【正文】 最后，十分感謝各位專家在百忙之中抽出時(shí)間評(píng)閱我的設(shè)計(jì)。 其次，在本次設(shè)計(jì)過程中，參閱了很多有關(guān)本次設(shè)計(jì)的書籍及手冊(cè)，他們的智慧結(jié)晶是本文前進(jìn)的基礎(chǔ)和源泉。天津大學(xué)出版社 ,1998[23] 沈達(dá)寬, 蓄電池 上海商務(wù)印書館 ,1958[24] 國家安全監(jiān)督管理局、 國家煤礦安全監(jiān)察局，《煤礦安全規(guī)程》，2004致 謝 在畢業(yè)設(shè)計(jì)即將完成之際，首先應(yīng)當(dāng)感謝我的指導(dǎo)老師，指導(dǎo)老師豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度讓我收益匪淺。對(duì)當(dāng)前幾種罐簾門的門型和機(jī)械傳動(dòng)裝置進(jìn)行了深入的分析研究,門型、機(jī)械傳動(dòng)的設(shè)計(jì)參考了早期一些門型設(shè)計(jì),并把把其中的一些成熟的設(shè)計(jì)思想保留下來，在此基礎(chǔ)上又增加了自己的創(chuàng)新想法；因此本次設(shè)計(jì)嘗試著做了一次自動(dòng)罐簾門系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中通過增加電動(dòng)機(jī)及其傳動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、使其替代把鉤工的工作減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和提高礦井提升中安全性。這次課程設(shè)計(jì)中，在導(dǎo)師的精心指導(dǎo)和幫助下，完成了對(duì)自動(dòng)罐簾門的設(shè)計(jì)及其設(shè)計(jì)說明書的編寫和設(shè)計(jì)圖紙的繪制。礦井提升的井口和井底要有地址編碼完全相同的紅外線發(fā)射芯片，這樣在井口能控制罐簾門的開開關(guān)，在井底也同樣能實(shí)現(xiàn)對(duì)罐籠門的開關(guān)控制。在現(xiàn)代化的大型礦井中，提人的罐道口和提礦車的罐道口是不在一個(gè)水平面的，如過是在這種礦井提升系統(tǒng)中安裝使用此自動(dòng)罐籠系統(tǒng)就可以很方便的判斷是提人還是提車了?，F(xiàn)代礦井提升過程中，使用的罐籠有單層、雙層、三層、四層，當(dāng)今大多礦井使用的是單層和雙層的罐籠，按罐籠的外型還可以分成標(biāo)準(zhǔn)罐籠和加寬的，按提升的用途可分為專門提人的罐籠和人或物都提升的罐籠。標(biāo)志位：位地址06H=0，電機(jī)停止，06H=1電機(jī)工作； 位地址11H=0，簾門下降；11H=1，簾門上升。對(duì)于開門、關(guān)門和停的操作都以子程序?qū)崿F(xiàn)。當(dāng)接收到遙控芯片的信號(hào)以后就輸出控制信號(hào)，繼而掃描行程定時(shí)和行程限位開關(guān)信號(hào)，若設(shè)定的時(shí)間到了，或者門走到了極限位置，電機(jī)就停止工作。軟件流程如圖7—5所示。圖7—4 外部發(fā)射電路流程圖外部電路的控制系統(tǒng)編程： ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0100H CLR MAIN： MOV DPTR，0FF00H JB ，LP SJMPLP： JB MOV DPTR，0FFFEHLP1： MOV DPTR，0FFF0H SJMP LPSTOP： END 單片機(jī)的速度足夠響應(yīng)輸入指令，所以控制程序采用循環(huán)掃描查詢的執(zhí)行方式。