專利名稱：電瓶叉車控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本技術(shù)方案屬于一種電瓶叉車直流電機(jī)控制裝置。
迄今為止，在電瓶叉車上對(duì)直流電動(dòng)機(jī)工況進(jìn)行控制，有兩種方法一是在其輸出回路中串聯(lián)可變電阻箱的方法，這是長(zhǎng)期以來普遍采用的方法，它是以大功率電阻逐段切除的方式來改變電動(dòng)機(jī)輸入或勵(lì)激功率的大小，這種方法能量損耗和電阻發(fā)熱問題嚴(yán)重，同時(shí)，在切換觸點(diǎn)處產(chǎn)生電弧，不僅給維護(hù)運(yùn)行帶來困難，而且不能在易燃易爆的場(chǎng)所使用；另一種是所謂逆變可控硅控制器法(即SCR法)，這是一種較為先進(jìn)的方法，它是采用控制可控硅的開關(guān)時(shí)間比來調(diào)節(jié)平均輸出電壓，該法由于功率器件的關(guān)斷不易控制，失控現(xiàn)象頻繁，加之元件成本高，且需增設(shè)交直流逆變裝置，故推廣應(yīng)用受到一定限制。在工業(yè)設(shè)施中的各種直流電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)或一般電動(dòng)交通工具的調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)中，近年來出現(xiàn)一種新型調(diào)節(jié)控制方法，即由功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管并聯(lián)組成的大功率開關(guān)來調(diào)節(jié)控制電機(jī)工況的方法，文獻(xiàn)CN1005230B公開的一種以蓄電池作動(dòng)力的交通工具的牽引電機(jī)控制系統(tǒng)的技術(shù)方案，即屬此類，它是以壓控模擬的控制方式通過改變一個(gè)可變電阻上的電壓模擬量的大小去控制輸出頻率或輸出電壓的模擬量，再去和一個(gè)設(shè)定的電壓信號(hào)通過比較器進(jìn)行比較，以改變輸出電壓波形的占空比，通過功率開關(guān)改變直流電機(jī)上的平均電壓達(dá)到調(diào)速的目的。這樣的方案將其直接應(yīng)用于電瓶叉車，則暴露出許多不足之處。因?yàn)殡娖坎孳囀且环N運(yùn)行速度極低(上限不超過13KM／h)而液壓動(dòng)力電極啟動(dòng)瞬態(tài)電流很高(600A以上)的裝卸機(jī)械、直徑很小的實(shí)心車輪面臨作業(yè)場(chǎng)所的復(fù)雜路面狀態(tài)，其克服障礙和防振動(dòng)能力很差，在叉取貨物時(shí)，對(duì)運(yùn)行的車輛前進(jìn)的阻力使走行電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生瞬時(shí)堵轉(zhuǎn)電流，加之兩臺(tái)直流電機(jī)運(yùn)行工況改變頻繁等等諸多因素，都會(huì)給控制系統(tǒng)提出更高的要求，尤其是以下兩點(diǎn)不容忽視其一，作為普通電動(dòng)車輛，調(diào)速用電阻器與腳踏板機(jī)械聯(lián)動(dòng)，因操作頻繁引起機(jī)械接觸磨損嚴(yán)重；其二，是工作頻率偏高，有的高達(dá)10KHZ以上，功率執(zhí)行器件在一個(gè)運(yùn)行工況改變頻繁、電機(jī)瞬態(tài)電流大的感性負(fù)載電路中工作時(shí)，其開關(guān)的損耗、截止期的瞬態(tài)電壓的影響、電路的實(shí)際關(guān)斷時(shí)間以及電路本身可能產(chǎn)生的尖峰干擾等造成的不利影響等等不利因素，都應(yīng)認(rèn)真對(duì)待。
本技術(shù)方案的目的是提供一種用功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管模塊作大功率開關(guān)，以定頻調(diào)寬的低頻控制方式和實(shí)時(shí)邏輯控制系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)光電數(shù)控型電瓶叉車控制器以克服已知技術(shù)的缺陷。
本技術(shù)方案所述電瓶叉車控制器具有如下的特征第一、該電瓶叉車控制器有一套光電數(shù)控型指令信號(hào)產(chǎn)生和發(fā)送裝置，它由光電發(fā)射管及其工作電路、光電接收管及其工作電路、光電碼輪及其操動(dòng)機(jī)構(gòu)所組成，其結(jié)構(gòu)形式是由一個(gè)主傳動(dòng)軸帶動(dòng)一組齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，來驅(qū)動(dòng)控制一只位于光電發(fā)射管與光電接收管之間，光電碼輪盤轉(zhuǎn)動(dòng)。
