自動罐簾門設(shè)計說明書

::Word行業(yè)資料分享-可編輯版本-雙擊可刪 ====Word====Word行業(yè)資料分享-可編輯版本-雙擊可刪====1緒論1.1導(dǎo)言罐籠是礦山立井中廣泛使用的一種重要的運輸設(shè)備，它主要的作用是對人和物料的提升，其運行狀況正常與否直接影響生產(chǎn)的效率和安全。《煤礦安全規(guī)程》04版（以下簡稱《規(guī)程》）規(guī)定：專為升降人員和升降人員與物料的 罐籠（包括有乘人間的箕斗），進(jìn)出口必須裝設(shè)罐門或罐簾，高度不得小于1.2m罐門或罐簾下部邊緣至罐的底部的距離不得超過250mm簾橫桿的間距不得大于200mm，罐門不得外開。1.2對當(dāng)前幾種型式罐簾門的比較分析根據(jù)《規(guī)程》規(guī)定，目前國內(nèi)專為升降人員和升降人員與物料的罐籠的 罐門或罐簾（以下統(tǒng)稱為罐簾門），有下列類型： （1） 左右兩側(cè)靠豎桿定位、靠人工托起、靠重力下滑的上下滑動式柵欄門適用于升降人員和升降人員與物料的罐籠。 此種柵欄門的優(yōu)點是適用范圍廣。常規(guī)設(shè)計中采用圓鋼兩端彎成圓環(huán)作 橫桿，橫桿之間用金屬鏈連接限制橫桿間距，左右兩則用圓鋼作罐簾限位升降移動導(dǎo)桿，用罐簾吊鉤將打開的罐簾吊起固定，設(shè)計簡單，便于加工制造和維修。 它的缺點是在打開罐簾時，需讓橫桿兩端平行上移，否則阻力增大，難 以開啟到位。為保證罐簾有足夠的強度，使罐籠在最大額定乘載人員情況下,因外力作用突然傾斜時，乘罐人員不會因罐簾強度不足而出罐墜井，因而罐 簾橫桿通常采用直徑18mm以上的圓鋼或外徑20mm以上的鋼管制造，一個1 噸標(biāo)準(zhǔn)罐籠的罐簾約重3千克，罐籠越寬，罐簾越重，打開罐簾門的操作越 困難，通常需二人配合操作才能打開。把鉤工當(dāng)班期間需頻繁操作罐簾門， 勞動強度大，易疲勞。另外橫桿連接鏈易磨損，故障率較高。 （2） 繞固定轉(zhuǎn)軸限位旋轉(zhuǎn)的雙扇內(nèi)開水平轉(zhuǎn)動式柵欄門。它適用于升降人員和加寬型的升降人員與物料的罐籠。 它的優(yōu)點是常規(guī)設(shè)計中采用角鋼或鋼管、帶鋼焊接，強度大，安全系數(shù) 較大，開門省力，把鉤工操作勞動強度低，易操作。 它的缺點是在開柵欄門時需占用罐籠內(nèi)較大的有效空間，對標(biāo)準(zhǔn)罐籠而言，采用此安全門只能作升降人員，不能兼用升降標(biāo)準(zhǔn)礦車，因而降低罐籠的使用效率。 上下兩端限位，只能沿水平方向左右移動的水平拉動式柵欄門。僅適用于單純升降人員的罐籠。它的優(yōu)點是常規(guī)設(shè)計中，采用圓鋼和金屬鏈環(huán)連接制造，設(shè)計簡單，便于操作，把鉤工勞動強度低，罐籠門不占有罐籠內(nèi)的有效乘人空間。它的缺點是在罐籠端頭部裝有罐簾限位移動橫桿，因此不能進(jìn)出升降礦車。另外還有沿上部轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的上開式等其它不常見形式。1.3總結(jié)以前設(shè)計的幾種罐簾門的門型輕型無極繩式罐籠柵欄門設(shè)計中應(yīng)解決的關(guān)鍵問題罐簾門的橫桿及連接繩或鏈環(huán)材質(zhì)密度大，強度低，開啟操作費力,故障率高，安全可靠性差。開關(guān)罐簾門時橫桿在上下運行過程中兩端位移量不同，摩擦阻力大,動作不靈活。系統(tǒng)運行原理如圖1T所示，當(dāng)簾子下端橫桿任意部位受向上的作用力時，以左端受力為例，動作過程如下：力F作用于橫桿左端一橫桿左端上移一與橫桿左端固定的無極繩帶動滑輪II、III、IV順時針旋轉(zhuǎn)一與橫桿右端固定的無極繩帶動橫桿右端與左端同步上移一橫桿右端下部無極繩上移一帶動滑輪I、V、VI逆時針旋轉(zhuǎn)一系統(tǒng)實現(xiàn)同步運行。IIJ.-Ij.謨KtI■/卻*1"IA.郵,」5i勺圖1-1輕型無極繩式罐籠柵欄門由上述分析可知，該罐簾門下部橫桿任意點受力，整個罐簾門都會左右平衡同步上移或下落.從而避免了左右兩邊運行不同步把鉤工打開簾子困難問題的發(fā)生。它的優(yōu)點是適用于升降人員和升降人員與物料的各種罐籠，且不占用罐內(nèi)有效承載空間；罐簾底部橫桿兩端固定在無極繩上，在任意橫桿的任何部位施加向上或向下的作用力時，都能確保罐簾橫桿兩端沿上下垂直方向同步上下運行，運行阻力極??；罐簾橫桿采用密度小、抗彎曲性能好且彈性大的新型MC尼龍棒制造，橫桿連接的無極繩采用柔韌性好、伸長系數(shù)低的高強度尼龍繩或耐腐蝕、高強度、柔韌性好的鋼絲繩。因此整個罐簾門強度高，質(zhì)量輕（與原有尺寸的鋼制柵欄門相比僅為原質(zhì)量的3/10），耐腐蝕，耐磨損,操作靈活方便，故障維修率低它的缺點是設(shè)計較復(fù)雜，與尺寸、強度相同的鋼制柵欄門相比，造價較高。半自動彈簧儲能式罐簾門半自動彈簧儲能式罐簾門門型如圖1-2所示：1—鋼絲繩；2—鏈條；3—軸；4一儲能彈簧；4—儲能彈簧；5—護(hù)罩；6—繩輪；7—軸承；8—支架；9-銷軸；10一滑道；11—欄桿；12—導(dǎo)向輪總成；13—底部欄桿，14一閉鎖裝置圖1-2半自動彈簧儲能式罐簾門1） 研制原因（1） 以前使用的罐簾門是柵欄式罐簾門，靠罐簾門的重力下放，罐簾門兩側(cè)以鋼絲繩作導(dǎo)軌，把工開啟罐簾門時很費力，增加了把鉤工的勞動強度。（2） 把鉤工在用力開啟罐簾門時，經(jīng)常會因用力過猛而掉安全帽，不利于把鉤工的安全。（3） 上下井的乘罐人員經(jīng)常在罐籠還未停穩(wěn)的情況下，就先開啟罐簾門做下罐籠的準(zhǔn)備；還有個別人員在罐籠運行中就開啟罐簾門，不利于乘罐人員的安全。（4） 罐籠運行過程中，突然制動，罐簾門容易彈起，不利于乘罐人員和運送物料的安全，對井筒設(shè)備的安全不利。2） 半自動罐簾門的研制原理及制作（1） 半自動罐簾門的研制原理半自動罐簾門的是利用彈簧儲存能量的原理而制作的，罐簾門在人工關(guān)閉時，輕輕下拉即可，并靠彈簧儲存能量的原理儲存能量；罐簾門打開時，依靠彈簧儲存的能量，自動開啟。（2） 半自動罐簾門的組成半自動罐簾門主要有四部分組成：a、 罐簾門。由橫桿、縱鏈和軸承組成。橫桿和縱鏈組成可伸縮的罐簾門，軸承使罐簾門開啟、關(guān)閉靈活。b、 彈簧。儲存能量，使關(guān)閉的罐簾門在打開閉鎖時，依靠彈簧儲存的能量，自動開啟罐簾門。c、 導(dǎo)軌。固定關(guān)閉時的罐簾門，同時用于罐簾門開啟、關(guān)閉時的導(dǎo)向。d、 閉鎖裝置。用于關(guān)閉罐簾門時閉鎖，防止罐籠在運行中自動開啟。渦卷式罐簾門蝸卷式罐簾門是近幾年研制成功的一種罐簾門，它的門型如圖1-3所示，這套系統(tǒng)在關(guān)門時，向下輕拉罐門橫桿組，橫桿組在重力作用下牽引鋼絲繩,通過卷輥迫使渦卷彈簧儲能。門關(guān)好后，有相應(yīng)機(jī)構(gòu)將罐門緊固，方便可靠。開門時，渦卷彈簧釋放能量拉動橫桿組上提.情況也一樣，因而開門、關(guān)門時都很省力。此外，罐籠下大設(shè)備時，一般只需將橫桿組全部推往水平段導(dǎo)軌即可，操作方便。渦卷罐簾門比較適合單、雙層雙車罐籠使用。對于在投入罐籠的使用罐簾門。應(yīng)根據(jù)罐籠的特點設(shè)計相應(yīng)的安裝方式，并考慮安裝后對罐籠自身的影響，如增加了罐籠的質(zhì)量等。渦卷罐簾門安全、可靠、開啟輕便，且下大設(shè)備時不需拆卸，有一定實用價值和推廣價值。圖1-3 蝸卷式罐簾門1.4適用于升降人員與物料的各種罐籠的罐簾門的設(shè)計原則： 1） 罐簾門適用于升降人員與物料的各種形式罐籠，并能滿足最大額定乘載人員情況下的安全需要。 2） 罐簾門不占用罐內(nèi)有效乘載空間。 3） 罐簾門的開關(guān)動作靈活、安全、可靠，操作方便省力，維修量小，把工 人勞動強度低，有利于礦井提升的安全、高效進(jìn)行。1.5設(shè)計中應(yīng)解決的問題： 1） 簾門的橫桿及連接繩或鏈環(huán)材質(zhì)密度大、強度低、啟操作費力、故障率高、安全可靠性差。 2） 開關(guān)罐簾門時橫桿在上下運行過程中，兩端位移量不同，摩擦阻力大、動作不靈活。3） 以電機(jī)帶動減速器作為開關(guān)罐簾門的動力源，采用蓄電池供電。4） 利用單片機(jī)、動芯片、接近開關(guān)等電子元件組成的控制系統(tǒng)控制電機(jī)的動作狀態(tài)，從而使罐簾門開啟和關(guān)閉，實現(xiàn)豎井提升中罐簾門的自動控制。1.6設(shè)計中應(yīng)該考慮的問題 煤礦井下得環(huán)境特點及對礦用電氣設(shè)備的要求很嚴(yán)格。