三控三自式消防炮的制作方法

专利名称：三控三自式消防炮的制作方法
技术领域：
三控三自式消防炮
本实用新型涉及一种消防炮，特别是涉及消防炮的控制系统。 [背景技术]
移动式电控遥控消防炮一般架设在消防车无法靠近的较大火灾现场， 而且由于现场温度过高和有其它高危险源，人可以撤离到较安全区域。而 遥控消防炮又是一种机电结合一体化设备，尤其是电控系统有一定的正常 工作要求，设备受现场高温的烘烤及热辐射，将会危及设备的控制系统安 全运行及稳定性。为解决这一难题，可以在设计系统时设定一个温度极限， 但这就提高产品成本和制作难度。同时，该种消防炮操作起来精度差，射 流的方向及角度不稳定，不利于消防救险。且消防炮灭火现场使用完毕后， 炮体炮腔内存有一定量的剩余水不易排出，传统的消防炮必须由消防人员 进行倾斜炮身倒出剩余水进行存储保养。 [发明内容]
本实用新型的目的在于提供一种具有遥控、现场电控、现场手动操作 功能的消防水炮，操作互相不受牵制及制约，无需功能切换。取消了机械 传动中的限位行程开关，消除传动死点，保护机件不因误操作产生而损坏。
另外，本实用新型除了在遥控操作下进行水平回转自摆运动，由遥控 操作任意控制其自摆起始角度、自摆幅度、自摆起始方向，还巧妙地利用消防炮工作时流动的水源，通过热传感器对温度感受而变化来实现控制的 喷淋装置，通过这个方法，电控(遥控)消防炮的使用环境温度达到设定 的高温值后，让其向炮体自身洒水降温的目的。而且在工作完毕后，利用 炮腔内的水压下降，泄水阀自动打开泄水，而在喷射工作时，由于一般喷
射压力大都在0.2一以上，在冰冻地区使用设备后，能及时自动排出剩 余水，防止炮腔内剩余水的冻结，保障设备的正常储存，减轻了消防员倾 倒剩余水的劳动力。
为了实现上述目的，采用以下技术方案
一种三控三自式消防炮，包括消防炮本体、控制电路盒、射流控制电 机、仰俯角控制电机、水平回转控制电机、水流喷嘴、支撑腿、射流操作 手轮、仰俯角操作手轮、水平回转操作手轮、射流变化关节、仰俯转角关 节、水平回转操作关节，其特征在于所述的消防炮本体上设有控制电路盒， 以控制电机实现转动、摆动或自摆，控制电路盒的右方设有手动操作系统， 手动操作系统中位于消防炮本体向上弯曲的转弯处铰接有水平回转操作 关节，水平回转操作关节与水平回转操作手轮相连接，水平回转操作手轮 后方设有水平回转控制电机；消防炮本体的右侧铰接有仰俯转角关节，仰 俯转角关节与仰俯角操作手轮相连接，仰俯角操作手轮右方设有仰俯角控 制电机；消防炮本体的尾部铰接有射流变化关节，射流变化关节与喷嘴相 连接;消防炮本体底部设有支撑腿。所述的控制电路盒为现场电动控制或 遥控控制的。仰俯转角关节处的炮体底部，也就是炮身的水位最低点设有 自动泄水装置，包括自动泄水口、泄水堵、橡胶阀片、炮管，自动泄水口贯穿泄水堵至炮管内腔，炮管内腔设有橡胶阀片，橡胶阀片与泄水堵之间
设有间隙。控制盒电路设有自摆功能模块，包括PIC单片机，结合整体控
制电路，其电路由外部控制信号输入、位移传感器输入、温度传感器输入、 电路输出控制三个转节的电机执行机构。自摆功能设有三档角度的摆动幅 度。消防炮本体上设有自喷淋装置，包括自动冷却喷淋头、阀门、电磁阀、 自动喷淋控制电路。所述的自动喷淋控制电路包括温度感应电路、信号判 断电路、延时电路、驱动电路、输出端，各部分依次连接，温度感应电路
包括热敏电阻；延时电路包括电阻Rl和电容C，信号判断电路输出端与 二极管Dl正极端相连接，二极管Dl负极端分别与电阻Rl和电容C 一端 连接，电容C另一端接地电位；驱动电路包括继电器J、 二极管D2、三极 管T，继电器J与二极管D2相并联再与三极管T集电极相连接，三极管T 发射极接地电位,电阻Rl和电阻R2分压后为三极管T基极提供偏置电压， 电阻R2另一端连接微机控制端；输出端由电磁阀控制，电磁阀一端与继 电器J常开触点连接，电磁阀另一端与地电位连接。