第二、該電瓶叉車控制器有兩個(gè)基準(zhǔn)工作頻率激勵(lì)脈沖信號(hào)產(chǎn)生器，各由一只自激振蕩器和他激單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器構(gòu)成，一個(gè)控制叉車液壓動(dòng)力電機(jī)，另一個(gè)用于走行電機(jī)的調(diào)速控制，該走行電機(jī)調(diào)速控制信號(hào)產(chǎn)生器，其中自激振蕩器控制振蕩頻率，他激單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器的阻容定時(shí)回路與一個(gè)四位二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)處理電路的摸擬開關(guān)輸出端的一組不同阻值的電阻分別串接，通過電阻值來改變控制輸出脈寬；兩激勵(lì)脈沖信號(hào)產(chǎn)生器分別與兩只邏輯控制門組成鍵控振蕩器，激勵(lì)脈沖信號(hào)的有、無，取決于兩控制門的邏輯狀態(tài)、兩振蕩器通過一組轉(zhuǎn)換開關(guān)的切換分別接入大功率開關(guān)(電瓶叉車控制器功率執(zhí)行器件)的激勵(lì)控制極(功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管的G極)回路中；第三、該電瓶叉車控制器的大功率開關(guān)(即功率執(zhí)行器件)是由多只功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管并聯(lián)組成的功率模塊，該模塊通過電路中接觸點(diǎn)的邏輯換換，分別與走行或液壓動(dòng)力電機(jī)串聯(lián)；兩臺(tái)電機(jī)共用一只續(xù)流二極管，與兩臺(tái)電機(jī)反向并聯(lián)；第四、該電瓶叉車控制器還裝有由一系列邏輯控制門和驅(qū)動(dòng)器電路以及邏輯指令執(zhí)行開關(guān)和切換接觸器機(jī)構(gòu)組成的實(shí)時(shí)邏輯控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
附圖給出本技術(shù)方案的具體實(shí)施例。


圖1，是本實(shí)施例電聯(lián)接結(jié)構(gòu)組成圖；圖2、是本實(shí)施例電路原理示意圖；圖3、是圖2中P點(diǎn)激勵(lì)電壓波形圖；圖4、是本實(shí)施例大功率模塊結(jié)構(gòu)平面示意圖；圖5、是本實(shí)施例大功率模塊外形橫斷面主視圖；圖6、是本實(shí)施例大功率模塊外形橫斷面俯示圖；圖7、是本實(shí)施例元器件總裝配示意圖8、是圖7中控制盒〔DK－18〕結(jié)構(gòu)示意圖。
本實(shí)施例所述電瓶叉車控制器總體結(jié)構(gòu)包括1、一個(gè)殼體結(jié)構(gòu)經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)的四十只TMOS功率MOSFET并聯(lián)重合后組成的超大功率模塊作本電瓶叉車控制器的功率執(zhí)行器件。
2、將一整套微功耗CMOS數(shù)字電路選用作本實(shí)施例的控制電路器件，使電路得以進(jìn)一步優(yōu)化，具體構(gòu)成方式是一個(gè)光電型數(shù)字信號(hào)發(fā)送裝置，調(diào)速信號(hào)來自由四對(duì)紅外光電管通過光電碼輪不同轉(zhuǎn)角的變化而產(chǎn)生相應(yīng)的四位二進(jìn)制信號(hào)A、B、C、D。此信號(hào)加到單十六路模擬開關(guān)CD4067BE型集成塊，IC4的地址輸入端，其十六個(gè)IN／OuT端分別接十六只不同阻值的電阻，電阻的另一公共端接VDD電源，模擬開關(guān)輸出信號(hào)自一腳輸出。
兩塊雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器CD4098BE型集成塊IC1和IC3分別用于控制走行和油泵電機(jī)，一塊四2輸入端與非門CD4011BE型集成塊IC3，其中的兩個(gè)門與IC1和IC2構(gòu)成鍵控振蕩器。IC1和IC2各自內(nèi)部的一個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器控制振蕩頻率，另一個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器控制輸出脈寬，本控制器采用定頻調(diào)寬方式，而振蕩器的起振與否決定于控制門J1和J2的邏輯狀態(tài)，即所謂“鍵控”的原理。一塊二4輸入端與門MC14082B型集成塊IC5和一塊七段LED驅(qū)動(dòng)器MC1413P型集成塊IC6以及IC3的另外兩個(gè)門組成本控制器操作過程的實(shí)時(shí)邏輯控制系統(tǒng)。
