СПОСОБ ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ СИСТЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ ГРУЗОПОДЪЕМНОГО КРАНА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ИХ ВАРИАНТЫ) Российский патент 2007 года по МПК B66C13/18 B66C15/06 B66C23/88 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в системах управления и защиты от перегрузок и повреждений стреловых, башенных и мостовых грузоподъемных кранов.

Известен способ питания электронной системы безопасности грузоподъемного крана, состоящей из соединенных между собой электронных блоков и датчиков параметров работы грузоподъемного крана, путем передачи напряжения питания от бортовой сети грузоподъемного крана в каждый электронный блок и датчик, стабилизации переданного напряжения и его последующего использования для питания электронной схемы соответствующего блока или датчика [1].

Устройство для осуществления этого способа - стабилизированное устройство электропитания системы безопасности грузоподъемного крана, содержит стабилизаторы напряжения, установленные в каждом блоке и в каждом датчике системы безопасности, причем входы стабилизаторов подключены к линиям питания, соединенным с бортовой сетью грузоподъемного крана, а выходы подключены к выводам питания электронных схем блоков и датчиков [1].

В этом техническом решении питание блоков и датчиков осуществляется только после подачи на систему безопасности напряжения бортовой сети грузоподъемного крана. Это исключает возможность измерения параметров работы грузоподъемного крана при отключенном общем напряжении питания системы безопасности. Кроме того, необходимость прокладки проводов питания к каждому блоку и датчику приводит к увеличению трудоемкости монтажа и ремонта системы безопасности на кране и к снижению ее надежности.

Наиболее близким к предложенному является способ питания электронной системы безопасности грузоподъемного крана, состоящей из электронных блоков и датчиков параметров работы грузоподъемного крана, заключающийся в хранении электрической энергии, по меньшей мере, в одном автономном источнике питания, оснащении этим источником питания датчика параметров работы грузоподъемного крана и использования электрической энергии автономного источника для питания электронной схемы этого датчика [2].

Устройство для осуществления известного способа питания электронной системы безопасности грузоподъемного крана, состоящей из электронных блоков и датчиков параметров работы грузоподъемного крана, содержит, по меньшей мере, один автономный источник питания - гальванический элемент, гальваническую батарею, аккумулятор и/или солнечный элемент, размещенный в датчике параметра работы грузоподъемного крана и подключенный к цепи питания электронной схемы этого датчика [2].

В известном техническом решении, благодаря применению автономного источника питания, обеспечивается сокращение линий связи между составными частями системы безопасности. Это приводит к повышению надежности и повышению удобства монтажа системы безопасности на кране.

Однако достигаемое упрощение технического обслуживания и повышение надежности невелико. Это вызвано тем, что, в случае применения в качестве автономного источника питания гальванического элемента или гальванической батареи, необходима их периодическая замена. Это приводит к усложнению технического обслуживания системы безопасности. Кроме того, при несвоевременной замене гальванического элемента или гальванической батареи происходит недопустимое снижение напряжения питания электронной схемы датчика, что приводит к снижению надежности системы безопасности в целом. Аналогичные недостатки имеет и система безопасности, в которой в качестве автономного источника питания используется аккумулятор без автоматической подзарядки. В этом случае вместо замены гальванического элемента или гальванической батареи необходимо техническое обслуживание - подзарядка аккумулятора, а необходимая стабильность напряжения питания электронной схемы также не обеспечивается ввиду постепенного разряда аккумулятора.

Если же в известном техническом решении используется аккумулятор в сочетании с солнечным элементом, то это также не исключает необходимости технического обслуживания системы безопасности, поскольку при работе грузоподъемного крана необходима периодическая очистка солнечного элемента от загрязнений. Кроме того, при несвоевременной очистке солнечного элемента снижается эффективность его работы, что приводит к недопустимо большому разряду аккумулятора и, соответственно, к снижению надежности работы системы безопасности.

Кроме того, в известном техническом решении не обеспечивается работоспособность системы безопасности при отключенном общем напряжении ее питания, включая напряжение питания электронных блоков и силовой части системы безопасности.

Задачей, на решение которой направлено предложенное техническое решение, является упрощение технического обслуживания и повышение надежности системы безопасности, а также обеспечение возможности ее работы при отключенном общем напряжении питания.

