专利名称：一种单片机控制的起重电磁铁无极调磁电控设备的制作方法目前起重电磁铁电控系统主要有一下几种。1.基于接触器和继电器的控制方式。这种控制方式存在故障率高，接触器触点寿命短、磁力无法调节、效率低下的缺点。2.基于PLC的无触点控制系统。这种控制方式基本克服了第一种方式的弊端，但 PLC本身执行速度偏低，所以在可控硅的触发，鉴相上还是需要借助专用产品来实现，所以 PLC的控制系统将存在成本偏高缺点，另外就采用PLC控制存在体积偏大的缺点。
图1是本实用新型的电控系统图。图2是本实用新型单片机主控电路的电源电路图。图3是本实用新型单片机主控电路的鉴相电路图。[0013]图4是本实用新型单片机主控电路的触发电路图。图5是本实用新型单片机主控电路的电流检测电路图。图6是本实用新型单片机主控电路的继电器输出电路图。图7是本实用新型单片机主控电路的控制输入电路图。图8是本实用新型单片机主控电路的磁力调节输入电路图。图9是本实用新型单片机主控电路的显示部分电路图。图10是本实用新型单片机主控电路的CPU电路图。以下结合技术方案和附图详细叙述本实用新型的具体实施例。图1是本实用新型的电控系统图。三相380V交流电经过Q0、Q11和继电器变压器变压为220V交流电源为继电器回路供电。三相380V交流电经过Q0、Q12和控制变压器变压为双15V交流电源为单片机主控电路提供电源。三相380V交流电经过Q0、Q13和鉴相变压器变压为三相15V交流电源为单片机鉴相电路提供电源和待测相位信号。Vl V6是动力主回路的可控硅组成全控整流桥，负责提供励磁和去磁的流动力直电源和有源逆变回路。V7 VlO是去磁回路可控硅，负责提供去磁直流电源。YH是负载直流电磁铁。R3是 YH的续流电阻，在出现故障时K3吸合可以为YH提供续流回路，释放YH上的剩余能量，防止电路震荡和击穿。F10、R4、V11组成蓄电池的充电回路。蓄电池POl为电磁铁πι提供应急电源，在突然断电时，Κ2断开，其常闭点吸合，POl与YH并联，YH将继续保持磁力，防止因为突然失去磁力导致所吊货物坠落。SOl是启动开关，S02是停止开关，S03是励磁/去磁转换开关，S04是载荷开关，在没有载荷时S04将闭合。当SOl按下是CPU接收到启动信号，将输出信号使KO吸合，电路进入启动状态。当没有载荷时S04将闭合，S02按下时CPU 接收到停止信号，将断开输出信号使KO断开，电路进入停止状态。当没有载荷时S04将闭合，这时如果S03闭合则进入去磁状态，S03断开时进入励磁状态。由于S04的存在将保证在由载荷时不会进入停止状态和去磁状态，保证货物不会发生坠落事故。增量编码器BOl 为磁力调节编码器，用于控制励磁的磁力等级。数码管显示屏用于显示励磁/去磁电压、显示励磁/去磁电流、故障代码。电流检测电路负责检测励磁/去磁时主回路的电流和蓄电池的充电电流。触发电路负责触发动力主回路的全控整流桥的可控硅和去磁回路的全控整流桥的可控硅以及蓄电池充电回路的可控硅。图2是单片机主控路的电源电路，由图1中的TOl提供的电源经过Bl的桥式整流，C22、C21滤波之后，由U9稳压得到+12V直流电源，由U12稳压得到-12V电源，+12V电源再经由UlO稳压得到+5V电源。图3是单片机主控路的鉴相电路，由图1中的T02提供的三相电源为鉴相电路提供电源和鉴相信号。图中A、B、C是三相电压信号，0是中性线。A、B、C三相正弦波信号经由LM339四电压比较器整形后转换为三相方波信号通过ISOl光耦将三相方波信号传递到 CPU。图4是单片机主控电路的触发电路，①的虚线框部分电路构成所有触发脉冲的总开关，在U8_ALL_0N为0时，UlA输出高电平，Q2导通，进而Ql导通，+12V触发电源将加到触发电路。②的虚线框部分电路构成一个触发脉冲支路，本实用新型共有这样的支路9条。现以②的虚线框部分电路进行说明。Ll是滤波电感，TFl是触发变压器，D2是吸收二极管， Dl、R4、Cl构成触发角电路，C2、R5、D3、Q3构成触发脉冲电路，U2A是脉冲整形缓冲电路。 在U8_PULSE1为低电平脉冲时即单片机输出触发信号时，经或U2A变换为高电平脉冲，经过 C2、R5、D3、Q3变换为三角波触发脉冲，在经过L1、TF1以及后面的触发角电路将触发信号传递到可控硅的触发角上，完成可控硅的触发过程。图5是单片机主控电路的电流检测电路，其中Tl是核心电流检测互感器，可以检测直流电流。本实例选用的型号是T60404-N4644-X100该产品是德国VAC产品，输出电流是士 50mA，比例是1 1000。R19和Pl构成Tl的负载，Pl做精度调节。Tl的输出电流在R19 和Pl上产生电压，该电压经过运算放大器Ull进行正向放大和方反向放大之后送到CPU的 AD转换接口。Ull采用MC1458N双运放放大器，由于单片机的AD转换电路不能测量负极性电压，所以要将电压进行反向放大和正向放大。