煤礦井下得空氣中含有沼氣和煤塵，在一定的條件下可以被點燃燃燒甚至發(fā)生爆炸，所以礦用電氣設(shè)備必須具有防爆性能。由于環(huán)境惡劣，井下供電系統(tǒng)及設(shè)備容易發(fā)====Word====Word行業(yè)資料分享-可編輯版本-雙擊可刪========Word====Word行業(yè)資料分享-可編輯版本-雙擊可刪====生漏電、人身觸電、短路、過負(fù)荷、點火災(zāi)、電雷管提前引爆等電氣事故，所以必須采用各種預(yù)防措施和設(shè)置必要得保護(hù)裝置，以防止各種電氣事故得發(fā)生。一但發(fā)生電氣事故，保護(hù)裝置應(yīng)迅速切斷故障部分的電源，防止事故得擴(kuò)大和惡化，這樣才能確保人員、礦井和設(shè)備得安全。安全用電是保證礦井安全生產(chǎn)得關(guān)鍵之一。井下環(huán)境條件惡劣，容易發(fā)生各種電器事故，需要采取各種預(yù)防措施和設(shè)置必要得保護(hù)裝置，才能提高礦井生產(chǎn)得安全水平；礦井下最重要的電氣保護(hù)是漏電保護(hù)、保護(hù)接地和過流保護(hù)，即井下三大保護(hù)。立井使用罐籠提升時，井口、井底和中間運輸巷的安全門必須與罐位和提升信號聯(lián)鎖；罐籠到位并發(fā)出停車信號后安全門才能打開；安全門未關(guān)閉,只能發(fā)出調(diào)平和換層信號，但發(fā)不出開車信號；安全門關(guān)閉后才能發(fā)出開車信號；發(fā)出開車信號，安全門打不開。井、井底和中間運輸巷都應(yīng)設(shè)置搖臺,并與罐籠停止位置、阻車器和提升信號系統(tǒng)聯(lián)鎖；罐籠未到位，放不下?lián)u臺,打不開阻車器；搖臺未抬起，阻車器未關(guān)閉，發(fā)不出開車信號。立井井口和井底使用罐座時，必須對罐座設(shè)置閉鎖裝置，罐座未打開，發(fā)不出開車信號。升降人員時，嚴(yán)禁使用罐座。在煤礦立井提升過程中環(huán)境的復(fù)雜性。考慮如下:豎井罐道中所用的電動機(jī)必須要考慮防爆；在罐道中空氣相對濕度大，要考慮電動機(jī)控制系統(tǒng)的密封抗?jié)穸饶芰Γ辉诠薜揽趤碜愿鞣矫娴母蓴_非常多，要考慮控制系統(tǒng)的抗干擾能力；在礦井生產(chǎn)過程考慮到礦工的素質(zhì)的原因，盡量避免罐簾門的傳動和控制機(jī)構(gòu)暴露在外面；不要占用罐籠內(nèi)較大的有效空間，且下大設(shè)備時不需拆卸的簾門機(jī)構(gòu)。::Word行業(yè)資料分享-可編輯版本-雙擊可刪 ::Word行業(yè)資料分享-可編輯版本-雙擊可刪 2自動罐簾門門型部分的分析及初步設(shè)計立井罐籠的罐門結(jié)構(gòu)形式多種多樣，但使用效果普遍不夠理想，以目前使用最多、向上開啟的簾式罐門為例，其結(jié)構(gòu)雖簡單，但比較笨重，橫桿易變形，罐久開啟也不靈活，“卡死”現(xiàn)象時有發(fā)生。尤其是寬罐籠，罐籠寬度大，罐門橫扦長，稍有變形罐門就難以打開，所以有些礦井將簾式罐門的立柱改為柔性鋼絲繩立柱.但安全性、可靠性又降低了。另外，罐籠下大設(shè)備時還需將罐門拆掉，影響了生產(chǎn)效率。因此通過綜合考慮煤礦現(xiàn)場操作的一些成熟的經(jīng)驗，經(jīng)過自己這些天來的對煤礦現(xiàn)場工作情況了解以及多種罐簾門型的深入研究，自行設(shè)計了一種門型和傳動部分，在門型、機(jī)械傳動的設(shè)計參考了早期一些門型設(shè)計，并把把其中的一些成熟的機(jī)構(gòu)保留了下來，在此基礎(chǔ)上又增加了自己的創(chuàng)新想法。在門型的設(shè)計中增加了許多零部件，詳細(xì)情況如表2-1所示，新型罐籠門的門型如圖1—1所示；表2-1門的零件及控制元件組成：安裝零件、部件作 用備 注滑輪傳遞動力、改變力的傳遞方向六個從動定滑輪；一個主動滑輪；從動調(diào)整滑輪張緊無極繩安裝在防水棚上；左右螺旋扣桿的左右端平；無極繩的松緊度；裝在無極繩上；軸承、彈簧、螺栓使主動桿更好的動作裝在主動長棒上；角鋼、螺栓使從動桿更好的動作裝在主動短棒上；新型MC尼龍棒作罐簾門橫杠四個從動短棒；一個主動長棒；不銹鋼繩懸掛罐簾門、傳遞動力懸掛繩；無極繩傳動；電動機(jī)驅(qū)動傳動系統(tǒng)安裝在防水棚上蓄電池為整個系統(tǒng)提供電源安裝在防水棚上滑道倒向、承受門力安裝在罐籠門兩側(cè)的門框上

1-電動機(jī)；2-從動調(diào)整滑輪;3-從動渭輪2；4-從動滑輪4；5-左右螺旋扣6-滑套;7-從幼桿；8-軸価；9-從動潸輪5；10-從沏滑輪6；11-主動桿12-滑道固定螺栓;13-f掛鋼絲繩；14-倒向角欽;13-吊環(huán)；16-滑道17-從動滑輪7；1B-?速器；19-從動滑輪3；2。-主動滑輪1；21-緩沖彈簧圖2-1自動罐簾門的門型3對簾門機(jī)械傳動部分的設(shè)計與計算及強度校核這部分是罐簾門的傳動部分和整個門承受力的主要部分，該結(jié)構(gòu)包括滑輪、滑道、鋼絲繩、主動桿、從動桿、滑道固定螺栓、軸承、導(dǎo)向角鋼、螺釘。罐簾門的上升和下降是由電動機(jī)帶動減速器，通過主動滑輪由鋼絲繩把力傳遞到主動桿上，使罐簾門進(jìn)行上升及下降。在此傳動系統(tǒng)中滑輪是改變力的傳遞方向的。3.1桿的強度校核：主動桿的強度校核罐簾門的主動橫桿采用新型MC尼龍棒，它的優(yōu)點罐簾橫桿采用密度小、抗彎曲性能好且彈性大。因此整個罐簾門強度高，質(zhì)量輕（與原有尺寸的鋼制柵欄門相比僅為原質(zhì)量的3/10）,耐腐蝕，耐磨損，操作靈活方便，故障維修率低；它的缺點是設(shè)計較復(fù)雜，與尺寸、強度相同的鋼制柵欄門相比較大，造價較高。從主動桿的形狀看截面是橢圓形，一是為了美觀，二是因為它是橢圓形沒有太大的棱角不會傷到工人。當(dāng)有巨大的力沖擊時是橫桿先彎曲再，因為強度不如滑道的大不會對滑到造成太大的影響。罐簾門主動桿的形狀如圖3—1所木：1EE0圖3-1罐簾門主動桿當(dāng)有人撞擊門簾時對橫桿的校核：假定撞擊力為2kN,撞擊力作用在桿的中心位置，因為作用在中心位置時比其他位置彎矩較大。====Word====Word行業(yè)資料分享-可編輯版本-雙擊可刪========Word====Word行業(yè)資料分享-可編輯版本-雙擊可刪========Word行業(yè)資料分享-可編輯版本-雙擊可刪 主動橫桿的受力如下圖所示：P由于橫桿上的載荷和支反力對跨度中心點對稱，Ra=Rb=萬=同在截面C左側(cè)的外力只有R，且R在截面C上引起的剪力是正的，故截面C上A A的剪力為Q=R=\kN。在跨度中點截面C左側(cè)的外力有R，且R引起的彎A A A矩為正，數(shù)值為RX0.6，故截面C上的彎矩為:AM=Rx0.6=1000x0.6=600N?mAA在有人撞擊簾門情況下的彎矩近似圖為：最大彎矩在跨度中點，且M=600N?m。A主動橫桿的截面是一個橢圓形，在計算時為了方便計算把它看成是長方形，因為它它只是一個簾門桿，它的尺寸大小對整個系統(tǒng)的精度影響不大只要有足夠的強度就可以了，基本的尺寸為長軸長為d=60mm,短軸長為a=40mm，那么由于是按照長方形的形狀計算抗彎截面系數(shù)，選取橢圓截面的最大長方形實體尺寸，長為c=45mm，寬為d=30mm；主動橫桿的抗彎截面系數(shù)為：=0.01x10-3ebh2 30x10-3x452x10-6=0.01x10-3W= = 于是有M€ , maxmax 600,0.01x10-3,60x106Pa,60MPa 通過對橫桿的計算校合，尼龍66的彎曲強度為98-107MPa抗彎強度完全符設(shè)計要求。那么橫桿所能承受的最大彎矩是：M,Wx€MAX,0.01x10-3x107x106,1070N?m 通過對橫桿的計算校合，尼龍66的彎曲強度為98?107MPa抗彎強度完全符設(shè)計要求。那么橫桿所能承受的最大彎矩是：M,Wx€MAX,0.01x10-3x107x106,1070N?mPM 1070-Rmax—max max2 0.6 0.6…R,1780N?mmax…P,2R,2x1780,3560N?mmax max 由計算可知橫桿在承受最大的力為3560N?m從動桿及兩端的角鋼 罐簾門的從動橫桿采用新型MC尼龍棒，主要是為了降低罐簾門的重量，既減少電動機(jī)的負(fù)載，降低電動機(jī)所消耗的功率，因為在罐籠上沒有外部電源為罐簾門的驅(qū)動電機(jī)供電，只能采用蓄電池為其供電，因此從節(jié)電的角度考慮罐簾門的橫桿應(yīng)該盡量減少從動橫桿的質(zhì)量，從動橫桿的上升是由主動 橫桿的推力上升的，從動橫桿上裝有懸掛鋼絲繩的夾緊裝置、導(dǎo)向角鋼、傳動鋼絲繩的滑套和固定螺釘。::Word行業(yè)資料分享-可編輯版本-雙擊可刪 ::Word行業(yè)資料分享-可編輯版本-雙擊可刪 圖3—2罐簾門從動桿裝在從動橫桿上的導(dǎo)向角鋼，其作用：1.是起從動桿滑動倒向作用；2.減少滑道對尼龍棒的磨損；圖3—3圖3—3導(dǎo)向角鋼門簾桿的總重量的計算尼龍棒的總質(zhì)量，由于罐簾門的截面形狀是橢圓切去了上表面，是一個不規(guī)則的圖形，那么為了簡化計算，把橫桿看成是一個圓形截面的桿，圓的直徑是外接圓的直徑，直徑為d=60mmmni(d)27 xlxnxmni2 ni(0.06)2 x1.5x5x1.142=7.66KgN=mxgni=7.66x10=76.6N故簾門的總重量為76.6N，重量很輕。