所述的电机控制的是控制射流变化关节、仰俯角转角关节、水平回转 关节的活动。
所述的控制盒可以现场按钮点动控制，也可以根据霈要使用遥控器进 行远程遥控控制。所采用的遥控技术是现有无线遥控技术。
另外，本实用新型还设有手动机械操作系统。该操作系统设有操作手 轮。所述的操作手轮为射流操作手轮、仰俯角操作手轮、水平回转操作手 轮中的一种或几种。所述的操作手轮也是控制射流变化关节、仰俯角转角关节、水平回转关节的活动，与电机变速箱输出轴同轴相连。
本实用新型同现有技术相比，其创新要点在于1、具有遥控、现场 电控、现场手动操作方式集于一体，操作互相不受牵制及制约，无需功能 切换，可多人进行遥控、现场电控操作，灵活简便，适应灭火现场复杂的
操作条件及使用环境变化；2、机电一体化设计，智能化判别炮体运动六 个方向的极限，无外围电控极限控制行程开关，消除和避免了消防炮外围 电器件极易受损的缺陷，消除电控行程控制及手动行程控制的传动死点， 由智能化控制判别炮体的极限位置，进行运转行程控制及运转极限电机过 流的保护控制；3、具有自摆功能，且可任意控制其自摆角度及摆角的整 体位移，提高灭火效率；4、将微单片机控制技术应用于移动式消防水炮 上，炮体系统设计人性化，手动、电控操作简便、易懂、易观察系统运作， 有操作指示窗，显示电量，及操作功能显示，功能醒目，操作简便。其技 术关键在于具有自摆功能，与传统的有自摆功能的机械式消防水炮相比有 以下几点技术优点A、不损失水流流量及水压；B、可任意选择多种摆 角幅度；C、在使用中，不停水即可调整摆角的整体位移；D、与水力自 摆炮相比，由于是电控、遥控操作，角度及摆幅位移操作迅速简便，反应 快速。且可遥控操作无需现场停水操作，且无劳动强度。 [
]
图1为本实用新型主视图2为本实用新型中自喷头的局部放大图3为本实用新型俯视图；图4为本实用新型自动泄水口的局部放大结构图5为本实用新型电控系统的电原理图6为本实用新型自摆系统的电原理图7为本实用新型中自动冷却喷淋电气简图8为本实用新型自摆功能框图9为本实用新型电量显示电路图10为本实用新型遥控接收(板)电路图ll为霍尔传感器原理图12为本实用新型自摆功能模块电控原理图； 图13为本实用新型左转控制电机工作控制电路图； 图14为本实用新型右转控制电机工作控制电路图； 图15为本实用新型上仰控制电机工作控制电路图； 图16为本实用新型下俯控制电机工作控制电路图； 图17为本实用新型直流控制电机工作控制电路图； 图18为本实用新型喷雾控制电机工作控制电路图； 图19为本实用新型左转(右转)控制电路图； 图20为本实用新型上仰(下俯、直流、喷雾)控制电路图。 参见图1、图2、图3、图4， 1为消防炮本体，2为控制电路盒，3 为射流控制电机，4为仰俯角控制电机，5为水平回转控制电机，6为水 流喷嘴，7为支據腿，8为射流操作手轮，9为仰俯角操作手轮，10为水 平回转操作手轮，ll为射流变化关节，12为仰俯转角关节，13为水平回转操作关节；14为自动冷却喷淋头，15为自动泄水口， 16为阀门，17为 电磁阀，18为泄水堵，19为橡胶阀片，20为炮管。
参见图5， 31为电控箱操作，32为接收遥控操作，33为信号判别与 组合，34为单片机信号译码及综合控制(软件控制)，35为输出及电流极 限信号反馈。
参见图6， 41为电控箱操作，42为遥控操作，43为自摆起始位置及 起始方向判别，44为单片机信号译码及综合控制(软件控制)，45为自摆 电机，46为输出及电流极限信号反馈。 [具体实施方式
