专利名称：工程机械用手柄位置检测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及工程机械技术领域，尤其是涉及一种工程机械用手柄位置检测器。
背景技术：
目前，公知的手柄位置检测是通过手柄、电位器、PLC控制器和机械结构组成。将电位器通过机械机构内置于控制手柄中，前后推动控制手柄时引起电位器的阻值变化，通电后PLC控制器检测电位器因阻值变化而引起的电压信号变化值，来判断手柄当前的实际位置。但是，使用该方式需要专用PLC控制器配合特制手柄来检测电压信号的变化值，仅适用于配置显示器和电喷发动机的工程设备，故在部分工程机械中对手柄位置检测的精度要求并不严格时，公知的检测方式成本相对较为昂贵且适用范围较窄。

发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种工程机械用手柄位置检测器，其结构简单，设计合理，实现成本低，功能灵活性较高，功耗低，故障率低，可扩展性能好，使用寿命长，实用性强，适用范围广。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种工程机械用手柄位置检测器，其特征在于:包括比较器和各用电单元供电的电源单元，所述比较器的输入端接有检测电压设定单元、用于采集手柄位置的手柄位置采集单元、用于设置前进位置的前进位置设置单元、用于设置后退位置的后退位置设置单元和用于设置倒车位置的倒车位置设置单元，所述手柄位置采集单元的输入端接有手柄信号输出单元，所述比较器的输出端接有用于输出工程机械作业控制信号的控制信号输出单元，所述控制信号输出单元包括第一继电器、第二继电器、与第一继电器相接的第一继电器驱动器和与第二继电器相接的第二继电器驱动器，所述第一继电器驱动器和第二继电器驱动器均与比较器的输出端相接。上述的工程机械用手柄位置检测器，其特征在于:所述比较器为芯片LM339N，所述电源单元包括24V电源、芯片LM7818、芯片LM7812、芯片LM7809、芯片7805以及电容Cl、C2和C3，所述手柄位置采集单元为电位器RPl，所述前进位置采集单元包括电位器RP2和电阻R2，所述后退位置采集单元包括电位器RP3和电阻R3，所述倒车位置采集单元包括电位器RP4和电阻R4，所述第一继电器驱动器包括三极管BGl和二极管Dl，所述第一继电器为继电器JKl，所述第二继电器驱动器包括三极管BG2和二极管D2，所述第二继电器为继电器JK2 ;所述芯片LM339N的引脚I和引脚2均与三极管BG2的基极相接，所述芯片LM339N的引脚3与继电器JK2线圈的一端相接且通过电容C2接地，所述芯片LM339N的引脚4与电位器RP2的滑动端相接，所述芯片LM339N的引脚5和引脚6均与检测电压设定单元相接，所述芯片LM339N的引脚7与电位器RP3的滑动端相接，所述芯片LM339N的引脚8与电位器RP4的滑动端相接，所述芯片LM339N的引脚9与电位器RPl的一个固定端相接，所述芯片LM339N的引脚12接地，所述芯片LM339N的引脚14与三极管BG 2的基极相接，所述芯片LM339N的引脚I与引脚3之间并联有电阻R4，所述芯片LM339N的引脚3与引脚14之间并联有电阻R5 ;所述芯片LM7818的引脚I与24V电源的输出端相接，所述芯片LM7818的引脚3与芯片LM7812的引脚I相接，所述芯片LM7812的引脚3与芯片LM7809的引脚I相接且通过电容Cl接地，所述芯片LM7809的引脚3与芯片LM7805的引脚I相接且通过电容C2接地，所述芯片LM7805的引脚3通过电容C3接地，所述芯片LM7818的引脚2、芯片LM7812的引脚2、芯片LM7809的引脚2和芯片LM7805的引脚2均接地；所述电位器RPl的滑动端和另一个固定端均与手柄信号输出单元相接；所述电位器RP2的一个固定端通过电阻R2与芯片7805的引脚3相接，所述电位器RP2的另一个固定端接地；所述电位器RP3的一个固定端与芯片7805的引脚3相接，所述电位器RP3的另一个固定端通过电阻R3接地；所述电位器RP4的一个固定端与芯片7805的引脚3相接,所述电位器RP4的另一个固定端通过电阻R4接地；所述三极管BGl的集电极与二极管Dl的正极和继电器JK I线圈的一端相接，所述三极管BGl的发射极接地，所述二极管Dl的负极和继电器JKl线圈的另一端均与芯片LM7812的引脚3相接，所述继电器JKl触点的一端与24V电源的输出端或芯片LM7812的引脚3相接，所述继电器JKl触点的另一端为24V或12V电压输出端；所述三极管BG2的集电极与二极管D2的正极和继电器JK2线圈的一端相接，所述三极管BG2的发射极接地，所述二极管D2的负极和继电器JK2线圈的另一端均与芯片LM7809的引脚3相接，所述继电器JK2触点的一端与芯片LM7812的引脚3相接，所述继电器JK2触点的另一端为9 12V电压输出端。