表3-1尼龍的機(jī)械性能參數(shù)表名禰（代號）機(jī)械性能硬度抗拉強度抗比挹度抗彎強度伸長率沖擊韌度GPsMFaMPaMPa%kJ矛聚酰胺PA尼龍60.81-2.55-76.45S.8-76.468.6-98150-25030485-114MRR尼龍1.37-3.2365.7-81.3SS.2-118-107.660-200382100-118尼龍6101.1S-2.2546.1-58.86S.6-88.2-9?100-2403目一3一33一990-113HRR尼龍101051-53.5107.880.4-S7.2100-25039.2T97-8MBS常用工程材料的性能及應(yīng)用（摘自HG23491 23.2無極繩及聯(lián)結(jié)件的選擇鋼絲繩夾：由鋼絲繩直徑為d-5mm；圖3—4鋼絲繩夾由于d=5mm<19mm,故需要三個繩夾，其間距A=6d=6x5=30mm；2 1假定簾門系統(tǒng)所承受的總重量是500N（包括簾門桿、懸掛鋼絲繩、軸承、螺栓、墊片、彈簧），無極繩用的是不銹鋼絲繩，其直徑為d€5mm，最小破1斷力為21kN,若不考慮其他因素的影響，鋼絲繩由足夠的強度。表3-2不銹鋼鋼絲繩的力學(xué)性能====Word====Word行業(yè)資料分享-可編輯版本-雙擊可刪====::Word行業(yè)資料分享-可編輯版本-雙擊可刪 結(jié)構(gòu)公稱直徑丿哺允許偏差/問最小破斷拉力/kN學(xué)考Si/fkg/LOOm)1X192.00(-KJ.20,0)3.822.001X192.50(-H).緝。)5.583.131X193.00(40.30,0)S.034.501X193.50(-H).旳。)10.66.131X194.00(40.40,0)13.98.191X195.0021.012.91X136.00(40.燄，0)30.418.5無極繩鋼絲繩得最大伸長量得計算： 由設(shè)計圖紙可知鋼絲繩，罐簾門升降的極限距離是，罐籠的門寬是，鋼 絲繩的全長大約為1.8x2+1.2x4+1€6.2m，鋼絲繩得強度模量為E=-186?206取E=200Gp。則:A7NlEA1(3000+500)x6.2(5)2200x109x」x3.14X10-62=2.76mm懸掛鋼絲繩的選擇：鋼絲繩直徑為d=4mm，最小破斷力為13.9kN，雙排。因為簾門橫桿的 2總重量為76.6N，而鋼絲繩的最小破斷力遠(yuǎn)大于簾門的總重量，故完全滿足使用要求。滑輪的選型： 滑輪安裝在滑道中它的主要作用是改變力的傳遞方向，在在此罐簾門的傳動系統(tǒng)中，使用了6個定滑輪和一個預(yù)緊力調(diào)節(jié)滑輪和一個主動滑輪，它 是力傳動的主要部件?；喌男螤钊鐖D所示和尺寸參考下表3—3圖3—6滑輪的形狀參數(shù)鋼絲繩直徑d=5mm:1表3-3滑輪的形狀和尺寸參數(shù)項目基本尺寸（參考尺寸）基本尺寸（R）/mm尺寸基本尺寸（R）/mm極限偏差|1級(+0.1,0)基本尺寸（R）/mm極限偏差|2級(+0.2,0)基本尺寸（H）/mm基本尺寸（Bl）/mm22基本尺寸（E1）/mm15基本尺寸（C）/mm參考尺寸（R1）/mm7參考尺寸（R2）/mm5參考尺寸（R3）/mm參考尺寸（R4）/mm參考尺寸（M）/mm4參考尺寸（N）/mm0參考尺寸（S）/mm6鋼絲繩與滑輪的摩擦力的計算：查表3-4可知鑄鐵滑輪與鋼絲繩的摩擦系數(shù)為卩=,單位線長度的許用壓力為[q]=100-T50，假定預(yù)緊力為1000N,f=0.1,a=3,。

Fecefa—Fecefa—1=2F 0efa+1 F最大有效拉力；ec F――預(yù)緊力；0e ）; f——帶與帶輪間的摩擦系數(shù); a 帶在帶輪上的包角，rad。由上式可知增大預(yù)緊力F、包角a和摩擦系數(shù)f都可以提高帶的傳動能0力，但是預(yù)緊力不能過大，否則會加倍帶的磨損導(dǎo)致帶過快的松弛，縮短帶的壽命?！猠fa—1F=2F ec0efa+180.1x3x3.14—1=2000x e0.1x3x3.14+1=878N 最大有效拉力完全滿足使用要求，故確定的預(yù)緊力初定為1000N。無級繩允許的最大的正壓力為：F?［q］x3.14xdmax=120x3.14x10，故全滿足設(shè)計要求=3.768kN表3-4各材料之間摩擦系數(shù)表驕輪材料的摩擦系數(shù)卩、許用攧蟲應(yīng)力［日］H和單位接觸長度的許用線壓力［q］厚療輪羌面材料工作條件厚擦系飯[0]H/MPa[LJ(W/mm)淬火鋼_淬火鋼良好潤渭'0.口4?0.05(25—30)HEC150—2C0騎一鑄鐵良好潤滑0.05—-0.06(1.5—1.8)HBS105—-135鋼一颯0.15--0.20(1.2—1.5)HBS100—1EC鑄鐵一鋼（鑄櫟〕無癬0.10—0.15100—135布廟酚醒層壓板一鋼［鑄鐵）無輝0,20^0.25旳~10040-^SO皮爭一售鐵0?20--0_3512--1B15---26纖維制品一^1鑄鐵）無獻(xiàn)0?20--0-25—35—40木材一鑄鐵口M口?0.5口—2.5—6W解膠體）一鋼〔荷鐵）無癬0.45~0.60—10-—30石棉基材片舸5EW0.30--0.如——滑道的強度校核 滑道的作用主要是起承載桿力和倒向作用。正常情況下，角鋼、軸承對::Word行業(yè)資料分享-可編輯版本-雙擊可刪 ::Word行業(yè)資料分享-可編輯版本-雙擊可刪 其的摩擦力和倒向力產(chǎn)生的力是很微小的，現(xiàn)在為了方便計算先忽略不計。 在有人擠壓橫桿時，這時橫桿對滑道產(chǎn)生的壓力，這個壓力可以對外滑道造成一些較大的影響。滑道的材料選擇許用應(yīng)力為［。］=80必?的碳鋼，由于 碳鋼的抗拉、抗壓強度相等的材料，只要只要絕對值大于正應(yīng)力不超過許用應(yīng)力即可。由以上的計算可知，人對桿的推力可以達(dá)到IkN,若把忽略的微小因素假定為IkN,那么橫桿對滑道的推力為尸=\kN+\kN（忽、略量）=2伽。 4 為了方便計算此滑道可以簡單的看作一個受均布力作用的簡支梁，均布 力為q=\kN/m,可以看出在該梁的中心的彎矩最大，故將均布力集中在C點進(jìn)行計算，集中力為N=2kN滑道的受力圖：q-lkN/n故支反力為N

N+N=—=1kN故支反力為AB2 在截面C左側(cè)的外力有N和均布力q,且在截面C上引起的剪力是正的。故 A截面C上的剪力為Q=N=1kN在跨度中點截面C左側(cè)的外力有集中力N AA 和一部分均布載荷，N引起的彎矩為正，且數(shù)值為。截面C左側(cè)的一部、 A、， 0.9 、分均布載荷引起的彎矩為負(fù)，數(shù)值為qx0.9x 。故截面C上的彎矩為：209M=Nx0.9-qx0.9x-AY209=1x0.9-1x0.9x-2=0.55kN?m滑道的力矩圖為: 型鋼的截面抗彎截面系數(shù):H=80mm>h=50mm>B=40mm>b=22mm；_BH3-bh36H40x803-22x5036x80 36937.5mm355丄55丄=15MPa<[c]W36937.5滑道的強度完全符合設(shè)計要求。（靜載荷）強度校核與設(shè)計M… = maxmax通過對滑道的強度進(jìn)行計算， 是由六個螺栓進(jìn)行連接，那么這六個螺栓承受受軸向載荷緊螺栓連接 是由六個螺栓進(jìn)行連接，那么這六個螺栓承受滑道與罐籠的固定連接， 著全部的水平方向的拉力和垂直方向的剪切應(yīng)力，因此要對螺栓的軸向的抗拉強度和剪切應(yīng)力進(jìn)行校核計算。選擇GB5782-86-M30x85型螺栓 d=M30、公稱長度l=85、性能等級為8.8級、表面氧化、A級的六角頭螺栓:[…]=213MPa,殘余預(yù)緊力系數(shù)k=1.6相對剛度、入強度校核計算公式：nd>nd>1.3尸由上式得螺栓設(shè)計計算公式:::Word行業(yè)資料分享-可編輯版本-雙擊可刪 ::Word行業(yè)資料分享-可編輯版本-雙擊可刪d…=d…=26.211mm許用應(yīng)力計算公式:［』=%=640=213.33

