一种移动遥控自摆消防炮控制模块制造技术

本实用新型专利技术涉及一种移动遥控自摆消防炮控制模块，由ＭＣＵ控制单元、控制通信单元、高速脉冲量采集单元、开关量输入输出单元、电机驱动控制单元和电机单元组成。ＭＣＵ控制单元接收多种外部控制命令，结合采集数据信息，选择动作分支，驱动电机产生期望运动。控制通信单元为ＭＣＵ控制单元提供手动及遥控命令。高速脉冲量采集单元实现电机步进脉冲采集功能。开关量输入输出单元为ＭＣＵ控制单元提供限位开关信息，计算消防炮初始化零位位置及限制消防炮最大摆幅。电机驱动控制单元控制电机运动方向、电机运动驱动电流和消防炮射流状态转换。本实用新型专利技术将智能化微控制系统与机械系统有机结合，为提高消防员灭火时的人身安全和减少操作强度提供有效手段。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于消防灭火设备
，具体涉及一种移动遥控自摆消防炮控制 模块。
技术介绍
移动式消防炮在国内得到了广泛应用，但大多为手动操作，在易燃易爆等人员无 法靠近的场所使用时存在一定安全隐患。而移动遥控消防炮可以减轻火场上消防员的操作 强度，同时解决人员无法接近火场进行灭火的问题。因此可遥控操作的移动式消防炮在国 内外迅速普及应用。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种移动遥控自摆消防炮控制模块。本技术在传统移动消防炮基础上添加控制电路系统，使移动消防炮具有手动 控制功能和遥控功能。在实施灭火时，消防员可以撤离到安全地方进行远距离操作，控制自 摆消防炮喷射角度、喷射范围、水流形态及自摆功能。本技术是将智能化微控制系统与机械系统有机结合，进行全面、综合设计，集 电控、手控于一体，实现了远距离遥控、现场手动两种操作方式，进行程控灭火动作，且具有 自动打开泄水阀门释放余水功能，防止因天气寒冷残留水结冰造成消防炮的损坏。本技术提出的移动遥控自摆消防炮控制模块，由MCU控制单元1、控制通信单 元2、高速脉冲量采集单元3、开关量输入输出单元4、电机驱动控制单元5和电机单元6组 成，其中MCU控制单元1由MSP430芯片11、系统复位电路12、电源模块13、晶振Y1I^晶振 Y215和预留扩展接口 16组成；MSP430芯片11通过其I/O接口的^T/NMI脚连接系统复 位电路12，通过AVCC、AVSS和DVCC脚连接电源模块13，通过XT2IN和XT20UT脚连接晶振 Y1H,通过XIN和X0UT/TCLK脚连接晶振Y215，通过I/O接口的P2 口连接预留扩展接口 16 ；控制通信单元2由手动控制单元21和无线遥控单元22组成，其中手动控制单元 21由RS232接口电路211、RS485/422电路212和第一电平转换电路213组成；MSP430芯 片11通过I/O接口 P3. 3 P3. 7脚连接手动控制单元21，MSP430芯片11通过I/O接口的 P6 口连接无线遥控单元22，第一电平转换电路213与RS485/422电路212连接，为其提供 3. 3V工作电压。高速脉冲量采集单元3由旋转编码器X31、旋转编码器Y32、光电隔离电路33、AD 采样电路34和第二电平转换电路35组成；MSP430芯片11通过I/O接口的PL 0、P1. UPl. 3 和P4. 7脚连接高速脉冲量采集单元3 ；旋转编码器X31、旋转编码器Y32分别通过光电隔离 电路33与AD采样电路34连接；第二电平转换电路35直接与AD采样电路34连接，为其提 供5V工作电压。