]
参见图l,图2,图3，本实用新型包括消防炮本体l、控制电路盒2、 射流控制电机3、仰俯角控制电机4、水平回转控制电机5、水流喷嘴6、 支撑腿7、射流操作手轮8、仰俯角操作手轮9、水平回转操作手轮10、 射流变化关节ll、仰俯转角关节12、水平回转操作关节13,其特征在于 所述的消防炮本体1上设有控制电路盒2，以控制电机实现转动、摆动或 自摆，控制电路盒2的右方设有手动操作系统，手动操作系统中位于消防 炮本体1向上弯曲的转弯处铰接有水平回转操作关节13，水平回转操作 关节13与水平回转操作手轮10相连接，水平回转操作手轮10后方设有 水平回转控制电机5;消防炮本体1的右侧铰接有仰俯转角关节12,仰俯 转角关节12与仰俯角操作手轮9相连接，仰俯角操作手轮9右方设有仰 俯角控制电机4:消防炮本体l的尾部铰接有射流变化关节ll，射流变化 关节11与水流喷嘴6相连接;消防炮本体1底部设有支撑鼴7。为了达到较好的支據效果，支撑腿至少设有四个。
参见图2，自喷头包括自动冷却喷淋头14、阀门16、电磁阀17、自 动喷淋控制电路，自喷头上端设有若干出水孔，出水孔下面为储水内腔， 内腔中设有闳门16，阀门通过电磁阀17控制其开闭，阀门初始状态为关 状态，内腔外部设有电磁阀17,控制电路盒中的自动喷淋电路控制电磁 阀，当设备环境温度上升，温度检测传感器自动检测，通过控制系统打开 电磁阀，利用炮腔内的工作水源通过喷淋头对自身电控系统喷淋冷却，保 障设备的正常运作。
参见图4,自动泄水装置包括自动泄水口 15、泄水堵18、橡胶阖片 19、炮管20,自动泄水口贯穿泄水堵至炮管内腔，炮管内腔设有橡胶阀 片，橡胶阀片与泄水堵之间设有间隙。当炮腔内的水压大于0.2Mpa时， 橡胶阀片受水压推力堵住泄水孔，泄水口自动关闭；当炮腔内水压低于 0.2Mpa时，泄水口自动开启，水流通过橡胶阀片与泄水堵之间的间隙由 泄水孔排出，当设备使用完毕时泄水口自动排尽炮腔内剩余水，达到了自 动泄水功能，减轻消防员的劳动强度及防止冰冻地区使用后的结冰。
参见图7，自动冷却喷淋控制电路包括温度感应电路、信号判断电路、 延时电路、驱动电路、输出端，各部分依次连接，温度感应电路包括热敏 电阻；延时电路包括电阻R1和电容C,信号判断电路输出端与二极管D1 正极端相连接，二极管D1负极端分别与电阻R1和电容C一端连接，电 容C另一端接地电位；驱动电路包括继电器J、 二极管D2、三极管T，继 电器J与二极管D2相并联再与三极管T集电极相连接，三极管T发射极接地电位，电阻R1和电阻R2分压后为三极管T基极提供偏置电压，电 阻R2另一,接微机控制端；输出端由电磁阀控制，电磁阀一端与继电 器J常开触点连接，另一端与地电位连接。自动喷淋装置底部与炮体相通, 当消防炮设备工作环境温度高于70X:时，电磁阀17收到来自控制盒传来 的信号驱动阀门16打开，利用炮腔内的水流通过控制电磁阙喷淋头自身 冷却，保障设备的正常运作。
参见图8，为本实用新型自摆电控框图，遥控接收板接收远程遥控信 号，通过微处理器驱动电机，电机控制射流变化关节、仰俯角转角关节、 水平回转关节的活动，轴感应器装有磁钢感应轴，每转4个脉冲，通过脉 冲输出将脉冲信号反馈给为处理器计数、判别，此时炮体水平摆动。电控 系统操作指令由现场手控与远程遥控并联输入，消防炮的左转及右转因与 自摆功能结合，除该"左转"、"右转"操作指令送入单片机输入，其余"上 仰、下俯、直流、喷雾"四个指令直接进入继电器控制。系统接受操作指 令，分别由各继电器执行控制输出24V电压分别驱动直流电机执行机械动 作，使炮体按指令运转。电机执行在机械动作受到极限运转位置阻力后， 发生堵转。使电机产生瞬间电流上升，产生堵转电流，堵转电流在串联的
