動力傳遞的制作方法

專利名稱：動力傳遞的制作方法
技術領域：
本發明針對通信系統，更準確地說針對在主控制器與分布式電動液壓伺服控制系統各獨立裝置控制器之間的通信。
在包含若干諸如閥門控制致動器、泵和馬達之類電動液壓裝置的電動液壓系統中，常規做法是把這樣的裝置連接到遙控主控制器上，用來協調裝置動作以完成所要求的任務。例如，在機床作業線的若干嫌動行程處可使用馬達和致動器，用以對一系列工位上的部件進行自動傳送和加工。在另一種典型應用中，可將載人升降臺的運動構件連接到電動液壓致動器上，該致動器受控于升降臺上的主控制器、并對操作員操縱桿或控制手柄的輸入作出反應。按照慣例，主控制器通過各自的數模轉換器連接到各種不同的遙控定位的電動液壓裝置上，并對該液壓裝置提供控制信號。對于閉合回路工作來說，將傳感器定位在每個電動液壓裝置上，用來感測其工作情況，并通過橫數轉換器或適當的信號調節器將相應傳感器信號供給遙控主控制器。
轉讓給在本發明受讓人的美國專利4，744，218號和美國專利4，811，561號公開了電動液壓控制系統，其中多個電動液壓裝置通過高速串行通信總線共同連接到一個遙控主控制器上。該電動液壓總線技術著手并克服那時以前如前一段中所概述的本技術領域中現存的問題。然而，已經發現所述總線技術的某些應用場合要求一個或多個控制器對地電絕緣。例如，在前述類型的載人升降臺的應用中，為了與高壓電線和類似物連同使用，最好使升降臺上的主控制器對地電絕緣。因此，本發明的一個目的就是提供一種改進的通信系統，該系統在具有所描述特征的總線電動液壓控制系統中尤為實用，它包括用來把一個或多個控制器彼此間和對地進行電絕緣的設備。
根據本發明的目前的最佳實施例，一種電動液壓控制系統包含多個通過高速串行通信總線連接到一臺遙控主控制器上的電動液壓裝置。該總線包含一對串行數據線路差動對，以及一條用來指示來自一個控制器的即將來臨的數據傳輸，并使其他控制器適應于接收信息的控制線。通過總線的各部分彼此是電絕緣的，同時借助于電一光接口模件維持各部分之間數據和控制信號的完整性，該電-光接口模件包括用一段光纖線路互連的發送器和接收器，以及具有分別將光纖發送器和接收器互連到與通信總線相關聯各部分的信號端口的接口驅動器。在光纖絕緣端處接口模件中的一個振蕩器，與總線端的模件中的濾波器相配合，隨著被絕緣的控制器發來的發送/接收控制輸出，而調整總線端接口驅動器，來接收數據，或向總線發送數據。這樣，僅用一對光纖發送器和接收器及一對光纖線路即可完成互連，比另外用單獨光纖束處理發送/接收控制線，大大降低了費用。
根據以下說明，所附權利要求書和附圖，對本發明及其附加目的、特征和優點將充分得到理解，附圖中

圖1是根據本發明當前最佳實施例裝備有電動液壓控制和通信系統的載人升降平臺車的示意性透視圖，圖2是圖1車輛中所實施的電動液壓控制和通信系統的功能方框圖，圖3是圖1和2中所說明的主控制器的更詳細的功能方框圖，圖4是圖2中所說明的吊桿伸展量控制器的更詳細的功能方框圖，以及圖5A和5B是圖2方框圖中在總線主控制器端和吊桿控制器端的光纖總線延長器模件電路原理圖。
圖1和2說明根據本發明當前最佳實施例裝備有電動液壓控制和通信系統12的載人升降平臺車10。控制系統12包含載于可伸長吊桿18端的平臺16上的主控制器14。由電動液壓總線20將控制器14連接到吊桿伸展控制器22和吊桿角度控制器24。致動器26和相關聯的電動液壓閥28連接到控制器22上，用來控制吊桿18的長度即伸展量。同樣，致動器30和相關聯的閥32連接到控制器24上，用來控制吊桿18相對于車輛底座34(圖1)的角度。(主控制器14也可在車輛底座上備雙份。)參照圖3，主控制器14包含一臺微處理器36，該微處理器通過A/D(模/數)轉換器或其他恰當的調節電路40接收來自控制手柄38或類似裝置的操作員的輸入。微處理器36還與顯示/開關模件42通信，該模件包含用于選擇操作員輸入或修改系統參數的開關，以及用來對操作員指示系統狀態和操作的顯示器。微處理器36還與非易失性數據存儲器44和存儲器46互連，所述存儲器44用來存儲受控裝置所需要的參數，而存儲器46則用來存儲系統操作程序。微處理器36具有經由串行接口48連接到差動對數據傳輸線COM、/COM，以及連接到用于使各種控制器適應于數據傳輸或接收模式的T/R控制線的輸入和輸出端口。電源50連接到也由平臺16攜帶的蓄電池52上，以便供電力給控制器14的電子線路，并連接到總線20的輸電線+V、-V、和GND。
