电梯模型方案书.docx
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电梯模型方案书
电梯模型
一、项目背景
电梯是楼宇现代文明的产物,已成为高层建筑中不可缺少的垂直交通工具。
随着科学技术的发展,近年来,我国的电梯生产技术得到了迅速发展,随着自动控制理论与微电子技术的发展,电梯的拖动方式与控制手段均发生了很大的变化,交流调速是当前电梯拖动的主要发展方向。
二、项目简介
本作品主要用了51单片机为主控芯片,用多种集成芯片巧妙地节省I/O口,采用霍尔元件3144为反馈元件,以步进电机为动力,用木材做模型框架,以钢条和直线轴承作为导轨,能保证电梯结构的稳定,运动的平滑,能实现各种基本功能;并以TJL-1BS型拉力传感器实现发挥部分的要求。
三、项目原理
1、
机械部分:
长方体:
13*13*50(单位cm)。
包括外框*1、带轴承的导轨*4,电梯间*1,电机传动*1,总图及电梯间连接部分放大图:
图1:
总图图2:
电梯间连接部分放大图
外框
如图,楼梯外框,长13cm,宽13cm,高50cm,由木板组成,用螺丝、白乳胶连接。
除去板厚,分成4层,每层12cm。
上面装有步进电机(未画出),用螺丝固定。
图3:
外框
导轨、轴承
如图是带有轴承的钢铁导轨,导轨50cm长,截面直径6mm,轴承采用直线轴承,沿轴向运动。
导轨共四根,平行、竖直的装在
的外形里,电梯间固定在轴承上,可实现电梯间在导轨上无摩擦上下滑动,保证电梯间运行的平稳性。
图4:
导轨与轴承
电梯间
如图,为棱长10cm的立方体,主要材料是木材,用铁钉、白乳胶连接紧密,电梯门没画出,为发挥部分。
图5:
电梯间
电机传动部分:
图6:
电机传动部分
电机装在电梯顶部,用螺丝固定,转轴上系一条绳子,绳另一端连着
的电梯间。
电机采用DC6V0.8A日本东方42系列两相步进电机PK244-02A-C41,其参数如下:
产地
日本
厂家(品牌)
东方
型号
PK244-02A-C41
相数(相)
2
线数(根)
6
步进角(度)
1.8
额定电压(V)
6
额定电流(A)
0.8
电阻(欧姆)
圆柱体电机
直径(mm)
长度(mm)
长方体电机
长(mm)
42
宽(mm)
42
厚(mm)
41
轴径(mm)
5
轴长(mm)
17
重量(克)
260
表1
2、电路部分
主控芯片
此模型的主控芯片采用STC89C54RD+微处理器。
STC89C54RD+共有24个I/O,其中有两个为外部中断口。
图7:
单片机外围电路
楼层显示电路
本模型共设置了4层,其中电梯内和每一层各用一个7段数码管来显示电梯所处的楼层。
为了节省I/O口,采用了一个能将BCD码转换成7段LED数码管的译码IC。
电路图如下:
图8:
数码管驱动
按键电路
本模型共设置了11个按键,为了节省单片机的I/O口,采用了一个键盘扫描IC,能将16个按键转换为4位数值输出。
同时为了实现按键时才进行键盘扫描,采用了或门芯片7432连接到单片机的INT1中断口,电路如图:
图8:
按键电路
LED灯控制电路
本模型设置了需要独立控制的LED灯13个,为节省I/O口,采用了一个4-16的译码器,其电路图如下(部分LED灯没画出):
图9:
LED灯控制电路
电机驱动电路
采用L298为驱动芯片,为了防止电流过大而影响单片机,在单片机和L298之间接一个缓冲器,电路图如下:
图10:
步进电机驱动电路
反馈电路
采用霍尔元件3144为位置传感器,用于检测电梯所在的楼层。
当3144遇到磁场的作用时,3脚会输出一个高电平,电路如图所示:
图11:
反馈电路
称重部分
称重装置采用TJL-1BS型拉力传感器,如图:
图12:
传感器图片
参数如下:
额定载荷
100kg~20t
综合精度
0.020.03(线性+滞后+重复性)
灵敏度
2.0mV/V
蠕变
±0.02%~±0.03F·S/30min
零点输出
±1 %F·S
零点温度影响
±0.02%~±0.03%F·S/10℃
输出温度影响
±0.02%~±0.03%F·S/10℃
工作温度
-20℃~+65℃
输入阻抗
380±10Ω
输出阻抗
350±3Ω
绝缘电阻
〉5000MΩ
安全过载
150%F·S
供桥电压
建议10VDC
材质
合金钢或不锈钢
接线方式
电源(+)红线 电源(-)绿线
输出(+)黄线 输出(-)白线
表2
3、程序部分
程序基本思路:
用一个二进制的数a,字长则为总楼层数,即四,一层对应一个位,某楼层的键被按下则该位为1,否则为0。
楼层传感器的作用则为将对应位归零。
按键同时接有中断,中断即为改变a的值。
通过正反方向循环移位读值,同时电机带动楼梯间上升、下降,实现有序的停层,同时解决判断先后的问题。
流程图(包括主函数、和两个外部中断):
·
图13:
程序框图
四、参考文献
《例说51单片机(C语言版)》张义和人民邮电出版社
《电梯安装维修工初级》中国劳动社会保障出版社
《电梯与自动扶梯原理、结构、安装和测试》朱昌明上海交通大学出版社
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