圖7—3 自動(dòng)控制系統(tǒng)接收電路原理圖 軟件的設(shè)計(jì)已知：AT89S52單片機(jī)使用的晶振為12，要求設(shè)計(jì)一段延時(shí)時(shí)間為10ms延時(shí)程序。當(dāng)在安全門打開過程中綠色指示燈閃，當(dāng)安全門關(guān)閉過程中紅色指示燈閃。表71 電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制部分：控制元件備注鍵盤向AT89S52（1）輸入自動(dòng)、自鎖控制信號(hào)霍爾集成（0）、（1）監(jiān)測(cè)安全門的開關(guān)信號(hào)，并將其傳給AT89S52（1）AT89S52（Ⅰ）接受接近開關(guān)信號(hào)、鍵盤信號(hào)控制閃燈和信號(hào)傳遞PT2262將接受到的單片機(jī)信號(hào)以電磁波的形式發(fā)送出去PT2272將接受到的PT2262信號(hào)傳遞給AT89S52（2）AT89S52（Ⅱ）將信號(hào)傳遞個(gè)TD62003電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片霍爾集成（2）、（3）監(jiān)測(cè)罐簾門的行程位置，并行安放D210K按AT89S52（2）的要求驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)動(dòng)作 64 圖7—2 自動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)射電路圖 我們都知道在礦井提升系統(tǒng)中外部環(huán)境非常復(fù)雜，有些信號(hào)的強(qiáng)度會(huì)超過無線遙控芯片的傳送信號(hào)，從而使接收芯片接收到錯(cuò)誤的信號(hào)，使執(zhí)行元件產(chǎn)生誤操作，影響礦井提升過程中的安全與穩(wěn)定性，為了消除這種誤操作，在軟件上做了一些完善，當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)射芯片通過單片機(jī)Ⅰ將傳感器傳送來的開門或關(guān)門信號(hào)間隔一定的時(shí)間重復(fù)傳遞給發(fā)射芯片兩次，再通過接收芯片將信號(hào)傳送給單片機(jī)Ⅱ，單片機(jī)Ⅱ通過軟件對(duì)兩次信號(hào)進(jìn)行比較，確定無誤后再控制電動(dòng)機(jī)的動(dòng)作，而比實(shí)現(xiàn)定的控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。 罐簾門自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)射電路圖如圖7—2所示。圖7—1 罐簾門傳動(dòng)系統(tǒng)圖 圖7—1是罐簾門傳動(dòng)系統(tǒng)的空間布置圖，在罐簾門傳動(dòng)系統(tǒng)中：滑輪0—主動(dòng)滑輪，滑輪7—張緊滑輪；A—門上限磁片的位置、霍爾元件的位置，B—門下限磁片的位置； 罐簾門打開（關(guān)閉）：電動(dòng)機(jī)在接到順時(shí)針（逆時(shí)針）旋轉(zhuǎn)信號(hào)時(shí)—減速器軸上主動(dòng)滑輪順時(shí)針（逆時(shí)針）旋轉(zhuǎn)時(shí)—帶動(dòng)滑輪6順時(shí)針（逆時(shí)針）旋轉(zhuǎn)—帶動(dòng)與無極繩左右兩端固定的橫桿同步上（下）移—無極繩帶動(dòng)4逆時(shí)針（順時(shí)針）旋轉(zhuǎn)—當(dāng)霍爾元件監(jiān)測(cè)到門限上（下）限磁片信號(hào)時(shí)電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。