无载荷传感器式起重限量器的研究与设计

摘要

随着社会经济的发展，对起重机的需求量越来越大，同时起重机也日益向大型化、高速化、自动化的方向发展。起重机是一种蕴藏危险因素较多，事故发生几率较大的典型机械设备，国内外每年都发生大量因起重机作业造成的设备损坏甚至人身伤亡事故。任何起重机械都有其最大安全载荷限度，超过限度，轻则对设备部件造成损坏，重则发生车毁人亡的恶性事故，必须控制其在安全限度内工作。因此，起重机过载保护装置的研制刻不容缓。本文在研究、参考国内外现有起重机安全监控系统的基础上，充分利用现在电子、计算机、传感测控等方面的技术成果，从新的角度提出了一种测量起重机载荷的方法，即通过直接检测起重机电机的输出功率，从而间接得到起重机的载荷重量。本文正是围绕这一核心思想展开的。 本文所述无载荷传感器式起重限量器系统主要由电流传感器，变送单元，主控单元三个部分组成。主控单元是ARM7(LPC2138)为核心部件，对变送单元传输来的数据进行判断处理，做出各种控制动作；并通过LCD液晶模块实时显示数据：另外，该单元还具有SD卡存储功能，能够方便地实现数据的转存。变送单元是以单片机mega16为核心部件，另外还选用了A/D转换芯片AD1674以及真有效值转换芯片AD736，能够准确快速地采集电机转子电流有效值及频率；并通过RS-485总线把采集处理的数据送给主控单元。电流传感器采用的是KTC-B系列霍尔电流传感器，传感器的测量范围可达900A，额定输出为4V，测量频率0-25KHZ。 无载荷传感器式起重限量器系统具有检测，控制，超限报警，实时显示等常规功能。与传统的起重量超载限制器相比，本系统无需重力传感而采用霍尔电流传感器，能大大减少机械安装强度，且起重量检测精度不受机械水平度影响；另外，本系统还采用SD卡数据存储技术实现大量数据的转存，可方便的实现历史数据管理。因此，无载荷传感器式起重限量器系统的研制，有着重要的现实意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2起重限量器的发展和现状

1.3选题的目的及意义

1.4课题研究的主要内容及目标

第2章无载荷传感器式起重限量器系统概述

2.1系统原理

2.1.1电机输出转矩数学模型

2.1.2加速度a数学模型

2.2无载荷传感器式起重限量器系统结构

第3章系统的硬件设计

3.1电流传感器选型

3.1.1霍尔电流传感器简介

3.1.2霍尔电流传感器原理

3.2变送单元的研制

3.2.1微处理器选型

3.2.2电流有效值测量模块

3.2.3电流频率测量模块

3.2.4电阻档位测量模块

3.3主控单元的研制

3.3.1微处理器选型

3.3.2复位电路

3.3.3电源电路

3.3.4 JTAG接口电路

3.3.5数据存储电路

3.3.6实时时钟电路

3.3.7液晶接口电路

3.3.8 SD卡接口电路

3.3.9语音功能模块电路

3.4单元间通信

3.4.1 RS-485串口通信介绍

3.4.2 RS-485串口通信协议原理

3.4.3 RS-485硬件接口设计

第4章系统的软件设计

4.1软件设计概述

4.2汇编语言与C的混合编程

4.3主要软件功能的实现

4.3.1 SED1335控制器编程

4.3.2串口通信软件实现

4.3.3 SD卡数据的读写

第5章系统的误差分析

5.1异步电动机转子额外损耗对系统的影响

5.1.1铁损与机械损耗

5.1.2附加损耗

5.2霍尔传感器对系统的影响

5.2.1霍尔传感器的主要误差及其产生的主要原因

5.2.2消除各种误差的一种有效方法

第6章总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