申请/专利权人：中国水利水电第五工程局有限公司

申请日：2017-09-20

公开（公告）日：2024-03-12

公开（公告）号：CN107689621B

主分类号：H02H5/08

分类号：H02H5/08;F15B20/00;F15B19/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.12#授权;2018.03.13#实质审查的生效;2018.02.13#公开

摘要：本发明公开了一种振动碾液压油缺油报警保护装置，使用耐油耐热电容接近开关作为检测传感器，对液压油位进行检测，接近开关输出的信号经滤波电路防干扰处理，与报警比较器设定的比较电压值进行比较，当液压油位不足，输入信号电压高于比较电压，比较器输出电路驱动报警迅响器和发光二极管发出声光报警，保护延时电路开始计时，持续报警时间达到保护电路延时设定值时，保护输出电路触发并保持，切断发动机供油电路或整机供电电路，起到强制停机保护液压泵的效果。

主权项：1.一种振动碾液压油缺油报警保护装置，其特征在于，电容接近开关单元、信号滤波单元和报警比较单元依次相连；所述报警比较单元一路输出连接到报警输出单元，另一路输出连接到保护信号延时单元；所述保护信号延时单元、保护信号比较单元、保护输出电路单元依次相连；所述保护信号比较单元还通过保护信号保持单元连接到报警比较单元；所述电容接近开关单元采用常闭耐热耐油PNP电容接近开关或者采用常开耐热耐油NPN电容接近开关；当电容接近开关单元采用常闭耐热耐油PNP电容接近开关时，所述振动碾液压油缺油报警保护装置的电路结构为：常闭耐热耐油PNP电容接近开关B1的信号输出端、电阻R1、电阻R2依次相连，且常闭耐热耐油PNP电容接近开关B1的信号输出端、电阻R3、电阻R4依次相连；所述电阻R2和电阻R4另一端连接接地端，电阻R2并联电容C1；设置有运算放大器IC1A，所述运算放大器IC1A的同相输入端连接到电阻R1与电阻R2之间，反相输入端连接到电阻R3与电阻R4之间，输出端依次通过电阻R5、电阻R6接地且输出端还依次通过电阻R7、电阻R8、电阻R9连接到运算放大器IC1B的同相输入端；设置有三极管VT1，所述三极管VT1基极连接到电阻R5、电阻R6之间，发射极接地，集电极输出信号连接到讯响器SPK1和发光二极管D5；设置有二极管D2，所述二极管D2负极连接到电阻R7和电阻R8之间，正极连接到电阻R8和电阻R9之间，所述二极管D2的正极还通过电容C2接地；在常闭耐热耐油PNP电容接近开关B1的信号输出端与接地之间设置有电阻R10、可调电阻VR1、电阻R11组成的串联支路；设置有运算放大器IC1B，所述运算放大器IC1B的反相输入端连接到可调电阻VR1，输出端连接到二极管D3正极且还通过电阻R12、电阻R13连接到接地端，所述二极管D3负极连接到常闭耐热耐油PNP电容接近开关B1的信号输出端；设置有三极管VT2，所述三极管VT2基极连接到电阻R12和电阻R13之间，集电极驱动继电器K1的线圈单元K1A工作，使得K1的常闭触点单元K1B断开，所述继电器K1的常闭触点单元K1B通过PORT1和PORT2端口串联到振动碾供油电磁阀回路或钥匙开关供电回路；所述振动碾液压油缺油报警保护装置的电源电路使用振动碾24V蓄电池电压，VCC+24V取自于钥匙开关，经过78系列三端稳压集成块稳压至Vcc2；滤波电路、信号比较电路、报警驱动电路、保护信号延时电路、保护信号比较电路、保护信号输出电路和保护信号保持电路构成的电路模块与电容接近开关单元、报警单元和端口PORT1、PORT2之间通过插接件CN1连接。

