专利名称：微机控制绞车安全保护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种用于绞车，特别是矿井提升绞车的安全保护装置，属于机电保护设备技术领域。
提升绞车是煤矿的重要设备，每日运行时间长达20小时以上。目前，我国地方煤矿2米以下的提升绞车多没有安全保护装置，大型绞车的安全保护装置的功能也不够完善。由于提升系统的事故频繁，严重地影响煤矿的安全生产，据统计其事故起数占矿山地面事故的百分之六十以上。所以设计一种保护功能完善、性能稳定可靠的安全保护控制装置是需要解决的急迫问题。这方面，现有技术大多采用分立器件或者硬逻辑集成电路构成的绞车安全保护装置，这种装置保护功能不完善、精度低且适应性差。另外，也有应用一位微机或Z－80单板机做绞车安全保护装置的，这种装置的硬件较复杂、成本高、体积和重量较大，抗干扰能力不强，对推广应用带来一定影响。因此，提供一种构造简单、成本低、保护功能完善、控制精度高、处理数据量大、修改控制方式和控制参数容易、软件资源利用率高、抗干扰能力强的提升绞车安全保护装置是十分必要的。
本实用新型的发明目的是提供一种安全保护性能完善的(包括过速保护、减速点保护、过卷保护、方向保护以及提升次数累计、速度深度数字显示、事故报警)，构造简单成本低，抗干扰能力强的微机控制绞车安全保护装置。
说明书附
图1是本实用新型的结构方框图。
说明书附图2是本实用新型的电原理图。图中1单片机控制电路，2译码显示电路，3输出电路，4行车信号电路，5判向器电路，6传感器电路，7键盘。
说明书附图3是本实用新型的传感器输出波形示意图。
说明书附图4是本实用新型的传感器构造及工作示意图。
说明书附图5是本实用新型应用软件的主程序流程图。
本实用新型的发明要点是采用了特制的集成化具有输出相位差的双脉冲霍尔传感器，将绞车的驱动电机的运行信号经过判向器传到一个以单片微计算机芯片为控制核心的微机系统中，在接口电路的支持下，通过应用软件对绞车运行信号进行处理，从而对绞车的运行状态进行测量、显示、控制实施安全保护等。在控制信号输入、输出电路中，设置了光电耦合隔离电路，使装置的抗干扰能力大大增强，可靠性得到进一步提高，实现了微机控制绞车实施安全保护。
以下结合说明书附图2对本实用新型的组成和工作情况作详细说明微机控制绞车安全保护装置由单片机控制电路1、译码显示电路2、输出电路3、行车信号电路4、判向器电路5、传感器电路6、键盘7以及外壳和工作电源电路几部分所构成。单片机控制电路由U1、U2、U3组成，U1的DB0～DB7是单片机的双向总线，兼作地址和数据的分时传送。在ALE信号低电平时，锁存器U3将出现在总线上的地址锁存，作为程序存储器U2的低八位地址，U2的高位地址占用单片机U1的P20～P22三条口线，当PSEN信号产生时，总线从程序存储器读取指令。单片机U1的P24～P27、P10～P11六条口线同时还兼做键盘的控制线，单片机向这六条口线依次发查询信号，P12、P13两条口线接受查询结果，做出是否有键闭合，哪只键闭合的判断，然后程序转入相应的键处理程序。
译码显示电路包括U4、U5、G0～G7。其中G0显示本次行车信号，G1用于记忆上一次行车信号，G2、G3显示提升速度，G4～G7显示提升深度，在键盘操作命令下，G4～G7可转为显示提升次数累计值。U5做为显示器的段译码、驱动器，U4做为显示器的位译码、驱动器。U4、U5的设置既用译码的方式扩充了单片机的输出口线，又兼做了驱动器。这种硬件译码兼驱动的设置方式，既节省了硬件，又避免了用软件译码占用CPU的时间。
输出电路由U6、U11、U12、U13、U9－4、U9－5所组成。其中U11～U13构成光电耦合隔离开关，它的设备提高了装置本身的抗干扰能力。单片机处理信号的控制结果从P15、P16输出，U6兼做译码、驱动以及输出执行减速、制动和停车位指示。U9－4、U9－5将P17口线的提升方向输出，完成提升方向的闭锁保护及提升方向的指示。
行车信号电路由U10、U8－2、U8－3、U9－3组成。其中U10为光电耦合隔离开关，U8－2、U8－3构成记忆触发器，当发出行车信号时，记忆触发器将该信号锁存，待单片机查询T1口的状态时，程序转入信号处理。同时，P23口线发信号解除记忆触发器，等待接受下一次行车信号。
判向电路由U7－1、U7－2组成。U7－1是双D触发器集成电路的一半，由U7－1完成判向，由传感器电路发出的两列脉冲分别送U7－1的时钟端C和数据端D。当电机正转时，霍尔脉冲H1超前于H2，U7－1的Q端输出逻辑“0”。当电机反转时，U7－1的Q端输出逻辑“1”，完成了判向。U7－2用于将输入脉冲锁存，待单片机响应中断后，由WR端输出置位信号，使U7－2置位，为接受下一个脉冲做好准备。