5 3總載荷計算公式：F=F+F'=30+48=78kN0Cp預(yù)緊力計算公式：F=F+（1-人）F=48+（1-0.25）x30=70.5kNTOC\o"1-5"\h\zpp c殘余預(yù)緊力計算公式：F'=KF=1.6x30=48kNp c通過對螺栓的校合計算，螺栓的強度完全滿足要求式中：F——軸向載荷，N；F——螺栓所受軸向總載荷，N；F'——殘余c 0 p預(yù)緊力，N；d――螺栓小徑，mm，查表獲得；K――殘余預(yù)緊力系數(shù)，可1按表3-5選取；<――相對剛度，可按表3-6選取。。一一螺栓屈服強度，SMPa，由螺紋連接機(jī)械性能等級決定；5——安全系數(shù)，查表3-7。表3-5受軸向力緊螺栓所須殘余預(yù)緊力系數(shù)K~工作情況~一般連接~變載荷~r~沖擊 壓力容器或重要連接表3-6螺栓連接的相對剛度入墊片材料金屬（或無墊片）皮革銅皮石棉橡膠入表3-7預(yù)緊螺栓連接的安全系數(shù)材料種類靜載荷動載荷M6M16M16M30M30M60M6M16M16M30M30M60碳鋼433221010合金鋼5445563.5電動機(jī)的選擇假定：

mm=10kg；1d=10cm=0.1m；m=10kg；2m=m,m=20kg；1 2m=50kg；3v=0.5msP=Fxv=300x0.5=150w；滾輪直徑為：簾門開關(guān)時候所消耗的其他質(zhì)量為:提升的總質(zhì)量為：提升余量：m=mm=m,m,m1 2 3=10,20,50；=80kgF=mxg=80x10=800N；?R=800x0.05=40N?m:轉(zhuǎn)化為重量為：轉(zhuǎn)化為扭矩為：電動機(jī)的轉(zhuǎn)速為：v=rx2x…xn=0.5m：snn=v；：(dx…)=0.5x60/(0.1x3.14)=96rmin初選Z2-11型直流電動機(jī)；整個提升簾門所消耗的總功率為P=F?v=800x0.5=400W；提升整個簾門系統(tǒng)所需要的扭矩為M=F?R=800x0.05=40N?m初選蝸輪蝸桿減速器的傳動比為i=20；選擇電動機(jī)的型號為：Z2-11表3-8 Z2-11型直流電動機(jī)參數(shù)表項 目參 數(shù)額定功率/kW額定電壓/V110額定電流/A5額定轉(zhuǎn)速/(r/min)1500勵磁電壓/V110勵磁方式并勵磁電流/A電動機(jī)的減速增扭采用蝸輪蝸桿傳動，下面對蝸輪蝸桿減速器進(jìn)行選型計算。因為電動機(jī)直接輸出的扭矩和轉(zhuǎn)速不適合提升罐簾門，所以選擇一種減速器，將其輸出扭矩增大并降電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，使其適應(yīng)簾門提升系統(tǒng)的運動狀態(tài)。蝸輪蝸桿減速器進(jìn)行選型計算中心矩aa=(d+d+2xm)/2=80；12 2傳動比i?nz

i=—in2?nz

i=—in2—=19.5；z21模數(shù)mm=3.15；蝸桿分度圓直徑d1mzi=35.5；tg,蝸桿頭數(shù)z1蝸輪齒數(shù)z2z=39；蝸輪變位系數(shù)x蝸輪變位系數(shù)x2ad+dx=一一 2=+0.2619；2m 2m====Word====Word行業(yè)資料分享-可編輯版本-雙擊可刪 xx3.15====Word====Word行業(yè)資料分享-可編輯版本-雙擊可刪 xx3.15蝸桿倒程角€€=arctgQ )arctgQ )；蝸桿軸向齒距pxp=兀m=nx3.15=9.89；x蝸桿齒頂圓直徑dald=d+2h（基本齒廓h mal 1 al alX蝸桿齒根圓直徑df1df1=d-2h(基本齒廓1f1xx)；9蝸桿直徑系數(shù)qd35.5q=—=m3.15=5蝸桿齒寬b1)x)x蝸輪分度圓直徑d2d=mz=3.15x39=122.85；22蝸桿喉圓直徑da2d=d+2h(基本齒廓h ma2 2 a2 a2=142.695::Word行業(yè)資料分享-可編輯版本-雙擊可刪 ==5.544::Word行業(yè)資料分享-可編輯版本-雙擊可刪 ==5.544蝸輪齒根圓直徑da2蝸輪外圓直徑蝸輪外圓直徑d蝸輪齒寬蝸輪齒寬b2==d-2xh(基本齒廓2蝸輪齒頂圓弧半徑蝸輪齒頂圓弧半徑Ra2<<d+1.5ma2=115.29+1.5x3.15；=120.015<<0.75d=0.75x41.8=31.35；a1RaRa2%—m=孚—3.15"蝸輪齒根圓弧半徑蝸輪齒根圓弧半徑Rf2d?d?02m=岑+02m=21&；-al2蝸桿軸向齒厚蝸桿軸向齒厚sx1sx1sx1…m3.14,3.15=4.95；2蝸桿法向齒厚蝸桿法向齒厚sn1sn1sn1=scosy=4.95xcos10.06=4.88；x1蝸輪分度圓齒厚蝸輪分度圓齒厚s2°)x3.15°)x3.15；::Word行業(yè)資料分享-可編輯版本-雙擊可刪 ::Word行業(yè)資料分享-可編輯版本-雙擊可刪 蝸桿齒厚測量高度hal蝸桿齒厚測量高度halh=m=3.15；a1蝸桿節(jié)圓直徑d1d'=d,2xm1 1 2=35.5,2x0.2619x3.15；=37.15蝸輪節(jié)圓直徑dd2d'=d=122.85；22計算軸承工作在中等沖擊時的壽命在滑道和主動橫桿之間用了一個圓柱棍子軸承，作為力的傳動的主要部分要求動作靈活，工作可靠。其目的是為了增加罐簾門的運動靈活性，減少主動桿和滑道之間的摩擦，根據(jù)橫桿的承載能力和滑道的空間選擇軸承的型號為：32307E GB283-87；圓柱輥子軸承的當(dāng)量動載荷：p=F=100圓柱輥子軸承的當(dāng)量動載荷：pr由表查得：f=1.5；f=1；?=四（輥子軸承）p t 360l..n= rmin3…d''l滑道長度；d軸承外徑；n軸承轉(zhuǎn)速r106<fC丫 t——60nfPVp丿式中：L軸承壽命;h溫度系數(shù)；載荷系數(shù)；當(dāng)量動載荷；額定動載荷。軸承的轉(zhuǎn)速為；60/n= 3兀d 60x1800一3x3.14x72 159rmin軸承的壽命為;106(fC' t——60nfPVp丿106，1x43300…60159[1.5x1000? 2.4x106h由滾動軸承的壽命計算可知，如果軸承的壽命在正常的操作使用下,完全可滿足使用要求。圓柱螺旋彈簧的設(shè)計計算圓柱螺旋彈簧是用在懸掛繩與頂板連接的懸掛件上，它的主要作用是 當(dāng)電動機(jī)帶動罐簾門向下運動時當(dāng)運動到簾門的極限位置時，由于懸掛繩是 固定在頂板上的會產(chǎn)生剛性撞擊會，如果經(jīng)常性的撞擊會使罐簾門的傳動系統(tǒng)的壽命降低，也間接的降低了電動機(jī)的使用壽命，因此在這個位置安裝了一個圓柱螺旋彈簧，是為了傳動系統(tǒng)中的力的緩沖。 在靜載荷下工作的圓柱螺旋壓縮彈簧，工作條件為：安裝初載荷F 100N，1最大增量AF 300N，工作行程＜ 24mm，彈簧外徑不大于50mm，工作介 0質(zhì)為空氣。按使用條件選用彈性材料為m組碳素彈簧鋼絲，由表查得t]_0.5。，BG 80000N/mm2；3.8.1確定彈簧絲直徑d由 d‘1.6、F展]max初選彈簧旋繞比C=6：補償系數(shù)：WordWord行業(yè)資料分享-可編輯版本--雙擊可刪 WordWord行業(yè)資料分享-可編輯版本--雙擊可刪 k,4C-1(4C-4)+0.615/C,4x6-1/(4x6-4)+0.615/6,1.25彈簧的最大工作載荷：F,F+AFmax1，100+300,400N許用剪切應(yīng)力□：It],0.5bB,0.5x1000,500N;mm2故彈簧絲直徑d為：d<1.6JFkCr}Vmax，1.6%：'400x1.25x6/500,3.91圓整d,4mm.2確定彈簧有效圈數(shù)n最大變形量人：max故最大變形量人為:max人/Fmax'max, -F)0max1人,F人(F -F)maxmax0max1 \,400x24/1400-100)彈簧有效工作圈數(shù)n：n,Gd人max,80000x4xC3)x400x63)=3.7圓整為0.25的整倍數(shù)n=4取兩段支承圈n，2，故總?cè)?shù)n，n+n,62 1 1 2::Word行業(yè)資料分享-可編輯版本-雙擊可刪 ::Word行業(yè)資料分享-可編輯版本-雙擊可刪 ::Word行業(yè)資料分享-可編輯版本-雙擊可刪====.3彈簧的幾何尺寸計算中徑D=Cd=6x4=24mm2外徑D=D,d=24,4=24mm2內(nèi)徑D=D,d=24一4=20mm1 2節(jié)距P=1.1d,? n=1.1x4,32/6=10max'軸向間隙…=P—d=10—4=6mm自由高度H=nP,(n—0.5)d=6x10,(2—0.5)x4=66mm螺旋升角<=arctanP/(D)]=arctanG。