全文数据：振动碾液压油缺油报警保护装置技术领域[0001]本发明涉及一种振动碾液压油缺油报警保护装置，用于工程机械发生液压油泄漏时油位过低的报警，尤其适用于振动碾的液压油缺油报警。背景技术[0002]工程机械广泛使用液压驱动，液压油处于封闭循环状态，损耗较小，大多数工程机械只在液压油箱上安装了液压油位显示标识，并没有安装液压油缺油报警和保护装置，液压油路发生管路破裂等泄漏时，如果没有及时发现，液压油将在极短的时间内漏完，高速运转的液压栗由于缺少液压油的冷却和润滑，会在很短的时间内发生损坏。[0003]工程机械发生液压油泄漏时主要靠操作员识别发现，振动碾的主要液压油管路都不在操作员的视线范围内，发生泄漏不易察觉。目前，工程机械常用液面检测装置为浮力检测原理和电触点导电检测原理，用于一般工程机械的水位和燃油位的检测，浮力检测在高强度振动环境下易发生误动作，电触点导电检测仅能检测导电液体，都不适于照搬到振动碾的液压油缺油保护上。发明内容[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种振动碾液压油缺油报警保护装置，在液压油发生泄漏引起液压油箱油位下降时，能及时向操作员发出报警信息，使其能及时停机处理避免引起液压泵的损坏，当持续报警达到设定的保护时间后，保护装置将作出强制停机处理，避免造成液压栗的损坏。[0005]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：[0006]一种振动碾液压油缺油报警保护装置，其结构是：电容接近开关单元、信号滤波单元和报警比较单元依次相连;所述报警比较单元一路输出连接到报警输出单元，另一路输出连接到保护信号延时单元;所述保护信号延时单元、保护信号比较单元、保护输出电路单元依次相连;所述保护信号比较单元还通过保护信号保持单元连接到报警比较单元;所述电容接近开关单元采用常闭耐热耐油PNP电容接近开关或者采用常开耐热耐油NPN电容接近开关。[0007]进一步的，当电容接近开关单元采用常闭耐热耐油PNP电容接近开关时，所述振动碾液压油缺油报警保护装置的电路结构为：[0008]常闭耐热耐油PNP电容接近开关B1的信号输出端、电阻R1、电阻R2依次相连，且常闭耐热耐油PNP电容接近开关B1的信号输出端、电阻R3、电阻R4依次相连;所述电阻R2和电阻R4另一端连接接地端，电阻R2并联电容C1;[0009]设置有运算放大器IC1A，所述运算放大器IC1A的同相输入端连接到电阻R1与电阻R2之间，反相输入端连接到电阻R3与电阻R4之间，输出端依次通过电阻R5、电阻R6接地且输出端还依次通过电阻R7、电阻R8、电阻R9连接到运算放大器IC1B的同相输入端；[0010]设置有三极管VT1，所述三极管VT1基极连接到电阻R5、电阻R6之间，发射极接地，集电极输出信号连接到讯响器SPK1和发光二极管D5;[0011]设置有二极管D2,所述二极管D2负极连接到电阻R7和电阻R8之间，正极连接到电阻R8和电阻R9之间，所述二极管D2的正极还通过电容C2接地；[0012]在常闭耐热耐油PNP电容接近开关B1的信号输出端与接地之间设置有电阻R10、可调电阻VR1、电阻R11组成的串联支路；[0013]设置有运算放大器IC1B，所述运算放大器IC1B的反相输入端连接到可调电阻VR1，输出端连接到二极管D3正极且还通过电阻R12、电阻R13连接到接地端，所述二极管D3负极连接到常闭耐热耐油PNP电容接近开关B1的信号输出端；[0014]设置有三极管VT2,所述三极管VT2基极连接到电阻R12和电阻R13之间，集电极驱动继电器K1的线圈单元K1A工作，使得K1的常闭触点单元K1B断开，所述继电器K1的常闭触点单元K1B通过P0RT1和P0RT2端口串联到振动碾供油电磁阀回路或钥匙开关供电回路。