取样电阻上产生上升压降，该压降通^:取样调节由光耦反馈到控制继电器
切断输出电路，并保持延迟5秒钟，避免操作者按住按钮不放产生的死循 环。从而达到电控行程限位控制的目的。自摆功能的执行操作，电路中穿 插单片机及单片机控制电路，上述的"左转"、"右转"操作指令均输入单 片机输入口，单片机在接受自摆功能开通及自摆角度选择指令后，单片机输出口即输出执行继电器输出24V电压驱动电机执行机械动作。机械机构 中通过装于传动轴的霍尔传感器反馈计数脉冲，使单片机计数判断自摆的 水平运转角度，进行微控，当单片机在程序执行中，遇到"左转"、"右转" 点动操作指令输入时，程序执行中断，保留原脉冲计数，优先按点动操作 指令执行，使设备在使用过程中，达到不停水，即可调整摆角的整体位移。 当单片机未执行自摆功能时，"左转"、"右转"按常规执行点动控制。自
摆功能设有40度，60度、80度三档角度的摆动幅度。
参见图9，电源采用J4500X20镍氢可充电池组，提供系统供电24V 电源，配套有外接AC 220V充电器。控制电路盒的电量显示电路包括发 光二极管、电阻、10位发光二极管图条显示电路LM3914，七个发光二极 管分别连接LM3914的七个管脚，LM3914的信号输入端(SIG)连接电 位器并接地，管脚REFOUT和管脚REFADJ连接分压电阻来维持它们间 的基准电压。
参见图IO,遥控接收(板)电路包括射频收发器2510芯片、晶体二 极管、电阻，射频收发器2510芯片的八个管脚分别连接八个晶体二极管, 晶体二极管连接电阻并接地，八个连接线路分别实现接收"直流、喷雾、 左转、右转、上仰、下俯、角度、自摆等电控系统操作指令的功能。
参见图13，为本实用新型左转控制电机工作控制电路图，包括接口 芯片VH、继电器LJ1C、光电耦合器、晶体三极管Q、发光二极管ED、 晶体二极管D,接口芯片VH的管脚1分别连接光电耦合器中的发光二极 管的负极端和另一个发光二极管ED的正极端，发光二极管ED的负极端连接继电器常开触点JIB并接地；接口芯片VH的管脚2连接电容Cl 一 端，电容C1另一端连接继电器常开触点J1B并接地；光电耦合器中的发
光二极管的正极端连接电位器，光电耦合器中的光敏三极管射极连接电容
C2和晶体三极管Q的基极，晶体三极管Q的射极接地，晶体三极管Q的 集电极连接继电器LJ1C线圈和晶体二极管D —端。
参见图14,为本实用新型右转控制电机工作控制电路图，与图13不 同在于接口芯片VH的管脚1分别与发光二极管ED的负极端和电位器 一端连接，发光二极管ED的正极端连接继电器常开触点J2B并接地，电 位器拨片(电位器由一个电阻体和一个转动或滑动系统组成，这里称一个 转动或滑动系统为拨片)连接光电耦合器中的发光二极管的正极端，晶体 三极管Q的集电极连接继电器LJ2C线圈和晶体二极管D —端。
参见图15,为本实用新型上仰控制电机工作控制电路图，与图13不 同在于接口芯片VH的管脚4分别连接光电耦合器中的发光二极管的负 极端和发光二极管ED的正极端，发光二极管ED的负极端连接继电器常 开触点J5B并接地，接口芯片VH的管脚3连接电容C1一端，晶体三极 管Q的集电极连接继电器LJ5C线圈和晶体二极管D —端。