В предложенном способе питания электронной системы безопасности грузоподъемного крана, состоящей из отдельных частей, выполненных в виде, по меньшей мере, одного электронного блока и, по меньшей мере, одного датчика, осуществляющего измерение, по меньшей мере, одного параметра работы грузоподъемного крана, заключающемся в хранении электрической энергии, по меньшей мере, в одном автономном источнике питания, оснащении этим источником питания, по меньшей мере, одной составной части системы безопасности и использовании указанной электрической энергии для питания электронной схемы этой составной части системы безопасности, указанный технический результат достигается за счет того, что, в зависимости от варианта реализации этого способа, дополнительно:

- осуществляют преобразование механической энергии, по меньшей мере, одной движущейся части грузоподъемного крана, в частности, грузового или стрелового каната грузоподъемного крана или блока, направляющего этот канат, в электрическую энергию;

- осуществляют преобразование энергии изменения измеряемого датчиком параметра работы грузоподъемного крана в электрическую энергию. При этом используют, в частности, механическую энергию измеряемой нагрузки в, стреловом или грузовом канате грузоподъемного крана, угла поворота или перемещения составной части грузоподъемного крана (угла азимута, длины стрелы и т.п.), или гидравлическую энергию измеряемого давления в гидравлическом устройстве грузоподъемного крана - в гидроцидиндре или в гидравлическом двигателе подъема/опускания стрелы, грузозахватного органа или поворотной платформы грузоподъемного крана;

- осуществляют преобразование энергии внешних механических, акустических или тепловых воздействий грузоподъемной машины или окружающей среды на упомянутый датчик в электрическую энергию. В частности, используют механическую энергию вибраций, акустическую энергию шума или тепловую энергию работающего двигателя грузоподъемной машины или окружающей среды, или механическую энергию линейных или угловых перемещений датчика. В этом случае дополнительно может выявляться отсутствие механической энергии вибраций или акустической энергии шума работающего двигателя грузоподъемной машины с последующим переключением электронной схемы составной части системы безопасности в режим пониженного энергопотребления;

- осуществляют беспроводную передачу электрической энергии, по меньшей мере, в одну составную часть системы безопасности с использованием, по меньшей мере, одного металлического элемента конструкции грузоподъемного крана, в частности, его грузового или стрелового каната;

- выявляют наличие электрического напряжения на проводной линии связи, соединяющей составные части системы безопасности, и при наличии этого напряжения осуществляют передачу электрической энергии от этой проводной связи в цепь питания электронной схемы.

Во всех вариантах реализации предложенного способа, преобразованную или полученную электрическую энергию передают в автономный источник питания, где осуществляют ее накопление.

В устройстве для осуществления предложенного способа питания электронной системы безопасности грузоподъемного крана, состоящей из отдельных частей, выполненных в виде, по меньшей мере, одного электронного блока и, по меньшей мере, одного датчика, осуществляющего измерение, по меньшей мере, одного параметра работы грузоподъемного крана, содержащем, по меньшей мере, один автономный источник питания, размещенный, по меньшей мере, в одной составной части системы безопасности и подключенный к цепи питания электронной схемы этой составной части системы безопасности, указанный технический результат достигается за счет того, что оно, в зависимости от варианта реализуемого способа, дополнительно содержит:

- генератор, выполненный с возможностью механического взаимодействия, по меньшей мере, с одной составной частью грузоподъемного крана, а также с возможностью преобразования механической энергии перемещения этой составной части грузоподъемного крана в электрическую энергию, причем выход генератора непосредственно или через дополнительный преобразователь тока или напряжения подключен к автономному источнику питания. В частности, указанный генератор выполнен с использованием электромагнитной индукции или пьезоэлектрического эффекта с возможностью механического взаимодействия с грузовым или стреловым канатом грузоподъемного крана или с блоком, направляющим этот канат, а также с возможностью преобразования механической энергии его линейного или вращательного перемещения в электрическую энергию;

- преобразователь механической или гидравлической энергии измеряемого параметра работы грузоподъемного крана в электрическую энергию, выполненный в виде электрического генератора с использованием электромагнитной индукции или пьезоэлектрического эффекта, причем выход этого электрического генератора непосредственно или через дополнительный преобразователь тока или напряжения подключен к автономному источнику питания. Электрический генератор имеет, в частности, входной вал или входное передаточное устройство, который/которое соединен/соединено с валом или с механизмом передачи движения измеряемого угла поворота в датчике параметра работы грузоподъемного крана - с валом датчика угла азимута или с механизмом передачи угла поворота кабельного барабана в датчике длины стрелы грузоподъемного крана. Электрический генератор может также содержать упругий элемент, размещенный на грузоподъемном кране с возможностью воздействия на него усилия в грузовом или стреловом канате или усилия, передаваемого этим канатом на блок, направляющий этот канат, или поршневой, мембранный или пузырьковый гидравлический аккумулятор, подключенный к каналу измерения давления. В этих случаях генератор выполняется с возможностью преобразования энергии перемещения этого упругого элемента или накопленной в гидравлическом аккумуляторе гидравлической энергии в электрическую энергию;

- приемник механической, акустической или тепловой энергии воздействия грузоподъемной машины или окружающей среды на датчик параметра работы грузоподъемного крана, причем приемник соединен с преобразователем этой энергии в электрическую энергию, выход которого непосредственно или через дополнительный преобразователь тока или напряжения подключен к автономному источнику питания. Приемник выполнен, в частности, в виде инерционной массы на упругом подвесе, а преобразователь энергии выполнен в виде электромагнитного или пьезоэлектрического преобразователя энергии перемещений этой инерционной массы в электрическую энергию, или приемник с преобразователем энергии выполнен в виде термоэлектрического устройства. Преобразователь энергии может также содержать компаратор, выполненный с возможностью формирования сигнала отсутствия перемещения инерционной массы, а электронная схема может содержать дополнительный вход переключения в режим пониженного энергопотребления, который подключен к выходу указанного компаратора;

