智能儀表 起重機(jī)超載限制器設(shè)計(jì)

1、遼寧、遼寧、寧寧、工商大學(xué)智能儀器課程設(shè)計(jì)(論文)。標(biāo)題：起重機(jī)超載限制器設(shè)計(jì)研究所(系):研究所(系):電氣工程學(xué)院電氣工程學(xué)院專業(yè)課：專業(yè)課：測量與控制102102學(xué)生編號：學(xué)生姓名：張請張楠請張楠講師：講師：起止時(shí)間：2013年12月30日、2012年12月30日、2012年1月10日課程設(shè)計(jì)(論文)、任務(wù)與評語：學(xué)校(系):電氣工程學(xué)院教研室：測控技術(shù)與儀表專業(yè)，學(xué)生姓名：請任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù)：為了稱量起重機(jī)吊鉤吊起的重物，為操作人員進(jìn)行操作提供參考數(shù)據(jù)， 并避免生產(chǎn)過程中不必要的安全事故，根據(jù)工業(yè)作業(yè)現(xiàn)場的特點(diǎn)和要求，嘗試設(shè)計(jì)一種具有顯示載荷重量和報(bào)警功能的起重機(jī)超載限制器控制系統(tǒng)

2、。 設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)要求：1 .選擇合適的張力傳感器，設(shè)計(jì)相應(yīng)的信號調(diào)節(jié)電路；2.具有顯示重量的功能，采用四位數(shù)字發(fā)光二極管數(shù)碼管；3.當(dāng)額定負(fù)荷大于或等于105%時(shí)，2秒后切斷提升回路的電源；當(dāng)額定負(fù)荷大于或等于110%時(shí)，立即切斷提升回路的電源；4.具有報(bào)警功能，當(dāng)預(yù)報(bào)警大于或等于額定負(fù)荷的90%時(shí)，黃色發(fā)光二極管閃爍，蜂鳴器發(fā)出間歇報(bào)警；當(dāng)額定負(fù)載大于或等于105%時(shí)，紅色發(fā)光二極管始終亮著，蜂鳴器發(fā)出持續(xù)的報(bào)警聲；當(dāng)額定負(fù)載大于或等于110%時(shí)，紅色發(fā)光二極管始終亮著，蜂鳴器發(fā)出持續(xù)的報(bào)警聲；5.分析測試數(shù)據(jù)；6、完成任務(wù)書，字?jǐn)?shù)應(yīng)在4000字以上；7.盡可能降低設(shè)計(jì)中的硬件成本。技術(shù)參

3、數(shù)：技術(shù)參數(shù)：重量：0-5噸；系統(tǒng)精度為：1%；過載限制器的工作溫度為：-25-60；工作計(jì)劃1。分配任務(wù)，查閱數(shù)據(jù)，了解系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。(2天)2 .確定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，選擇控制核心和外圍設(shè)備。(1天)3 .確定硬件電路。(1天)4、根據(jù)系統(tǒng)要求，設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件流程，并編寫程序。(3天)5 .在計(jì)算機(jī)上調(diào)試，修改程序和防御。(2天)6 .編寫并打印設(shè)計(jì)規(guī)范(1天)。教員的評語和成績通常是：論文質(zhì)量：答辯：教員簽名：總分：年、月、日，注：成績：20%論文質(zhì)量60%答辯20%按百分比制計(jì)算。簡要介紹了由壓力傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和發(fā)光二極管顯示器組成的起重機(jī)超載限制器的基本結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了起重機(jī)超載限制器