开关量输入输出单元4由开关量输入电路41和开关量输出电路42组成，开关量3输入电路41由上限位开关411、下限位开关412、左限位开关413、右限位开关414和输入光 电隔离电路415组成；开关量输出电路42由输出光电隔离电路421和驱动电路422组成； MSP430芯片11通过I/O接口的P5 口与开关量输入电路41连接，MSP430芯片11通过I/O 接口的P3. 0、P3. 1和P3. 2与开关量输出电路4连接；上限位开关411、下限位开关412、左 限位开关413和右限位开关414分别通过光电隔离电路415与控制逻辑电路54连接。电机驱动控制单元5由H桥功率驱动电路X51、H桥功率驱动电路Y52、驱动光电 隔离电路53和控制逻辑电路54组成，MSP430芯片11通过I/O接口 Pl. 2/TB1和P4. 1/TA1 与电机驱动控制单元5连接；控制逻辑电路54通过驱动光电隔离电路53分别与H桥功率 驱动电路X51、H桥功率驱动电路Y52连接，这两个H桥功率驱动电路分别与电机单元6连 接。电机单元6由电机X61、电机Y62和电机Z63组成，相互之间为独立关系；H桥功 率驱动电路X (51)与电机X (61)连接，H桥功率驱动电路Y (52)分别与电机Y (62)和电机 Z(63)连接。电机驱动控制单元5连接电机单元6，实现电机运动方向、电机运动驱动电流 和消防炮射流状态转换。本技术中，MSP430芯片11根据预先编写的控制程序，通过其提供的多个8位 I/O输入输出接口，对开关量输入输出单元4和电机驱动控制单元5进行控制，最终驱动电 机单元6产生期望运动。本技术中，控制通信单元2为MSP430芯片11提供控制指令，可以通过手动控 制单元21中的RS232接口 211外接RS232类手动控制盒，消防员可以通过RS232类手动控 制盒进行手动命令输入，但受RS232接口性能限制，控制距离较短。也可以通过手动控制单 元21中的RS485/422电路212外接RS485/422类手动控制盒，消防员可以通过RS485/4222 类手动控制盒进行手动命令输入，控制距离可达1000米以上。本技术中，MSP430芯片11通过其P2 口与预留扩展接口 16连接，为方便系统 升级或添加新功能利用MSP430芯片11的P2 口进行预留设计，P2. 0 P2. 7作为移动遥控 自摆消防炮控制模块的预留扩展接口 16。本技术中，MSP430芯片11通过其I/O接口 P3. 3 P3. 7与手动控制单元21 连接，控制系统完成自检操作后，MSP430芯片11使能其I/O接口 P3. 3 P3. 7与系统手 动控制单元21通信，等待接收系统命令。本技术中，MSP430芯片11通过其I/O接口 P6. 0 P6. 7与无线遥控单元22 连接，控制系统完成自检操作后，MSP430芯片11使能其I/O接口 P6. 0 P6. 7与系统无线 遥控单元22通信，等待接收系统命令。本技术中，高速脉冲量采集单元中，MSP430芯片11通过其I/O接口 Pl. 0、 Pl. 1以及Pl. 3和P4. 7与高速脉冲量采集单元3连接，采集旋转编码器X31、旋转编码器 Y32的脉冲数量，由MCU控制单元计算出消防炮转动角度，精确控制消防炮运动。本技术中，MSP430芯片11通过其I/O接口 P5. 0 P5. 7与开关量输入电路 41连接，为MCU控制单元提供限位开关信息，计算消防炮初始化零位位置及限制消防炮最 大摆幅。本技术中，MSP430芯片11通过其I/O接口 P3. 0 P3. 2与开关量输出电路 42连接，为系统输出外部开关量控制电平。本技术中，MSP430芯片11通过其I/O接口 Pl. 2和P4. 