双吊点、四传感器载荷限制控制器 【技术领域】
本发明涉及的是一种用于水库、水电站启闭机启闭闸门升降过程中的载荷测量及过载荷限制的双吊点、四传感器载荷限制控制器。
属于机械电子技术领域。
背景技术
水库、水电站闸门启闭机的载荷测量及过载荷限制控制装置，传统的方法是采用压力弹簧带动机械机构，以切断电机电源。目前改进的方法是采用大吨位的拉压力传感器直接测量闸门升降的载荷，当过载荷时，切断电机电源。传统的方法测量不准确，误差大。改进的方法需要大吨位的拉压力传感器，成本高。
【发明内容】
本发明的目地在于针对上述存在的缺陷，提出一种用于水库、水电站启闭机启闭闸门升降过程中的载荷测量及过载荷限制的双吊点、四传感器载荷限制控制器。采用双吊点、四传感器的方式实现载荷限制控制，即在闸门的每一根钢丝绳吊点上，分别安装两个较小吨位的拉压力传感器，以挑扁担的方式，使受力分摊，从而能够使用较小吨位的传感器测量较大吨位的启闭受力。两个吊点上共安装四个荷重传感器。本发明的技术解决方案：其结构由荷重传感器和载荷测量控制仪表两部分组成，其中荷重传感器通过其荷重传感器的正信号与载荷测量控制仪表中的加法电路中的二只电阻的汇合端相接。本发明的优点：采用双吊点、四传感器的方式实现载荷限制控制，能够使用较小吨位的传感器测量较大吨位的启闭受力，对闸门在升降过程中的启闭力进行自动测量，瞬时载荷值显示，并能输出过载荷保护信号，以控制切断动力电源，同时发出声光报警信号，④成本低，实用性强。
【附图说明】
图1是本发明的原理方框图。
图2是加法电路(1”)、放大电路(2”)、调零电路(3”)的电路原理图。
图3是A/D(5”)转换电路原理图。
图4是BCD(6”)码输出电路原理图。
图5是V/I变换4～20mA电流输出电路(4”)、负荷限制比较器(7”)、负荷限制设定(8”)、输出控制(9”)电路原理图。
图6是线性一体化电源(10”)电路原理图。
图1中的1”是加法电路、2”是放大电路、3”是调零电路、4”是V/I变换4～20mA电流输出、5”是A/D转换、6”是BCD码输出、7”是负荷限制比较器、8”是负荷限制设定、9”是输出控制、10”是线性一体化电源、11”荷重传感器、12”是荷重传感器、13”荷重传感器、14”是荷重传感器。
【具体实施方式】
对照附图1，包括有四个荷重传感器：荷重传感器11”～荷重传感器14”和载荷测量控制仪表等几部分组成，其中荷重传感器11”通过其正信号WU1+与载荷测量控制仪表中的加法电路1”中的电阻R3、R4汇合端相接。其中载荷测量控制仪表中包括加法电路1”，放大电路2”，调零电路3”，V/I变换4～20mA电流输出4”，A/D转换电路5”、BCD码输出电路6”、负荷限制比较器7”、负荷限制设定8”、输出控制电路9”，线性一体化电源10”。荷重传感器将其所载荷重力的不同转换成与之对应的毫伏信号输入给载荷测量控制仪表中的加法电路1”，通过加法电路1”，将四路荷重信号叠加，从而得到总荷重信号。此信号通过精密放大电路2”，将毫伏信号放大为0～2V的电压信号。为了防止零点漂移和去皮重，设计了调零电路3”。放大后的0～2V电压，一路经V/I变换4～20mA电流输出4”，输出为4～20mA恒流。一路通过A/D转换电路5”后，经过BCD码输出电路6”输出并行BCD码信号。放大电路2”输出的0～2V电压信号，另一路进入负荷限制比较器7”，通过负荷限制设定8”的负荷值设定，当负荷输出信号大于或等于负荷限制设定信号时，负荷限制比较器7”输出高电平，经输出控制电路9”中的驱动电路驱动继电器动作、指示灯点亮及蜂鸣器鸣叫。线性一体化电源10”为载荷测量控制仪表提供工作电源。
