电力铁塔自动圆形攀爬装置的制作方法

文档序号:17307079发布日期:2019-04-05 19:31阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种电力铁塔自动圆形攀爬装置,其特征在于:两个转动圆盘(1)通过外围同步杆(2)和中部轴杆(3)连接,在中部轴杆(3)上套装有轴套(7),轴套(7)固定安装在支撑架(4)上,支撑架(4)固定在固定环(5)上,在中部轴杆(3)上固定套装有从动齿轮(8),从动齿轮(8)与主动齿轮(9)啮合,主动齿轮(9)固定在电机(10)的电机轴上,电机(10)安装在固定环(5)上;在转动圆盘(1)的外缘上安装有攀爬钩(6);

在攀爬钩(6)上粘附有应变片,其电子控制系统包括主控芯片、电源保护电路、电源滤波电路、电源指示电路、5V稳压电路、12V稳压电路、3.3V稳压电路、MCU滤波电路、AD基准电路、MCU复位电路、Boot设置电路、MCU下载电路、MCU晶振电路、摄像头供电接口、无线图传模块供电接口、应变片模块接口、步进电机驱动控制电路、无线串口接口;

主控芯片:采用STM32F103VET6芯片,主控芯片U1的11、28、50、75、100脚与5V稳压电路的VCC-3.3连接,主控芯片U1的10、27、49、74、99脚与电源输入接口J1的2脚GND连接;

电源保护电路:电源输入接口J1的1脚为电源正极,2脚为电源GND;电源输入接口J1的1脚与自恢复保险丝F1的左端连接,自恢复保险丝F1的右端与肖特基二极管D2的左端连接,肖特基二极管D2的右端与瞬态抑制二极管TVS D3的左端连接为电源的输出端,瞬态抑制二极TVS D3的右端与电源输入接口J1的2脚GND连接;

电源滤波电路:电源保护电路的电源输入接口J1的1脚VIN与电解电容C4、无极性电容C5的左端连接,电解电容C4、无极性电容C5的右端与电源保护电路中的电源输入接口J1的2脚GND连接;

电源指示电路:电源保护电路的VCC电源输出端与限流电阻R1的左端连接,限流电阻R1右端与发光二极管D1的左端连接,发光二极管D1的右端与电源保护电路中的电源输入接口J1的2脚GND连接;

5V稳压电路:电源保护电路的VCC电源输出端与稳压芯片LM2576-5VU3的1脚连接,VCC电源输出端与电解电容C10的下端连接,C10的上端和稳压芯片U3的3、5脚连接到电源保护电路中的电源输入接口J1的2脚的GND上;电感L1的左端与肖特基二极管D4的下端连接后接入U3的2脚上,L1的右端和电解电容C11的下端连接后接到U3的4脚上为VCC-5V输出端,肖特基二极管D4的上端与C11的上端连接后接到电源输入接口J1的2脚GND;

12V稳压电路:电源保护电路的VCC电源输出端与U4稳压芯片LM2576-12V的1脚连接,VCC电源输出端与电解电容C17的下端连接,C17的上端和U4的3、5脚连接到电源输入接口J1的2脚GND上;电感L3的左端与肖特基二极管D5的下端连接后接入U3的2脚上,L3的右端和电解电容C18的下端连接后接到U4的4脚上为VCC-12V输出端,肖特基二极管D5的上端与C18的上端连接后接到电源保护电路中的电源输入接口J1的2脚GND;

3.3V稳压电路:5V稳压电路的5V电压输出端与电容C6、C8的上端连接接到U2的3脚,C6、C7、C8、C9的下端与U2的1脚连接后与电源保护电路中的电源输入接口J1的2脚GND相连,C7、C9的上端与U2的2脚连接后为VCC-3.3V输出端;

MCU滤波电路:3.3V稳压电路中的VCC-3.3V输出端与C12、C13、C14、C15、C16的上端连接,C12、C13、C14、C15、C16的下端与电源保护电路中的电源输入接口J1的2脚GND连接;3.3V稳压电路中的VCC-3.3V输出端与电感L2的左端连接,L2的右端与C19、C20、C21的上端连接后,接入到主控芯片中的22脚VDDA,电感L4的左端连接电源保护电路中的电源输入接口J1的2脚GND,L4的右端连接C19、C20、C21的下端后,接入到主控芯片中的19脚VSSA;

AD基准电路:3.3V稳压电路中的VCC-3.3V输出端与电感L5的左端连接,L5的右端与C22、C23、C24的上端连接后,连接到主控芯片中的21脚,电感L6的左端连接电源保护电路中的电源输入接口J1的2脚GND,L6右端连接C22、C23、C24的下端后,接入到主控芯片中的20脚;

