高空作业车工作斗限重控制系统设计与应用

　　一、概述

　　随着我国经济的迅速发展, 高空作业车在许多领域得到了广泛的应用。然而高空作业车工作斗超载引发的各类安全事故也日益趋多, 对人身安全及公共财产造成了严重危害。原有高空作业车都是通过人为判断工作斗载重, 对操作人员经验要求极高,而且也不能保证车辆作业的可靠性。因此高空作业车安装工作斗限重装置有着极其重要的意义。2004年我所就开始研究工作斗限重控制系统, 并于 2005年 1 月初次安装在一辆型号为 GC200- 01 高空作业车上( 作业高度 20 米) , 经过近一年的反复验证及可靠性试验, 于 2005 年 12 月通过省质监局组织的鉴定委员会的科研成果鉴定, 专家们一致认为该限重控制系统有效地解决了工作斗超载引发的各类问题, 是以后高空作业车安全作业的有力保障。可广泛应用于直伸臂, 折叠臂, 混合式等多种高空作业车。

　　二、工作原理

　　该高空作业车工作斗限重控制系统是将四只测力传感器安装在工作斗台面下部, 检测工作斗台面上的重力, 将传感器输出的毫伏级信号, 经过 CPU控制箱的四路信号放大电路, 送至四通道 A/D 转换的输入端, 由单片微处理器控制 A/D 转换的启停,并将 A/D 转换结果读入 CPU。根据存储在 EEPROM中的传感器零点内码, 满载砝码内码值, 经过数据运算处理, 得到实际工作斗台面上的重量, 并通过操作箱内的 LCD 屏幕显示, 告知操作人员目前工作斗的总载重, 同时依据载重大小, 分别输出安全控制信号, 临界控制信号, 及危险控制信号。通过该信号控制高空作业车的正常操作, 慢速操作, 停止操作。

　　三、硬件电路设计

　　电路原理如图 1 所示

　　技术要点:

　　载荷传感器采用技术成熟的电阻应变片式称重传感器, 该传感器测量准确度高, 环境适应能力强。

　　A/D 转换采用 MAXIM 公司的四通道 12 位逐次比较转换芯片, 转换精度高, 速度快。

　　单片微处理器采用 WINBOND 公司的 51 系列的高性能单片机, 片内 32K Bytes ROM, 256 BytesRAM, 程序存储空间大, 运算速度快。还具有 WDT电路, 增加系统工作的可靠性。

　　控制箱内部的时钟模块, 是一种具有内置晶振、I2C 总线接口的高精度实时时钟芯片,时钟精度为年误差小于 2.5 分钟, 可以准确记录故障的发生时间。

　　四角误差修正采用自行研发的特殊软件处理技术, 一次加载即完成修正, 比常规所采用的多点加载法效率提高 5 倍以上, 属国内首创, 世界领先。

　　采用软件防抖动方案, 解决工作臂晃动时造成的误动作信号输出, 以及显示仪表的稳定显示。利用光耦隔离、继电器输出, 输出功率大, 同时减小了外围电路对控制系统的干扰。