【正文】 中的線路由氣路和電路兩部分組成，簡潔整齊的走線可以有效的抑制線纜之間的干擾。該電路能夠有效的降低電磁干擾的強(qiáng)度，因?yàn)槠洳粌H可以抑制外部的干擾信號的傳入，同時(shí)對自身電路工作時(shí)產(chǎn)生的干擾信號進(jìn)行衰減。在一般的電路設(shè)計(jì)中，常常利用這種由共模電感的漏感形成西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）19的差模電感來消除300kHz～30MHz的傳導(dǎo)干擾電平。本設(shè)計(jì)通過192*64液晶屏顯示當(dāng)前系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)及參數(shù)的設(shè)定。當(dāng)打樁機(jī)自動打樁時(shí)，微控制器通過分析各方面的反饋回來的信息，處理后，通過控制電磁閥的開斷來實(shí)現(xiàn)對氣路的控制，進(jìn)而控制氣缸的伸縮實(shí)現(xiàn)自動打樁。在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，采用24V的霍爾傳感器，磁場信號來自附著在電機(jī)輪盤上的永磁鐵，經(jīng)過試驗(yàn)，當(dāng)霍爾傳感器距離磁鐵30mm以內(nèi)，能夠檢測到傳感器信號，由于施工現(xiàn)場振動比較劇烈，現(xiàn)場安裝時(shí)，將霍爾傳感器和磁鐵的距離控制在10~20mm左右，如果太近西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）14的話，振動時(shí)，霍爾傳感器容易碰電機(jī)輪盤，太遠(yuǎn)則檢測不到信號，現(xiàn)場安裝設(shè)。在傳感器的選擇上，可以選擇編碼器或者霍爾傳感器，編碼器雖然精度較高且檢測的信號更加準(zhǔn)確，但是成本較高，而且安裝維護(hù)不方便，故本設(shè)計(jì)中采用霍爾傳感器作為高度傳感器對高度信號進(jìn)行檢測。由于繼電器能夠控制輸入回路和輸出回路之間的互動關(guān)系，因而常常用在需要實(shí)現(xiàn)自動控制切換的設(shè)計(jì)電路中。出現(xiàn)這種情況時(shí)要及時(shí)進(jìn)行處理，否則容易造成安全事故。24V轉(zhuǎn)5V是通過穩(wěn)壓芯片LM25765實(shí)現(xiàn)的，LM2576系列的穩(wěn)壓器是單片集成電路，能提供降壓開關(guān)穩(wěn)壓器的各種功能，能驅(qū)動3A的負(fù)載，又優(yōu)異的線性和負(fù)載調(diào)整能力。同時(shí)，單片機(jī)內(nèi)的鎖相環(huán)電路可使能耗和性能適應(yīng)具體操作的需要，外部輸入時(shí)鐘經(jīng)過內(nèi)部鎖相環(huán)后，頻率可達(dá)96MHz。硬件電路設(shè)計(jì)采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，沖孔樁機(jī)自動控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)由微控制器模塊、電源模塊、電機(jī)控制模塊、離合和剎車控制模塊、高度和卡錘檢測模塊、人機(jī)交互模塊等部分組成。當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，必須拉緊剎車操作桿，關(guān)掉三相異步電機(jī)的電源后再檢查故障。樁錘由鋼絲繩吊起，通過樁架前部的立柱頂部的定滑輪與樁架相連。MC9S12XS128系列沖孔樁機(jī)樁機(jī)由鋼絲繩拉升樁錘，然后自由落下，利用自重夯擊樁頂。3）節(jié)約了生產(chǎn)成本。目前，我國對沖孔樁機(jī)的控制主要依靠人來完成，由人來控制沖孔打樁的剎車與離合，放線與收線，但是由于施工人員的工作能力以及工作經(jīng)驗(yàn)等方面存在著差異，使得這種控制方式受人為的影響比較大，有時(shí)候會產(chǎn)生一些不必要的損失，例如工人粗心放繩過長把鋼絲繩打折，或者放繩過短截?cái)噤摻z繩等等；同時(shí)由于人本身的限制，使得施工進(jìn)度在夜間時(shí)不僅進(jìn)展緩慢，而且安全隱患比較大，從而使得這種人為的控制方式施工效率低，從長遠(yuǎn)來看，投入成本高，施工的安全保障低。沖孔灌注樁的成孔，是這種樁型成孔的關(guān)鍵技術(shù)之一，而沖孔打樁機(jī)則是其成孔的關(guān)鍵設(shè)備由于技術(shù)比較成熟，結(jié)構(gòu)簡單，現(xiàn)在國內(nèi)大部分應(yīng)用的是落錘式打樁機(jī)和液壓打樁機(jī)，但是受成本及技術(shù)的限制，低噪聲靜注式的打樁機(jī)械設(shè)備目前還沒有廣泛應(yīng)用與各種施工現(xiàn)場，且落錘打樁機(jī)由于多為手動控制，也限制了它的應(yīng)用范圍。