3、由兩只TMOS場(chǎng)效應(yīng)管T1和T2分別控制走行和油泵電機(jī)接觸器線圈。功率模塊的激勵(lì)電壓由T3提供，其輸出端通過接觸器主觸頭的切換，可分別串入到走行電機(jī)和油泵電機(jī)的電源電路中去。
4、由集成電路穩(wěn)壓電源CW7815提供＋15V控制器工作電源。
如圖1所示，本實(shí)施例走行電機(jī)的調(diào)速控制信號(hào)是由八只3CG型晶體管T4－T11組成的緩沖放大級(jí)輸出至相應(yīng)的控制電路。也可以將T4－T11用一塊集成電路，如四位鎖存D型觸發(fā)器代替。
本實(shí)施例走行電機(jī)調(diào)速控制電路由IC1和IC4組成，IC4接受光控碼盤產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)，對(duì)每組四位二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，IC4與之相應(yīng)的電子開關(guān)接通。將相應(yīng)的電阻接入IC1的定時(shí)電路中，而IC1的振蕩定時(shí)元器件由C和IC4輸出端的不同電阻組成。以構(gòu)成不同值的R·C時(shí)間常數(shù)，改變輸出激勵(lì)脈沖信號(hào)的占空比，達(dá)到走行電機(jī)調(diào)速的目的。本控制器調(diào)速方法系采用固定振蕩電容C，改變電阻來達(dá)到調(diào)速的目的。除此而外，當(dāng)然也還可以采用固定電阻R，改變電容C的方法；或者不用光電數(shù)控系統(tǒng)，而在IC1的振蕩阻容元件上直接施加控制，不過這將隨之帶來如下弊端一是電阻器的機(jī)械磨損造成的接觸不良；二是電容器介質(zhì)的損耗、結(jié)構(gòu)的堅(jiān)固性和容量的穩(wěn)定性帶來的影響，這都應(yīng)認(rèn)真考慮。
本實(shí)施例所述電瓶叉車控制器，由圖2給出了它的電路元器件聯(lián)接方式，其中由四對(duì)紅外光電管(D4～D11)，四位光電碼輪(ML)、四位二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)發(fā)生器(MS)和模擬開關(guān)(MK)組成一個(gè)對(duì)基準(zhǔn)工作頻率進(jìn)行定頻調(diào)寬的裝置；由兩只雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器分別作成的走行電機(jī)控制振蕩電路(ZX)和油泵電機(jī)控制振蕩電路〔BX〕及它們各自的控制門(M4)和(M5)組成產(chǎn)生基準(zhǔn)工作頻率的鍵控振蕩器；由TMOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管(T1和T2)、走行電機(jī)電路中的接觸器線圈(ZC1和FC1)以及油泵電機(jī)電路中接觸器線圈(BC1)組成邏輯切換的執(zhí)行機(jī)構(gòu)；由二極管(D2和D3)，方向開關(guān)(FK)、聯(lián)動(dòng)開關(guān)(TK1)和門電路(M1、M2、M3)組成邏輯指令、檢測(cè)和鑒別別系統(tǒng)；由功率模塊〔GK〕激勵(lì)管〔T3〕、控制轉(zhuǎn)換開關(guān)〔TK2、TK2′、TK3、TK3′〕，續(xù)流二極管(D1)和接觸器(ZC ZC′、FC、FC′、BC、BC′)各觸點(diǎn)切換機(jī)構(gòu)所組成的走行和油泵電機(jī)工作電路；由小功率開關(guān)可控硅控制器(SCR)、門電路(M8、M9)和控制開關(guān)(TK1′，TK4)組成剎車斷電與零位保護(hù)裝置；除此而外，本實(shí)施例還有由蓄電池供電的集成電路穩(wěn)壓電源(W)，以及由比較器(A1)、指示燈(H)振蕩器(IA)和蜂嗚器(DD)組成的蓄電池電源欠電壓聲光報(bào)警裝置。
同時(shí)，本實(shí)施例所述電瓶叉車控制器全部元器件分別安裝在三塊控制線路板和一個(gè)控制盒中，其中