- устройство беспроводной передачи электрической энергии, по меньшей мере, по одному металлическому элементу конструкции грузоподъемного крана, выполненное в виде приемника и передатчика переменного или постоянного тока, которые размещены в различных частях грузоподъемного крана или в различных составных частях системы безопасности, причем выход приемника непосредственно или через дополнительный преобразователь тока или напряжения подключен к автономному источнику питания. Приемник и передатчик содержат, в частности, трансформаторы, причем обмотка трансформатора передатчика подключена к генератору переменного напряжения, обмотка трансформатора приемника подключена к входу указанного преобразователя тока или напряжения, а магнитопроводы трансформаторов охватывают грузовой или стреловой канат грузоподъемного крана;

- преобразователь тока или напряжения, вход которого подключен к проводной линии связи, а выход соединен с автономным источником питания.

Во всех вариантах реализации предложенного способа автономный источник питания выполнен в виде аккумулятора или конденсатора.

Реализация электрического питания электронной системы безопасности грузоподъемного крана с указанными отличительными признаками позволяет осуществить автоматическую подзарядку автономного источника питания (аккумулятора или конденсатора) непосредственно в процессе работы грузоподъемного крана без участия крановщика или обслуживающего персонала. Это исключает необходимость проведения технического обслуживания системы безопасности в части ее электропитания и обеспечивает нормальное значение электрического напряжения питания электронных схем этой системы в любых условиях эксплуатации грузоподъемного крана. Это приводит к повышению надежности системы безопасности и обеспечивает возможность ее работы при отключенном общем напряжении питания, в том числе при неисправной бортовой сети грузоподъемного крана.

Поэтому отличительные признаки заявленного технического решения находятся в прямой причинно-следственной связи с достигаемым техническим результатом.

Поясним техническую сущность предложенного способа питания электронной схемы прибора безопасности и его вариантов путем описания работы реализующих их устройств.

На чертеже приведен пример функциональной схемы системы безопасности грузоподъемного крана, в которой реализован предложенный способ питания.

Система безопасности грузоподъемного крана в общем случае содержит N (1.1, 1.2...1.N) составных частей, выполненных в виде электронных блоков и датчиков, осуществляющих измерение параметров работы грузоподъемного крана. По меньшей мере, один блок или датчик 1 (1.1, 1.2...1.N) содержит электронную схему 2 и автономный источник питания 3, размещенный в этом блоке или датчике 1 и подключенный к цепи питания электронной схемы 2.

Электронная схема 2 выполнена, как правило, на основе микроконтроллера, к которому подключены (или входят в его состав) оперативное и энергонезависимое (память программ) запоминающие устройства, часы реального времени, тактовый генератор, блок памяти регистратора параметров, интерфейсные схемы и т.п.

Блоки и датчики 1.1, 1.2...1.N соединены между собой при помощи, по меньшей мере, одной проводной или беспроводной линии связи 4. Соответственно, в состав интерфейсных схем каждой электронной схемы 2 входит трансивер, контроллер или драйвер последовательного мультиплексного канала связи - CAN, LIN и т.п., или беспроводного канала обмена данными Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee и т.п., или канала обмена данными по отдельным проводам.

Каждый блок или датчик 1.1, 1.2...1.N может дополнительно содержать органы управления и/или индикации 5 (набор кнопок, клавиш, символьных и единичных индикаторов и т.п.), исполнительное устройство 6 (например, один или несколько силовых электронных ключей) и первичный преобразователь 7, предназначенный для измерения какого-либо параметра работы грузоподъемного крана.

Первичный преобразователь 7 может быть выполнен в виде тензометрического датчика силы или тензометрических датчиков давления, установленных в штоковой и поршневой полостях гидроцилиндра подъема, потенциометрического датчика угла азимута и длины стрелы (датчика угла поворота кабельного барабана), микромеханического акселерометра - датчика угла наклона стрелы, датчика приближения к линии электропередачи и т.п. Необходимый набор первичных преобразователей 7 и, соответственно, параметров работы крана, подлежащих измерению, определяется конструкцией конкретного грузоподъемного крана и требованиями, предъявляемыми к его системе безопасности.

Усилительно-преобразовательные устройства, необходимые для работы первичных преобразователей 7, могут быть встроены либо в эти первичные преобразователи, либо в электронную схему 2, например, в виде встроенного аналого-цифрового преобразователя микроконтроллера.