MC9S12XS128。關(guān)鍵字：沖孔打樁機(jī)；MC9S12XS128；氣動元件；自動控制隨著我國鐵路、公路、橋梁等基本建設(shè)項(xiàng)目的增加，大口徑的樁基礎(chǔ)工程得到廣泛應(yīng)用。在整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)上，從機(jī)械改裝設(shè)計(jì)、硬件原理以及軟件實(shí)現(xiàn)等方面對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，最終實(shí)現(xiàn)沖孔樁機(jī)自動打樁的功能。沖孔灌注樁是按成樁的施工方法而定義的一種現(xiàn)場澆注型的鋼筋混凝土樁型。充分合理利用機(jī)械、液壓、電子方面的先進(jìn)技術(shù)，促進(jìn)這個(gè)系統(tǒng)的完善。它能把放繩長度調(diào)到最短而不逮錐，而且每次放錐均是如此，僅此一項(xiàng)，就可提高效率20%（同樣的提升高度，人工操作是每分鐘8次，而自動操作是10次）再加上它永遠(yuǎn)不休息，實(shí)際上提高效率在30%以上。為了實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目的，本系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)思路如下圖。落錘打樁機(jī)系統(tǒng)主要由樁錘、樁架、卷揚(yáng)機(jī)、操作臺及一些附屬設(shè)備等組成。對于沖孔打樁機(jī)來說，卷揚(yáng)機(jī)的電機(jī)是45KW的三相異步電動機(jī)，它是整個(gè)系統(tǒng)的動力來源，電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)是整個(gè)系統(tǒng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵，因此在施工過程中對于電機(jī)的控制和保護(hù)是非常重要的。對于沖孔樁機(jī)自動控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)原理方法主要有：1）對電機(jī)信號的檢測：采用電流互感器對電機(jī)的運(yùn)行信號及起錘信號進(jìn)行檢測；2）對電機(jī)通斷的控制：采用間接控制的方式實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的控制，具體做法是直流繼電器控制急停開關(guān)，急停開關(guān)控制三相異步電機(jī)的通斷；3）對高度信號的檢測：設(shè)計(jì)中在卷揚(yáng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸上面等距離的放置一圈永磁鐵，采用霍爾傳感器檢測磁信號的脈沖來計(jì)算高度和余繩長度；4）對剎車時(shí)間和離合時(shí)間的控制是通過控制電磁閥實(shí)現(xiàn)的。MC9S12XS128微控制器是Freescale公司MC9XS12系列的16位單片機(jī)，112管腳LQFP封裝。其中3V為紐扣電池，為保證時(shí)鐘的正確在系統(tǒng)下電時(shí)為時(shí)鐘芯片提供電壓，；5V為微控制器等大部分集成芯片供電；+24V為外圍接口電路，例如電機(jī)繼電器、電磁閥、霍爾傳感器等供電；交流220V為ACDC（220V轉(zhuǎn)24V）供電。設(shè)計(jì)中采用穿心式的電流互感器，電流互感器的一次側(cè)即電機(jī)一側(cè)的線纜從電流互感器中心穿過，二次側(cè)接測量樁機(jī)控制系統(tǒng)的電流檢測電路，采用電流互感器與繼電裝置配合的方法，在線路發(fā)生故障時(shí)，向繼電裝置提供信號從而切斷故障電路，保護(hù)系統(tǒng)安全。本設(shè)計(jì)中控制器可以通過電路控制電機(jī)的關(guān)斷。在正常工作情況下，Y1輸出高電平，即連接繼電器的常閉觸點(diǎn)，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，PC817導(dǎo)通，Y1便輸出低電平，繼電器的常閉觸點(diǎn)斷開，電機(jī)停止運(yùn)行。