塔式起重机传动系统用热检测器的制作方法

本发明涉及塔式起重机，特别是一种塔式起重机传动系统用热检测器。

背景技术：

塔式起重机是建筑工地上最常用的一种起重设备，主要用于房屋建筑施工中物料的垂直和水平输送及建筑构件的安装。制动器正常运行能够保证塔式起重机正常运行，决定塔式起重机的安全作业。通常塔式起重机上用的制动器有两种，分别是液压制动器和电磁制动器。然而，很多厂家生产的塔式起重机均无对电磁制动器的运行情况做检测，可能会因为制动器的损坏造成严重的安全事故。

通常，很多塔式起重机的起升机构、回转机构、变幅机构的传动系统中，均采用电磁制动器做制动系统。电磁制动器通常由刹车片、制动衔铁、制动线圈组成。当塔机制动器正常运行时，电磁制动器温度略高于大气温度。当塔机制动电路出现故障时，电机仍然正常运转，而制动器无法打开。此时电机克服制动器运行，导致制动器温度迅速升高。通常，操作人员无法第一时间发现故障，如果未立即切断传动系统的输入指令，几秒钟产生的温度将瞬间造成刹车片磨碎，制动衔铁烧烤变形，制动线圈绝缘下降，对电机的冲击也相当大。

中国实用新型专利CN 204251219 U公开了一种塔式起重机。所述塔式起重机包括起重机本体、地面操作室和智能控制系统。所述智能控制系统包括相互电连接的视频监控显示器、报警器、塔体控制器、射频识别标签、红外一体摄像机、红外热成像仪、电子重量感应器、雷达控制器和超声波传感器，所述视频监控显示器和所述报警器设于所述地面操作室，所述塔体控制器、所述射频识别标签、所述红外一体摄像机、所述红外热成像仪、所述电子重量感应器、所述雷达控制器和所述超声波传感器均设于所述起重机本体。虽然此实用新型提供的塔式起重机把操作室设在地面，采用智能控制系统对塔式起重机进行监控，降低操作人员的工作强度和危险，提高工作效率；但是此实用新型未能对塔式塔式起重机传动系统进行全面监控。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是提供一种监控电磁制动器或回转电机工作状态的热检测器。

为解决上述的技术问题，本发明的塔式起重机传动系统用热检测器，包括设置在塔式起重机回转电机或电磁制动器上的热敏电阻，所述热敏电阻通过插接件与微控制单元的A/D采样模块相连接，所述A/D采样模块与微控制器输入端相连接，所述微控制器输出端分别与报警模块和显示模块相连接；所述微控制单元还包括按键模块，所述按键模块与微控制器输入端相连接；所述微控制器输出端通过继电器模块与塔机电控模块相连接。

进一步的，所述A/D采样模块包括惠斯通电桥和放大器，所述惠斯通电桥的输入端与热敏电阻相连接，所述惠斯通电桥输出端与放大器输入端相连接，所述放大器输出端与低通滤波器输入端相连接，所述低通滤波器输出端与微控制器输入端相连接。

更进一步的，所述放大器为集成单电源仪表放大器AD623。

更进一步的，所述低通滤波器为二阶巴特沃斯低通滤波器。

进一步的，所述报警模块包括蜂鸣器和开关三极管Q3，所述蜂鸣器两端分别与电源和开关三极管Q3发射极相连接，所述开关三极管Q3基级与微控制器输出端相连接，所述开关三极管Q3的集电极接地。

进一步的，所述继电器模块包括继电器K1和光耦U11，所述光耦U11的1号管脚通过电阻R32与3.3V电源相连接，所述光耦U11的2号管脚与微控制器输出端相连接；所述光耦U11的3号管脚接地，所述光耦U11的4号管脚通过电阻R33与三极管Q1基极相连接，所述光耦U11的4号管脚通过电阻R31与三极管Q1发射极相连接，所述三极管Q1发射极与12V电源相连接相连接；所述三极管Q1集电极与继电器K1的4号管脚相连接，所述继电器K1的5号管脚接地；所述继电器K1的4号管脚与5号管脚之间反接二极管D2。