Какой-либо блок или датчик 1.1, 1.2...1.N, в зависимости от его назначения, может не содержать органов управления и/или индикации 5, исполнительного устройства 6 и/или первичных преобразователей 7, а также может включать в себя дополнительные функциональные блоки, не показанные на чертеже. В частности, сигналы, характеризующие результаты измерения какого-либо параметра работы грузоподъемного крана, могут поступать в электронную схему 2 какой-либо составной части 1 системы безопасности из любой другой составной части этой системы.

В основных вариантах предложенного технического решения электрическое питание электронной схемы 2 осуществляется от автономного источника питания 3 с его одновременной или периодической подзарядкой от генератора или преобразователя энергии 8, выходной сигнал которого, при необходимости, подлежит преобразованию по уровню выходного напряжения или тока при помощи преобразователя тока или напряжения 9, выполненного в виде устройства заряда автономного источника питания 3 - аккумулятора или конденсатора.

Подзарядка автономного источника питания 3 может также осуществляться непосредственно от линии связи 4, если в системе безопасности содержится, по меньшей мере, один электрический провод, по которому в составные части 1.1, 1.2...1.N системы безопасности передается напряжение питания от бортовой сети грузоподъемного крана или информационные сигналы. В этом случае одна из линий связи 4 соединена с входом преобразователя тока или напряжения 9 (на чертеже условно не показано).

Исполнительное устройство 6, первичный преобразователь 7 и генератор или преобразователь энергии 8 взаимодействуют с составными частями грузоподъемного крана 10. Воздействие исполнительного устройства 6 на грузоподъемный кран или на его составную часть 10 подразумевает управление параметрами или режимами работы его электрогидравлических или электромеханических исполнительных механизмов - включение/выключение или регулирование скорости работы механизма подъема/опускания груза и стрелы, поворота платформы крана и т.п.

Взаимодействие первичных преобразователей 7 с составными частями грузоподъемного крана 10 подразумевает передачу от узлов и механизмов грузоподъемного крана параметров его работы (усилий, давлений, перемещений и т.п.) на первичные преобразователи 7 для их последующего измерения.

Одна из составных частей 1 системы безопасности, исполняющая роль центрального блока этой системы, работая по программе, записанной в памяти ее микроконтроллера, после получения по линии связи 4 информации о значениях параметров работы грузоподъемного крана, определяет текущую нагрузку крана и положение его грузоподъемного (стрелового) оборудования. Допустимые величины нагрузок крана для различных пространственных положений его стрелы хранятся в памяти этого центрального блока в виде грузовых характеристик крана. Зона допустимых положений грузоподъемного (стрелового) оборудования крана вводится крановщиком при помощи органов управления 5 при задании режимов работы системы безопасности и параметров координатной защиты и также сохраняется в памяти центрального блока.

После сравнения фактической нагрузки крана с предельно допустимой и сравнения фактического положения грузоподъемного оборудования с зоной допустимых положений, центральный блок через свое исполнительное устройство 6 передает сигналы управления на исполнительные механизмы грузоподъемного крана, разрешая или блокируя их работу, или изменяя режимы работы этих исполнительных механизмов. Благодаря этому обеспечивается защита грузоподъемного крана от перегрузки и координатная защита.

При работе грузоподъемного крана осуществляется взаимодействие его составных частей 10 с генератором или преобразователем энергии 8 с целью получения электрической энергии для питания составных частей 1 системы безопасности грузоподъемного крана.

При этом взаимодействии осуществляется либо преобразование в электрическую энергию механической энергии, по меньшей мере, одной движущейся части грузоподъемного крана 10, либо беспроводная передача электрической энергии, по меньшей мере, в одну составную часть системы безопасности 1 с использованием, по меньшей мере, одного металлического элемента конструкции грузоподъемного крана.

В первом случае генератор или преобразователь энергии 8 выполнен с возможностью механического взаимодействия, по меньшей мере, с одной составной частью грузоподъемного крана, например с грузовым или стреловым канатом грузоподъемного крана или с блоком, направляющим этот канат. В частности, входная ось генератора, выполненного с использованием электромагнитной индукции или пьезоэлектрического эффекта, соединена с осью блока, который огибает грузовой или стреловой канат. Движение каната во время работы грузоподъемного крана, например, при подъеме/опускании груза или стрелы, приводит к вращению этого блока и, соответственно, к вращению входной оси генератора 8. Это приводит к преобразованию механической энергии движения каната в электрическую, которая, при необходимости, преобразуется по уровню при помощи преобразователя тока или напряжения 9 и поступает в цепь питания электронной схемы 2 и на подзарядку автономного источника питания 3. Аналогичным образом в электрическую энергию может быть преобразована механическая энергия поворота платформы крана, изменения угла наклона стрелы, передвижения крана в целом и т.д. При этом реализация конструкции генератора 8, воспринимающего вращательное или поступательное перемещение какой-либо составной части крана 10, зависит от конструкции конкретного грузоподъемного крана и является самостоятельной технической задачей. Методы и технические средства для решения этой задачи известны из уровня техники.