4、的硬件和軟件。詳細(xì)設(shè)計(jì)了電源電路、傳感器電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、鍵盤電路、顯示電路和報(bào)警電路。起重機(jī)超載限制器在當(dāng)今社會發(fā)展中發(fā)揮著重要作用，尤其是對工礦企業(yè)而言。它起著保護(hù)起重機(jī)和限制起重機(jī)額定起重重量的作用。在本設(shè)計(jì)中，當(dāng)額定負(fù)載大于或等于105%時(shí)，提升電路的電源將在2秒鐘后切斷。當(dāng)額定負(fù)荷大于或等于110%時(shí)，立即切斷提升回路的電源；具有報(bào)警功能，當(dāng)預(yù)報(bào)警大于或等于額定負(fù)荷的90%時(shí)，黃色發(fā)光二極管閃爍，蜂鳴器發(fā)出間歇報(bào)警；當(dāng)額定負(fù)載大于或等于105%時(shí)，紅色發(fā)光二極管始終亮著，蜂鳴器發(fā)出持續(xù)的報(bào)警聲；當(dāng)額定負(fù)載大于或等于110%時(shí)，紅色發(fā)光二極管直亮，蜂鳴器連續(xù)報(bào)警。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)避免了傳統(tǒng)

5、有線信號傳輸帶來的干擾，功能多，操作簡單，擴(kuò)展性強(qiáng)。關(guān)鍵詞：限幅器；單片機(jī)；傳感器；警報(bào)。目錄第一章簡介.1第2章課程設(shè)計(jì)方案.2 2.1方案確定.2.2 .2系統(tǒng)組成總體結(jié)構(gòu)和流程圖.3第3章硬件設(shè)計(jì).4 3.1電源電路.4 3.2變速器傳感器電路.4 3.3模數(shù)轉(zhuǎn)換電路.6 3.4復(fù)位電路和振蕩時(shí)鐘電路.的設(shè)計(jì).7 3.5顯示電路. 8設(shè)計(jì)3.6鍵盤設(shè)計(jì).9 3.7報(bào)警電路.11第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì). 13 4.1軟件設(shè)計(jì)概述.13 4.2軟件設(shè)計(jì)概念和軟件結(jié)構(gòu).14第5章模擬結(jié)果和誤差分析.17第6章課程設(shè)計(jì)總結(jié).參考文獻(xiàn).19 .20附錄一.21附錄二.第一章介紹.22 .隨著微電子技術(shù)

6、、計(jì)算機(jī)技術(shù)、智能儀器技術(shù)和傳感器技術(shù)的迅速發(fā)展，如今起重機(jī)用戶不滿足于起重機(jī)只具有負(fù)載和過載限制功能這一事實(shí)。他們希望獲得更多關(guān)于起重機(jī)工作狀態(tài)的準(zhǔn)確信息，包括提升高度、風(fēng)速、提升角度、工作范圍，甚至鋼絲繩狀況、油溫、振動(dòng)等信息?；谝陨显?，起重機(jī)超載限制器的功能不斷擴(kuò)展，信息集成度更高、更人性化。國外許多起重機(jī)生產(chǎn)廠家較早地研究和應(yīng)用了起重機(jī)超載限制器，現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到了很高的水平。我國在這一領(lǐng)域的工作起步較晚，技術(shù)水平不高，應(yīng)用范圍也不廣。然而，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和安全管理意識的提高，國內(nèi)起重機(jī)生產(chǎn)廠家和用戶對起重機(jī)超載限制器有很大的需求。國家技術(shù)監(jiān)督局專門制定并頒布了起重機(jī)安全規(guī)程(GB

7、 6067-1985)、起重機(jī)械過載保護(hù)裝置安全技術(shù)規(guī)范(GB 12602- 1990)、起重臂起重機(jī)起重力矩限制器通用技術(shù)條件(GB 7950-1999)等國家標(biāo)準(zhǔn)，要求對各種起重機(jī)械設(shè)備進(jìn)行載荷和過載限制，并嚴(yán)格規(guī)定了過載限制器的功能和性能試驗(yàn)。勞動(dòng)和社會保障部還規(guī)定，超過16t的起重機(jī)必須配備超載限制器。除了近年來進(jìn)口的先進(jìn)起重機(jī)外，我國現(xiàn)有的大多數(shù)起重機(jī)械都需要安裝起重機(jī)超載限制器。一些帶有過載限制器的起重機(jī)由于使用過度和系統(tǒng)損壞等問題需要修改。因此，國內(nèi)市場需求巨大。然而，國外起重機(jī)超載限制器價(jià)格昂貴，難以與國內(nèi)起重機(jī)匹配。國內(nèi)研究人員正致力于超載限制器的國產(chǎn)化之路，并取得了一定的成