进一步的，所述热敏电阻设置在塔式起重机回转电机上，所述热敏电阻为两个或两个以上，所述每个热敏电阻单独通过一个A/D采样模块与微控制器输入端相连接。

进一步的，所述微控制器输出端通过串口模块与PLC控制器相连接。

采用上述结构后，本发明可以用来监控电磁制动器或回转电机的温度，电磁制动器温度判断是否超出范围，所有回转电机温度作比较，避免了整个系统的损坏。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明塔式起重机传动系统用热检测器的结构框图。

图2为本发明A/D采样模块的电路原理图。

图3为本发明报警模块的电路原理图。

图4为本发明继电器模块的电路原理图。

图中：1为热敏电阻，2为插接件，3为微控制单元，4为塔机电控模块，5为惠斯通电桥，6为二阶巴特沃斯低通滤波器，7为PLC控制器

301为微控制器，302为A/D采样模块，303为按键模块，304为报警模块，305为显示模块，306为继电器模块，307为串口模块

具体实施方式

如图1所示，本发明的塔式起重机传动系统用热检测器，包括设置在塔式起重机回转电机或电磁制动器上的热敏电阻。热敏电阻没有机械损耗，通常比现有某些塔式起重机上的针对液压制动器用的机械式制动确认开关性能好。当用于检测电磁制动器时，只用到一个通道，就是采用1个热敏电阻通过A/D采样模块302与微控制单元3的微控制器301输入端相连接。该电路用来采样热传感器采集到的电压信号，将其放大、滤波后送至微控制器301。当塔机制动电路出现异常而传动系统继续运行时，电磁制动器温度瞬间升高，热敏电阻能够采样到温度的变化，当温度上升到设定的阀值后，迅速切断传动系统输入指令，避免故障的恶化。本实施方式中热敏电阻RL通过插接件2由三线制接法接入电路，因为热敏电阻RL采用胶黏在制动器上，瞬间温度会很高，容易导致热敏电阻损坏，通过三线制接法可以便于更换热敏电阻RL。

扩展了装置的用途，可以用来检测塔机回转电机的好坏。当用来检测回转电机时，采用两个或两个以上的热敏电阻，每个热敏电阻单独通过一个A/D采样模块302与微控制器301输入端相连接。本实施方式中热检测电路是三个完全相同的采样通道，三个通道的输出接至微控制器引脚上。通常，当塔机回转电机有一个烧坏后，因为其他电机正常工作，该电机被其他电机拖动运转，从外观看，很难发现该电机已经损坏。当电机损坏后，扭矩的输出全部由其他电机承担，对其他电机的负担相当大。在工作人员发现塔机不能运转后，通常两台电机均已损坏。力矩电机有自身的堵转性能。通常，在晶闸管移相触发控制电机电压的情况下，力矩电机的电压与频率不成比例，电机堵转运行发热，热量能在承受范围内时，不会对电机造成损伤。该电路可以分别采集几台电机的温度值，并对温度值进行比较和计算，如果两台电机温度相差较大，则需要停机检查，这样可以防止人工检查。

所述热敏电阻通过插接件2与微控制单元3的A/D采样模块302相连接，所述A/D采样模块302与微控制器301输入端相连接，所述微控制器301输出端分别与报警模块304和显示模块305相连接；所述微控制单元3还包括按键模块303，所述按键模块303与微控制器301输入端相连接；所述微控制器301输出端通过继电器模块306与塔机电控模块4相连接。其中，显示模块305采用BTL002段式液晶屏，能够被单片机MSP430F4152自带的LCD驱动器驱动，该液晶屏能够显示制动器的运行时间和系统故障运行状态代码。按键模块303包括8个按键，8个按键由接8个上拉电阻后连接至74LS165的并行接口将其转换为串行信号，送至单片机MSP430F4152，其中ENTER为写入键、RESET为复位键、SET为设置键、UP为上行键、DOWN为下行键、SHIFT为移位键、MODE为模式选择键、DEL为返回键。

