起重机超载限制器的设计.doc

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1、起重机超载限制器的设计一．概述本篇文章简要地讲述了起重机限制器的基本构成，并对其基本软硬件进行了简单的介绍。起重机限制器主要用于对工矿企业和施工现场的起重机，行车进行超载限制。当它进行工作时，若起重机承受重物在额定值的90%以内，则该限制器能显示重物的实际重量，若重物的重量超过额定值的90%但在105%以内，该限制器显示重物的实际重量的同时发出声光预警信号，若重物的重量达到或超过额定值的105%，该限制器将发出声光报警信号，同时自动切断起重机电源。该限制器还能自动记录超载的次数，供有关部门检查。二．系统设计根据上述的工作原理和技术要求，可知该系统实际上是一个典型的数据采集与控

2、制系统，数据采集的对象是一路压力（拉力），故选用压力（拉力）传感器进行物理量的测量，控制对象是断电及报警装置，故选用继电器及声响电路进行断电和报警。1．硬件设计硬件电路如下图所示，模拟信号放大部分选用运算放大器OP07，A/D转换器选用MC14433，系统主机选用8031单片机，扩充一片程序存储器2716，地址及数据锁存器选用74LS373，4线-7线译码器选用4511，驱动器选用MC1413，基准电压源选用MC1403，数码显示部分选用BS212共阴数码管，音响部分选用一片KD9561。由电路图可知，硬件系统上电工作后，由压力（拉力）传感器来的微弱电信号（约20uV）经OP

3、07送到MC14433进行A/D转换，MC14433送出的4位8421BCD码及4位选通信号一起送到8031单片机的P1口，8031根据P1口来的信号进行处理判别后送到4511和MC1413译码驱动显示。若采集到的物重达到或超过额定值的90%，则由P3.0送出低电平驱动声光预警电路。105%，超载计数单元加1，由P3.1送出低电平，驱动声光报警电路，并由继电器切断起重机电源。硬件部分还设计了一个掉电保护电路，当8031系统的电源出现意外情况突然下降或消失时，可由掉电保护电路保护8031内存单元中的内容。（1）运算放大器OP07OP07是高精度，低失调电压的精密运放集成电路,用

4、于微弱信号的放大,如果使用双电源.能达到最好的效果。下面介绍一下它的引脚图资料。性能：1)低的输入噪声电压幅度—0.35μVP-P(0.1Hz～10Hz)2)极低的输入失调电压—10μV3)极低的输入失调电压温漂—0.2μV/℃4)具有长期的稳定性—0.2μV/MΩ5)低的输入偏置电流—±1nA6)高的共模抑制比—126dB7)宽的共模输入电压范围—±14V8)宽的电源电压范围—±3V～±22V（2）A/D转换器MC14433双积分型由于两次积分时间比较长，所以转换速度慢，但精度可以做得比较高；对周期变化的干扰信号积分为零，抗干扰性能也较好。常用的有3½位双积分A/D转换器M

5、C14433（精度相当于11位二进制数）和4½位双积分A/D转换器ICL7135（精度相当于14位二进制数）。1.MC14433A/D转换器简介MC14433是3½位双积分型A/D转换器，优点：精度高、抗干扰性能好等，缺点：转换速度慢，约1~10次/秒。与国内产品5G14433完全相同，可互换。被转换电压量程为199.9mV或1.999V。转换完的数据以BCD码的形式分四次送出。1）MC14433的引脚功能说明各引脚的功能如下：1）电源及共地端VDD：主工作电源+5V。VEE：模拟部分的负电源端，接-5V。VAG：模拟地端。VSS：数字地端。VR：基准电压输入端。2）外接电阻

6、及电容端R1：积分电阻输入端，转换电压Vx=2V时，R1=470Ω；Vx=200mV时，R1=27kΩ。C1：积分电容输入端，一般取0.1mF。R1/C1：R1与C1的公共端。CLKI、CLKO：外接振荡器时钟调节电阻RC，RC一般取470Ω左右。3）转换启动/结束信号端EOC：转换结束信号输出端，正脉冲有效。DU：启动新的转换，若DU与EOC相连，每当A/D转换结束后，自动启动新的转换。4）过量程信号输出端OR*：当

7、Vx

8、＜VR，输出低电平。5）位选通控制端DS4~DS1：分别为个、十、百、千位输出的选通脉冲，DS1对应千位，DS4对应个位。每个选通脉冲宽度为18个时钟周

9、期，两个相应脉冲之间间隔为2个时钟周期。如图所示6）BCD码输出端Q0～Q3：BCD码数据输出线。Q3为最高位，Q0为最低位。当DS2、DS3和DS4选通期间，输出三位完整的BCD码数，但在DS1（千位）选通期间，输出端Q0～Q3除了表示个位0或1外，还表示被转换电压的正负极性（Q2=1为正）、欠量程还是过量程，具体含义如表所示。表11-2DS1选通时Q3～Q0表示的结果Q3Q2Q1Q0表示结果1××00××0×1×0×0×00××11××1千位数为0千位数为1结果为正结果为负输入过量程输入欠量程由表1