第一塊板中安裝有接觸器〔DK－9〕電阻、電容〔DK－8〕接觸器線圈控制管〔DK－5，DK－6〕和插座〔DK－4〕；第二塊板中安裝有電源極性保護(hù)二極管〔DK－11〕、續(xù)流二極管〔DK－12〕，欠電壓報(bào)警器〔DK－17〕、熔斷器〔DK－13、DK－14〕、指示燈〔DK－15〕和鑰匙開關(guān)〔DK－16〕以及穩(wěn)壓電源〔DK－10〕；第三塊板上安裝有功率模塊〔DK－1〕，激勵(lì)場(chǎng)效應(yīng)晶體管〔DK－3〕和電阻〔DK－2〕；控制盒〔DK－18〕中，通過支撐架〔M－2〕、支撐件〔M－14〕緊固螺栓〔M－18〕和安裝孔道〔M－9〕和〔M－20〕，安裝有光電碼輪及其操作控制機(jī)構(gòu)，主傳動(dòng)軸〔M－3〕、復(fù)位彈簧〔M－4〕、扇形齒輪〔M－5〕、凸輪齒輪〔M－6〕，接觸滾輪〔M－11〕、簧片〔M－12〕和微動(dòng)開關(guān)〔M－13〕；還裝有紅外光電發(fā)射管及其電路板〔M－7〕與紅外光電接收管及其電路板〔M－19〕，以及裝有集成塊IC1、IC2、IC3、IC4、IC5和IC6的控制電路雙面印刷電路板〔M－17〕。
以下結(jié)合附圖2介紹實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例控制方案的一次循環(huán)過程，以進(jìn)一步說明本控制器結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)配合 關(guān)系及其功能效果。
要使電瓶叉車控制器整個(gè)系統(tǒng)正常工作，必須先合上蓄電池電源總開關(guān)K6，通過電源極性保護(hù)裝置D8，接通控制電路電源開關(guān)DS，通過穩(wěn)壓集成電路W1向系統(tǒng)提供＋15V工作電源，同時(shí)，主電路電源也經(jīng)(102)線引入，全系統(tǒng)處于待命工作狀態(tài)。
方向開關(guān)FK(4)點(diǎn)接通至(3)或(2)的一端，(4)的電壓信號(hào)經(jīng)D2或D3，M1、M7、M6的檢測(cè)、鑒別，使(14)＝0、(16)＝0，鍵控振蕩器BX停振，其輸出為0，即液壓動(dòng)力電動(dòng)機(jī)ZD2的激勵(lì)信號(hào)為0。(5)＝0，因?yàn)?10)＝0、(11)＝0，經(jīng)M3 M2倒相，使(6)＝0 T2截止，ZC1或FC1無法形成電流通路，故ZC或FC吸合，ZC′或FC′分?jǐn)?。又?9)＝0，使T1截止，BC1失電，BC不吸合，保持圖2所示狀態(tài)，使功率模塊GK串聯(lián)于走行電機(jī)ZD1的電源電路里。此時(shí)(10)為高電平，(11)也為高電平，M2輸出為1，即使制動(dòng)踏板松開，TK1閉合，仍使(6)＝1，踏下速度調(diào)節(jié)踏板，控制盒內(nèi)的凸輪使TK4動(dòng)作，(8)＝1，在M9中R＝1、S＝0、Q＝1、Q＝0，使(7)＝1、(13)＝1、(15)＝1，鍵控振蕩器ZX工作，同時(shí)，因光電碼盤ML也同步隨速度調(diào)節(jié)踏板的踏下而轉(zhuǎn)動(dòng)，位于光電碼盤兩側(cè)的紅外光電發(fā)射和接收管，通過ML上的小孔，輸出四位進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，經(jīng)MS緩沖、阻抗變換，將四位二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)A、B、C、D傳送到MK的地址輸入端，MK的輸出接至決定ZX輸出脈沖占空比的電路中，ZX的輸出，通過開關(guān)TK′2，TK′3傳到T3的G極，其(12)和模塊的公共柵極(G極)相連，功率模塊(GK)驅(qū)動(dòng)走行電機(jī)ZD1運(yùn)行，電瓶叉車處于行駛狀態(tài)。如果繼續(xù)踩速度調(diào)節(jié)踏板。A、B、C、D的數(shù)字信號(hào)將不斷地改變，而對(duì)應(yīng)于每一組數(shù)字信號(hào)，MK將逐一對(duì)應(yīng)一個(gè)不同的輸出結(jié)果加到ZX的電路中，ZX將根據(jù)不同的信號(hào)，輸出不同占空比的激勵(lì)信號(hào)電壓，使ZD1不斷地被加速，當(dāng)ZX的輸出為一高電平直流信號(hào)時(shí)，ZD1達(dá)到全速。ZD1的減速直至關(guān)閉的動(dòng)作過程可據(jù)此類推。
假設(shè)ZD1在運(yùn)行過程中，在加速踏板不松開的情況，踩下制動(dòng)踏板，TK1、TK1′動(dòng)作，此時(shí)由SCR和M8組成的“零位保護(hù)”電路動(dòng)作，迫使R＝0，S＝1、Q＝0，Q＝1，由于Q＝0使(13)＝0，(15)＝0，ZX輸出為0，模塊GK截止，切斷了ZD1的電源電路，再將制動(dòng)踏板松開，TK1、TK1′恢復(fù)原狀，但由于一只小功率開關(guān)SCR的作用，仍然保持R＝0，S＝1的狀態(tài)，ZD1仍將不能運(yùn)行，只有把速度調(diào)節(jié)踏板松開回到零位再踩下速度調(diào)節(jié)踏板，ZD1方能從起始工作檔位開始，繼續(xù)運(yùn)行。這一控制特性是本控制器的優(yōu)點(diǎn)之一。