/(tx24)]=7.6o極限變形量X=1.25xXlim max=1.25x32=40mm最小變形量X=X F/F1max1'max=32x100/400=8mm彈簧的工作高度H=H—?=66—8=52mm1 0 1H=H—?=66—32=34mm01H=H-?=66-40=26mm0lim彈簧的展開長度L,€Dn/cos以1 21',€x24xcos7.6。,670mm驗算彈簧的穩(wěn)定性b,H:D0’ 2高徑比可滿足一端固定一端自由轉(zhuǎn)動的要求，所以b,2.75滿足穩(wěn)定性要求。.4滑輪在滑道上的安裝位置計算圖3—7滑輪在滑道上的安裝位置滑道的材料是碳鋼，在罐簾門桿的行程過程中主要起到橫桿的倒向和擋門力的作用。在型鋼滑道上，裝有倒向軌和滑輪，倒向軌除了具有倒向作用,還可以增加滑道的彎曲強度。滑輪是改變鋼絲繩力的傳遞方向，滑輪在滑道上安裝時，由于橫桿的直徑和長度所占用的滑道的空間很大，鋼絲繩穿過的空間很有限，再有主動橫桿在滑動過程中，應(yīng)該保證其上面的軸承外圈與滑道的地面充分的接觸，這樣才能使簾門開關(guān)時穩(wěn)定的運行，因此如果把滑道底部的兩個滑輪相對滑道的軸向平面偏移一個角度就可以解決這個問題?；纼?nèi)部空間為70x60mm2，滑輪偏移的角度為15。，滑輪的直徑為50mm，D-D為滑道上滑面，C-C為下滑道表面，c，55mm，d,20mm，求解a、b的長度；a,xsin€,—xsin15o,9.57mmTOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"2 27 d 50b,—xcosa,—xcos15°,24mm2 2由此可知滑道的中心平面過x軸，與y軸垂直的平面，此平面到D-D平面的距離d，30mm，由上式的計算可以知道a<d不會接觸到上滑道面D-D；其接觸鋼絲繩的高度h=c+a,55+10,65mmv(c+d)，滑輪不會接觸上滑道；滑輪所占用滑道的空間為s,(2xa)x(2xb),(2x9.75)x(2x24),948mm2<70x60,4200mm2在空間上完全可以滿足要求；機(jī)械部分的小結(jié)：到此為止，是本次對自動罐簾門門型及機(jī)械部分的設(shè)計，在這部分，橫桿采用的是高強度新型MC尼龍棒其目的就是降低簾門的重量;并在主動橫桿上增加了軸承以減少對滑道的摩擦力；在滑道中安裝了幾個滑輪用于改變力的方向；減速器采用的是蝸輪蝸桿，雖然這種蝸輪蝸桿傳動效率比較低，但是機(jī)構(gòu)簡單小巧，傳動比大，能適合罐道當(dāng)中的惡劣環(huán)境，綜合考慮在此傳動系統(tǒng)中是比較合適的；整個力的傳遞是靠無極鋼絲繩傳遞的無極鋼絲繩在減速器的卷筒上可以繞兩圈為了增加摩擦力，由于是靠摩擦力提升的因此可以起到一定的安全保護(hù)作用。這部分設(shè)計對整個自動罐簾門實現(xiàn)自動控制至關(guān)重要，因為這部分是整個自動控制系統(tǒng)的執(zhí)行裝置，它平穩(wěn)的運行是控制系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)。::Word行業(yè)資料分享-可編輯版本-雙擊可刪 ::Word行業(yè)資料分享-可編輯版本-雙擊可刪 ====Word====Word行業(yè)資料分享-可編輯版本-雙擊可刪====4直流電動機(jī)的驅(qū)動原理直流電動機(jī)的驅(qū)動一般采用半導(dǎo)體功率放大器，其放大器有以下三類：線性型、開關(guān)型、晶閘管型。線性功率放大器中的功率元件工作于線性狀態(tài)的放大器，其輸入電壓或電流與控制信號成比例關(guān)系。這種放大器的優(yōu)點是線路簡單，電磁十?dāng)_比較小。但由于功率元件工作在線性狀態(tài)，部分功率消耗在功率元件上，尤其當(dāng)電動機(jī)在低速大扭矩下運行時，其輸出電壓低而電流大，大部分的功率都消耗在功率元件上，至使效率非常低。因此線性功率放大器一般用于小功率的電動機(jī)控制中或要求電磁十?dāng)_小的控制中。開關(guān)功率放大器的功率元件則是工作在開關(guān)狀態(tài)。他并不是直接控制其輸出電壓，而是通過控制其輸出電壓的占空比，即所謂脈沖調(diào)寬（PWM）的方法來控制其平均電壓與控制信號成比例的。這類功率放大器具有很搞的效率，這是它的突出優(yōu)點，但具有電磁十?dāng)_較大的缺點。開關(guān)功率放大器一般應(yīng)用于幾百瓦至上千瓦的系統(tǒng)中。晶閘管型功率放大器是以晶閘管作為功率元件，它也有很高的效率，而且可以做到非常大的功率容量，常用于大型電動機(jī)控制中。但其頻帶較窄，電流脈沖大。4.1線性直流功率放大器1）.單極功率放大器是功率放大器中最簡單的一種，圖4-1是一個簡單的單極性功率放大器的原理圖。這種放大器緊具有單向限控能力，即僅能提供正的電壓和正的電流，因而它可以使電動機(jī)很快加速，而簡速只能靠摩擦力和粘制阻力，減速較慢。圖中V為續(xù)流二極管，以防電流急劇減少時電機(jī)線圈產(chǎn)生過高的餓自感電動勢而擊穿晶體管。

圖4-1單極性電路 圖4-2單極性放大器的兩象限控制關(guān)系如果在單極性放大器上加上動力制動，可以提高電動機(jī)的減速能力，使電動機(jī)得到兩象限的控制，如圖4—2所示。圖4—3為一個帶動力制動的 單極性放大器的原理圖。控制信號經(jīng)運算放大后，在推動卩得到正的輸出電2壓和電流。卩的作用為限流。卩則構(gòu)成動力制動回路。制糸時，電動機(jī)的反1 3電勢卩使流回電機(jī)，使電動機(jī)工作于發(fā)電機(jī)狀態(tài)，從而迅速制動。圖4-43顯示出動力制動效果。圖4-4單極性放大器制動情況圖4一圖4-4單極性放大器制動情況(2).雙極性功率放大器雙極性功率放大器可以輸出正負(fù)兩個極性的電壓和電流，使電動機(jī)正反兩個方向運行，得到四象限控能力，如圖4—5所示。圖4—6是兩種典型雙極性放大器的原理圖。-UnQX極性放大器的原理圖。-UnQX圖圖4—5雙極性放大器的四個象限的控制關(guān)系圖4—6雙極性線性放大器 (a)兩極式輸出；(b)線性橋式輸出極其中，T型放大器線路簡單成熟，得到廣泛應(yīng)用。它要求使用正、負(fù)電====Word====Word行業(yè)資料分享-可編輯版本-雙擊可刪========Word====Word行業(yè)資料分享-可編輯版本-雙擊可刪========Word====Word行業(yè)資料分享-可編輯版本-雙擊可刪====源供電，晶體管耐壓要求高，要能承受2U的電壓。而且當(dāng)電機(jī)從高速制動5時，晶體管上承受的功率非常大，容易產(chǎn)生二次擊穿，必須選用容量較大的晶體管。H橋型電路則較為復(fù)雜，功率元件多，一般在功率較大的系統(tǒng)中應(yīng)用。H橋型電路中，晶體管的耐壓要求較低，只要求承受"電壓。另外當(dāng)電動機(jī)從高速制動時晶體管上承受的功率也較T型電路小一半。因而對于同容量的系統(tǒng)，H橋型電路的成本并不是一定比T型高。4.2脈寬調(diào)制（PWM）直流伺服放大器開關(guān)型放大器分脈沖寬度調(diào)制型（PWM）和脈沖頻率調(diào)制型兩類，也有兩種形式混合的，但應(yīng)用最廣泛的還是脈寬調(diào)制。脈寬調(diào)制放大器的輸出電壓是圖4—7所示的幅度恒定、頻率恒定、脈寬可調(diào)的波形。圖4—7PWM放大器的電壓波形 圖4—8單脈寬調(diào)制電路框圖脈沖調(diào)寬波的直流分量與占空比成比例系。當(dāng)周期時間T比電動機(jī)電磁時間常數(shù)小得多時，由于電樞電感的濾波作用和轉(zhuǎn)子慣量的平滑作用，其中的交流分量產(chǎn)生的作用很小，可以忽略。換而言之，通過控制加在電機(jī)上的方波電壓的脈寬（占空比）可以間接控制加在電機(jī)上的等效直流電壓，達(dá)到控制電機(jī)的目的。脈寬信號可由圖4-8中的電路實現(xiàn)。圖4-9時分別當(dāng)u>0、u=0、u<0時產(chǎn)生的方波形圖。i ; ;圖4—9脈寬調(diào)制波形(a)Ui>0;(b)Ui=O;(c)Ui<0時口5硬件電路元件的選型5.1選擇單片機(jī) 近幾年單片機(jī)技術(shù)迅猛發(fā)展，世界上許多單片機(jī)廠商競相推出各具特色的單片機(jī)芯片。分析單片機(jī)的發(fā)展行情及各芯片性能可以看出，單片機(jī)正向如下兩個方向發(fā)展：1)向功能不斷完善、性能不斷提咼，可以完成各類復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用的方向發(fā)展。