Электрическая энергия для питания электронной схемы 2 и для подзарядки автономного источника 3 может быть также передана в какую-либо составную часть системы безопасности по какому-либо металлическому элементу конструкции грузоподъемного крана, в частности по стреловому или грузовому канату или по его стреле. Устройство для такой передачи энергии может быть выполнено, в частности, в виде приемника и передатчика переменного или постоянного тока, которые размещены в различных частях грузоподъемного крана или в различных составных частях системы безопасности 1.1, 1.2...1.N, причем выход приемника, аналогично генератору 8, непосредственно или через дополнительный преобразователь тока или напряжения 9 подключен к автономному источнику питания 3. Приемник и передатчик содержат, в частности, трансформаторы, причем обмотка трансформатора передатчика подключена к генератору переменного напряжения, получающему энергию от бортовой сети грузоподъемного крана, обмотка трансформатора приемника подключена к входу указанного преобразователя тока или напряжения, а магнитопроводы трансформаторов охватывают грузовой или стреловой канат грузоподъемного крана, т.е. грузовой или стреловой канат используются в качестве объемного витка этих трансформаторов. Этот вариант удобно использовать, например, для питания электронной схемы составной части системы безопасности 1, представляющей собой датчик усилия в канатах, поддерживающих стрелу.

В другом варианте реализации предложенного способа генератор или преобразователь энергии 8 выполнен в виде преобразователя механической или гидравлической энергии измеряемого параметра работы грузоподъемного крана в электрическую энергию. В этом случае на вход электрического генератора 8, выполненного, например, с использованием электромагнитной индукции или пьезоэлектрического эффекта, поступает измеряемый параметр работы грузоподъемного крана - измеряемое усилие, измеряемое давление, измеряемый угол поворота поворотной платформы крана (угол азимута и т.д.).

Если этот рабочий параметр представляет собой механическое угловое или линейное перемещение, то электрический генератор имеет входной вал или входное передаточное устройство, который/которое соединен/соединено с валом или с механизмом передачи движения измеряемого угла поворота в датчике параметра работы грузоподъемного крана - с валом датчика угла азимута или с механизмом передачи угла поворота кабельного барабана в датчике длины стрелы грузоподъемного крана. При этом используется любая известная конструкции генератора 8, воспринимающего вращательное или поступательное перемещение.

Если же этот рабочий параметр представляет собой усилие, то электрический генератор или преобразователь энергии 8 содержит упругий элемент - пружину, торсион и т.п., размещенный на грузоподъемном кране с возможностью воздействия на него усилия в грузовом или стреловом канате или усилия, передаваемого этим канатом на блок, направляющий этот канат. В этих случаях используется аналогичный генератор, преобразующий энергию линейного перемещения этого упругого элемента в электрическую энергию. И, наконец, если измеряемый параметр работы крана представляет собой давление (в гидроцилиндре, гидромоторе и т.п. исполнительных механизмов крана), то генератор или преобразователь энергии 8 содержит поршневой, мембранный или пузырьковый гидравлический аккумулятор, подключенный к каналу измерения давления и осуществляет преобразование накопленной в гидравлическом аккумуляторе гидравлической энергии в электрическую энергию. Принципы построения таких преобразователей также известны.

Особенностью этого варианта реализации предложенного способа является возможность получения большой электрической мощности для питания системы безопасности и, соответственно, возможность обеспечения электропитания всей системы, включая ее составные части 1 с исполнительными устройствами 6. При этом возможна, в частности, передача энергии от одного генератора 8, установленного в какой-либо составной части системы безопасности 1, для питания всей системы безопасности с использованием передачи этой энергии по линии связи 4 (на чертеже возможное соединение генератора 8 или преобразователя тока или напряжения 9 с линией связи 4 условно не показано).

Еще в одном варианте реализации предложенного способа, в генераторе или преобразователе энергии 8 осуществляется преобразование в электрическую энергию энергии внешних механических, акустических или тепловых воздействий грузоподъемной машины или окружающей среды на какую-либо составную часть системы безопасности, в первую очередь на датчик какого-либо параметра работы грузоподъемной машины (ввиду меньшего потребления энергии электронной схемой этой составной части системы безопасности). В частности, используется механическая энергия вибраций, акустическая энергия шума или тепловая энергия работающего двигателя грузоподъемной машины или окружающей среды. Возможно также преобразование в электрическую энергию механической энергии линейных или угловых перемещений датчика, например, размещенного на стреле датчика длины этой стрелы, датчика приближения к линии электропередачи и т.п.

В этом случае генератор или преобразователь энергии 8 выполняется в виде приемника механической, акустической или тепловой энергии воздействия грузоподъемной машины или окружающей. Приемник выполняется, в частности, в виде инерционной массы на упругом подвесе с электромагнитным или пьезоэлектрическим преобразователем энергии колебаний или перемещений этой массы в электрическую энергию. При преобразовании в электрическую энергию шума двигателя или окружающей среды, в качестве генератора или преобразователя энергии 8 может быть использован пьезоэлектрический или электродинамический микрофон. В случае использования для генерации электрической энергии потоков тепла, например, от двигателя грузоподъемного крана в окружающую среду или перетоков тепла между двумя телами при изменении дневных и ночных температур, генератор - преобразователь энергии 8 может быть выполнен в виде термоэлектрического устройства, например элемента Пельтье.