本系統(tǒng)ZD1的速度調(diào)節(jié)范圍，因電瓶叉車的運(yùn)行速度低，本系統(tǒng)共有24＝16種調(diào)速狀態(tài)，根據(jù)本實(shí)施例的驗(yàn)證，只用了14種調(diào)速狀態(tài)已足以滿足使用要求，操縱運(yùn)行時(shí)的自我感覺和無級(jí)平滑調(diào)速?zèng)]有任何區(qū)別。本系統(tǒng)功率模塊的開關(guān)頻率段為200HZ。
用本系統(tǒng)操縱電瓶叉車向一個(gè)方向運(yùn)行時(shí)，如要換向逆向行駛，此時(shí)如若沒有保護(hù)電路，由于電瓶叉車的慣性，仍會(huì)朝原來的方向滑行，但這時(shí)控制電路卻要驅(qū)動(dòng)叉車朝相反的方向行駛，走行電機(jī)ZD1在瞬間將產(chǎn)生很大的堵轉(zhuǎn)電流，同時(shí)，電瓶叉車的機(jī)械傳動(dòng)部分也將產(chǎn)生強(qiáng)烈的機(jī)械振動(dòng)力和破壞性扭力，顯然，對(duì)電瓶叉車的使用安全性帶來潛在的威脅。本控制器的結(jié)構(gòu)通過如下的操作過程，克服上述的弊端如圖1所示，假設(shè)方向開關(guān)FK(4)在(2)的位置，使電瓶叉車朝一個(gè)方向運(yùn)行，這時(shí)，如要改變電瓶叉車的運(yùn)行方向，速度調(diào)節(jié)踏板回到零位后，須將(4)接于(3)的位置，就在(4)回到(1)的瞬間，因ZC1失電，使ZC釋放ZC′閉合，(10)＝0，這時(shí)(4)接于(3)后，因(10)＝0、(11)＝0、(6)＝0，T2截止，F(xiàn)C1失電，F(xiàn)C不能吸合，F(xiàn)C′也不能分?jǐn)啵琙D1不能運(yùn)行，這時(shí)只有踩下制動(dòng)踏板，TK1動(dòng)作后，使(6)＝1，T2導(dǎo)通，F(xiàn)C1得電，使FC吸合，F(xiàn)C′釋放，(10)為高電平，(11)為高電平，M2輸出為1，松開制動(dòng)踏板后，使(6)保持為1，才能使ZD1得電運(yùn)行。而在踩下制動(dòng)踏板后，就意味著電瓶叉車已充分停穩(wěn)。同樣，如在換向時(shí)不松開速度調(diào)節(jié)踏板，要使ZC或FC吸合，須踩下制動(dòng)踏板，TK1′、TK1動(dòng)作，ZC或FC吸合，但此時(shí)R＝0、S＝1、Q＝0、Q＝1，使(13)＝0、(15)＝0，ZX輸出為0，模塊無激勵(lì)信號(hào)，ZD1不能運(yùn)行。這就是所謂“車未停穩(wěn)(包括滑行)不能進(jìn)行換向行駛”的保護(hù)功能。這也是本控制器的優(yōu)點(diǎn)之二。
如若啟動(dòng)液壓動(dòng)力電機(jī)ZD2，使電瓶叉車的工作油缸進(jìn)行起升或傾、仰的裝卸作業(yè)時(shí)，須將(4)回到(1)，ZC或FC釋放，使ZD1脫離模塊和電源的串聯(lián)電路，同時(shí)，使(13)＝0(15)＝0 ZX輸出為0，T3截止，模塊截止。(4)接到(1)后，使(9)＝1，T1導(dǎo)通，BC1得電，BC吸合BC′分?jǐn)啵筞D2串入了電源和模塊之間的電路。由于R＝0、S＝1Q＝0、Q＝0，使(7)＝1、(14)＝1、(16)＝1，鍵控振蕩器BX工作。由于ZD2的工作方式是全電壓?jiǎn)?dòng)，全電壓停止，如果BX輸出交流脈沖波形來激勵(lì)功率模塊工作將是不適宜的。ZD2的這種特定的運(yùn)行工況，使得在設(shè)計(jì)BX電路時(shí)，要將其有關(guān)的振蕩電路的元件參數(shù)、選擇得恰好在其設(shè)計(jì)頻率至輸出恒高電平的臨界處長(zhǎng)100μS左右的時(shí)間上。這樣，BX將呈現(xiàn)恒高電平的直流輸出。BX的輸出傳遞到兩只并聯(lián)連結(jié)的雙連開關(guān)的常開觸點(diǎn)的公共端。它們都分別和電瓶叉車的液壓動(dòng)力電機(jī)兩根操縱桿實(shí)現(xiàn)機(jī)械聯(lián)動(dòng)。其二只開關(guān)的常閉觸點(diǎn)相互串聯(lián)后接至ZX的輸出端，另一端和兩只并聯(lián)的常開觸點(diǎn)相接，共同接到T3的G極。根據(jù)電瓶叉車裝卸作業(yè)的需要，接下任何一根(或二根)操縱桿，開關(guān)的常閉觸點(diǎn)分?jǐn)啵ｉ_觸點(diǎn)閉合，接通了來自BX的輸出“1”信號(hào)，T3導(dǎo)通，模塊工作，ZD2得全電壓?jiǎn)?dòng)，電瓶叉車的液壓系統(tǒng)開始作功。本控制器把把方向開關(guān)的(4)點(diǎn)作為邏輯信號(hào)電平的指令發(fā)送端，使整個(gè)控制電路簡(jiǎn)化、操作便捷，這是它的優(yōu)點(diǎn)之三。