為了使電動(dòng)門只在設(shè)定的范圍內(nèi)移動(dòng)，控制電路中設(shè)置了行程限位電路，這里采用磁接近開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)PT2272的VT端為高電平時(shí)，表示地址相匹配，DO—D3輸出4位有效數(shù)據(jù)，單片機(jī)讀人該命令信息，執(zhí)行相應(yīng)的操作。一個(gè)碼字包含l2個(gè)碼位，依次為“AOA1A2A3A4A5A6A7D3D2D1DO”。P12272是一款雙列20腳的芯片，是一種將PCM編碼波形解碼為地址、數(shù)據(jù)和同步碼字的解碼器。系統(tǒng)主要由遙控輸人電路、鍵盤輸人電路、行程定時(shí)電路、行程限位電路、固體繼電器輸出電路組成。因此需要在發(fā)射芯片的電源輸入端采用一個(gè)穩(wěn)壓二極管，來使輸入發(fā)射芯片的電源電壓穩(wěn)定。—穩(wěn)壓二極管，此二極管是從三極管的發(fā)射極接出的，三極管的基極連接的是單片機(jī)輸出端口，因?yàn)閱纹瑱C(jī)的輸出電壓只有5V，對(duì)芯片的驅(qū)動(dòng)電壓不夠，通過三極管放大后才能有效的驅(qū)動(dòng)發(fā)射芯片。 信號(hào)的輸入與輸出邏輯關(guān)系表所示。圖6—4 直流電動(dòng)機(jī)互鎖驅(qū)動(dòng)電路圖 在圖6—4直流電動(dòng)機(jī)互所驅(qū)動(dòng)電路圖中：、是單片機(jī)的輸出控制信號(hào)；74LS08—輸入與門，其中、是先接非門再接入74LS08；74LS04—反向器，在次電路中起到功率放大作用；9018—三極管，硅 PNP、低噪聲，高頻放大，振蕩；D210K—固體繼電器，雙極型晶體管輸出光電隔離，線路板安裝方式，金屬外殼高散熱性能。、分別為兩個(gè)霍爾元件的輸出端，為或門的輸出端與單片機(jī)輸入端相連接。對(duì)于UGN3020，BOP=，BRP=，VOL=80～150mV，VOH=4V，～24V。兩個(gè)霍爾集成元件發(fā)出兩個(gè)電信號(hào)，電信號(hào)通過一個(gè)或門芯片，或門輸出一個(gè)由兩個(gè)信號(hào)或以后的電信號(hào)，把信號(hào)傳送給單片機(jī)的輸入端口。 霍爾元件安裝及使用使用電路 在罐簾門的現(xiàn)場(chǎng)使用過程中，由于礦井管道的情況非常復(fù)雜，包括認(rèn)為因素、環(huán)境因素和系統(tǒng)自身不穩(wěn)定，如工人有意或無意的破壞、相當(dāng)惡劣的環(huán)境等等，可能造成霍爾集成元件損壞或磁片失去磁性使罐簾門在工作現(xiàn)場(chǎng)不能正常的工作，造成礦井提升不能安全正常進(jìn)行，因此為了提高罐簾門的系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，在硬件上使用兩個(gè)并行的霍爾集成元件，如圖可以看出霍爾集成元件及布片的相對(duì)位置，在鋼絲繩的A、B點(diǎn)各布一個(gè)磁片，在A點(diǎn)位置并行安裝兩個(gè)霍爾集成元件（UGN3020），兩個(gè)霍爾集成中只要有一個(gè)元件有信號(hào)，電機(jī)就停止轉(zhuǎn)動(dòng)。而鎖存功能是指發(fā)射信號(hào)消失時(shí)，PT2272的數(shù)據(jù)輸出端仍保持原狀態(tài)，直到下次接收到新的輸入信號(hào)。圖6—1 發(fā)射電路原理圖 接收電路接收電路如圖圖6—2所示。編碼從1 7腳輸出，經(jīng)三極管V放大后、通過天線L發(fā)射出去。6 基本控制電路的連接 發(fā)射電路和接收電路 發(fā)射電路發(fā)射電路如圖圖6—1所示。由計(jì)算可知，蓄電池組的電量可用30天的時(shí)間，滿足實(shí)際需要。