MCU复位电路:3.3V稳压电路中的VCC-3.3V输出端与R2的右端连接,按键S1的右端、R2的左端、C2的右端与主控芯片中U1的14脚连接;C2、S1的左端与电源保护电路中的电源输入接口J1的2脚GND;

Boot设置电路:电阻R3的左端与主控芯片中的94脚连接,右端与电源保护电路中的电源输入接口J1的2脚GND连接;

MCU下载电路:接插件P1的1脚与主控芯片U1的72脚、上拉电阻R5的下端连接,P1的2脚与电源保护电路中的电源输入接口J1的2脚GND连接,P1的3脚与主控芯片U1的76脚、上拉电阻R4的下端连接;上拉电阻R4、R5的上端与3.3V稳压电路中的VCC-3.3V输出端连接;

MCU晶振电路:晶体振荡器Y1的上端、C1的右端与主控芯片U1的12脚连接,晶体振荡器Y1的下端与C3的右端与主控芯片U1的13脚连接,C1、C3的左端与电源保护电路中的电源输入接口J1的2脚GND连接;

摄像头供电接口:接插件J3的1脚与12V稳压电路的输出端连接,2脚与电源保护电路中的电源输入接口J1的2脚GND连接;

无线图传模块供电接口:接插件J4的1脚与12V稳压电路的输出端连接,2脚与电源保护电路中的电源输入接口J1的2脚GND连接;

应变片模块接口:接插件J2的1脚与5V稳压电路的输出端连接,2脚与电源保护电路中的电源输入接口J1的2脚GND连接,接插件J2_1、J2_2、J2_3、J2_4、J2_5、J2_6、J2_7、J2_8的3脚与主控芯片U1电路的95、96、47、48、51、52、53、54脚连接;

步进电机驱动控制电路:接插件J8的1脚与12V稳压电路的输出端连接,接插件J8的8脚与电源保护电路中的电源输入接口J1的2脚GND连接,接插件J8的2脚、4脚、6脚与上拉电阻R7的右端连接,接插件J8的3脚、5脚、7脚分别与主控芯片U1的65脚、31脚、66脚连接;上拉电阻R7、R8的左端与5V稳压电路的输出端连接,上拉电阻R8的右端与接插件J8的5脚相连;

无线串口接口:接插件J5的1脚、2脚、3脚、4脚、5脚分别与主控芯片U1的70脚、71脚、68脚、69脚、77脚连接,6脚与5V稳压电路的输出端连接,7脚与电源保护电路中的电源输入接口J1的2脚GND连接。

2.权利要求1所述电力铁塔自动圆形攀爬装置,其特征在于:其电子控制系统工作过程是:

①开始时,开启设备电源,系统控制板与电源保护电路中的电源接口连接的锂电池开始为系统提供电能;其中5V电源为步进电机的控制电路、无线串口模块供电,12V电源为摄像头、无线图传、步进电机电源供电,3.3V电源为主控芯片供电;

②初始化无线串口模块,与操作设备连接;

③操作设备向攀爬装置发送握手指令,攀爬装置接收到指令后,发送回应指令给操作设备;

④握手成功以后,装置开始进行自我检测,读取应变片的输出电压,由应变片的输出电压判断卡扣是否卡紧,开启摄像头,并发送摄像头数据,并监测数据的有效性,由数据的有效性判断摄像头是否正常工作;

⑤操作设备通过串口发送指令给攀爬装置,操作设备通过上位机发送指令,经过USB转TTL电平后送至无线串口的TXD端口,无线串口将数据发送出去;

⑥攀爬装置开始进行工作状态的检测,若装置处于繁忙状态,应变片有两片没有被压下,并且经行持续检测,直到装置处于等待状态,及红外对管有一个有输出信号,应变片都有被压信号输出;

⑦判断将要执行的指令为非断开指令,根据指令进行具体的操作;

⑧若接收到的指令为断开指令,则等待操作设备断开连接,直到操作设备断开连接,则结束。

3.权利要求1所述电力铁塔自动圆形攀爬装置,其特征在于:其电子控制系统爬升过程是:

①开始,装置接收到上升指令,装置开始准备执行上升操作;主控芯片给步进电机驱动输出信号,使电机转动,从而使装置开始上升;

②判断装置是否到达塔顶,若到达塔顶,装置经过调整固定好之后,装置的状态为四个应变片全被压下,操作结束;

③由于装置未到达塔顶,此时,整个装置与铁塔的铁架有两对攀爬钩接触,主控芯片通过控制步进电机驱动,控制攀爬装置向上攀爬;

④检测装置中将与铁塔的铁架接触的一对应变片的输出电压,由应变片的输出电压判断攀爬钩是否到达指定位置,未到达指定位置,则电机持续工作;

⑤执行爬升操作结束后,判断之前或此时是否收到新的指令,若未收到,则重复执行第2步操作,否则,结束爬升操作。

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