本控制器在操縱電瓶叉車過程中，假設(shè)ZD1處于工作狀態(tài)時(shí)，從電機(jī)回路的主電路看，ZD2被切除出主電路。從控制電路看，由(4)、M1、M7、M6、TK4 M8、M9、TK2、TK2′、TK3、TK3′的控制作用，使T1截止，ZX輸出“1”，BX輸出“0”，如果在這種狀態(tài)下，想按下操縱桿啟動(dòng)ZD2是無法實(shí)現(xiàn)的，其結(jié)果將使ZD1也停止工作，致使ZD1，ZD2都不能工作。反之，如在啟動(dòng)ZD2的同時(shí)，想踩下調(diào)速踏板使ZD1工作，也是不可能的，其結(jié)果將和上述情況一樣。象這樣，從控制電路和主電路兩個(gè)方面雙重保證使ZD1、ZD2不能同時(shí)工作，同時(shí)，在主電路中，用三只接觸器的三對(duì)觸點(diǎn)進(jìn)行巧妙地切換，使工況不同的ZD1、ZD2共用一只續(xù)流二極管D1和功率模塊。(GM)。這是本控制器的優(yōu)點(diǎn)之四。
本控制器系統(tǒng)三對(duì)切換接觸點(diǎn)在吸合時(shí)，主電路沒有電流通過，在動(dòng)、靜觸點(diǎn)間不產(chǎn)生任何電暈。在釋放過程中，因在每只接觸器線圈的兩端，均并聯(lián)連結(jié)了三組RC串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)電路，其作用之一是消除T1、T2漏極上瞬態(tài)電壓的影響，作用之二是使每一只接觸器具有延時(shí)釋放的功能，只要將延遲時(shí)間選取大于功率模塊截止時(shí)主電路凈電流為零的時(shí)間，就能使接觸器觸點(diǎn)釋放時(shí)，動(dòng)、靜觸點(diǎn)間不會(huì)產(chǎn)生任何電暈。考慮到油泵電機(jī)ZD2的瞬時(shí)大電流啟動(dòng)的工況，在晶體管T1的G極電路里，加接了R1 C1時(shí)間常數(shù)電路，適當(dāng)延長(zhǎng)了BC1的釋放時(shí)間。這樣的措施，有效地消除了接觸器主觸點(diǎn)在切換過程中動(dòng)、靜觸點(diǎn)間的電暈，這是本控制的優(yōu)點(diǎn)之五。
本控制器系統(tǒng)的蓄電池電壓聲光報(bào)警系統(tǒng)裝置是按獨(dú)立的方式工作，只要有連續(xù)不斷的聲光報(bào)警信號(hào)出現(xiàn)，操縱者就可以在不影響正常裝卸作業(yè)的情況下，及時(shí)處理，這樣，既方便了操作，又不會(huì)對(duì)電瓶叉車及其控制系統(tǒng)造成大的危害。
根據(jù)電瓶叉車這類裝卸作業(yè)機(jī)械，因供電電壓低、走行速度慢、液壓動(dòng)力電機(jī)全壓起動(dòng)、全壓停止，以及直流電動(dòng)機(jī)瞬態(tài)電流大的運(yùn)行工況等特點(diǎn)，要求對(duì)功率場(chǎng)效應(yīng)管模塊的結(jié)構(gòu)進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，圖4圖5和圖6給出了本實(shí)施例由TMOS功率MOSFET超大電流功率模塊(GK)的一種結(jié)構(gòu)形式；其特征是
功率模塊的外殼是由兩塊相同形狀的殼體〔GK－13〕扣接而成，殼體的材料用導(dǎo)熱性能好的鋁合金；功率模塊的殼體〔GK－13〕外表面作成帶凸起的排片狀散熱片〔GK－16〕，使其具有良好的熱傳導(dǎo)和熱輻射作用；模塊殼體〔GK－13〕內(nèi)鑲嵌有紫銅板制成的主電極〔GK－1〕(公共D極)，其接線端伸出殼體外，通過接線孔〔GK－14〕與外電路連接；在殼體〔GK－13〕內(nèi)腔表面開有條形溝槽，在其中鑲嵌有銅質(zhì)材料的模塊公共S極〔GK－2〕，S極〔GK－2〕與所述溝槽之間，由絕緣體〔GK－11〕填充，使其成為緊密配合，S極的一端露出殼體外，開有一個(gè)接線孔〔GK－15〕；在殼體〔GK－13〕的內(nèi)腔中S極板的兩側(cè)，還對(duì)稱安裝有兩塊“L”形敷銅板構(gòu)成的公共G極〔GK－5〕，它通過殼體壁上的開孔將接線端〔GK－3〕伸出殼體之外，公共G極板〔GK－5〕通過絕緣體固接于模塊殼體內(nèi)表面；功率模塊〔GK〕的每只TMOS功率MOSFET〔GK－8〕都均勻散布安裝于公共G極和S極之間的模塊殼體上，其外殼在安裝部位〔GK－10〕處與模塊殼體內(nèi)腔表面緊密固接；每只TMOS功率MOSFET的G極上，都接有一只相同阻值的匹配電阻〔GK－9〕，電阻的另一端并聯(lián)連接于模塊公共G極〔GK－5〕；每只TMOS功率MOSFET各電極均以最短的距離分別同模塊的對(duì)應(yīng)公共電極之間實(shí)現(xiàn)電聯(lián)結(jié)，最好在各TMOSG極端部加一高頻磁環(huán)，以降低線路附加分布電感、阻尼自由振蕩。
