从转速传感器通过第二信号调理电路与第二计数器电路连接，气压传感器通过第三信号调理电路与逻辑或控制电路连接；第一计数器电路的输出端与第二计数器电路及逻辑比较电路连接，第二计数器电路通过转差档位选择电路与逻辑比较电路连接，所述逻辑比较电路的输出端与逻辑或控制电路连接，逻辑或控制电路与开关电路连接。本发明结构紧凑，能对起动离合器进行有效地保护，延长气动离合器的使用寿命，安全可靠。
文档编号F16D48/10GK103216547SQ201310163970
公开日2013年7月24日 申请日期2013年5月6日 优先权日2013年5月6日
发明者奚雪旦 申请人:无锡市第五机械制造有限公司