1与电机驱动控制单 元5连接，对电机驱动控制单元5进行控制，使电机单元6中电机X61和电机Y62产生期望 运动以及电机Z63进行直流喷雾状态转换。本技术为移动式消防炮提供了手动控制功能和遥控功能，使移动式消防炮可 以应用在易燃、易爆、易坍塌及有毒等危险场所，为消防工作中处置急、难、险、重灭火救援 任务提供了强有力的保障。在实施灭火时，消防员可以撤离到安全地方进行远距离遥控操 作，通过调整俯仰角控制消防炮喷射角度；通过调整水平回转角控制消防炮喷射范围；通 过直流喷雾转换控制消防炮射流型式；可以选择自摆功能和不同的自摆角度，使消防炮在 一定水平回转角度内以多种摆幅自摆；通过自动打开消防炮泄水阀门释放余水，防止因残 留水结冰造成对消防炮本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种移动遥控自摆消防炮控制模块，由ＭＣＵ控制单元（１）、控制通信单元（２）、高速脉冲量采集单元（３）、开关量输入输出单元（４）、电机驱动控制单元（５）和电机单元（６）组成，其特征在于：ＭＣＵ控制单元（１）由ＭＳＰ４３０芯片（１１）、系统复位电路（１２）、电源模块（１３）、晶振Ｙ↓［１］（１４）、晶振Ｙ↓［２］（１５）和预留扩展接口（１６）组成；ＭＳＰ４３０芯片（１１）通过其Ｉ／Ｏ接口的ＲＳＴ／ＮＭＩ脚连接系统复位电路（１２），通过ＡＶＣＣ、ＡＶＳＳ和ＤＶＣＣ脚连接电源模块（１驱动电路Ｘ（５１）、Ｈ桥功率驱动电路Ｙ（５２）连接；电机单元（６）由电机Ｘ（６１）、电机Ｙ（６２）和电机Ｚ（６３）组成，相互之间为独立关系；Ｈ桥功率驱动电路Ｘ（５１）与电机Ｘ（６１）连接，Ｈ桥功率驱动电路Ｙ（５２）分别与电机Ｙ（６２）和电机Ｚ（６３）连接。３），通过ＸＴ２ＩＮ和ＸＴ２ＯＵＴ脚连接晶振Ｙ１（１４），通过ＸＩＮ和ＸＯＵＴ／ＴＣＬＫ脚连接晶振Ｙ２（１５），通过Ｉ／Ｏ接口的Ｐ２口连接预留扩展接口（１６）；控制通信单元（２）由手动控制单元（２１）和无线遥控单元（２２）组成，其中手动控制单元（２１）由ＲＳ２３２接口电路（２１１）、ＲＳ４８５／４２２电路（２１２）和第一电平转换电路（２１３）组成；ＭＳＰ４３０芯片（１１）通过Ｉ／Ｏ接口Ｐ３．３～Ｐ３．７脚连接手动控制单元（２１），ＭＳＰ４３０芯片（１１）通过Ｉ／Ｏ接口的Ｐ６口连接无线遥控单元（２２），第一电平转换电路（２１３）分别与ＲＳ２３２接口电路（２１１）和ＲＳ４８５／４２２电路（２１２）连接；高速脉冲量采集单元（３）由旋转编码器Ｘ（３１）、旋转编码器Ｙ（３２）、光电隔离电路（３３）、ＡＤ采样电路（３４）和第二电平转换电路（３５）组成；ＭＳＰ４３０芯片（１１）通过Ｉ／Ｏ接口的Ｐ１．０、Ｐ１．１、Ｐ１．３和Ｐ４．７脚连接高速脉冲量采集单元（３）；旋转编码器Ｘ（３１）、旋转编码器Ｙ（３２）分别通过光电隔离电路（３３）与ＡＤ采样电路（３４）连接；第二电平转换电路（３５）与ＡＤ采样电路（３４）连接；开关量输入输出单元（４）由开关量输入电路（４１）和开关量输出电路（４２）组成，开关量输入电路（４１）由上限位开关（４１１）、下限位开关（４１２）、左限位开关（４１３）、右限位开关（４１４）和输入光电隔离电路（４１５）组成；开关量输出电路（４２）由输出光电隔离电路（４２１）和驱动电路（４２２）组成；Ｍ...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王丽晶，严攸高，薛林，闵永林，洪赢政，张杰，王志辉，李震，
申请(专利权)人：公安部上海消防研究所，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]