2)向超小型、低功耗、低成本、多品種的方向發(fā)展。Philips半導(dǎo)體公司的P87LPC76系列單片機(jī)，是一種80C51改進(jìn)型MCU,其突出特點如下：運行速度是標(biāo)準(zhǔn)80C51的2倍。2個16位定時/計數(shù)器，每個均可設(shè)置為超時溢出時對應(yīng)端口輸出內(nèi)置2個精確模擬比較器，可組成4路A/D轉(zhuǎn)換器或D/A轉(zhuǎn)換器。全雙工通用異步收、發(fā)器及通信接口。8個鍵盤中斷輸人，另加2路外部中斷輸人，4個中斷優(yōu)先級。內(nèi)置振蕩看門狗，溢出時間有8級選擇。有上電復(fù)位和低電壓復(fù)位電路，可選擇片內(nèi)振蕩及其頻率范圍和RC振蕩。所有口線均有2OmA的驅(qū)動能力，最多可達(dá)18個I/O口。有安全保密位，典型掉電電流1“A,芯片功耗較低。現(xiàn)在MCS一51/96系列單片機(jī)及其兼容的單片機(jī)仍占主流地位，因為該系列單片機(jī)引進(jìn)歷史較長，參考資料相對豐富，使用這種機(jī)型的人已積累了相當(dāng)多的經(jīng)驗，無論是硬件的搭配，軟件的編制，以及語言的熟練程度，都使他們應(yīng)用起來得心應(yīng)手。對于這部分人來說，選擇新型的MCS.51兼容機(jī)型更適合他們，如AT89系列，GSM90/97系列.51LPC和89C系列等等。PIC系列單片機(jī)具有高速度、低功耗、大驅(qū)動能力，OTP型芯片的低價位、小體積、多品種、不同的外圍接口功能、不同的封裝形式、不同的工作電壓和溫度范圍等特性，為更好的選擇適合所設(shè)計系統(tǒng)的最佳芯片提供了保證。該系列單片機(jī)強調(diào)最優(yōu)化設(shè)計，適用于量太、檔次低、價格敏感的產(chǎn)品。AVR單片機(jī)采用RISC結(jié)構(gòu)，使其具有高速處理能力，工作電壓為2.7-6.0V，且可實現(xiàn)耗電優(yōu)化設(shè)計，屬低功耗、CMOS技術(shù)的8位單片機(jī)。支持高級語言編程，對于熟悉C編程高級語言的人來說開發(fā)起來會更高效，更容易。程序可下載可加密，功耗也較低如選擇這種芯片，應(yīng)注意該機(jī)型的參考資料較少，開發(fā)周期可能會加長，且型號不如PIC系列單片機(jī)的多。TI公司的MSP430系列單片機(jī)素有16位的品質(zhì)、8位機(jī)的價格之稱。其快速的指令周期，低工作電壓，程序可加密，串行在系統(tǒng)可編程，強大的中斷能力及超低功耗等特性為業(yè)內(nèi)人士所關(guān)注。特別適合于智能儀表、防盜系統(tǒng)、智能化家電、電池供電的便攜式設(shè)備等產(chǎn)品中應(yīng)用，尤其對功耗比較敏感的產(chǎn)品更是首選。該芯片的缺點是口驅(qū)動能力差，國內(nèi)相關(guān)資料少，開發(fā)經(jīng)驗少。在此，我選擇了AT89S52管角如圖5—1所示。AT89S系列是AT89系列中的高檔型，AT89S52又是AT89S系列中的增強型。AT89S52是一種低功耗、高性能且系統(tǒng)內(nèi)帶有8KB可編程Flash存儲器的8位CMOS微處理器。它是一種高靈活性、花費有限資源就可產(chǎn)生許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)的高性能微處理器。PDIIP■:q匸zzvcc1J-LI〔1■二EXJPl.1CNZlPO.Q仔口AF1.2C*ZlPO-1■：A.D1：■Fl73IZ4W二I (RD凹Pl.4.IZ53SPO.3PI-5IZe35PO_4■；A.D4->(MI-SQiFl.￡匚Lil二IPQ-ii；A.DS)F1/7匸號MM二1 i：ADS：iR3T匸Q二1F-O.7A.DT.i：RXD：iF3.O匚1031Zl^.-VPP,：T3C口HR3.1匚11MCI—1AL&rFFi-OCarir-iTO)匚R二1P5EIJiih-IT1iFM.m匚13ZlP2aTi：A.15]■:TO：iF3.-4C14knPS.e■：A.1-4：i■:Tl：iF3.-5LIEZS二IPZ.5■：A.13j1_1G□P2_4(A.1￡3.：RDiP3.T匚17習(xí)□P2.3i：A_11：iXTALl?I19:1P2.2gO.iXTAL1l_19□P2.1i：AS：igndr￡0乏1圖5—1AT89S52引腳圖引腳功能AT89S52機(jī)的主要特點如下：與MCS-51系列微控制器產(chǎn)品兼容；片內(nèi)有8KB可在線重復(fù)編程的快閃擦寫存儲器；存儲器可循環(huán)寫入/擦除1000次；寬電壓工作范圍：Vcc可為2.7V-6V；全靜態(tài)工作：可從0HZ-33MHZ；程序存儲器具有三級加密保護(hù)；256KB內(nèi)部RAM；====Word====Word行業(yè)資料分享-可編輯版本-雙擊可刪========Word====Word行業(yè)資料分享-可編輯版本-雙擊可刪====::Word行業(yè)資料分享-可編輯版本-雙擊可刪 4個I/O端口共32條可編程I/O線；3個16位定時器/計數(shù)器和一個看門狗定時器;中斷結(jié)構(gòu)具有8個中斷源和2個中斷優(yōu)先級；可編程全雙工（UART）串行通道；空閑狀態(tài)維持低功耗和掉電狀態(tài)保護(hù)存儲內(nèi)容。VCC:主電源+5V。GND:接地。XTAL1:接外部晶體的一端。XTAL2:接外部晶體的另一端。RST:復(fù)位輸入端。ALE/PROG:地址鎖存允許/編程信號線。PSEN:外接程序存儲器選通信號。成/VPP:訪問內(nèi)部程序存儲器控制信號'P0.0?P0.7:P0是一個8位漏極開路雙向I/O端口。P1.0?P1.7：P1是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P2.0?P2.7：P2是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。在訪問片外存儲器時，它輸出高8位地址，即A8?A15。P3.0?03.7:P3是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。5.2三極管的工作原理及選型半導(dǎo)體三極管也稱雙極型晶體管，晶體三極管，簡稱三極管，是一種電流控制電流的半導(dǎo)體器件。其作用：把微弱信號放大成輻值較大的電信號，也用作無觸點開關(guān)。三極管的分類：a.按材質(zhì)分：硅管、錯管；b.按結(jié)構(gòu)分：NPN、PNP；c.按功能分：開關(guān)管、功率管、達(dá)林頓管、光敏管等。目前，國內(nèi)各種類型的晶體三極管有許多種，管腳的排列不盡相同，在使用中不確定管腳排列的三極管，必須進(jìn)行測量確定各管腳正確的位置，或查找晶體管使用手冊，明確三極管的特性及相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)和資料。晶體三極管具有電流放大作用，其實質(zhì)是三極管能以基極電流微小的變化量來控制集電極電流較大的變化量。這是三極管最基本的和最重要的特性。我們將AIc/AIb的比值稱為晶體三極管的電流放大倍數(shù)，用符號“質(zhì)表示。電流放大倍數(shù)對于某一只三極管來說是一個定值，但隨著三極管工作時基極電流的變化也會有一定的改變。直流電動機(jī)控制系統(tǒng)中，由于考慮到由于整個系統(tǒng)所處的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的原因，選擇9018型三極管。在直流電動機(jī)互鎖驅(qū)動電路中三極管在電路中起到功率放大作用，從反向器輸入的控制信號的電流非常小，因為它是從單片機(jī)傳送過來的電信號電壓只有5V電流只有零點幾毫安，驅(qū)動直流固體繼電器的電流比較大，在電動機(jī)控制電路中進(jìn)行一次放大，電流放大的倍數(shù)很高，這樣就會使通過三極管的電流非常大，會使三極管因消耗的功率過大燒壞，為了降低三極管的放大電流，采用三極管的雙極放大。這樣用三極管的集電極驅(qū)動固體繼電器，從而降低控制電路的負(fù)載。在紅外線發(fā)射芯片的驅(qū)動中選擇9016型三極管，三極管的基極連接的是單片機(jī)輸出端口，因為單片機(jī)的輸出電壓只有5V,對芯片的驅(qū)動電壓不夠，通過三極管放大后才能有效的驅(qū)動發(fā)射芯片。