h； 時(shí)間30s，電流330A；外形尺寸（長(zhǎng)寬高mm）13818246；重量22kg（無液）；（1）總用電功率 P=860W（2）選擇D—330—KT時(shí)，額定電流為860/24=33A，計(jì)算實(shí)際的電流為860/24=，（3）根據(jù)值，在表中查得K=（約數(shù)或由插值法計(jì)算）；（4）12只D—330—KT蓄電池串聯(lián)成DC24V的電池容量330A2直接安裝蓄電池供電：就是在運(yùn)動(dòng)的設(shè)備中，直接安裝蓄電池，為驅(qū)動(dòng)設(shè)備供電，這種供電方式?jīng)]有外露的電源，而且蓄電池也選用礦用防爆型，這種供電方式最適合為該設(shè)計(jì)的整個(gè)系統(tǒng)安全的供電。特殊供電方式：1驅(qū)動(dòng)設(shè)備 電源滑動(dòng)相連：驅(qū)動(dòng)設(shè)備與電源線與電源是滑動(dòng)相連接的，當(dāng)驅(qū)動(dòng)設(shè)備運(yùn)動(dòng)是的距離和電源的長(zhǎng)度有關(guān)系，再有滑動(dòng)電源是外露的。在礦井提升系統(tǒng)中，罐簾門與罐道是相對(duì)運(yùn)動(dòng)的，因此供電方式比較特殊。圖5—12 霍爾傳感器原理圖而且磁片的幾何尺寸也對(duì)霍爾元件的感應(yīng)距離了有影響，長(zhǎng)寬高越大，其有效距離就越大，磁片會(huì)受到彎矩，尺寸過大，容易將磁片折斷，也不能越在越好，綜合考慮各種影響，我們選擇的磁片形狀為：40mm8mm2mm，其材料為目前磁性最強(qiáng)的鋁鐵硼，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，它對(duì)所選的UGN3020型霍爾元件的有效感應(yīng)距離可達(dá)18mm。該霍爾元件為一集成元件，有三個(gè)管腳，分別接電源、正極、地線和輸出端三段，其典型連接方法如圖5—12所示，其中與非門選擇帶斯密特觸發(fā)器與非門，它們具有整形作用，且還能增加信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力，有利于信號(hào)的遠(yuǎn)程傳輸，Vcc為電源正極，R為一上拉電阻，以確保當(dāng)霍爾元件上方?jīng)]有磁片時(shí)，霍爾元件輸出腳為高電平；當(dāng)磁片到來時(shí)，霍爾零件輸出端經(jīng)過與非門后輸出一高電平，其輸出信號(hào)原理（b）所示。 霍爾元件傳感器由于監(jiān)測(cè)是處于相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，因此對(duì)罐籠門自動(dòng)判斷監(jiān)測(cè)，就必須采用非接觸式測(cè)量，而在非接觸式的位置（位移）傳感器中，霍爾接近開關(guān)是較為理想的選擇，它是根據(jù)霍爾效應(yīng)原理制成的新型的自動(dòng)化開關(guān)器件，其原理是當(dāng)有磁場(chǎng)接近開關(guān)是，開關(guān)狀態(tài)發(fā)生反轉(zhuǎn)（由開到閉或由閉到開）。紅外線光敏二極管不接外部負(fù)載時(shí)的電流稱外部負(fù)載開路電流，外部負(fù)載無限大時(shí)的電壓稱為開路電壓。的禁帶寬為，光敏二極管分光靈敏度特性對(duì)紅外線較敏感。圖5—10 窗材的透光率 紅外線檢測(cè)元件的分光靈敏度特性隨冷卻文德變化，元件隨和組成成分的改變，禁帶寬度也變化，即使冷卻溫度相同，影響波長(zhǎng)的范圍也有明顯的改變，因此，有必要根據(jù)檢測(cè)用紅外線波長(zhǎng)而選擇檢測(cè)元件。典型的元件材料有、等，各種紅外線檢測(cè)元件的比檢測(cè)能力的分光靈敏度特性如圖9—3所示。量子型紅外線傳感器又分為光導(dǎo)電型和光電動(dòng)勢(shì)型。 