兩殼體扣接在一起的模塊，其內(nèi)腔封灌有耐熱絕緣粘接劑，從而保證內(nèi)部機(jī)械連結(jié)的可靠性和電氣上的防潮、防蝕性。
符合上述結(jié)構(gòu)特征的功率模塊，在本實(shí)施例中，可由40只TMOS功率MOSFET并聯(lián)連結(jié)組成，其額定電流為600安培，極限電流為1200安培，每只TMOS功率MOSFET的G極匹配電阻值為510歐姆。
這種結(jié)構(gòu)特征功率模塊，具有“鋁散熱、銅導(dǎo)電”的雙重效能。因?yàn)樵诖箅娏鲬?yīng)用的情況下，銅、鋁之間實(shí)現(xiàn)電氣連結(jié)，其交接面產(chǎn)生的電蝕現(xiàn)象將成為一個(gè)嚴(yán)重的問題，因大量應(yīng)用的導(dǎo)線接頭均為銅質(zhì)，固將模塊主電極制成鋁質(zhì)將是不適宜的?？紤]到散熱、制作散熱器的最佳材料是硅鋁合金CL102，但其導(dǎo)電性能不如紫銅，所以在模塊殼體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，充分體現(xiàn)了使兩種不同性質(zhì)的金屬材料各揚(yáng)其長(zhǎng)的構(gòu)想。
本電瓶叉車控制器的大功率模塊，在直流感性負(fù)載大功率、大電流控制系統(tǒng)中，它不僅適用于電瓶叉車作調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)中的固態(tài)功率控制器件，它亦適用于造紙、印刷、印染等行業(yè)的精密調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)以及恒速傳動(dòng)系統(tǒng)作固態(tài)功率控制器件。
綜上所述，同已知技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于消除了控制器功率器件的失控和接觸器主觸頭的放電現(xiàn)象；增加了邏輯保護(hù)功能，即走行接觸器吸合狀態(tài)下的“零位保護(hù)”功能，制約走行與油泵電機(jī)不得同時(shí)運(yùn)行以及車未停穩(wěn)不得換向行駛的功能。
權(quán)利要求1.一種電瓶叉車控制器，由走行電機(jī)和油泵電機(jī)功率執(zhí)行器件及其激勵(lì)控制電路和操動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，其特征在于A、本電瓶叉車控制器有一套光電數(shù)控型指令信號(hào)產(chǎn)生和發(fā)送裝置，它由光電發(fā)射管及其工作電路、光電接收管及其工作電路、光電碼輪及其操動(dòng)機(jī)構(gòu)所組成，其結(jié)構(gòu)形式是，由一個(gè)主傳動(dòng)軸帶動(dòng)一組齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)來驅(qū)動(dòng)控制一只位于光電發(fā)射管與光電接收管之間的光電碼輪盤轉(zhuǎn)動(dòng)；B、本電瓶叉車控制器有兩個(gè)基準(zhǔn)工作頻率激勵(lì)脈沖信號(hào)產(chǎn)生器，各由一只自激振蕩器和他激單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器構(gòu)成，其中一個(gè)控制叉車的液壓動(dòng)力電機(jī)，另一個(gè)用于走行的調(diào)速控制，該走行電機(jī)的調(diào)速控制信號(hào)產(chǎn)生器中的自激振蕩器用于控制振蕩頻率，而其中他激單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器的阻容定時(shí)電路與一個(gè)四位二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)處理電路的模擬開關(guān)輸出端一組不同阻值的電阻分別串聯(lián)，通過電阻值的轉(zhuǎn)換來控制輸出脈沖寬度；兩激勵(lì)脈沖信號(hào)產(chǎn)生器分別與兩只邏輯控制門組成鍵控振蕩器，激勵(lì)脈沖信號(hào)的有無取決于兩控制門的邏輯狀態(tài)，