[0015]进一步的，当电容接近开关单元采用常开耐热耐油NPN电容接近开关时，所述振动碾液压油缺油报警保护装置的电路结构为：[0016]常开耐热耐油NPN电容接近开关B1的信号输出端依次通过电阻R1、电容C1连接到接地端，且常开耐热耐油NPN电容接近开关B1的信号输出端依次通过电阻R3、电阻R4连接到接地端；电阻R2—端连接到常开耐热耐油NPN电容接近开关B1的信号输出端，另一端连接到电阻R1与电容C1之间；[0017]设置有运算放大器IC1A，所述运算放大器IC1A的同相输入端连接到电阻R1与电阻R2之间，反相输入端连接到电阻R3与电阻R4之间，输出端依次通过电阻R5、电阻R6接地且输出端还依次通过电阻R7、电阻R8、电阻R9连接到运算放大器IC1B的同相输入端；[0018]设置有三极管VT1，所述三极管VH基极连接到电阻R5、电阻R6之间，发射极接地，集电极输出信号连接到讯响器SPK1和发光二极管D5;[0019]设置有二极管D2,所述二极管D2负极连接到电阻R7和电阻R8之间，正极连接到电阻R8和电阻R9之间，所述二极管D2的正极还通过电容C2接地；[0020]在常开耐热耐油NPN电容接近开关B1的信号输出端与接地之间设置有电阻R10、可调电阻VR1、电阻R11组成的串联支路；[0021]设置有运算放大器IC1B，所述运算放大器IC1B的反相输入端连接到可调电阻VR1，输出端连接到二极管D3正极且还通过电阻R12、电阻R13连接到接地端，所述二极管D3负极连接到常开耐热耐油NPN电容接近开关B1的信号输出端；[0022]设置有三极管VT2,所述三极管VT2基极连接到电阻R12和电阻R13之间，集电极驱动继电器K1的线圈单元K1A工作，使得K1的常闭触点单元K1B断开，所述继电器K1的常闭触点单元K1B通过P0RT1和P0RT2端口串联到振动碾供油电磁阀回路或钥匙开关供电回路。[0023]进一步的，所述振动碾液压油缺油报警保护装置的电源电路使用振动碾24V蓄电池电压，VCC+24V取自于钥匙开关，经过78系列三端稳压集成块稳压至Vcc2。[0024]进一步的，滤波电路、信号比较电路、报警驱动电路、保护信号延时电路、保护信号比较电路、保护信号输出电路和保护信号保持电路构成的电路模块与电容接近开关单元、报警单元和端口PORT1、P0RT2之间通过插接件CN1连接。[0025]与现有技术相比，本发明的有益效果是:在振动碾液压油发生泄漏时，能及时报警使操作员停机处理，也能进行保护性强制停机，避免高价值的液压泵无油运行而损坏。附图说明[0026]图1是本发明振动碾液压油缺油报警保护装置结构示意图。[0027]图2是采用PNP电容接近开关时的本发明报警装置电路结构。[0028]图3是采用NPN电容接近开关时的本发明报警装置电路结构。[0029]图中：1-电路模块;2-驾驶室;3-保护供油切断。具体实施方式[0030]下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。[0031]本发明使用耐油耐热电容接近开关作为检测传感器，对液压油位进行检测，接近开关输出的信号经滤波电路防干扰处理，与报警比较器设定的比较电压值进行比较，当液压油位不足，输入信号电压高于比较电压，比较器输出电路驱动报警迅响器和发光二极管发出声光报警，保护延时电路开始计时，持续报警时间达到保护电路延时设定值时，保护输出电路触发并保持，切断发动机供油电路或整机供电电路，起到强制停机保护液压泵的效果。[0032]如图1所示，电容接近开关单元安装于液压油箱液压油下限位高度位置，检测油位是否低于下限位，接近开关输出的信号经过防干扰滤波处理，送入报警比较单元与参考值电压值进行比较，判断液压油液面是否低于下限值，若是液面低于下限值，则输出报警信号和保护信号;报警输出电路输出声光报警指示，保护信号经过积分保护信号延时单元后送入保护信号比较单元，积分延时输出的保护信号电压值大于保护参考值时，保护信号比较单元输出保护信号，驱动保护输出电路单元动作，保护输出电路切断燃油供油或运转电路，达到熄火停机保护的目的。