8、果，但產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性有待提高?？梢哉f，國內(nèi)起重機(jī)行業(yè)迫切需要符合國情、性能先進(jìn)、功能完善、工作可靠的新型起重機(jī)超載限制器產(chǎn)品，以滿足國內(nèi)需求。第二章課程設(shè)計(jì)方案2.1方案確定方案1:模數(shù)轉(zhuǎn)換元件采用ADC0809。ADC0809芯片是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的CMOS工藝8通道、8位逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器。內(nèi)部有一個(gè)8通道多通道開關(guān)，可以根據(jù)地址碼鎖存解碼后的信號，并且只選8路模擬輸入信號中的一路進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。ADC0809轉(zhuǎn)換器芯片是8路模擬信號的分時(shí)采集，帶有8個(gè)模擬門控開關(guān)和相應(yīng)的通道鎖存電阻解碼電路，轉(zhuǎn)換時(shí)間約為100秒。不推薦使用ADC0809，因?yàn)樗鼞?yīng)該簡單、可行且操作方便，而且

9、它比較笨重，有很多通信接口。方案二：模數(shù)轉(zhuǎn)換元件采用ADC0804。ADC0804是一款8位COMS主次比較模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有三態(tài)鎖定輸出功能，最短轉(zhuǎn)換時(shí)間為100us。該芯片的外圍電路相對簡單。由于本設(shè)計(jì)需要檢測8個(gè)通道，雖然ADC0804電路簡單，但只能檢測單個(gè)信號，所以在本設(shè)計(jì)中選擇ADC0809更合適。模數(shù)轉(zhuǎn)換器選用ADC0804，系統(tǒng)主機(jī)選用89S51單片機(jī)，數(shù)字顯示部分選用BS212共陽極數(shù)碼管，音頻部分選用KD9561。硬件系統(tǒng)通電后，來自壓力(張力)傳感器的微弱電信號(約20V)被送到ADC0809進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。ADC0809發(fā)送的8位信號發(fā)送到89C51單片機(jī)的P1端口，89S

10、51根據(jù)P0端口的信號進(jìn)行處理和判斷，然后發(fā)送到發(fā)光二極管顯示。如果采集到的物體重量達(dá)到或超過額定值的90%，P2.5發(fā)出低電平驅(qū)動(dòng)聲光預(yù)警電路。如果采集到的物體重量達(dá)到或超過額定值的105%，過載技術(shù)單元將增加1，P2.6發(fā)出低電平，驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警電路。起重機(jī)的電源由繼電器切斷。2.總體結(jié)構(gòu)和流程圖壓力傳感器89S51報(bào)警電路鍵盤電路顯示電路制動(dòng)保護(hù)電路圖2.1系統(tǒng)總體框圖123456A B C D 654321D C B A標(biāo)題數(shù)字修訂B日期：14-5月-2 010文件頁：E:顯示Protel xuhuiling01。DDB由： vin1 gn2 vout 3 u1lm 7805 c 3 0

11、.1 fc 70.1 fc 12200 ufc 5100 uf 5t 1 trans 1 D2 in 4007 7 D6 D5 D1第3章硬件設(shè)計(jì)3.1電源電路圖3.1電源電路220V交流市電經(jīng)電源變壓器轉(zhuǎn)換為交流低壓，然后經(jīng)橋式整流電路整流并經(jīng)濾波電容濾波，在Vin和gnd形成不穩(wěn)定的DC電壓)。該DC電壓由LM7805穩(wěn)定并求和。濾波電容器的濾波在穩(wěn)壓電源的輸出端產(chǎn)生高精度和良好穩(wěn)定性的DC輸出電壓。這種穩(wěn)壓電源可用作TTL電路或單片機(jī)電路的電源。3.2傳感器電路中半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)：固體的電阻率在受力后會發(fā)生變化，這種效應(yīng)稱為壓阻效應(yīng)。半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)特別強(qiáng)。壓阻式傳感器具有高靈敏度系數(shù)和高分辨率。高頻響應(yīng)和小尺寸。它主要用于測量壓力、加速度和負(fù)載。由于半導(dǎo)體材料