兩振蕩器通過一組轉(zhuǎn)換開關(guān)的切換分別接入大功率開關(guān)的激勵(lì)控制極回路中；C、本電瓶叉車控制器的大功率開關(guān)是由多只功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管并聯(lián)組成的功率模塊，該模塊通過電路中接觸器觸點(diǎn)的邏輯切換，分別與走行或液壓動(dòng)力電機(jī)串聯(lián)；兩臺(tái)電機(jī)共用一只續(xù)流二極管，該續(xù)流二極管與兩臺(tái)電機(jī)反向并聯(lián)；D、本電瓶叉車控制器還裝有由一系列邏輯控制門和驅(qū)動(dòng)器電路，以及邏輯指令執(zhí)行開關(guān)和切換接觸器機(jī)構(gòu)組成的實(shí)施邏輯控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電瓶叉車控制器，其特征是由多功率開關(guān)、可控硅控制器(SCR)、門電路(M8、M9)和控制開關(guān)(TK′1、TK4)組成該電瓶叉車控制器的剎車斷電與零位保護(hù)裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電瓶叉車控制器，其特征是由集成電路穩(wěn)壓電源(W)提供＋15V控制電路工作電源。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電瓶叉車控制器，其特征是，由比較器(A1)、指示燈(H)、振蕩器(ZA)和蜂嗚器(DD)組成蓄電池電源欠電壓聲光報(bào)警裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電瓶叉車控制器，其特征是——功率模塊的外殼是由兩塊相同形狀的殼體〔GK－13〕扣接而成，可用鋁合金壓鑄而成；——功率模塊的殼體〔GK－13〕外表面成凸起的排片狀散熱片〔GK－16〕；——功率模塊〔GK－13〕內(nèi)鑲嵌有紫銅板制成的主電極〔GK－1〕(公共D極)，其接線端伸出殼體外，通過接線孔〔GK－14〕與外電路連接；——在殼體〔GK－13〕內(nèi)腔表面開有條形溝槽，在其中鑲嵌有銅質(zhì)材料的模塊公共S極〔GK－2〕，S極〔GK－2〕與所述溝槽之間，由絕緣體〔GK－11〕填充，使其成為緊密配合，S極的一端露出殼體外，并開有一個(gè)接線孔〔GK－15〕；——在殼體〔GK－13〕的內(nèi)腔中S極板的兩側(cè)，還對(duì)稱安裝有兩塊“L”形敷銅板構(gòu)成的公共G極〔GK－5〕，它通過殼體壁上的開孔將接線端〔GK－3〕伸出殼體之外，公共G極板〔GK－5〕通過絕緣體固接于模塊殼體內(nèi)表面；——功率模塊〔GK〕的每只TMOS功率MOSFET〔GK－8〕都均勻散布安裝于公共G極和S極之間的模塊殼體上，其外殼在安裝部位〔GK－10〕處與模塊殼體內(nèi)腔表面緊密固接；——每只TMOS功率MOSFET的G極上，都接有一只相同阻值的匹配電阻〔GK－9〕，電阻的另一端并聯(lián)連接于模塊公共G極〔GK－5〕；——每只TMOS功率MOSFET各電極均以最短的距離分別同模塊的對(duì)應(yīng)公共電極之間實(shí)現(xiàn)電聯(lián)結(jié)；——兩殼體扣接在一起的模塊，其內(nèi)腔封灌有耐熱絕緣粘接劑，從而保證內(nèi)部機(jī)械連結(jié)的可靠性和電氣上的防潮、防蝕性。
專利摘要一種電瓶叉車控制器，由光電數(shù)控型信號(hào)產(chǎn)生器接收和發(fā)送對(duì)運(yùn)行電機(jī)調(diào)速指令、由雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和邏輯控制門組成的鍵控振蕩器提供定頻調(diào)寬的激勵(lì)控制信號(hào)，由多只功率場(chǎng)效應(yīng)管并聯(lián)組成的特制功率模塊作功率執(zhí)行器件并通過實(shí)時(shí)邏輯控制系統(tǒng)和邏切換執(zhí)行機(jī)構(gòu)分別串聯(lián)于走行與油泵電機(jī)回路。從而實(shí)現(xiàn)電路中接觸器主觸點(diǎn)的無火花切換；腳剎車斷電保護(hù)、零位保護(hù)以及電瓶欠電壓自動(dòng)提示；并且能對(duì)走行電機(jī)實(shí)施數(shù)控調(diào)速、對(duì)油泵電機(jī)實(shí)施全電壓?jiǎn)?dòng)和停止的鍵控方式。
文檔編號(hào)B66F9/20GK2091855SQ91213150
公開日1992年1月1日 申請(qǐng)日期1991年2月2日 優(yōu)先權(quán)日1991年2月2日
發(fā)明者張曙光 申請(qǐng)人:南京鐵路分局鎮(zhèn)江站