沈 剛，韓運(yùn)才

（江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院 江陰分院，江蘇 江陰 214400）

隨著社會的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，微電子技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科學(xué)技術(shù)和國防方面，獲得了廣泛的應(yīng)用。而起重機(jī)在今天已經(jīng)越來越多的應(yīng)用于企業(yè)的生產(chǎn)和物流搬運(yùn)中，利用紅外線作為接收裝置，通過微電子技術(shù)來控制起重機(jī)，可以使操作人員遠(yuǎn)離危險(xiǎn)的吊物，并且紅外系統(tǒng)與如今的頻率調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)有一個(gè)成本上的優(yōu)勢，這也是研究這套系統(tǒng)的原因所在。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)功能

根據(jù)起重機(jī)的功用，系統(tǒng)X、Y、Z 這3個(gè)方向坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)，用小型電動(dòng)機(jī)模擬，達(dá)到以下功能：

（1）反饋控制信號采用直流電壓模擬，運(yùn)動(dòng)控制精度為0.03 V。

（2）用遙控器遙控龍門吊的整體運(yùn)動(dòng)（X）方向，吊鉤的左右運(yùn)動(dòng)（Y），吊鉤的上下運(yùn)動(dòng)（Z），實(shí)現(xiàn)整個(gè)吊裝的遠(yuǎn)距離控制。

（3）具備工序存儲功能。

1.2 系統(tǒng)框架

如圖1 所示。

在圖1 中，微處理器輸出PWM信號，通過濾波器變成直流信號，其與吊鉤位置信號比較，誤差信號經(jīng)過信號放大后，一路驅(qū)動(dòng)起重機(jī)大車運(yùn)行的伺服電機(jī)。微處理器7、8 腳輸出的波段信號，選擇所要運(yùn)轉(zhuǎn)的電機(jī)，并經(jīng)開關(guān)將2～5 腳的PWM，選擇一路轉(zhuǎn)換為直流電壓，經(jīng)過放大后，控制所需運(yùn)轉(zhuǎn)的電機(jī)轉(zhuǎn)速。

圖1 系統(tǒng)框架圖

微處理器的1 腳輸出的PWM 信號，經(jīng)倒相濾波后，變成平滑的直流電壓，經(jīng)放大后與位置信號比較（輸出“編程”時(shí)所需的AFC 電壓），再通過受控于波段信號的開關(guān)接至另一比較器，使其與基準(zhǔn)值進(jìn)行微量比較，比較后的輸出信號，一方面作為電機(jī)正反轉(zhuǎn)的控制信號，另一方面控制程序步進(jìn)。此處，電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，還可以由手動(dòng)進(jìn)行控制。

2 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

在這個(gè)系統(tǒng)中，主體上采用華億HY9312H-4B型遙控電路板，及其配套遙控器。接口部分電路大致可分為電機(jī)選擇電路，驅(qū)動(dòng)放大電路，正反轉(zhuǎn)控制電路，模擬反饋電路這4個(gè)部分。

圖2 中左側(cè)部分為選通電路，當(dāng)開關(guān)S4 撥到2上，S3 撥打到4 上，就成了編程狀態(tài)。這時(shí)微處理器7、8 腳輸出的波段控制信號，使CD4052 的1、2、5 腳其中一腳選通，使V5、V6、V7 中的一個(gè)三極管導(dǎo)通，從而那一路的繼電器得電，最終使得那路電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)起來。同時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管點(diǎn)亮。當(dāng)S4 撥到1上，就成了手動(dòng)選擇電動(dòng)機(jī)了。

圖2 選通電路和驅(qū)動(dòng)放大電路

圖2 中右側(cè)部分，為驅(qū)動(dòng)放大電路，圖中CD4052 的1、2、4、5 腳接到單片機(jī)PCA84C641 的2、3、4、5 腳，由選通電路控制2、3、4、5 腳中的一路輸出PWM 信號，再由低通濾波電路轉(zhuǎn)換成直流電壓，再經(jīng)過LM324 把電壓通過同相輸入電路放大一倍，然后通過R2 控制V1、V2 組成的復(fù)合管的導(dǎo)通程度。

PCA84C641 的2~5 腳輸出的電壓的直流分量變大時(shí)，IC03-1 輸出的電壓隨之增高，V1 的導(dǎo)通程度加深，集電極電壓降低，被接通的伺服電機(jī)電樞組上的電壓增高，從而使電機(jī)轉(zhuǎn)速加快。

圖3 電機(jī)正反轉(zhuǎn)電路

如圖3 電機(jī)正轉(zhuǎn)，帶動(dòng)起重機(jī)向坐標(biāo)值增大的方向移動(dòng)；反之，帶動(dòng)其向坐標(biāo)值減小的方向移動(dòng)。

當(dāng)處于編程狀態(tài)下，S0 撥到1 上，而C12 和S0聯(lián)結(jié)一起，接到PCA84C641 的9 腳，S2 撥到2 腳，若設(shè)定S1 撥到1 腳，電動(dòng)機(jī)為正轉(zhuǎn)，則S2 撥到2 時(shí)即為反轉(zhuǎn)。

當(dāng)處于自動(dòng)狀態(tài)，即閉環(huán)反饋時(shí)，S0 撥到2 上，S2撥到1，IC04-1 的負(fù)腳要接到反饋電路中CD4052 的13 腳上。若IC04-1 的負(fù)腳上由反饋回來的信號為低電平（設(shè)定此時(shí)起重機(jī)位置小于目標(biāo)值），則輸出為高電平，由于二極管的作用，使得S2 的1 上也為高電平，從而使復(fù)合管導(dǎo)通，K4 的7、8 腳得電，使得電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，即向目標(biāo)位置靠近。反之，則向目標(biāo)位置遠(yuǎn)離。

3 結(jié)束語

隨著國家和社會的發(fā)展，中國正以全球制造業(yè)基地的新面貌，出現(xiàn)在世人面前。而作為必不可少的一種運(yùn)輸設(shè)備——起重機(jī)，正在這中間扮演著越來越重要的角色。這套起重機(jī)控制系統(tǒng)，以單片機(jī)為核心，利用脈寬調(diào)制技術(shù)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，通過繼電器來控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。紅外控制技術(shù)成熟，價(jià)格低廉，通過遙控器完全可控制起重機(jī)的大車、吊鉤的左右、上下移動(dòng)，并且這套系統(tǒng)還具有存儲功能。

[1]楊福生.電子技術(shù)（電工學(xué)Ⅱ）[M].北京：高等教育出版社，1989.

[2]張質(zhì)文，等. 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊[K]. 北京：中國鐵道出版社，1998.

[3]李建忠，等.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2002.