起重机低成本红外遥控系统研制

沈 刚，韩运才

（江苏省特种设备安全监督检验研究院 江阴分院，江苏 江阴 214400）

随着社会的发展和科学技术的进步，微电子技术已经广泛应用于各个领域，在工业、农业、科学技术和国防方面，获得了广泛的应用。而起重机在今天已经越来越多的应用于企业的生产和物流搬运中，利用红外线作为接收装置，通过微电子技术来控制起重机，可以使操作人员远离危险的吊物，并且红外系统与如今的频率调制解调系统有一个成本上的优势，这也是研究这套系统的原因所在。

1 系统设计

1.1 系统功能

根据起重机的功用，系统X、Y、Z 这3个方向坐标运动，用小型电动机模拟，达到以下功能：

（1）反馈控制信号采用直流电压模拟，运动控制精度为0.03 V。

（2）用遥控器遥控龙门吊的整体运动（X）方向，吊钩的左右运动（Y），吊钩的上下运动（Z），实现整个吊装的远距离控制。

（3）具备工序存储功能。

1.2 系统框架

如图1 所示。

在图1 中，微处理器输出PWM信号，通过滤波器变成直流信号，其与吊钩位置信号比较，误差信号经过信号放大后，一路驱动起重机大车运行的伺服电机。微处理器7、8 脚输出的波段信号，选择所要运转的电机，并经开关将2～5 脚的PWM，选择一路转换为直流电压，经过放大后，控制所需运转的电机转速。

图1 系统框架图

微处理器的1 脚输出的PWM 信号，经倒相滤波后，变成平滑的直流电压，经放大后与位置信号比较（输出“编程”时所需的AFC 电压），再通过受控于波段信号的开关接至另一比较器，使其与基准值进行微量比较，比较后的输出信号，一方面作为电机正反转的控制信号，另一方面控制程序步进。此处，电机的正反转，还可以由手动进行控制。

2 系统的实现

在这个系统中，主体上采用华亿HY9312H-4B型遥控电路板，及其配套遥控器。接口部分电路大致可分为电机选择电路，驱动放大电路，正反转控制电路，模拟反馈电路这4个部分。

图2 中左侧部分为选通电路，当开关S4 拨到2上，S3 拨打到4 上，就成了编程状态。这时微处理器7、8 脚输出的波段控制信号，使CD4052 的1、2、5 脚其中一脚选通，使V5、V6、V7 中的一个三极管导通，从而那一路的继电器得电，最终使得那路电动机转起来。同时，相应的发光二极管点亮。当S4 拨到1上，就成了手动选择电动机了。

图2 选通电路和驱动放大电路

图2 中右侧部分，为驱动放大电路，图中CD4052 的1、2、4、5 脚接到单片机PCA84C641 的2、3、4、5 脚，由选通电路控制2、3、4、5 脚中的一路输出PWM 信号，再由低通滤波电路转换成直流电压，再经过LM324 把电压通过同相输入电路放大一倍，然后通过R2 控制V1、V2 组成的复合管的导通程度。

PCA84C641 的2~5 脚输出的电压的直流分量变大时，IC03-1 输出的电压随之增高，V1 的导通程度加深，集电极电压降低，被接通的伺服电机电枢组上的电压增高，从而使电机转速加快。

图3 电机正反转电路

如图3 电机正转，带动起重机向坐标值增大的方向移动；反之，带动其向坐标值减小的方向移动。

当处于编程状态下，S0 拨到1 上，而C12 和S0联结一起，接到PCA84C641 的9 脚，S2 拨到2 脚，若设定S1 拨到1 脚，电动机为正转，则S2 拨到2 时即为反转。

当处于自动状态，即闭环反馈时，S0 拨到2 上，S2拨到1，IC04-1 的负脚要接到反馈电路中CD4052 的13 脚上。若IC04-1 的负脚上由反馈回来的信号为低电平（设定此时起重机位置小于目标值），则输出为高电平，由于二极管的作用，使得S2 的1 上也为高电平，从而使复合管导通，K4 的7、8 脚得电，使得电动机反转，即向目标位置靠近。反之，则向目标位置远离。

3 结束语

随着国家和社会的发展，中国正以全球制造业基地的新面貌，出现在世人面前。而作为必不可少的一种运输设备——起重机，正在这中间扮演着越来越重要的角色。这套起重机控制系统，以单片机为核心，利用脉宽调制技术控制电机转速，通过继电器来控制电机的正反转。红外控制技术成熟，价格低廉，通过遥控器完全可控制起重机的大车、吊钩的左右、上下移动，并且这套系统还具有存储功能。

[1]杨福生.电子技术（电工学Ⅱ）[M].北京：高等教育出版社，1989.

[2]张质文，等. 起重机设计手册[K]. 北京：中国铁道出版社，1998.

[3]李建忠，等.单片机原理及应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，2002.