本发明与现有技术相比具有以下优点:1、本发明的结构简单，设计合理，无需专用集成电路或者处理器等复杂电路支持，仅单纯通过比较器来达到所需功能，实现成本低。2、本发明的功耗低，故障率低，无需运算大量数据且无需软件或者程序的支持，故不存在发热高、散热差或者故障难以检修等问题。3、本发明的功能灵活性较高，通过任意设定各个比较器的输入电压值，利用不同电压值的不同组合， 可以实现不同种类的控制方法。4、本发明仅使用了芯片LM339N中的三个比较器，利用第四个比较器还可以自主添加其他种类控制功能，可扩展性能好。5、本发明的控制方式丰富，利用继电器常开常闭触点可灵活控制较宽电压范围的电路，例如DC5 32V均可，而继电器是否闭合则由三极管来控制，使用寿命长。6、本发明的实用性强，适用范围广。综上所述，本发明结构简单，设计合理，实现成本低，功能灵活性较高，功耗低，故障率低，可扩展性能好，使用寿命长，实用性强，适用范围广。下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。


图1为本发明的电路框图。图2为本发明的电路原理图。附图标记说明:1-比较器；2-电源单元；3-检测电压设定单元；4-手柄位置采集单元； 5-前进位置设置单元； 6-后退位置设置单元；
7-倒车位置设置单元；8-手柄信号输出单元； 9-第一继电器；10-第二继电器；11-第一继电器驱动器；12-第二继电器驱动器；13-24V或12V电压输出端；14-9 12V电压输出端；15-24V电源。
具体实施例方式如图1所示，本发明包括比较器I和各用电单元供电的电源单元2，所述比较器I的输入端接有检测电压设定单元3、用于采集手柄位置的手柄位置采集单元4、用于设置前进位置的前进位置设置单元5、用于设置后退位置的后退位置设置单元6和用于设置倒车位置的倒车位置设置单元7，所述手柄位置采集单元4的输入端接有手柄信号输出单元8，所述比较器I的输出端接有用于输出工程机械作业控制信号的控制信号输出单元，所述控制信号输出单兀包括第一继电器9、第二继电器10、与第一继电器9相接的第一继电器驱动器11和与第二继电器10相接的第二继电器驱动器12，所述第一继电器驱动器11和第二继电器驱动器12均与比较器I的输出端相接。结合图2，本实施例中，所述比较器I为芯片LM339N，所述电源单元2包括24V电源15、芯片LM7818、芯片LM7812、芯片LM7809、芯片7805以及电容C1、C2和C3，所述手柄位置采集单元4为电位器RPl，所述前进位置采集单元5包括电位器RP 2和电阻R2，所述后退位置采集单元6包括电位器RP3和电阻R3，所述倒车位置采集单元7包括电位器RP4和电阻R4，所述第一继电 器驱动器11包括三极管BGl和二极管Dl，所述第一继电器9为继电器JKl，所述第二继电器驱动器12包括三极管BG2和二极管D2，所述第二继电器10为继电器JK2 ;所述芯片LM 339N的引脚I和引脚2均与三极管BG2的基极相接，所述芯片LM339N的引脚3与继电器JK2线圈的一端相接且通过电容C2接地，所述芯片LM339N的引脚4与电位器RP2的滑动端相接，所述芯片LM339N的引脚5和引脚6均与检测电压设定单元3相接，所述芯片LM339N的引脚7与电位器RP3的滑动端相接，所述芯片LM339N的引脚8与电位器RP4的滑动端相接，所述芯片LM339N的引脚9与电位器RPl的一个固定端相接，所述芯片LM339N的引脚12接地，所述芯片LM339N的引脚14与三极管BG 2的基极相接，所述芯片LM339N的引脚I与引脚3之间并联有电阻R4，所述芯片LM339N的引脚3与引脚14之间并联有电阻R5 ;所述芯片LM7818的引脚I与24V电源的输出端相接，所述芯片LM7818的引脚3与芯片LM7812的引脚I相接，所述芯片LM7812的引脚3与芯片LM7809的引脚I相接且通过电容Cl接地，所述芯片LM7809的引脚3与芯片LM7805的引脚I相接且通过电容C2接地，所述芯片LM7805的引脚3通过电容C3接地，所述芯片LM7818的引脚2、芯片LM7812的引脚2、芯片LM7809的引脚2和芯片LM7805的引脚2均接地；所述电位器RP