電路正常工作時，三極管的發(fā)射極輸出電壓由于基極狀態(tài)改變而改變電動機(jī)驅(qū)動元件，因為單片機(jī)I/O口的驅(qū)動能力有限，所以LED顯示電路和繼電器輸出電路通過固體繼電器或驅(qū)動芯片等一些驅(qū)動裝置來驅(qū)動。固體繼電器固體繼電器（亦稱固態(tài)繼電器）英文名稱為SolidStateRelay，簡稱SSR.它是用半導(dǎo)體器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)電接點作為切換裝置的具有繼電器特性的無觸點開關(guān)器件，單相SSR為四端有源器件，其中兩個輸入控制端，兩個輸出端，輸入輸出間為光隔離，輸入端加上直流或脈沖信號到一定電流值后，輸出端就能從斷態(tài)轉(zhuǎn)變成通態(tài)。固體繼電器工作可靠，壽命長，無噪聲，無火花，無電磁干擾，開關(guān)速度快，抗干擾能力強，且體積小，耐沖擊，耐振蕩，防爆、防潮、防腐蝕、能與TTL、DTL、HTL等邏輯電路兼容，以微小的控制信號達(dá)到直接驅(qū)動大電流負(fù)載。主要不足是存在通態(tài)壓降（需相應(yīng)散措施），有斷態(tài)漏電流，交直流不能通用，觸點組數(shù)少，另外過電流、過電壓及電壓上升率、電流上升率等指標(biāo)差。固體繼電器目前已廣泛應(yīng)用于計算機(jī)外圍接口裝置，電爐加熱恒溫系統(tǒng),數(shù)控機(jī)械，遙控系統(tǒng)、工業(yè)自動化裝置；信號燈、閃爍器、照明舞臺燈光控制系統(tǒng)；儀器儀表、醫(yī)療器械、復(fù)印機(jī)、自動洗衣機(jī)；自動消防，保安系統(tǒng),以及作為電網(wǎng)功率因素補償?shù)碾娏﹄娙莸那袚Q開關(guān)等等，另外在化工、煤礦等需防爆、防潮、防腐蝕場合中都有大量使用。交流固體繼電器按開關(guān)方式分有電壓過零導(dǎo)通型（簡稱過零型）和隨機(jī)導(dǎo)通型（簡稱隨機(jī)型）；按輸出開關(guān)元件分有雙向可控硅輸出型（普通型）和單向可控硅反并聯(lián)型（增強型）；按安裝方式分有印刷線路板上用的針插式（自然冷卻，不必帶散熱器）和固定在金屬底板上的裝置式（靠散熱器冷卻）；另夕卜輸入端又有寬范圍輸入（DC3-32V）的恒流源型和串電阻限流型等。當(dāng)輸入端施加有效的控制信號時，隨機(jī)型SSR輸出端立即導(dǎo)通（速度為微秒級），而過零型SSR則要等到負(fù)載電壓過零區(qū)域（約±15V）時才開啟導(dǎo)通。當(dāng)輸入端撤消控制信號后，過零型和隨機(jī)型SSR均在小于維持電流時關(guān)斷。雖然過零型SSR有可能造成最大半個周期的延時，但卻減少了對負(fù)載的沖擊和產(chǎn)生的射頻干擾，成為理想的開關(guān)器件，在“單刀單擲”的開關(guān)場合中應(yīng)用最廣泛。隨機(jī)型SSR的特點是反應(yīng)速度快，它可以控制移相觸發(fā)脈沖達(dá)到方便地改變交流電網(wǎng)電壓，從而應(yīng)用于精確地調(diào)溫、調(diào)光等阻性負(fù)載及部分感性TD62003型驅(qū)動芯片TD62003型驅(qū)動芯片是7通道吸人型達(dá)林頓管，其負(fù)載電壓最高為50V，每個通道的最大驅(qū)動能力為500mA，足以驅(qū)動繼電器的控制端和LED的顯示。其芯片的引角如圖5—2所示。該芯片的運用使單片機(jī)僅通過兩根控制線（即兩個I/O口）控制繼電器的同時也控制了LED的顯示，減少了I/O口的使用，提高了集成度。圖中TD62003的9腳作為兩個繼電器的共同端，16腳和14腳分別控制兩個繼電器的觸發(fā)端，通過兩個引腳信號的交替變化，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)門的移動。圖5—2TD62003驅(qū)動芯片LG9110和L298N芯片LG9110是為控制和驅(qū)動電機(jī)設(shè)計的兩通道推挽式功率放大專用集成電路器件其引角如圖5—3所示，將分立電路集成在單片IC之中，使外圍器件成本降低，整機(jī)可靠性提高。該芯片有兩個TTL/CMOS兼容電平的輸入，具有良好的抗干擾性；兩個輸出端能直接驅(qū)動電機(jī)的正反向運動，它具有較大的電流驅(qū)動能力，每通道能通過750?800mA的持續(xù)電流，峰值電流能力可達(dá)1.5?；同時它具有較低的輸出飽和壓降；內(nèi)置的鉗位二極管能釋放感性負(fù)載的反向沖擊電流，使它在驅(qū)動繼電器、直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)或開關(guān)功::Word行業(yè)資料分享-可編輯版本-雙擊可刪 ::Word行業(yè)資料分享-可編輯版本-雙擊可刪 ====Word行業(yè)資料分享--可編輯版本--雙擊可刪 率管的使用上安全可靠。TOCTOCVGN口圖5—3LG9110引角接線恒壓恒流橋式2A驅(qū)動芯片L298N也是SGS公司的產(chǎn)品，比較常見的是15腳Multiwatt封裝的L298N,內(nèi)部同樣包含4通道邏輯驅(qū)動電路，其額定工作電流為1A,最大可達(dá)4,Vss電壓最小4.5V,最大可達(dá)46V；Vs電壓最大值也是36VO6[N3oim□iN4§oimENA里+￥5ENB+oimoim6[N3oim□iN4§oimENA里+￥5ENB+oimoim圖5—4引角的電路連接圖下表是其使能、輸入引腳和輸出引腳的邏輯關(guān)系（電路按圖5—4連接）:表5-1輸入引腳和輸出引腳的邏輯關(guān)系表ENA(B)INI(IN3)IN2(IN4)電機(jī)運行情況HHL正轉(zhuǎn)HLH反轉(zhuǎn)H同IN2(IN4)同INI(IN3)快速停止

LXX停止綜上所述各種元件都有它的優(yōu)缺點，通過分析比較，在此直流電動機(jī)驅(qū)動電路中，選擇了與整個電路系統(tǒng)相配套的既經(jīng)濟(jì)又適合礦井提升的惡劣環(huán)境的固體繼電器?，F(xiàn)在將固體繼電器的參數(shù)敘述如表5-2：表5-2固體繼電器的參數(shù)表主要特征雙極型晶體管輸出光電隔離線路板安裝方式工程塑料外客雙極型晶體管輸出光電隔離線路板安裝方式金屬外殼高散熱性能雙極型晶體管輸出光電隔離螺栓固定安裝方式工程塑料外殼金屬底板產(chǎn)品型號D204LD205WD210K輸入?yún)?shù)輸入電壓3~10VDC3~10VDC3~32VDC輸入電流大于4mA可靠關(guān)斷電壓小于工作狀態(tài)指示無無LED顯示輸出參數(shù)輸出電壓5~180VDC額定工作電流4A5A10A通態(tài)壓降小于1.5V斷態(tài)漏電流導(dǎo)通時間IMS關(guān)斷時間IMS其它參數(shù)介質(zhì)耐壓2500VAC，1分鐘工作溫度-35。。~75。。散熱方式 自然冷卻，不裝散熱器 可安裝A-65散熱器根據(jù)電動機(jī)的參數(shù)Z2-11,額定功率0.4kW；額定電壓110V；額定電流5A,選擇驅(qū)動電動機(jī)型號為D210K的固體繼電器。D210K型固體繼電器的主要特征是雙極型晶體管輸出光電隔離線路板安裝方式金屬外殼高散熱性能；輸入?yún)?shù)輸入電壓3~32VDC；輸入電流大于4mA；可靠關(guān)斷電壓小于；LED顯示工作狀態(tài)指示；輸出參數(shù)輸出電壓3~10VDC；額定工作電流10A；通態(tài)壓降小于1.5V；斷態(tài)漏電流；導(dǎo)通時間1MS；關(guān)斷時間1MS；其它參數(shù)介質(zhì)耐壓2500VAC,1分鐘；工作溫度-35°C~75°C；可安裝A-65散熱器;D210K型固體繼電器的具體外形尺寸如圖5—5所示：圖5—5D210K型固體繼電器5.4PT2262/PT2262的控制方框圖及特性發(fā)射電路用來發(fā)射3I5MHz的高頻載波，將編碼后的地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼隨同載波一起發(fā)射出去，為接收電路做好接收準(zhǔn)備。接收電路將發(fā)射電路發(fā)射出的信號有效地接收過來，經(jīng)過放大后，再送入解碼電路。解碼電路將接收到的信號解碼后，變成所需的電信號。外圍電路是將解碼輸出的信號放大后控制繼電器，然后控制用電設(shè)備、實現(xiàn)開關(guān)作用。整體框圖如圖所示。PT2262、PT2272是靠紅外線進(jìn)行無線信號的傳送的發(fā)送和接收芯片，是采用18腳雙列直插式封裝的編解碼IC,它們具有很強的抗干擾性能。其中TP2262是一種編碼器，它能將數(shù)據(jù)和地址編譯成代碼的波形。它最大有12位三態(tài)地址，共有531441種地址代碼。它最大有12位三態(tài)地址，共有531441種