，霍爾效應(yīng)的靈敏度高低是由霍爾電勢U表征的，而霍爾電勢U與外加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B成正比。西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）15：打樁機(jī)的運(yùn)行是在剎車和離合的共同協(xié)調(diào)下完成，剎車和離合控制打樁機(jī)的原理并不復(fù)雜，一般而言，工作時(shí)，控制器通過控制電磁閥，松剎車，緊離合，樁錘上升，上升至設(shè)定高度，松離合，使樁錘下落打樁，當(dāng)樁錘下落到預(yù)設(shè)高度時(shí)，控制器會發(fā)出信號，緊剎車，剎車時(shí)間過后，控制器發(fā)出信號，松剎車，緊離合，控制電機(jī)將樁錘上拉，如此往復(fù)，進(jìn)行打樁。顯示部分主要是數(shù)據(jù)信息、報(bào)警提示、修改參數(shù)等的顯示，顯示為系統(tǒng)的一個(gè)獨(dú)立模塊，對于外部而言有輸入?yún)?shù)，輸出參數(shù)的作用。濾波電路主要應(yīng)用在系統(tǒng)的電源和信號線之中，本系統(tǒng)的電源濾波器的設(shè)計(jì)從抑制共模干擾和差模干擾兩個(gè)方面來實(shí)現(xiàn)。在電路中，電流流經(jīng)兩組同相位繞制的共模電感時(shí)，其在兩組線圈中產(chǎn)生的反向磁場會相互抵消，此時(shí)線圈電阻對電流信號的影響是主要方面；由于共模電流的同向性，當(dāng)其流經(jīng)共模電感時(shí)，線圈的感抗會因其在線圈內(nèi)產(chǎn)生的同向磁場而大大增加，使得線圈表現(xiàn)為高阻抗，從而產(chǎn)生較強(qiáng)的阻尼效果對共模電流進(jìn)行衰減，以此完成濾波功能。在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，電路板到傳感器之間的信號傳輸媒介采用帶有屏蔽層的線纜，線纜上的屏西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）20蔽層將整個(gè)信號傳輸線路包裹起來，防止信號受到外部電磁場的干擾，如果電纜線中的屏蔽層和大地接在一起，則可以將外部干擾信號導(dǎo)入大地中，避免外部電磁干擾信號進(jìn)入線纜而造成的傳輸信號的損耗。安全地一般與大地連接，保證接地的設(shè)備與大地處于同一個(gè)電位，這種接地方式能為系統(tǒng)不希望有的浪涌能量如雷擊電流等提供一條泄放路徑。一般設(shè)計(jì)中采用磁珠、電容或者零歐電阻將各個(gè)電源的接地端連接在一起，由于磁珠可以等效為帶阻限波器，只能抑制某個(gè)頻率點(diǎn)的噪聲，當(dāng)信號的頻率無法預(yù)知時(shí)，無法有效抑制電磁干擾；電容元件容易造成浮地；而用零歐電阻將各個(gè)地連接在一起，各個(gè)地之間相當(dāng)于一個(gè)很窄的電流通路，對所設(shè)計(jì)系統(tǒng)中所產(chǎn)生的環(huán)路電流進(jìn)行有效的限制，從而抑制系統(tǒng)的噪聲，而且它對于各種頻率的干擾信號都有衰減的作用，故本系統(tǒng)中采用零歐電阻抑制各地線之間的噪聲，這種設(shè)計(jì)方法同時(shí)可以保證直流電位相等和單點(diǎn)接地。在系統(tǒng)的電源的輸入與輸出中都要接入濾波電容，濾波電容具有降低交流脈動紋波系數(shù)、提高電路高效平滑直流輸出的優(yōu)點(diǎn)，電路中一般將其設(shè)計(jì)在整流電路的兩端，濾波電容一般由兩個(gè)電容并聯(lián)構(gòu)成，且兩個(gè)電容的容值相差兩個(gè)數(shù)量級以上，這樣在電路中可以獲得更大的濾波頻段，同時(shí)，大小電容又各自有著抑制電磁干擾的作用，大電容可以使信號的輸出平滑而不致產(chǎn)生大的突變；較小的電容為高頻干擾信號提供了一個(gè)對地通路，從而可以濾除高頻干擾信號，使得電壓的輸出更加純凈。施工現(xiàn)場環(huán)境錯(cuò)綜復(fù)雜，不確定因素比較多，從安全第一的原則出發(fā)，系統(tǒng)必須針對各種故障和突發(fā)狀況進(jìn)行分析和處理。b、無論在孔底的吸錘或孔半腰的夾錘，當(dāng)樁機(jī)主體被拉動時(shí)則無條件執(zhí)行“關(guān)掉主電機(jī)電源，合剎車，松離合”西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）23的動作。蜂鳴器的聲音大小及音調(diào)可以通過調(diào)整PM4管腳的置高時(shí)間及輸出的波形進(jìn)行控制，這一點(diǎn)可以在調(diào)試程。