圖4說明吊桿伸展控制器22，如圖示它包含一臺微處理器54，所述微處理器具有經由串行接口56連接到總線20的COM、/COM和T/R的輸入和輸出端口。電源58接收來自總線20的+V、-V和GND線的電力。微處理器54連接到存儲器模件60，該模件中存儲著用來控制致動器26工作的一個或多個程序。微處理器54通過功率放大器62向伺服閥28提供脈寬調制信號，用來控制從泵64流向致動器26的液壓流。位置傳感器66對致動器26的動作作出反應，通過信號調節電路68向微處理器54提供位置信號。地址選擇開關70或類似裝置連接到微處理器54上，用來預選與吊桿伸展控制器22相關聯的通信地址。吊桿角度控制器24在結構上與吊桿伸展控制器22相同。
從到此為止所述內容來看，電動液壓控制系統基本上與美國專利4，744，218號所公開的類似，該專利所公開的內容在此結合用作發明背景的參考。美國專利4，757，747(V-3951)號公開一種伺服閥總成，該總成把一個伺服閥和相關的基于微處理器的控制器合為一體，并適于與吊桿伸展控制器22/閥28和吊桿角度控制器24/閥32(圖2)連用使用。
根據本發明，由平臺16所攜帶的主控制器16和蓄電池52，借助于用一對光纖76、78互連的一對光纖總線延長器模件72、74(圖1和2)而與在車輛底座34上的控制器22、24電絕緣。延長器模件72由平臺16攜帶并將總線20與光纖76、78相接。光纖76、78延伸通過吊桿18，并可隨之伸長。延長器模件74裝在車輛底座34上并將光纖76、78上的信號與連接到控制器22、24的總線20相接。于是，平臺16上的電子線路路是與車輛底座34上包括底座電接地的電子線路電絕緣的。吊桿伸展和角度控制器是由獨立的蓄電池供電的。
在圖5A和5B中，分別對延長器模件72、74作更為詳細的說明。參照圖5A，一個差動傳輸總線接口驅動器80(最好是RS485驅動器)具有連接到總線20的COM和/COM差動數據線的差動數據端口。驅動器80的其他信號端口(DI和RO)分別連接到與光纖76連接的光纖發送器82，以及與光纖78連接的光纖接收器84。總線20的T/R控制線在模件72之內被連接到驅動器80的發送/接收控制端口(DE和RE)，以及連接到高頻振蕩器86的控制輸入端。振蕩器86的輸出通過隔離二極管DR3連接到光發送器82，在驅動晶體管QR1的基極處與驅動器80的相應輸出端口RO并聯。延長器模件72經穩壓器88由蓄電池52供電。振蕩器86的控制輸入還連接到一個電容器CR5上，該電容器通過電阻RR2接電源，用以當加上電池電力時起動振蕩器86的工作。
參照圖5B，總線延長器模件74還包含差動傳輸線驅動器90，該驅動器具有連接到總線20的COM和/COM線的差動信號端口，經由晶體管QB3連接到光纖發送器92的傳輸端口RO，以及連接到光纖接收器94的信號接收端口DI。發送器92和接收器94分別與光纖78、76連接。濾波器96連接到接收器94的輸出端，與驅動器90的接收端口并聯。濾波器96包含一個其輸出經由電阻RB4和電容器CB5連接到晶體管QB2基極的可再觸發式單穩多諧振蕩器98，從而形成單穩多諧振蕩器98的脈沖輸出的積分電路。二極管DB1以及極性跨接在電阻RB4上，當單穩多諧振蕩器98中斷時用來使電容器CB5迅速放電。積分電路100的輸出連接到驅動器90的發關/接收控制端口(DE和/RE)，并經由反相器102連接到總線20的T/R線。
操作時，總線20的T/R控制線正常處于高電位，由任何控制器14、22、24將之置為低電位以圖發送數據，由此改變并協調其余控制器以接收信息。根據本發明，對光纖總線伸展部分維持該T/R功能。特別是，在安置控制器14的總線20的絕緣端或伸展端，延長器模件72的T/R控制線(圖5A)常態是高，允許振蕩器86動作并通過聯接器82和光纖76傳輸高頻脈沖周期性信號給模件74。與此同時，使驅動器80適應于接收從伸展和角度控制器22、24(圖2)發送來的任何數據，并沿著所述絕緣的總線部分將這樣的數據再發送到主控制器14。振蕩器86的輸出連續地反復觸發延長器模件74的單穩多諧振蕩器98(圖5B)，使得積分電路100的輸出為低，而反相器102的輸出為高，由此使主要總線部分的相應線路中在絕緣總線部分處重復T/R線的高電平狀態。在此期間，積分電路100的低電平輸出使驅動器90適應于接收在COM和/COM線上的數據，并通過驅動器92和光纖78將這樣的數據發送到模件72的接收器84(圖5A)。最好是，振蕩器86具有超過總線20的最大設計數據傳輸頻率的輸出頻率，最好大約為2兆赫。濾波器96的相應截止頻率為1兆赫。