I的滑动端和另一个固定端均与手柄信号输出单元8相接；所述电位器RP 2的一个固定端通过电阻R2与芯片7805的引脚3相接，所述电位器RP 2的另一个固定端接地；所述电位器RP3的一个固定端与芯片7805的引脚3相接，所述电位器RP3的另一个固定端通过电阻R3接地；所述电位器RP4的一个固定端与芯片7805的引脚3相接，所述电位器RP4的另一个固定端通过电阻R4接地；所述三极管BG I的集电极与二极管Dl的正极和继电器JKl线圈的一端相接，所述三极管BGl的发射极接地，所述二极管Dl的负极和继电器JKl线圈的另一端均与芯片LM7812的引脚3相接，所述继电器JKl触点的一端与24V电源的输出端或芯片LM7812的引脚3相接，所述继电器JKl触点的另一端为24V或12V电压输出端13 ;所述三极管BG2的集电极与二极管D2的正极和继电器JK2线圈的一端相接，所述三极管BG 2的发射极接地，所述二极管D2的负极和继电器JK2线圈的另一端均与芯片LM7809的引脚3相接，所述继电器JK2触点的一端与芯片LM7812的引脚3相接，所述继电器JK2触点的另一端为9 12V电压输出端14。本发明中的核心控制器采用电压比较器芯片LM339N，该芯片内部装有4个独立的电压比较器，可以方便地组成各种比较器电路和振荡器电路；该电压比较器输入端电压差别大于IOmv就能确保输出能从一种状态可靠地转换为另一种状态，因此把LM339N用在弱信号检测场合是比较理想的。本发明的工作原理及工作过程是:(I)将电位器RPl与手柄信号输出单元8连接后，随控制手柄位置改变，电位器RPl会产生一个O 5V变化的电压值A，因该电压变化与手柄位置变化同步，故输入芯片LM339N的引脚9作为检测手柄实际位置的依据；同时，通过检测电压设定单元3设定检测电压并通过芯片LM339N的引脚5和引脚6输入芯片LM339N，作为比较电压值A ;(2)通过电位器RP2设定一个O 5V变化的电压值B并输入芯片LM339N的引脚4，作为手柄的前进位置电压；通过电位器RP 3设定一个O 5V变化的电压值C并输入芯片LM339N的引脚7，作为手柄的后退位置电压；则有:当电压值A小于电压值B时，手柄位置为前进位置；当电压值A大于电压值C时，手柄位置为后退位置；当电压值A位于电压值B和电压值C之间时，手柄位置为中间位置。初次使用时设定好合适的电压值B和电压值C后，芯片LM339N会随时把变化的电压值A与设定后的电压值B和电压值C的大小进行比较，根据电压值A的变化范围来检测手柄的实际位置。换言之，就是使用芯片LM339N的其中2个比较器设定好手柄前进和后退位置的电压值，与手柄当前位置的电压值做比较，利用比较结果来判断手柄的前进、后退和中位位置；通过输出结果来控制三极管BGl是否导通，进而控制继电器JKl是否闭合，依据此可以灵活设置当手柄到达指定电压值B和电压值C位置时所希望的操作，例如，实际应用中利用此控制工程机械中压路机的自动洒水和振动等功能。(3)通过电位器RP 3设定一个O 5V变化的电压值D并输入芯片LM339N的引脚8，作为手柄的倒车位置电压；同样利用芯片LM339N将电压值D与上述电压值A作比较，通过输出结果来控制三极管BG2是否导通，进而控制继电器JK2是否闭合，依据此可以灵活设置当手柄到达指定电压值D位置时所希望的操作，例如，实际应用中利用此控制工程机械中压路机的倒车报警灯。另外，本发明仅使用了芯片LM339N中的三个比较器，利用第四个比较器还可以自主添加其他种类控制功能。以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
权利要求
1.一种工程机械用手柄位置检测器，其特征在于:包括比较器(I)和各用电单元供电的电源单元(2)，所述比较器(I)的输入端接有检测电压设定单元(3)、用于采集手柄位置的手柄位置采集单元(4)、用于设置前进位置的前进位置设置单元(5)、用于设置后退位置的后退位置设置单元(6)和用于设置倒车位置的倒车位置设置单元(7)，所述手柄位置采集单元(4)的输入端接有手柄信号输出单元(8)，所述比较器(I)的输出端接有用于输出工程机械作业控制信号的控制信号输出单元，所述控制信号输出单元包括第一继电器(9)、第二继电器(10)、与第一继电器(9)相接的第一继电器驱动器(11)和与第二继电器(10)相接的第二继电器驱动器(12)，所述第一继电器驱动器(11)和第二继电器驱动器(12)均与比较器⑴的输出端相接。