Если двигатель грузоподъемного крана не работает и грузоподъемные операции не выполняются, то в ряде случаев в сохранении работоспособности системы безопасности нет необходимости. В этих случаях, с целью повышения экономичности работы какой-либо составной части 1 системы безопасности, ее переход в рабочий режим может осуществляться автоматически после запуска двигателя грузоподъемного крана. Для этого генератор или преобразователь 8 энергии шума или вибраций какой-либо составной части системы безопасности дополнительно оснащается компаратором, который контролирует низкий уровень (отсутствие) перемещений инерционной массы приемника или низкий уровень выходного сигнала акустического преобразователя, что свидетельствует о неработающем двигателе грузоподъемного крана. В этом случае электронная схема выполняется с возможностью работы в режиме пониженного энергопотребления, например с выключенным тактовым генератором ее микроконтроллера, и содержит дополнительный вход переключения в режим пониженного энергопотребления, который подключен к выходу указанного компаратора.

При наличии в системе безопасности электрического провода, по которому передаются информационные сигналы между составными частями этой системы 1.1, 1.2...1.N, этот провод (линия связи) может использоваться для передачи электрического питания от бортовой сети грузоподъемного крана в эти составные части. В этом случае линия связи 4 соединяется с входом преобразователя тока или напряжения 9, а его выход подключается к автономному источнику питания 3 каждой составной части системы для его подзарядки.

В данном описании схематично приведены лишь примеры обеспечения электрического питания составных частей системы безопасности. Изобретение охватывает другие возможные или эквивалентные варианты их исполнения без отступления от сущности изобретения, изложенной в его формуле.

