新型塔式起重机智能力矩测控仪的研制

　　0引言

　　在建筑工程中，塔式起重机是应用最为广泛的一种设备，这个设备在整个施工期间使用频率最高，它的安全性直接影响整个施工的安全性。塔式起重机的最大起重负荷〔2-6〕随滑车的不同而变化，如果越限，会机毁人亡。目前现有的设备多靠人工估测和凭经验控制的方法来保证安全。而平衡力矩的保证则是传统的机械式固定点位控制，缺点为控制范围小、精度差、不直观，特别是难以操作。、

　　为解决这些问题，提出了一种新型智能力矩测控仪的设计方案，采用高精度的载荷传感器和超声传感器采集到重物的重量和滑车至旋转中心的矩离，送人智能MCU控制系统，使MCU自动控制起重机的电器控制系统，同时将各种数据直观地显示给操作员，并自动预警，超限强行停车。从而大大提高了塔机的安全性和操作的直观性。

　　1测最原理

　　测控过程中，将起重机的力矩测量值与设定值进行比较，当力矩测量值大于设定值时，发出报警信号并执行相应的控制操作。力矩是拉力和力臂长度的函数，是一个导出量，不能直接测量。因此，首先测量起重机拉力和力臂的长度(起重机支撑点到起重钢丝的距离)，然后由二者计算力矩大小。

　　1. 1荷重测量原理

　　荷重测量原理如图1所示，荷重传感器采用剪切S梁结构，结构紧凑，安装方便，性能稳定，测量精度高。其基本工作原理是通过检测安装在S梁上不同位置的电阻应变片的变化，将拉力产生的这种变化转换成电信号并输出。此类荷重传感器性能稳定、寿命长、使用方便，但由于电阻应变片的固有特点所决定，输出的电信号较小，应变片的电阻值容易受到外界的温度变化的干扰，而且输出的电信号与荷重不是线性关系，因此，在实际的应用电路中，为了得到可靠的荷重信号，传感器输出的电信号必须经过放大、线性化处理、温度补偿和电压/电流变换等信号处理后，才能进行A/D转换并送微处理器。

　　1. 2距离测f原理

　　起重机支撑点到起重钢丝的距离动态范围很大，一般要10 m以上，因此常用的位移传感器不能满足要求，激光测距仪的价格昂贵，而常用的反射式超声测距范围也在10 m以下，而且在使用中无法找到反射超声波的反射面。文中根据测控仪的使用环境条件并综合考虑多种因素，采用了新型直射式超声波测距法，距离测量原理如图2所示。

　　荷重传感器和和超声传感器得到的信号，由相应电路进行处理后，进入单片机进行计算，就可得到塔式起重机的力矩，并根据预先设定值，进行报警和控制输出。