2.按照权利要求1所述的工程机械用手柄位置检测器，其特征在于:所述比较器(I)为芯片LM339N，所述电源单元(2)包括24V电源(15)、芯片LM7818、芯片LM7812、芯片LM7809、芯片7805以及电容Cl、C2和C3，所述手柄位置采集单元(4)为电位器RPl，所述前进位置采集单元(5)包括电位器RP2和电阻R2，所述后退位置采集单元(6)包括电位器RP3和电阻R3，所述倒车位置采集单元(7)包括电位器RP4和电阻R4，所述第一继电器驱动器(11)包括三极管BGl和二极管D1，所述第一继电器⑶为继电器JKl，所述第二继电器驱动器(12)包括三极管BG2和二极管D2，所述第二继电器(10)为继电器JK2 ;所述芯片LM339N的引脚I和引脚2均与三极管BG2的基极相接，所述芯片LM339N的引脚3与继电器JK2线圈的一端相接且通过电容C2接地，所述芯片LM339N的引脚4与电位器RP2的滑动端相接，所述芯片LM339N的引脚5和引脚6均与检测电压设定单元⑶相接，所述芯片LM339N的引脚7与电位器RP3的滑动端相接，所述芯片LM339N的引脚8与电位器RP4的滑动端相接，所述芯片LM339N的引脚9与电位器RPl的一个固定端相接，所述芯片LM339N的引脚12接地，所述芯片LM339N的引脚14与三极管BG2的基极相接，所述芯片LM339N的引脚I与引脚3之间并联有电阻R4，所述芯片LM339N的引脚3与引脚14之间并联有电阻R5 ;所述芯片LM7818的引脚I与24V电源的输出端相接，所述芯片LM7818的引脚3与芯片LM7812的引脚I相接，所述芯片LM7812的引脚3与芯片LM7809的引脚I相接且通过电容Cl接地，所述芯片LM7809的引脚3与芯片LM7805的引脚I相接且通过电容C2接地，所述芯片LM7805的引脚3通过电容C3接地，所述芯片LM7818的引脚2、芯片LM7812的引脚2、芯片LM7809的引脚2和芯片LM7805的引脚2均接地；所述电位器RPl的滑动端和另一个固定端均与手柄信号输出单元(8)相接；所述电位器RP 2的一个固定端通过电阻R2与芯片7805的引脚3相接，所述电位器RP2的另一个固定端接地；所述电位器RP3的一个固定端与芯片7805的引脚3相接，所述电位器RP3的另一个固定端通过电阻R3接地；所述电位器RP4的一个固定端与芯片7805的引脚3相接，所述电位器RP4的另一个固定端通过电阻R4接地；所述三极管BGl的集电极与二极管Dl的正极和继电器JKl线圈的一端相接，所述三极管BGl的发射极接地，所述二极管Dl的负极和继电器JKl线圈的另一端均与芯片LM7812的引脚3相接，所述继电器JKl触点的一端与24V电源的输出端或芯片LM7812的引脚3相接，所述继电器JKl触点的另一端为24V或12V电压输出端(13);所述三极管BG2的集电极与二极管D2的正极和继电器JK2线圈的一端相接，所述三极管BG 2的发射极接地，所述二极管D2的负极和继电器JK2线圈的另一端均与芯片LM7809的引脚3相接，所述继电器JK2触点的一端与芯片LM7812的引脚3相接，所述继电器JK2触点的另一端为9 12V电压输出端(14)。
全文摘要
本发明公开了一种工程机械用手柄位置检测器，包括比较器和电源单元，比较器的输入端接有检测电压设定单元、手柄位置采集单元、前进位置设置单元、后退位置设置单元和倒车位置设置单元，手柄位置采集单元的输入端接有手柄信号输出单元，比较器的输出端接有用于输出工程机械作业控制信号的控制信号输出单元，控制信号输出单元包括第一继电器、第二继电器、与第一继电器相接的第一继电器驱动器和与第二继电器相接的第二继电器驱动器，第一继电器驱动器和第二继电器驱动器均与比较器的输出端相接。本发明结构简单，设计合理，实现成本低，功能灵活性较高，功耗低，故障率低，可扩展性能好，使用寿命长，实用性强，适用范围广。
文档编号G01D5/14GK103162716SQ20111041286
公开日2013年6月19日 申请日期2011年12月11日 优先权日2011年12月11日
发明者綦开隆, 段骏 申请人:陕西中大机械集团有限责任公司