一种应变触发的高空防护自动控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及应变片传感和单片机控制领域，特别涉及一种应变触发的高空防护自动控制系统。
【背景技术】
[0002]高空作业是一项危险性极高的工作，安全措施能够在事故发生是挽救一个人的生命。安全带作为保护措施之一，系着一个个活生生的生命，加强安全带的可靠性，不仅仅是对生命的挽救，也是对生命的尊重。传统的安全带，仅仅提供力学拉力，依靠物理拉力防止高空坠落事故。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是:提供一种应变触发的高空防护自动控制系统，实时监测感应安全绳的工作情况，并且在发生意外时提供及时的安全保护措施。
[0004]本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为:一种应变触发的高空防护自动控制系统，其特征在于:它包括设置在金属扣上的应变传感器、放大电路、模数转换电路、单片机和执行部件，应变传感器将金属扣的应变量转换为电信号，电信号经过放大电路放大后由模数转换电路转换为单片机能够识别的信号提供给单片机，单片机用于将接收到的信号与阈值比较，当接收到的信号小于阈值时发出指令启动执行部件；所述的执行部件为安全防护装置；所述的金属扣为高空作业人员与安全绳之间的连接扣。
[0005]按上述系统，所述的应变传感器为电阻应变计。
[0006]按上述系统，所述的安全防护装置为安全降落伞。
[0007]本发明的有益效果为:
1、通过应变传感器感受金属扣的形变，能够实时感应工作者身上安全绳的工作情况，当安全绳意外断裂时，作业人处于失重状态时，金属扣上力的变化导致恢复形变，应变传感器测量到金属扣的形变量变化从而输出的电信号也发生变化，通过单片机对该信号进行识别判断，当接收到的信号低于某阈值时，单片机发出指令启动安全防护装置，提供及时的安全保护措施，从而挽救作业人员的生命。
[0008]2、该装置携带方便，且能在关键时刻发挥到挽救生命的作用，能够带来很好的社会效益，给广大高空作业工人生命给予更好的保障。
【附图说明】
[0009]图1为系统总框图。
[0010]图2为电阻应变计的结构示意图。
[0011]图3为电阻应变计装贴在金属扣上的示意图。
[0012]图4为放大电路图。
[0013]图5为模数转换电路图。
[0014]图6为单片机连接电路图。
[0015]图中:1-导线，2-基片，3-覆盖层，4-金属扣，5-应变传感器。
【具体实施方式】
[0016]下面结合具体实例和附图对本发明做进一步说明。
[0017]图1为系统总框图，图3为电阻应变计装贴在金属扣上的示意图，一种应变触发的高空防护自动控制系统包括设置在金属扣4上的应变传感器5、放大电路、模数转换电路、单片机和执行部件，应变传感器5将金属扣4的应变量转换为电信号，电信号经过放大电路放大后由模数转换电路转换为单片机能够识别的信号提供给单片机，单片机用于将接收到的信号与阈值比较，当接收到的信号小于阈值时发出指令启动执行部件；所述的执行部件为安全防护装置；所述的金属扣为高空作业人员与安全绳之间的连接扣。
[0018]优选的，所述的应变传感器为电阻应变计。如图2所示，电阻应变计包括设置在基片2上的导线1，导线I上设有覆盖层3。电阻应变计是一种用途广泛的高精度力学量传感元件，其基本任务就是把构件表面的变形量转变为电信号，输入相关的仪器仪表进行分析。该电阻应变计的能检测出的最小变形量为5个微应变，因此当安全绳发生意外断裂时，金属环上必须有至少5个微应变的变形量。
[0019]优选的，所述的安全防护装置为安全降落伞。在安全绳意外断裂的瞬间，应变传感器采集应变量的变化，产生相应的电信号，将电信号通过放大电路以及模数转换电路后传达给单片机，单片机处理接收到的信号进行分析，如果该信号强度低于单片机预先设定的临界值时，单片机会触发打开安全降落伞，保护工作者的生命安全。
[0020]本实施例中，放大电路如图4所示，INA118由3个运算放大器组成差分放大结构，内置输入过压保护，且可通过外置不同大小的电阻实现不同的增益(从I到I 000)，因而应用范围很广。
[0021]通过在脚I和脚8之间外接一电阻Rg来实现不同的增益，该增益可从I到I000不等。电阻Rg为式中G为增益。由于Rg的稳定性和温度漂移对增益有影响，因此，在需要获得高精度增益的应用中对Rg的要求也比较高，应采用高精度、低噪声的金属膜电阻。此外，高增益的电路设计中的Rg值较小，如G=10时的Rg值为1.02 kQ ；G=1 000时的Rg值为50.5 Ω。
[0022]图5为模数转换电路图，为了实现对信号的准确处理，使用16位的AD7715对输出电压进行采样测量，其中AD780提供2.5V高精度基准电压。P3.1脚提供了 AD工作所需的时钟，Pl.4和Pl.5脚接收和发送通讯数据，Pl.6是片选信号，Pl.7接DRDY，AT89S52可以通过查询Pl.7的状态来判断是否可以读取AD转换结果。
[0023]图6为单片机连接电路图，AT89S52是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构。本设计使用的复位电路是由22 μ F的电容，IkQ的电阻及IN4148 二极管组成。在满足单片机可靠复位的前提下，该复位电路的优点在于降低复位引脚的对地阻抗，可以显着增强单片机复位电路的抗干扰能力。二极管可以实现快速释放电容电量的功能，满足短时间复位的要求。本设计的单片机连接电路如图6所示，输入信号为经7715A/D转换的模拟电压，单片机进行计算后将发出指令。
[0024]以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种应变触发的高空防护自动控制系统，其特征在于:它包括设置在金属扣上的应变传感器、放大电路、模数转换电路、单片机和执行部件，应变传感器将金属扣的应变量转换为电信号，电信号经过放大电路放大后由模数转换电路转换为单片机能够识别的信号提供给单片机，单片机用于将接收到的信号与阈值比较，当接收到的信号小于阈值时发出指令启动执行部件；所述的执行部件为安全防护装置；所述的金属扣为高空作业人员与安全绳之间的连接扣。2.根据权利要求1所述的一种应变触发的高空防护自动控制系统，其特征在于:所述的应变传感器为电阻应变计。3.根据权利要求1所述的一种应变触发的高空防护自动控制系统，其特征在于:所述的安全防护装置为安全降落伞。
【专利摘要】本发明提供一种应变触发的高空防护自动控制系统，包括设置在金属扣上的应变传感器、放大电路、模数转换电路、单片机和执行部件，应变传感器将金属扣的应变量转换为电信号，电信号经过放大电路放大后由模数转换电路转换为单片机能够识别的信号提供给单片机，单片机用于将接收到的信号与阈值比较，当接收到的信号小于阈值时发出指令启动执行部件；执行部件为安全防护装置；金属扣为高空作业人员与安全绳之间的连接扣。本发明通过应变传感器感受金属扣的形变，能够实时感应工作者身上安全绳的工作情况，当安全绳意外断裂时，单片机接收到的信号低于某阈值时，单片机发出指令启动安全防护装置，提供及时的安全保护措施，从而挽救作业人员的生命。
【IPC分类】G05B19/042
【公开号】CN105005238
【申请号】CN201510375830
【发明人】胡甫才, 郑茂文, 王霖, 刘炼, 刘斌, 吴业振
【申请人】武汉理工大学
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年7月1日