保护信号保持电路单元与保护信号比较单元构成单向正反馈大闭环电路，发生保护动作熄火停机时，保持电路使输出维持在保护状态，以便于提供熄火停机信息。电源电路为各部分提供稳定的工作电源。[0033]如图2所示，滤波电路、信号比较电路、报警驱动电路、保护信号延时电路、保护信号比较电路、保护信号输出电路和保护信号保持电路被安装于一个盒内，构成一块电路模块1，电路模块1与外部通过插接件CN1连接，方便于检修维护更换。B1为常闭耐热耐油PNP电容接近开关，安装于液压油箱液压油下限位高度，当液面高于下限位置时，接近开关因感应到液压油而处于断开状态，输出低电平。当发生液压油泄漏导致液压油低于下限位时，接近开关感应不到液压油，内部接通输出高电平。[0034]在常闭耐热耐油PNP电容接近开关B1输出的信号经过电阻R1和电容C1无源滤波送入通用运算放大器IC1，电阻R1取值数百欧至数十千欧，电阻R2取值远大于电阻R1，滤波电路时间常数主要取决于电容C1和电阻R1，10〜10〇ms即可有效过滤环境中的电磁干扰。IC1是通用双运算放大器，分AB两个单元，两个单元均工作于比较器模式，A单元用于信号报警比较，B单元用于保护输出比较，电阻R2为同相端下接电阻，在接近开关输出低电平时将IC1A的同相端下拉向低电压，避免IC1A单元无偏置电压误动作输出。[0035]报警比较器反向端基准比较电压由电阻R3和电阻R4的比值决定，一般取1:1，阻值数百欧至数十千欧均能可靠的工作。接近开关输出高电平时，IC1A单元同相端电压高于反向端基准电压，输出端输出高电平报警信号，报警信号经过电阻R5和电阻R6分压送至三极管vn放大，驱动驾驶室内的讯响器SPK1发出报警声，同时驱动发光二极管D5发光报警。[0036]报警信号经电阻R7、电阻R8、电容C2、二极管D2构成的无源高电平延时电路，报警信号IC1A输出呈高电平时，通过电阻R7、电阻R8向电容C2充电，电容C2上的电压缓慢上升，当IC1A输出低电平时，电容C2存储的电荷经过二极管D2、电阻R7快速向IC1A输出端快速放电，电阻R7仅为限制电容C2放电时通过IC1A输出端的浪涌电流，取值远小于电阻R8,在几十欧至几百欧之间，电容C2的充电时间常数远大于放电时间常数，对报警信号高电平延时，延时时间T~RC*Ln[Vcc2Vcc2-Vt]，式中Vcc2为IC1的电源电压，Vt为IC1B反相端的参考电压，可以通过可调电位器R10、VR1、R11分压调节，延时设置在15〜30S之间，在报警发生后至强制停机前，操作员有一定的时间降低发动机转速等做停机准备，也可以避免液压泵无油运转时间过长导致损坏。[0037]电容C2上的电压上升到高于IC1B单元反向输入端的参考电压值时，IC1B单元输出保护信号。保护信号经二极管D3正反馈至IC1A同相端构成保护保持。保护信号经电阻R12、电阻R13分压，由三极管VT2放大，驱动继电器K1的线圈单元K1A工作，使K1的常闭触点单元K1B断开，K1B通过PORT1和P0RT2端口串联到振动碾供油电磁阀回路或钥匙开关供电回路，延时时间到达后K1B触点保护断开时，发动机停止供油或整机停止供电强制熄火，以达到保护液压泵的目的。[0038]电源电路使用振动碾24V蓄电池电压，整个电路电流较小约数十毫安，VCC+24V取自于钥匙开关，不影响原线路的电流承载能力，经过78系列三端稳压集成块稳压至Vcc2，图2中使用的是LM7812，输出12V的稳定电压供整个报警和保护电路各部分供电。[0039]图3为使用NPN耐油耐温电容接近开关的接法，此时，B1为常开耐热耐油NPN电容接近开关，当液面高于下限位置时，接近开关因感应到液压油而处于闭合状态，输出低电平。当发生液压油泄漏导致液压油低于下限位时，接近开关感应不到液压油，内部关断，IC1A同相端被R2上拉至高电平。R2取值远大于R1，R2和C1决定滤波时间常数，其余各部分工作原理与PNP电容接近开关的液压油缺油报警装置电路相同。