进一步的，所述微控制器输出端通过串口模块307与PLC控制器7相连接，这样便于对采用PLC控制器的塔式起重机进行控制。串口模块307由SP3232芯片将TTL电平转换为RS232电平，用来控制PLC类型塔机，方便切断塔机PLC输出。

本实施方式中，微控制器301选用单片机MSP430F4152，整个电路采用电源电路供电，电源电路通过整流电路将交流整流成直流，然后通过LM5575宽电压降压芯片将电压降至12V，通过AMS1117-5V稳压至5V，再经过TPS78233将电压稳压至3.3V供单片机工作，12V或5V电压可以给继电器或其它元器件供电。

如图2所示，所述A/D采样模块包括惠斯通电桥5和放大器U3，放大器U3采用集成单电源仪表放大器AD623，有好的灵活性。它能在单电源+3V到+12V下提供满电源幅度的输出。允许使用单个增益设置电阻进行增益编程。本实施方式中惠斯通电桥5由电阻R2、R3和R10组成，所述电阻R2通过电阻R1与3.3V电源相连接。所述电阻R2和电阻R1的中间连接点通过三端稳压二极管U1接地，所述三端稳压二极管U1与地之间并联电阻R5，三端稳压二极管U1采用TL431。所述惠斯通电桥5的输入端与热敏电阻RL相连接，热敏电阻RL采用PT100。所述惠斯通电桥5输出端放大器U3的2号管脚和3号管脚相连接，放大器U3的1号管脚和8号管脚之间连接电阻R4。放大器U3的1号管脚通过电容C1和C2的并联电路接地。所述放大器U3输出端与低通滤波器输入端相连接，所述低通滤波器输出端与微控制器输入端ADC0相连接。所述低通滤波器为二阶巴特沃斯低通滤波器6，由U2A和U2B组成，U2A和U2B为LMC6572。放大器U3的6号管脚通过电阻R8与U2B的5号管脚相连接，U2B的5号管脚通过电容C4接地，U2B的6号管脚与7号管脚相连接。U2B的7号管脚通过电阻R6、电阻R7的串联电路与U2A的3号管脚相连接，U2A的3号管脚通过电容C3接地，U2A的2号管脚与1号管脚相连接。电阻R6和电阻R7的中间连接点通过电容C5与U2A的1号管脚相连接。其中，电阻R1为5.1K，电阻R2、R3、R5为2K，电阻R10、R4为1K，电阻R8为15.8K，电阻R6为4.87K，电阻R7为11K；电容C1为10μF，电容C2为0.1μF，电容C3、C4为10nF，电容C5为47nF。

如图3所示，所述报警模块包括蜂鸣器LS1和开关三极管Q3，所述蜂鸣器LS1两端分别与电源和开关三极管Q3发射极相连接，所述开关三极管Q3基级与微控制器输出端BEEP相连接，所述开关三极管Q3的集电极接地。微控制器301发送报警信号，通过三极管Q3放大后，驱动有源蜂鸣器LS1报警。

如图4所示，所述继电器模块包括继电器K1和光耦U11，所述光耦U11的1号管脚通过电阻R32与3.3V电源相连接，所述光耦U11的2号管脚与微控制器输出端相连接；所述光耦U11的3号管脚接地，所述光耦U11的4号管脚通过电阻R33与三极管Q1基极相连接，所述光耦U11的4号管脚通过电阻R31与三极管Q1发射极相连接，所述三极管Q1发射极与12V电源相连接相连接；所述三极管Q1集电极与继电器K1的4号管脚相连接，所述继电器K1的5号管脚接地；所述继电器K1的4号管脚与5号管脚之间反接二极管D2。继电器模块由微控制器301的RELAY ON管脚发送信号，经光耦U11隔离驱动，并经过三极管Q1放大后驱动继电器K1。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域熟练技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对本实施方式做出多种变更或修改，而不背离发明的原理和实质，本发明的保护范围仅由所附权利要求书限定。