传感器电路由U14、U15、U9－1、U9－2和一个由两只霍尔电路并排在一个平面上封装成为一体的传感器以及固定在绞车电机主轴上的多块磁钢所构成。磁钢随电机主轴转动依次经过传感器的作用面，使两只霍尔电路输出具有相位差的转速脉冲，经过光电耦合隔离电路U14、U15和脉冲整形电路U9－1、U9－2后，送到判向电路进行判向。
键盘以及工作电源电路与常规设置相同，不再赘述。
本实用新型工作时，电机转动使传感器接受的信号可提供绞车的提升方向、速度和深度信号，并且用数字随时显示出来，根据绞车运行不同区段的速度要求，随时进行调整。当运行参数越限时，自动实施保护控制。它的应用软件的主程序流程图详见说明书附图5。
本实用新型与已有技术相比较有以下优点1功能完善。除具有各种过速保护、减速点保护、过卷保护、方向保护，还有提升次数累计、速度、深度的数字显示，信号显示和记忆、事故报警和记忆以及保证装置自身运行可靠的自检、故障诊断、容错和程序纠错的能力。另外还有修改参数、输入数据的手段。2、构造简单成本低。采用单片机使本实用新型的硬件部分大大简化，不仅成本低(约为一位机或Z－80系统的20％左右)，而且整机体积小重量轻。3、抗干扰能力强。由于采用了光电耦合隔离电路，隔断了控制输入输出端与外界系统的电路联系，加至装置外壳采用防爆结构和电磁屏蔽，使本实用新型的抗干扰能力、可靠性进一步得到保证。4、安装简便适应性强。不必拆除或改动提升绞车的原有电器控制系统，就可将本装置并接上。
本实用新型适用于直径2米以下控制系统没有超速安全保护功能的提升绞车使用，也可做为2以以上大型绞车的后备保护装置或速度监测。是一种理想的绞车安全保护装置。
现借助说明书附图2对本实用新型的一个具体实施例作说明，以期对该发明做进一步地公开。实施中单片机控制电路中U1采用了八位单片机MCS－48系列的芯片8039，也可采用8035、8748、8749或MCS－51系列的8031、8751等。程序存储器U2采用2732，容量4K×8。工作程序占用从地址000开始的低2K字节，调试程序占用从地址800开始的高2K字节。开关K为单刀双掷开关，控制U2的高位地址线A11接逻辑“1”或“0”，完成工作程序和调试程序的转换。U3采用74LS373。译码显示电路中U4采用7445，U5采用4511。输出电路中U6采用7445。判向电路中U7－1、U7－2为双D触发器74LS74。传感器是如说明书附图4所示集成化的由两只霍尔电路并列在一个平面上封装成一体的具有相位差双列脉冲输出的霍尔传感器。实施例中电阻器电容器可在常规标称值中选用，不再一一列出。
权利要求1.一种微机控制绞车安全保护装置，包括外壳、工作电源电路、键盘7，其特征在于还设有单片机控制电路1、译码显示电路2、输出电路3、行车信号电路4、判向器电路5和传感器电路6而构成。
2.按照权利要求1所述的微机控制绞车安全保护装置，其特征是单片机控制电路1由一个八位单片机U1、程序存储器U2和锁存器U3构成，U1可采用MCS－48系列的芯片8039、8035、8748、8749或MCS－51系列的8031、8751，U2采用2732，U3采用74LS373。
3.按照权利要求1所述的微机控制绞车安全保护装置，其特征是译码显示电路2由译码驱动器U4、U5以及显示器G0～G7组成，U4采用7445，U5采用4511。
4.按照权利要求1所述的微机控制绞车安全保护装置，其特征是输出电路3由光电耦合隔离开关U11～U13、译码驱动器U6以及U9－4、U9－5组成，U6采用7445。
5.按照权利要求1所述的微机控制绞车安全保护装置，其特征是行车信号电路4由光电耦合隔离开关U10、记忆触发器U8－2、U8－3以及U9－3所组成。
6.按照权利要求1所述的微机控制绞车安全保护装置，其特征是判向器电路5是由双D触发器集成电路U7－1、U7－2组成，U7可采用74LS74。
7.按照权利要求1所述的微机控制绞车安全保护装置，其特征是传感器电路6中的传感器是集成化的由两只霍尔电路并列在一个平面上封装成一体的霍尔传感器。
8.按照权利要求1所述的微机控制绞车安全保护装置，其特征是外壳采用防爆结构和电磁屏蔽。
专利摘要微机控制绞车安全保护装置由单片机控制电路、译码显示器电路、输出电路、行车信号电路、判向器电路、传感器电路和键盘构成，采用了八位单片机芯片做为控制核心，在接口电路的支持下，通过应用软件实现对提升绞车运行的安全保护控制。该装置采用了具有相位差双脉冲输出的霍尔传感器和单片机，使其构造简单成本低、功能完善抗干扰能力强，可广泛应用于提升绞车中做为安全保护装置。
文档编号B66D1/54GK2031790SQ8821083
公开日1989年2月1日 申请日期1988年2月24日 优先权日1988年2月24日
发明者徐继宽, 毕荣章 申请人:泰安无线电总厂