权利要求：1.一种振动碾液压油缺油报警保护装置，其特征在于，电容接近开关单元、信号滤波单元和报警比较单元依次相连;所述报警比较单元一路输出连接到报警输出单元，另一路输出连接到保护信号延时单元;所述保护信号延时单元、保护信号比较单元、保护输出电路单元依次相连;所述保护信号比较单元还通过保护信号保持单元连接到报警比较单元;所述电容接近开关单元采用常闭耐热耐油PNP电容接近开关或者采用常开耐热耐油NPN电容接近开关。2.如权利要求1所述的振动碾液压油缺油报警保护装置，其特征在于，当电容接近开关单元采用常闭耐热耐油PNP电容接近开关时，所述振动碾液压油缺油报警保护装置的电路结构为：常闭耐热耐油PNP电容接近开关B1的信号输出端、电阻R1、电阻R2依次相连，且常闭耐热耐油PNP电容接近开关B1的信号输出端、电阻R3、电阻R4依次相连;所述电阻R2和电阻R4另一端连接接地端，电阻R2并联电容C1;设置有运算放大器IC1A，所述运算放大器IC1A的同相输入端连接到电阻R1与电阻R2之间，反相输入端连接到电阻R3与电阻R4之间，输出端依次通过电阻R5、电阻R6接地且输出端还依次通过电阻R7、电阻R8、电阻R9连接到运算放大器IC1B的同相输入端；设置有三极管VT1，所述三极管VT1基极连接到电阻R5、电阻R6之间，发射极接地，集电极输出信号连接到讯响器SPK1和发光二极管D5;设置有二极管D2,所述二极管D2负极连接到电阻R7和电阻R8之间，正极连接到电阻R8和电阻R9之间，所述二极管D2的正极还通过电容C2接地；在常闭耐热耐油PNP电容接近开关B1的信号输出端与接地之间设置有电阻R10、可调电阻VR1、电阻Rl1组成的串联支路；设置有运算放大器IC1B，所述运算放大器IC1B的反相输入端连接到可调电阻VR1，输出端连接到二极管D3正极且还通过电阻R12、电阻R13连接到接地端，所述二极管D3负极连接到常闭耐热耐油PNP电容接近开关B1的信号输出端；设置有三极管VT2,所述三极管VT2基极连接到电阻R12和电阻R13之间，集电极驱动继电器K1的线圈单元K1A工作，使得K1的常闭触点单元K1B断开，所述继电器K1的常闭触点单元K1B通过P0RT1和P0RT2端口串联到振动碾供油电磁阀回路或钥匙开关供电回路。3.如权利要求1所述的振动碾液压油缺油报警保护装置，其特征在于，当电容接近开关单元采用常开耐热耐油NPN电容接近开关时，所述振动碾液压油缺油报警保护装置的电路结构为：常开耐热耐油NPN电容接近开关B1的信号输出端依次通过电阻R1、电容C1连接到接地端，且常开耐热耐油NPN电容接近开关B1的信号输出端依次通过电阻R3、电阻R4连接到接地端；电阻R2—端连接到常开耐热耐油NPN电容接近开关B1的信号输出端，另一端连接到电阻R1与电容C1之间；设置有运算放大器IC1A，所述运算放大器IC1A的同相输入端连接到电阻R1与电阻R2之间，反相输入端连接到电阻R3与电阻R4之间，输出端依次通过电阻R5、电阻R6接地且输出端还依次通过电阻R7、电阻R8、电阻R9连接到运算放大器IC1B的同相输入端；设置有三极管VT1，所述三极管VT1基极连接到电阻R5、电阻R6之间，发射极接地，集电极输出信号连接到讯响器SPK1和发光二极管D5;设置有二极管D2,所述二极管D2负极连接到电阻R7和电阻R8之间，正极连接到电阻R8和电阻R9之间，所述二极管D2的正极还通过电容C2接地；在常开耐热耐油NPN电容接近开关B1的信号输出端与接地之间设置有电阻R10、可调电阻VR1、电阻R11组成的串联支路；设置有运算放大器IC1B，所述运算放大器IC1B的反相输入端连接到可调电阻VR1，输出端连接到二极管D3正极且还通过电阻R12、电阻R13连接到接地端，所述二极管D3负极连接到常开耐热耐油NPN电容接近开关B1的信号输出端；设置有三极管VT2,所述三极管VT2基极连接到电阻R12和电阻R13之间，集电极驱动继电器K1的线圈单元K1A工作，使得K1的常闭触点单元K1B断开，所述继电器K1的常闭触点单元K1B通过P0RT1和P0RT2端口串联到振动碾供油电磁阀回路或钥匙开关供电回路。4.如权利要求2或3所述的振动碾液压油缺油报警保护装置，其特征在于，所述振动碾液压油缺油报警保护装置的电源电路使用振动碾24V蓄电池电压，vcc+24v取自于钥匙开关，经过78系列三端稳压集成块稳压至Vcc2。5.如权利要求2或3所述的振动碾液压油缺油报警保护装置，其特征在于，滤波电路、信号比较电路、报警驱动电路、保护信号延时电路、保护信号比较电路、保护信号输出电路和保护信号保持电路构成的电路模块与电容接近开关单元、报警单元和端口P0RT1、P0RT2之间通过插接件CN1连接。

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