Источники информации

1. JP 59074895, МПК3 В66С 23/90; G05F 1/58, 27.04.1984.

2. RU 2251524 С2, МПК7 В66С 13/18, 15/00, 23/88, 10.05.2005.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в системах управления и защиты от перегрузок и повреждений различных грузоподъемных кранов. Система безопасности в общем случае состоит из отдельных частей, выполненных в виде, по меньшей мере, одного электронного блока и датчиков, осуществляющих измерение параметров работы грузоподъемного крана. Для питания электронной схемы какой-либо составной части системы безопасности используют автономный источник питания и организуют его постоянную или периодическую подзарядку. Осуществляют преобразование в электрическую энергию механическую энергию грузового или стрелового каната, или энергию измеряемого параметра работы грузоподъемного крана, механическую энергию измеряемой нагрузки в стреловом или грузовом канате, угла азимута, длины стрелы и т.п., или гидравлическую энергию измеряемого давления в гидроцилиндре или в гидравлическом двигателе подъема/опускания стрелы, грузозахватного органа или поворотной платформы грузоподъемного крана, или энергии внешних механических, акустических или тепловых воздействий грузоподъемной машины или окружающей среды на датчик параметра работы грузоподъемного крана. Изобретение позволяет упростить техническое обслуживание, повысить надежность, а также обеспечить работоспособность системы безопасности при отключенном общем напряжении ее питания. 10 н. и 13 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ питания электронной системы безопасности грузоподъемного крана, состоящей из отдельных частей, выполненных в виде, по меньшей мере, одного электронного блока и, по меньшей мере, одного датчика, осуществляющего измерение, по меньшей мере, одного параметра работы грузоподъемного крана, заключающийся в хранении электрической энергии, по меньшей мере, в одном автономном источнике питания, оснащении этим источником питания, по меньшей мере, одной составной части системы безопасности и использовании указанной электрической энергии для питания электронной схемы этой составной части системы безопасности, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют преобразование механической энергии движения грузового или стрелового каната грузоподъемного крана, или блока, направляющего этот канат, в электрическую энергию, которую передают в автономный источник питания, в котором осуществляют накопление этой электрической энергии.2. Устройство для осуществления питания электронной системы безопасности грузоподъемного крана, состоящей из отдельных частей, выполненных в виде, по меньшей мере, одного электронного блока и, по меньшей мере, одного датчика, осуществляющего измерение, по меньшей мере, одного параметра работы грузоподъемного крана, содержащее, по меньшей мере, один автономный источник питания, размещенный, по меньшей мере, в одной составной части системы безопасности и подключенный к цепи питания электронной схемы этой составной части системы безопасности, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит генератор, который выполнен с возможностью механического взаимодействия с грузовым или стреловым канатом грузоподъемного крана, или с блоком, направляющим этот канат, а также с возможностью преобразования механической энергии перемещения этого каната или блока в электрическую энергию, причем выход генератора непосредственно или через дополнительный преобразователь тока или напряжения подключен к автономному источнику питания, который выполнен в виде аккумулятора или конденсатора.3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что генератор выполнен с использованием электромагнитной индукции или пьезоэлектрического эффекта.4. Способ питания электронной системы безопасности грузоподъемного крана, состоящей из отдельных частей, выполненных в виде, по меньшей мере, одного электронного блока и, по меньшей мере, одного датчика, осуществляющего измерение, по меньшей мере, одного параметра работы грузоподъемного крана, заключающийся в хранении электрической энергии в автономном источнике питания, оснащении этим источником, по меньшей мере, одного датчика и использовании указанной электрической энергии для питания электронной схемы этого датчика, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют преобразование механической и/или гидравлической энергии измеряемого параметра работы грузоподъемного крана в электрическую энергию, которую передают в автономный источник питания, в котором осуществляют накопление этой электрической энергии.5. Способ по п.4, отличающийся тем, что при указанном преобразовании используют механическую энергию измеряемой нагрузки, или угла поворота, или перемещения составной части грузоподъемного крана, или гидравлическую энергию измеряемого давления в гидравлическом устройстве грузоподъемного крана.6. Способ по п.5, отличающийся тем, что использование механической энергии измеряемой нагрузки включает в себя использование механической энергии, передаваемой через усилие, измеряемое в стреловом или грузовом канате, под использованием механической энергии угла поворота или перемещения составной части грузоподъемного крана - использование механической энергии, передаваемой валом датчика угла азимута или механизмом передачи угла поворота кабельного барабана в датчике длины стрелы, а под использованием гидравлической энергии - использование гидравлической энергии, передаваемой от гидроцилиндра или гидравлического двигателя подъема/опускания стрелы, или грузозахватного органа, или поворотной платформы грузоподъемного крана в процессе измерения давления в этом гидравлическом устройстве.7. Устройство для осуществления питания электронной системы безопасности грузоподъемного крана, состоящей из отдельных частей, выполненных в виде, по меньшей мере, одного электронного блока и, по меньшей мере, одного датчика, осуществляющего измерение, по меньшей мере, одного параметра работы грузоподъемного крана, содержащее автономный источник питания, размещенный, по меньшей мере, в одной составной части системы безопасности и подключенный к цепи питания электронной схемы этой составной части системы безопасности, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит, по меньшей мере, один преобразователь механической или гидравлической энергии измеряемого параметра работы грузоподъемного крана в электрическую энергию, который выполнен в виде электрического генератора с использованием электромагнитной индукции или пьезоэлектрического эффекта, причем выход этого электрического генератора непосредственно или через дополнительный преобразователь тока или напряжения подключен к автономному источнику питания, который выполнен в виде аккумулятора или конденсатора.8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что электрический генератор имеет входной вал или входное передаточное устройство, который/которое соединен/соединено с валом или с механизмом передачи движения измеряемого угла поворота в датчике параметра работы грузоподъемного крана.9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что входной вал или входное передаточное устройство электрического генератора соединен/соединено с валом датчика угла азимута или с механизмом передачи угла поворота кабельного барабана в датчике длины стрелы грузоподъемного крана.10. Устройство по п.7, отличающееся тем, что электрический генератор содержит упругий элемент и выполнен с возможностью воздействия на него усилия в грузовом или стреловом канате грузоподъемного крана или усилия, передаваемого этим канатом на блок, направляющий этот канат, и с возможностью преобразования энергии перемещения этого упругого элемента в электрическую энергию.11. Устройство по п.7, отличающееся тем, что электрический генератор содержит