参见图16，为本实用新型下俯控制电机工作控制电路图，与图14不 同在于电路接口芯片VH的管脚4分别连接电位器一端和发光二极管 ED的负极端，发光二极管ED的正极端连接继电器常开触点J6B并接地， 接口芯片VH的管脚3连接电容C1一端，晶体三极管Q的集电极连接继 电器LJ6C线鬮和晶体二极管D —端。参见图17，为本实用新型直流控制电机工作控制电路图，与图13不 同在于接口芯片VH的管脚2分别连接光电耦合器中的发光二极管的负 极端和发光二极管ED的正极端，发光二极管ED的负极端连接继电器常 开触点J3B并接地，接口芯片VH的管脚1连接电容Cl 一端，晶体三极 管Q的集电极连接继电器LJ3C线圈和晶体二极管D —端。
参见图18,为本实用新型喷雾控制电机工作控制电路图，与图14不 同在于接口芯片VH的管脚2分别连接电位器一端和发光二极管ED的 负极端，发光二极管ED的正极端连接继电器常开触点J4B并接地，接口 芯片VH的管脚1连接电容Cl 一端，晶体三极管Q的集电极连接继电器 LJ4C线豳和晶体二极管D —端。
图13，图14…，图18中，电机工作控制电路控制的是控制射流变化 关节、仰俯角转角关节、水平回转关节的活动。
参见图19，该电路包括晶体二极管、继电器J1A、晶体三极管、发光 二极管，晶体三极管的集电极分别连接继电器J1A线镧和晶体二极管正极 端，晶体二极管负极端与继电器触点J2B —端连接，继电器触点J2B另一 端连接继电器触点LJ1B —端，继电器触点LJ1B另一端与发光二极管正 极端连接。
控制右转电路图与图19不同之处在于晶体三极管的集电极分别连 接继电器J2A线圈和晶体二极管正极端，晶体二极管负极端与继电器触点 J1B—端连接，继电器触点J1B另一端连接继电器触点LJ2B—端，继电 器触点LJ2B另一端与发光二极管正极端连接。参见图20，该电路包括晶体二极管、继电器J5A、发光二极管、开关， 开关一端分别连接继电器J5A线圈和晶体二极管正极端，晶体二极管负极 端与继电器触点J6B —端连接，继电器触点J6B另一端连接继电器触点 LJ5B —端，继电器触点U5B另一端与发光二极管正极端连接。
控制下俯电路与图20不同之处在于开关一端分别连接继电器J6A 线圈和晶体二极管正极端，晶体二极管负极端与继电器触点J5B —端连 接，继电器触点J5B另一端连接继电器触点LJ6B—端，继电器触点LJ6B 另一端与发光二极管正极端连接。
控制直流电路与图20不同之处在于开关一端分别连接继电器J3A 线圈和晶体二极管正极端，晶体二极管负极端与继电器触点J4B —端连 接，继电器触点J4B另一端连接继电器触点U3B —端，继电器触点LJ3B 另一端与发光二极管正极端连接。
控制喷雾电路与图20不同之处在于开关一端分别连接继电器J4A 线圈和晶体二极管正极端，晶体二极管负极端与继电器触点J3B —端连 接，继电器触点J3B另一端连接继电器触点LJ4B—端，继电器触点U4B 另一端与发光二极管正极端连接。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，这种产品的制造 技术对本专业的人来说是容易实施的。
例1由遥控器中发出调节消防炮射流大小的指令，无线遥控接收端 接受了上述指令后,将其传递至信号组合处,经单片机译码及综合控制后， 将指令输出给输出及电流极限信号反馈端，最后再传至射流控制电机，射流控制电机控制射流变化关节，实现调节射流形状及大小的目的。
例2
以下结合附图对本实用新型做进一步的描述由操作人员直接 在控制盒2上输入调节消防炮仰俯角度的指令，电控系统接受指令后，将 其传递至信号组合处，经单片机译码及综合控制后，将指令输出给输出及 电流极限信号反馈端，最后再传至仰俯角控制电机，仰俯角控制电机控制 仰俯转角关节，实现调节仰俯角角度的目的。
参见图8，对本实用新型进行操作后，可实现其自摆功能。