地址代碼。PT2272是一種與PT2262配對的解碼器，它也具有12位三態(tài)地址,共有531441種地址代碼。接收天炷iP埃U外圍幡助電整被控電畠接收天炷iP埃U外圍幡助電整被控電畠圖5—6整體方框圖采用PT2262、PT2272設(shè)計的遙控電路主要由5部分組成，如圖5—6所示。其中，編碼與發(fā)射電路構(gòu)成一個有機(jī)整體，用于發(fā)射射頻信號和數(shù)據(jù)信號；而接收與解碼電路也構(gòu)成一個整體，用來接收射頻信號，經(jīng)解碼后變成所需的電信號，放大后控制繼電器動作。由于該電路采用射頻發(fā)射、信號可繞墻而過，由接收電路完成接收任務(wù)，因而可起到遠(yuǎn)距離遙控的作用。它具有功耗低、上萬個編碼不重復(fù)、互不干擾等特點。PT2262.PT2272都是CMOS電路,因而具有功耗低、工作電壓范圍寬（3?15V）等特點。PT2262的引角如圖5—7所示。AOA1A2釁A4A5600000000A11/00AOA1A2釁A4A5600000000A11/00A1D/D1A9/D2圖5—7PT2262的引角PT2262的引腳功能如下：A0?A5（l?6）:地址引腳，這些引腳均有三種狀態(tài)：“0”、“1”和“浮”；A6/D0?A11/D5（7、8、10?13）:這六個引腳既可以作為地址碼引腳，也可以作為數(shù)據(jù)碼引腳；當(dāng)作為地址碼引腳時，可置成“0”、“1”或“浮”;====Word====Word行業(yè)資料分享-可編輯版本-雙擊可刪========Word====Word行業(yè)資料分享-可編輯版本-雙擊可刪====而作為數(shù)據(jù)碼引腳時，只能置成“TE（14）:發(fā)送使能端，低電平有效。當(dāng)其為低電平時，PT2262輸出編碼波形；DOUT（17）:數(shù)據(jù)碼輸出引腳;5.OSC1、OSC2（16、15）:振蕩器引腳;VSS（18）:電源正極；VSS（9）:電源負(fù)極。PT2272的引角如圖5—8所示；圖5—8PT2272的引角PT2272的引腳功能如下：A0?A5（1?6）、A8/D0?All?D3（7、8、10?13）：這些引腳的功能與PT2262相同； DIN（14）:數(shù)據(jù)輸入引腳；VT（17）:有效傳輸引腳，高電平有效。當(dāng)PT2272接收到有效編碼波形信號時，VT變?yōu)楦唠娖剑?.OSC1、OSC2（16、15）:振蕩器引腳；VCC（18）:電源正極；VSS（9）:電源負(fù)極。5.5傳感器的應(yīng)用紅外線傳感器紅外線傳感器有熱釋電型和量子型。熱釋電型傳感器是測量溫度的元件,也稱為熱量傳感器，熱釋電材料作為熱釋電元件時性能指數(shù)大，使用溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定性好，價廉且分散性小的一般LiTaO。熱釋電材料的溫度由T變化

到T+AT,同時，表面電荷也會產(chǎn)生變化。LiTaO熱釋電材料處于自發(fā)極狀3態(tài)的情況，當(dāng)紅外線入射被吸收后，結(jié)晶的溫度改變，自發(fā)極也發(fā)生變化，結(jié)晶表面的電荷變得不平衡。把折中不平衡電荷以電壓變化的形式取出，便可檢測紅外線。因此，熱釋電材料只有、在溫度變化時才能產(chǎn)生電壓。如果紅外線一直照射，無平衡電荷，電壓的變化為0。沒有紅外線照射時，結(jié)晶表面的電荷同樣呈現(xiàn)為不平衡狀態(tài)，以后又恢復(fù)正常狀態(tài)，輸出為0。波長TOOOCIe―eF eoooo?eaeOOOCI —時間圖5—9熱釋電材料的極化熱釋電紅外線傳感器因紅外線照射(或遮擋)而產(chǎn)生(或失去)熱量才有輸出，因此，從原理上講，它和波長沒有什么關(guān)系，但應(yīng)選用適合測定波長的濾光器作為窗口材料，圖5—10列出各種窗材的透光率，以Si作為窗材,在1呻以上與波長無關(guān)。窗材a只能通過4」呻附近的光,b可通過6」呻以上的光，而C可通過8,m"14,m的光。使用這三種窗材，可確認(rèn)是那個范圍內(nèi)波長產(chǎn)生的熱。量子型紅外線傳感器的特點是檢測靈敏度高，響應(yīng)速度快，相應(yīng)的靈敏與波長有關(guān)，其關(guān)系可用紅外線具有的能量E和波長?表示，即為E=he入式中h為普朗克常數(shù)，h=4.14x10-15(evxs)=6.625x10-34(”S)；c為光速，e=3x1010(ems)。與可見光相比，紅外線的能量較小。量子型紅外線傳感器又分為光導(dǎo)電型和光電動勢型。光導(dǎo)電型紅外線傳感器是利用紅外線照射時，阻抗減小的光導(dǎo)電效應(yīng)的元件。典型的元件材料有PbS、PbSe>HgCdTe等，各種紅外線檢測元件的比檢測能力D*的分光靈敏度特性如圖9—3所示。D*是對單位面積不同檢測元件的特性進(jìn)行歸一化后的值，數(shù)值越大，檢測靈敏度越高。====Word====Word行業(yè)資料分享-可編輯版本-雙擊可刪========Word====Word行業(yè)資料分享-可編輯版本-雙擊可刪========Word====Word行業(yè)資料分享-可編輯版本-雙擊可刪====飽和電流電疏飽和電流電疏1005000 5 10 15圖5—10窗材的透光率紅外線檢測元件的分光靈敏度特性隨冷卻文德變化，HgCdTe元件隨HgTe和CdTe組成成分的改變，禁帶寬度也變化，即使冷卻溫度相同，影響波長的范圍也有明顯的改變，因此，有必要根據(jù)檢測用紅外線波長而選擇檢測元件。光電動勢型在Ge、InSb、InGaAsHgCdTe等半導(dǎo)體基片上形成PN結(jié)，紅外線照射會產(chǎn)生光電動勢。Ge的禁帶寬為0.66ev,Ge光敏二極管分光靈敏度特性對0.6卩m?1.9卩m紅外線較敏感。圖5-11紅外線二極管Y得電壓/電流特性圖5—11列出紅外線光敏二極管的電壓電壓./電流特性。紅外線光敏二極管不接外部負(fù)載時的電流Isc稱外部負(fù)載開路電流，外部負(fù)載無限大時的電壓Vcc稱為開路電壓。Isc歲紅外線的強度成比例增加，對射光的強度有良好的線性，檢測波長范圍與PbS和PbSe象大，響應(yīng)速度快，而SfN高，因而，應(yīng)用范圍較廣?；魻栐鞲衅饔捎诒O(jiān)測是處于相對運動狀態(tài)，因此對罐籠門自動判斷監(jiān)測，就必須采用非接觸式測量，而在非接觸式的位置（位移）傳感器中，霍爾接近開關(guān)是較為理想的選擇，它是根據(jù)霍爾效應(yīng)原理制成的新型的自動化開關(guān)器件，其原理是當(dāng)有磁場接近開關(guān)是，開關(guān)狀態(tài)發(fā)生反轉(zhuǎn)（由開到閉或由閉到開）。其主要特點有：1響應(yīng)頻率高：50—1000KHz2重復(fù)定位精度高/；小于；3工作電壓寬，負(fù)載能力強等。該霍爾元件為一集成元件，有三個管腳，分別接

電源、正極、地線和輸出端三段，其典型連接方法如圖5—12所示，其中與非門選擇帶斯密特觸發(fā)器與非門，它們具有整形作用，且還能增加信號的驅(qū)動能力，有利于信號的遠(yuǎn)程傳輸，Vcc為電源正極，R為一上拉電阻，以確保當(dāng)霍爾元件上方?jīng)]有磁片時，霍爾元件輸出腳為高電平；當(dāng)磁片到來時，霍爾零件輸出端經(jīng)過與非門后輸出一高電平，其輸出信號原理(b)所示。霍爾傳感器因為體積小、成本低、一致性好等優(yōu)點，因而廣泛應(yīng)用在機(jī)械測試、自動化測量等領(lǐng)域。圖5—12霍爾傳感器原理圖而且磁片的幾何尺寸也對霍爾元件的感應(yīng)距離了有影響，長寬高越大，其有效距離就越大，磁片會受到彎矩，尺寸過大，容易將磁片折斷，也不能越在越好，綜合考慮各種影響，我們選擇的磁片形狀為：40mmX8mmX2mm,其材料為目前磁性最強的鋁鐵硼，經(jīng)試驗驗證，它對所選的UGN3020型霍爾元件的有效感應(yīng)距離可達(dá)18mmo圖5-13門限霍爾元件檢測裝置安裝時如圖5-13所示，通常選擇霍爾傳感器之間的距離相等，為了確保霍爾元件可靠地感受到磁片地磁片地磁場變化情況，霍爾元件與磁片之間的====Word行業(yè)資料分享-可編輯版本-雙擊可刪==間距一般應(yīng)小于15mm；磁片采用長條形形狀的永磁體。5.6蓄電池的選型計算在礦井提升系統(tǒng)中，罐簾門與罐道是相對運動的，因此供電方式比較特殊。驅(qū)動設(shè)備的供電方式可以借鑒其他一些相關(guān)設(shè)備的供電方式。特殊供電方式：1驅(qū)動設(shè)備電源滑動相連：驅(qū)動設(shè)備與電源線與電源是滑