量子型紅外線傳感器的特點(diǎn)是檢測(cè)靈敏度高，響應(yīng)速度快，相應(yīng)的靈敏與波長(zhǎng)有關(guān)，其關(guān)系可用紅外線具有的能量E和波長(zhǎng)表示，即為式中 h為普朗克常數(shù)，；c為光速。窗材A只能通過附近的光，B可通過以上的光，而C可通過的光。沒有紅外線照射時(shí)，結(jié)晶表面的電荷同樣呈現(xiàn)為不平衡狀態(tài)，以后又恢復(fù)正常狀態(tài)，輸出為0。因此，熱釋電材料只有、在溫度變化時(shí)才能產(chǎn)生電壓。熱釋電材料處于自發(fā)極狀態(tài)的情況，當(dāng)紅外線入射被吸收后，結(jié)晶的溫度改變，自發(fā)極也發(fā)生變化，結(jié)晶表面的電荷變得不平衡。熱釋電型傳感器是測(cè)量溫度的元件，也稱為熱量傳感器，熱釋電材料作為熱釋電元件時(shí)性能指數(shù)大，使用溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定性好，價(jià)廉且分散性小的一般。當(dāng)PT2272接收到有效編碼波形信號(hào)時(shí)，VT變?yōu)楦唠娖剑?、OSC2（115）：振蕩器引腳；（18）：電源正極；（9）：電源負(fù)極。當(dāng)其為低電平時(shí)，PT2262輸出編碼波形；（17）：數(shù)據(jù)碼輸出引腳；、OSC2（115）：振蕩器引腳；（18）：電源正極；（9）：電源負(fù)極。 圖5—7 PT2262的引角PT2262的引腳功能如下：～A5（1～6）：地址引腳，這些引腳均有三種狀態(tài)：“0”、“1”和“浮”；～A11/D5（10～13）：這六個(gè)引腳既可以作為地址碼引腳，也可以作為數(shù)據(jù)碼引腳；當(dāng)作為地址碼引腳時(shí)，可置成“0”、“1”或“浮”；而作為數(shù)據(jù)碼引腳時(shí)，只能置成“0”、“1”。PT226PT2272都是CMOS電路，因而具有功耗低、工作電壓范圍寬（3～15V）等特點(diǎn)。由于該電路采用射頻發(fā)射、信號(hào)可繞墻而過， 由接收電路完成接收任務(wù)，因而可起到遠(yuǎn)距離遙控的作用。圖5—6 整體方框圖采用PT226PT2272設(shè)計(jì)的遙控電路主要由5部分組成，如圖5—6所示。它最大有12位三態(tài)地址，共有531441種地址代碼。其中TP2262是一種編碼器，它能將數(shù)據(jù)和地址編譯成代碼的波形。整體框圖如圖所示。 解碼電路將接收到的信號(hào)解碼后，變成所需的電信號(hào)。D210K型固體繼電器的主要特征是雙極型晶體管輸出光電隔離線路板安裝方式金屬外殼高散熱性能；輸入?yún)?shù)輸入電壓3~32VDC；輸入電流大于4mA；；LED顯示工作狀態(tài)指示；輸出參數(shù)輸出電壓3~10VDC；額定工作電流10A；；；導(dǎo)通時(shí)間1MS；關(guān)斷時(shí)間1MS；其它參數(shù)介質(zhì)耐壓2500VAC，1分鐘；工作溫度35℃~75℃；可安裝A65散熱器；D210K型固體繼電器的具體外形尺寸如圖5—5所示：圖5—5 D210K型固體繼電器 PT2262/PT2262 的控制方框圖及特性 發(fā)射電路用來發(fā)射3I5MHz的高頻載波，將編碼后的地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼隨同載波一起發(fā)射出去，為接收電路做好接收準(zhǔn)備。螺栓固定安裝方式雙極型晶體管輸出線路板安裝方式雙極型晶體管輸出線路板安裝方式雙極型晶體管輸出圖5—4 引角的電路連接圖下表是其使能、輸入引腳和輸出引腳的邏輯關(guān)系（電路按圖5—4連接）：表51 輸入引腳和輸出引腳的邏輯關(guān)系表EN A（B）IN1（IN3）IN2（IN4）電機(jī)運(yùn)行情況HHL正轉(zhuǎn)HLH反轉(zhuǎn)H