权利要求1、一种三控三自式消防炮，包括消防炮本体(1)、控制电路盒(2)、射流控制电机(3)、仰俯角控制电机(4)、水平回转控制电机(5)、水流喷嘴(6)、支撑腿(7)、射流操作手轮(8)、仰俯角操作手轮(9)、水平回转操作手轮(10)、射流变化关节(11)、仰俯转角关节(12)、水平回转操作关节(13)，其特征在于所述的消防炮本体(1)上设有控制电路盒(2)，以控制电机实现转动、摆动或自摆，控制电路盒(2)的右方设有手动操作系统，手动操作系统中位于消防炮本体(1)向上弯曲的转弯处铰接有水平回转操作关节(13)，水平回转操作关节(13)与水平回转操作手轮(10)相连接，水平回转操作手轮(10)后方设有水平回转控制电机(5)；消防炮本体(1)的右侧铰接有仰俯转角关节(12)，仰俯转角关节(12)与仰俯角操作手轮(9)相连接，仰俯角操作手轮(9)右方设有仰俯角控制电机(4)；消防炮本体(1)的尾部铰接有射流变化关节(11)，射流变化关节(11)与水流喷嘴(6)相连接；消防炮本体(1)底部设有支撑腿(7)。
2、 根据权利要求1所述的三控三自式消防炮，其特征在于戶，的控制电路盒(2)为现场电动控制鹏控控制的。
3、 根据权利要求1 ，的三控三自式消防炮，其特征在于仰俯转角关节(12)处的炮体底部设有自动泄水装置，包括自动泄水口 (15)、泄水堵 (18)、橡胶阀片U9)、炮管(20)，自动泄水口贯穿泄水堵至炮管内腔，炮管内腔设有橡胶阀片，橡胶阀片与泄水堵之间设有间隙。
4、 根据权利要求1所述的三控三自式消防炮，其特征在于控制盒电路设 有自摆功能模块，包括PIC单片机、整^g制电路，其电路由外部控制 信号输入、位移传感器输入、温度传感器输入、电路输出控制三个转节 的电机执行机构。
5、 根据权利要求4所述的三控三自式消防炮，其特征在于自摆功能设有 三档角度的摆动幅度。
6、 根据权利要求1所述的三控三自式消防炮，其特征在于消防炮本体(1)上设有自喷淋装置，包括自动冷却喷淋头(14)、阀门(16)、电磁阀(17)、自动喷淋控制电路。
7、 根据权利要求6所述的三控三自式消防炮，其特征在于所述的自动喷淋控制电路包括温度感应电路、信号判断电路、延时电路、驱动电路、输出端，各部分依次连接，，感应电路包括热敏电阻；延时电路包括 电阻R1和电容(C)，信号判断电路输出端与二极管Dl正极端相连接， 二极管D1负极端分别与电阻R1和电容(C) 一端连接，电容(C)另一 端接地电位；驱动电路包括继电器(J)、 二极管D2、三极管(T)，继电 器(J)与二极管D2相并联再与三极管(T)集电极相连接，三极管(T) 皿极接地电位，电阻R1和电阻R2分压后为三极管(T)基极提供偏置 电压，电阻R2另一，^m机控制端；输出端由电磁阀控制，电磁阀一 端与继电器(J)常开触点连接，电磁阀另一端与地电位连接。
专利摘要本实用新型涉及一种消防炮，具体地说是一种三控三自式消防炮，其特征在于消防炮本体上设有控制电路盒，控制电机实现转动、摆动或自摆，控制盒的右方设有手动操作系统，手动操作系统中位于消防炮本体向上弯曲的转弯处铰接有水平回转操作关节，水平回转操作关节连接水平回转操作手轮，水平回转操作手轮后方设有水平回转控制电机；消防炮本体的右侧铰接有仰俯转角关节，仰俯转角关节连接仰俯角操作手轮，仰俯角操作手轮右方设有仰俯角控制电机；消防炮本体的尾部铰接有射流变化关节，射流变化关节连接喷嘴。控制方式有电控、遥控、手控等，利用消防炮工作时流动的水源实现控制的喷淋，利用炮腔内的水压下降实现自动泄水。
文档编号A62C31/02GK201257252SQ20072019915
公开日2009年6月17日 申请日期2007年12月12日 优先权日2007年12月12日
发明者王永福 申请人:上海芜津消防设备有限公司