当Tl采集的电流是正向时，在R19上端电压即为正向，该电压可以由UlIA正常放大，UlIB输出为0，这样在U8AI1端就可以检测到Tl 的电流值。当Tl采集的电流是反向时，在R19上端电压即为反向，该电压可以由UllB正常放大，UllA输出为0，这样在U8AI2端就可以检测到Tl的电流值。图5只是一支电流检测回路，本实用新型共有两路这样的电流检测回路，另一支检测电路与该图相同，这两支电流检测回路分别负责主回路的励磁/去磁电流检测和蓄电池充电电流的检测。图6是本实用新型单片机主控电路的继电器输出电路，Ul是继电器驱动电路， Kl K4是输出继电器，JPl是输出接口。Ul的输入端连接单片机的继电器控制信号Kl K4，与继电器一一对应，当响应的控制信号时高电平时，继电器吸合，反之继电器断开。图7是本实用新型单片机主控电路的控制输入电路，JP2是输入接口，连接SOl S03。输入信号经过光耦之后传递到单片机的输入信号接口 Sl S3。图8是本实用新型单片机主控电路的磁力调节输入电路，U2A和U1A、UlB构成增量编码器的解码电路，将增量编码器的相位相差90度的方波信号转换为方波BMUP或方波 BMDN,当编码器正转时BMUP有方波输出，表示递增，BMDN为0没有输出，这样单片机就可以接收到用于增加磁力的计数脉冲，当编码器反转时BMDN有方波输出，表示递增，BMUP为0没有输出，这样单片机就可以接收到用于减少磁力的计数脉冲，单片机CPU根据磁力调节脉冲调节对应的励磁磁力的大小，这样磁力就可以无极调整，磁力等级数值保存在单片机的 EEPROM中，EEPROM数据将永久保存，即使在失电的情况下也可以保存10年不丢失。图9是本实用新型单片机主控电路的显示部分电路，显示部分主要有电流显示的 4位数码管、电压显示的4位数码管、故障代码显示的2位数码管组成，通常显示屏通常将放置在操作室，原理控制主体，为了减少信号传递用电缆，并尽量降低成本，显示信号的传递采用串行传递，动态扫描显示的方式。U2、U3、U4是显示数码管驱动电路，该电路串入并出电路，并且驱动能力很强，显示数据通过CLK和DAT线输入，当输入完一帧数据之后ST由低变高数据输出到数码管完成显示，每次只完成一位数码管的显示，由于高速扫描所以看起来所以数码管是同时显示的。图10是本实用新型单片机主控电路的CPU电路，单片机主控路负责统调综上所述所有电路，由于本系统要求CPU具有高速运行能力、具有AD转换功能、具有较多的IO接口、 具有较强的抗干扰能力、具有片上EEPR0M，所以本实例选择了 STC公司的STC12C5A60S2的单片机芯片，该单片机IT的机器周期比普通单片机快8 12倍，具有8路高速A/D转换，具有IK的片上EEPR0M，60K的Flash程序存储器，具有较宽的工作电压范围5. 5V 3. 3V, 具有3000V的抗静电脉冲的能力，具有IAP在应用下载程序功能，可以方便现场调试，所以完全满足该系统的要求。图10中U8是单片机CPU，IAP是单片机编程接口，Xl是单片机晶振，与C5、C7组成时钟电路为CPU提供时钟脉冲，U3是复位电路，为CPU提供稳定可靠的复位信号，同时U3还具有低电压检测功能可以为CPU提供低电压检测信号，作为掉电准备信号。CPU负责核心程序的执行，其工作流程如下所述。1.启动在Sl为低电平时，CPU收到启动信号，CPU将KO吸合，读取EEPROM中的磁力等级数据，进入启动状态。只有启动之后才能完成后面的3、4的过程。2.停止在S2为低电平时，CPU收到停止信号，CPU将KO释放，进入停止状态。3.励磁过程在S3为高电平时，CPU收到励磁信号，K2吸合进入励磁状态。CPU根据磁力等级数据计算出主回路全控整流桥的触发角，然后依据鉴相电路的脉冲信号为基准对全控整流桥进行触发，全控整流桥触发后输出直流电压，电磁铁YH因有励磁电压而具有磁力。4.去磁过程在S3为低电平时，CPU收到去磁信号，K2依旧吸合进入去磁状态。CPU首先依据鉴相电路的脉冲信号为基准计算有源逆变的触发角，然后对全控整流桥进行触发将YH的剩余能力释放到电网上，同时实时检测主回路的电流，当电流减小到一定数值之后将触发去磁电路的可控硅，同时关闭励磁可控硅对YH进行反向励磁，在电流达到一定数值之后关闭去磁可控硅触发脉冲，完成去磁过程。5.故障保护过程在励磁过程中或去磁将实时检测励磁电流，当励磁电流异常时，将停止励磁进入故障状态，将故障进行编码发送到显示屏上，同时关闭励磁和去磁的触发脉冲，将K3吸合进入故障状态。6.掉电保护过程当电网突然失压，单片机的掉电回路首先为CPU发送失压信号，CPU立即关闭所有触发脉冲，释放K2，将蓄电池接入YH，使YH继续保持磁力。7.充电过程电网正常时，CPU将实时为蓄电池组充电，充电方式是触发蓄电池充电可控硅 VII，同时检查充电电流，当充电电流减小到一定程度后，将加大Vll的触发角降低充电电压进入涓流充电。如果充电电流增大，就表明蓄电池组电压降低，可能使用过，将减小Vll 的触发角加大充电电流。