系統(tǒng)遇到故障時(shí)的處理動作為：緊剎車，松離合，關(guān)電機(jī)電源。2）天錘故障：當(dāng)樁錘已被提到規(guī)定的高度，而此時(shí)離合器又損壞分不開時(shí)，樁錘會一直上升，造成天錘，通過高度傳感器，控制器可以在第一時(shí)間得到情報(bào)，并在高于規(guī)定提升高度兩倍之內(nèi)，處理故障。同時(shí)，在電源芯片的電源引腳附近都加有去耦電容，增加了系統(tǒng)的抗干擾性能。針對本設(shè)計(jì)的現(xiàn)場環(huán)境，從電路中的主要元器件出發(fā)，通過元器件選擇達(dá)到電磁兼容的設(shè)計(jì)要求，在電路中對電磁環(huán)境影響較大的元器件主要是電阻、電容和電感等。因此，系統(tǒng)對于地線的設(shè)計(jì)十分重要。機(jī)箱本身作為一個(gè)屏蔽容器，對抑制外部干擾進(jìn)入機(jī)箱控制柜起到了一定的作用。如果將這個(gè)濾波電路一端接干擾源，另一端接被干擾設(shè)備，則電路中的兩個(gè)線圈和兩個(gè)CBB電容就構(gòu)成了兩組低通濾波器，可以將線路上的共模干擾信號抑制在一個(gè)很低的電平上。因此，由于漏感的存在使得共模電感也具有一定的抑制差模干擾的能力。此LCD有20個(gè)管腳，各個(gè)管腳功能如。開關(guān)電路依然與上面電機(jī)電路相仿，選擇9013作為開關(guān)器件，若PM1有信號輸出，則9013導(dǎo)通，IOJOUT1連接的是PC817光耦的一腳，則光耦PC817導(dǎo)通，進(jìn)而電磁閥控制電路也會通，Y2連接的是電磁閥?；魻杺鞲衅髂軌?qū)⒋泡斎胄盘栟D(zhuǎn)換成實(shí)際設(shè)計(jì)電路中所需要的電信號，操作簡單，可靠性，響應(yīng)速度快，使用壽命長，符合工業(yè)現(xiàn)場的實(shí)際應(yīng)用要求。西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）13123456789101112ABCD121110987654321DCBAR381KQ29013R595605VGNDIOIOJOUT0PM0IO_OUT0D91N007R4320KR28BG1N540124V_OUT_VCCU4PC8175VVCCIOIOJOUT0Q10BCP56R66Z524CAY124V_OUT_GNDF51A系統(tǒng)需要對樁錘的高度信號進(jìn)行檢測，從而實(shí)時(shí)的檢測到余繩的長度與樁錘高度信息。繼電器是一種電控制器件。如果沒有檢測到起錘信號，則有兩種情況，一是樁錘未被拉起，可能出現(xiàn)卡錘故障；二是傳感器壞掉，可能出現(xiàn)天錘故障。，24V電路中主要是濾波，F(xiàn)2為保險(xiǎn)，D2為防反二極管，CC4為CBB電容，E3為50V470uF的電解電容，與C3組成濾波電容，T2為共模扼流圈。西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）9123456789101112ABCD121110987654321DCBAC10104C11104C22104E1010UFE1110UFE1410uL6INDUCTORL7INDUCTORL8INDUCTOR5VVCC5VVCCIO5VVCCPWM31PWM22PWM13PWM04PK35PK26PK17PK08IOC0/PT09IOC1/PT110IOC2/PT211IOC3/PT312VDDF13VSS114PWM4/IOC4/PT415VREG_API/PWM5/IOC5/PT516PWM6/IOC6/PT617PWM7/IOC7/PT718PK519PK420KWJ1/PJ121KWJ0/PJ022MODC/BKGD23PB024PB125PB226PB327PB428PB529PB630PB731KWH7/PH732KWH6/PH633KWH5/PH534KWH4/PH435XCLKS/ECLKX2/PE736PE637PE538ECLK/PE439VSSX240VDDX241RESET42VDDR43VSS344VSSPLL45EXTAL46XTAL47VDDPLL48KWH3/PH349KWH2/PH250KWH1/PH151KWH0/PH052PE353PE254IRQ/PE155XIRQ/PE056VDD65VSS266PAD00/AN0067PAD08/AN0868PAD01/AN0169PAD09/AN0970PAD02/AN0271PAD10/AN1072PAD03/AN0373PAD11/AN1174PAD04/AN0475PAD12/AN1276PAD05/AN0577PAD13/AN1378PAD06/AN0679PAD14/AN