对照图2，荷重传感器11”的正信号WU1+直接接入加法电路1”中的电阻R3(1MΩ)，R4(560Ω)的汇合端，荷重传感器11”的负信号WU1-接荷重传感器12”的正信号WU2+端，负信号WU2-接荷重传感器13”的正信号WU3+端，负信号WU3-接荷重传感器14”的正信号WU4+端，负信号WU4-接模拟信号地，同时与滤波电容C2、C3、电阻R3对应连接。荷重传感器11”～荷重传感器14”叠加后输入的毫伏信号通过电阻R4、R5(560Ω)、R6(100KΩ)直接进入放大器IC3(型号：ICL7650)，并与放大器IC3的管脚5对应连接。调零电路3”是把5V模拟信号，通过高精度稳压输出模块IC1(型号：ICL1405)输出标准2.5V电压信号，通过电阻R2(56KΩ)及可调电位器W2(220Ω)调整输出相应的电压信号，经过限流电阻R50(100KΩ)、R7(1MΩ)，再与放大器IC3的管脚4对应连接。稳压电路IC2(型号：ICL7660)提供标准负5V电源，满足放大器IC3工作电压的需求。放大器IC3放大后的荷重信号经放大器IC3的管脚10输出，一路通过限流电阻R51(100k)进入A/D转换电路5”，与A/D转换器IC10(型号：7135)的管脚10对应连接。另一路通过限流电阻R13-1(100kΩ)进入V/I变换4～20mA电流输出4”中的二级放大器OP07。
对照图3，A/D转换电路5”主要由高精度的4位半A/D转换器IC10(型号：7135)、位控器件IC11(型号：CC4011)、数控器件IC12(型号：CC4081)和时序控制器IC9(型号：7556)组成。其中A/D转换器IC10的管脚15、16、位控器件IC11的管脚10、数控器件IC12的管脚3、4、10与锁存器IC14的管脚13、14、锁存器IC13的管脚5、锁存器IC14、IC15、IC16(型号：CC4042)的管脚5、5、5一一对应连接。BCD码输出6”电路输出并行BCD信号。锁存器IC14的管脚5、7与数控器件IC12(型号：CC4081)的管脚3、A/D转换器IC10的管脚14对应相接，锁存器IC14、IC15、IC16的管脚13、13、7与A/D转换器IC10的管脚15、16、14对应相接，
对照图4，锁存器IC13(型号：CC4042)的管脚13、5与A/D转换器IC10(型号：7135)的管脚23、位控器件(与非门)IC11(型号：CC4011)的管脚10对应连接。
锁存器IC15的管脚4、5与A/D转换器IC10的管脚13、数控器件(与门)IC12的管脚4对应连接。锁存器IC16(型号：CC4042)的管脚5与与门IC12的管脚10对应连接。IC17(型号：CC4042)的管脚5与时序控制器IC9的管脚5对应相连接。锁存器IC13～锁存器IC16的管脚1、11、10、2与锁存器IC17～锁存器IC20(型号：CC4042)的管脚14、13、7、4对应相连接。锁存器IC17～IC20的管脚2、10、11、1对应相连接。
对照图5，来自放大器IC3管脚10的信号，经过V/I变换4～20mA电流输出4”电路中的放大器IC4(型号：OP07)放大输出0～4V，再经放大器IC8(型号：LM747)放大输出1～5V电压，晶体三极管BG3(型号：ICL8069)向放大器IC8提供标准电压，再经放大器IC8的管脚1及晶体三极管BG4(型号：3DG12B)、BG5(型号：3DG4C)输出标准4～20mA恒流电流。放大器IC4的管脚6输出的电压信号与比较器IC5的管脚3、5对应连接。负荷限制设定电路8”中，通过电阻R21(20kΩ)、R20(20kΩ)、R29(20kΩ)、R30(20kΩ)及可调电位器W6(10kΩ)、W8(10kΩ)，可调整电压比值，从而获得相应的电压进入负荷限制设定电路8”。比较器IC5(型号：LM393)，输出相应高低电平，进入输出控制电路9”，经驱动电路IC7(型号：MC1416)，驱动相应的继电器RJ1、RJ2(型号：JQ11-FP)吸合，点亮指示灯XD1、XD2和接通蜂鸣器报警。
对照图6，双吊点、四传感器载荷限制控制器的供电由线性一体化电源模块提供7组直流电源，即+12V/0.5A、±5V/1A、±12V/0.2A、4组±6V/0.3A。
本发明的主要技术性能：
(1)测量精度：0.5％F.S
(2)显示载荷值(T)：999.9/99.99
(3)测量吊点数：双吊点
(4)接入荷重传感器数：四传感器/双传感器
(5)报警继电器输出容量：220VAC/2A
(6)过载值预置(T)：000～999(载荷≥小设定值，≥大设定值，双吊点荷重之差≥设定值)(三组均可任意设定)
(7)工作条件：荷重传感器-10℃～+50℃，90％RH(+40℃)，载荷测量控制仪表-5℃～+45℃，90％RH(+40℃)