поршневой, мембранный или пузырьковый гидравлический аккумулятор, который подключен к каналу измерения давления в датчике параметра работы грузоподъемного крана и выполнен с возможностью преобразования накопленной в нем гидравлической энергии или изменений этой гидравлической энергии в электрическую энергию.12. Способ питания электронной системы безопасности грузоподъемного крана, состоящей из отдельных частей, выполненных в виде, по меньшей мере, одного электронного блока и, по меньшей мере, одного датчика, осуществляющего измерение, по меньшей мере, одного параметра работы грузоподъемного крана, заключающийся в хранении электрической энергии в автономном источнике питания, оснащении этим источником указанного датчика и использовании указанной электрической энергии для питания его электронной схемы, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют преобразование энергии внешних механических, акустических или тепловых воздействий грузоподъемной машины или окружающей среды на упомянутый датчик в электрическую энергию, которую передают в автономный источник питания, в котором осуществляют накопление этой электрической энергии.13. Способ по п.12, отличающийся тем, что при указанном преобразовании используют механическую энергию вибраций, или акустическую энергию шума, или тепловую энергию работающего двигателя грузоподъемной машины или окружающей среды, или механическую энергию линейных или угловых перемещений датчика.14. Способ по п.12, отличающийся тем, что дополнительно выявляют отсутствие механической энергии вибраций или акустической энергии шума работающего двигателя грузоподъемной машины, после чего переключают электронную схему составной части системы безопасности в режим пониженного энергопотребления.15. Устройство для осуществления питания электронной системы безопасности грузоподъемного крана, состоящей из отдельных частей, выполненных в виде, по меньшей мере, одного электронного блока и, по меньшей мере, одного датчика, осуществляющего измерение, по меньшей мере, одного параметра работы грузоподъемного крана, содержащее автономный источник питания, размещенный в указанном датчике и подключенный к цепи питания его электронной схемы, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит, по меньшей мере, один приемник механической, акустической или тепловой энергии воздействия грузоподъемной машины или окружающей среды на указанный датчик, причем приемник соединен с преобразователем этой энергии в электрическую энергию, выход которого непосредственно или через дополнительный преобразователь тока или напряжения подключен к автономному источнику питания, который выполнен в виде аккумулятора или конденсатора.16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что приемник выполнен в виде инерционной массы на упругом подвесе, а преобразователь энергии выполнен в виде электромагнитного или пьезоэлектрического преобразователя энергии перемещений этой инерционной массы в электрическую энергию, или приемник с преобразователем энергии выполнен в виде термоэлектрического устройства.17. Устройство по п.16, отличающееся тем, что преобразователь энергии содержит компаратор, выполненный с возможностью формирования сигнала отсутствия перемещения инерционной массы, а электронная схема содержит дополнительный вход переключения в режим пониженного энергопотребления, который подключен к выходу указанного компаратора.18. Способ питания электронной системы безопасности грузоподъемного крана, состоящей из отдельных частей, выполненных в виде, по меньшей мере, одного электронного блока и, по меньшей мере, одного датчика, осуществляющего измерение, по меньшей мере, одного параметра работы грузоподъемного крана, заключающийся в хранении электрической энергии в автономном источнике питания, оснащении этим источником, по меньшей мере, одной составной части системы безопасности и использовании указанной электрической энергии для питания электронной схемы этой составной части системы безопасности крана, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют беспроводную передачу электрической энергии, по меньшей мере, в одну составную часть системы безопасности с использованием, по меньшей мере, одного металлического элемента конструкции грузоподъемного крана, причем эту энергию передают в автономный источник питания, в котором осуществляют ее накопление.19. Способ по п.18, отличающийся тем, что для указанной передачи используют грузовой или стреловой канат грузоподъемного крана.20. Устройство для осуществления питания электронной системы безопасности грузоподъемного крана, состоящей из отдельных частей, выполненных в виде, по меньшей мере, одного электронного блока и, по меньшей мере, одного датчика, осуществляющего измерение, по меньшей мере, одного параметра работы грузоподъемного крана, содержащее автономный источник питания, размещенный, по меньшей мере, в одной составной части системы безопасности и подключенный к цепи питания электронной схемы этой составной части системы безопасности, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит устройство передачи электрической энергии, по меньшей мере, по одному металлическому элементу конструкции грузоподъемного крана, выполненное в виде приемника и передатчика переменного или постоянного тока, которые размещены в различных частях грузоподъемного крана или в различных составных частях системы безопасности, причем выход приемника непосредственно или через дополнительный преобразователь тока или напряжения подключен к автономному источнику питания, который выполнен в виде аккумулятора или конденсатора.21. Устройство по п.20, отличающееся тем, что приемник и передатчик содержат трансформаторы, причем обмотка трансформатора передатчика подключена к генератору переменного напряжения, обмотка трансформатора приемника подключена к входу указанного преобразователя тока или напряжения, а магнитопроводы трансформаторов охватывают грузовой или стреловой канат грузоподъемного крана.22. Способ питания электронной системы безопасности грузоподъемного крана, состоящей из отдельных частей, соединенных, по меньшей мере, одной проводной связью и выполненных в виде, по меньшей мере, одного электронного блока и, по меньшей мере, одного датчика, осуществляющего измерение, по меньшей мере, одного параметра работы грузоподъемного крана, заключающийся в хранении электрической энергии в автономном источнике питания, оснащении этим источником, по меньшей мере, одной составной части системы безопасности и использовании указанной электрической энергии для питания электронной схемы этой составной части системы безопасности крана, отличающийся тем, что дополнительно выявляют наличие электрического напряжения на указанной проводной связи и, при наличии этого напряжения, осуществляют передачу электрической энергии от этой проводной связи в цепь питания электронной схемы и в автономный источник питания, в котором осуществляют накопление этой электрической энергии.23. Устройство для осуществления питания электронной системы безопасности грузоподъемного крана, состоящей из отдельных частей, соединенных, по меньшей мере, одной проводной связью и выполненных в виде, по меньшей мере, одного электронного блока и, по меньшей мере, одного датчика, осуществляющего измерение, по меньшей мере, одного параметра работы грузоподъемного крана, содержащее автономный источник питания, размещенный, по меньшей мере, в одной составной части системы безопасности и подключенный к цепи питания электронной схемы этой составной части системы безопасности, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит преобразователь тока или напряжения, вход которого подключен к проводной линии связи, а выход соединен с автономным источником питания, который выполнен в виде аккумулятора или конденсатора.