因此，總線延長器通常布置成單向發送數據，具體地說就是從裝置控制器22、24向主控制器14發送，倘若控制器22、24中任一個把它的T/R線拉低，延長器模件72、74是不受影響的。
萬一主控制器14要發送數據而把它的T/R控制線拉低時，延長器模件72的驅動器80(圖5A)就相應地調節成在COM和/COM端口向發送器82發送信號。與此同時，一個低輸入給振蕩器86禁止振蕩器動作，從而，使加在再觸發式單穩多諧振蕩器98的輸入端的高頻周期性信號停止(圖5B)。當單穩多諧振蕩器98時間到，而接至積分電路100的Q輸出端變低時，積分電路便通過二極管DB1迅速放電，使得晶體管QB2的輸出處于高電平狀態。于是，驅動器90被調節成接收來自接收器94的數據，并將這樣的數據信號放在總線20的COM和/COM線上。在此同時，借助于反相器102使總線20的T/R控制線成為低，吊桿伸展控制器22(圖2)和吊桿角度控制器24被調節成接收來自主控制器14的數據。數據傳輸周期短于單穩多諧振蕩器98的觸發周期很多。二極管DB1確保電容器CB5在數據信號之間放電。使得晶體管QB2的集電極保持為高。
完成這種傳輸時，主控制器14使其T/R控制線恢復到其常態高電平狀態，允許振蕩器86工作，單穩多諧振蕩器98(圖5B)得以觸發，從而使驅動器90重新被調節成從吊桿伸展控制器和角度控制器24發送數據給主控制器14。
下面將指出，模件72、74的電路在許多方面都是類似的。最好，將電路板設計成適用于兩者中任一種電路，這可減少所需部件的庫存。
權利要求
1.一種帶分布式控制的電動液壓系統，它包括多個響應電子控制信號而完成液壓操作的電動液壓裝置，提供上述控制信號用的控制裝置、中央控制裝置和一條高速串行總線，上述控制裝置至少包含一個與相關的電動液壓控制裝置的操作相關聯并專門用來對其操作直接進行控制的獨立設備控制裝置，高速串行總線把中央控制裝置連接到上述設備控制裝置，該總線包含一條串行數據線和一條用來指示上述控制裝置之中有一個要發送信息并將其余控制裝置調節成接收信息的控制線，其特征在于它還包括用來使該總線的兩段實現電絕緣同時又使它們之間的數據線和控制線信號保持完整性的裝置，該裝置包括第一接口裝置(72)，該裝置包含第一光纖發送(82)和接收(84)裝置、第一接口驅動器(80)以及第一控制裝置，所述驅動器(80)具有信號端口和控制端口(DE和R/E)，其信號端口實現上述總線(20)第一段的所述數據線與所述第一光纖發送和接收裝置互邊，而控制端口接到所述第一段的所述控制總線上用來把所述第一接口驅動器調制成在所述第一段數據線上接收或發送信息的狀態，而所述第一控制裝置具有輸入和輸出，其輸入接到所述第一段的所述控制線上，而其輸出連接到所述第一光纖發送裝置上，第二接口裝置(74)，該裝置包含第二光纖發送(92)和接收(94)裝置、第二接口驅動器(90)、用于將所述第二接口驅動器(90)的所述控制端口連接到所述第二段的所述控制線的裝置、以及第二控制裝置，所述第二接口驅動器(90)具有用所述總線(20)第二段的所述數據線接到所述第二光纖發送和接收裝置的信號端口以及一個控制問口，所述第二控制裝置具有輸入端和輸出端，其輸出端接到所述第二接口驅動器的所述控制端口上，而輸入端連接到所述第二光纖接收裝置上用來調節所述第二接口驅動器和所述總線第二段使之隨著來自所述第一控制裝置的信號而接收或發送信息，以及把所述第一(72)和第二(74)光纖發送和接收裝置互連的光纖發送裝置(76)、(78)。
2.在權利要求1中提出的系統，其特征在于所述第一控制裝置包含一個用于隨著所述第一段的所述控制線上的信號而將周期性信號發送給所述第二控制裝置的一個振蕩器(86)。
3.在權利要求2中提出的系統，其特征在于所述第二控制裝置包含一個對所述周期性信號的有無起反應、用來協調所述第二接口驅動器和所述第二段的濾波器(96)。
4.在一種半雙工通信系統中，該系統包括一條把多臺設備接到一條數據線的傳輸線和一條用來指示來自一設備即將來臨的傳輸、同時使其余的所述設備處于接收信息狀態的控制線，用來使傳輸線路兩段之間實現電絕緣并在兩段之間保持數據和控制線信號完整性的裝置，其特征在于它包括第一接口裝置，該裝置包含第一光纖發送和接收裝置、第一接口驅動器以及第一控制裝置，所述第一接口驅動器具有多個信號端口和一個控制端口，信號端口把所述傳輸線路部分的第一段的所述數據線接到所述第一光纖發送和接收裝置上，而控制端口連接到所述第一段的所述控制線上，用來使所述第一接口驅動器處于在所述第一段數據線上接收或發送信息的狀態，而所述第一控制裝置具有連接到所述第一段的所述控制線上的輸入和連接到所述第一光纖發送裝置上的輸出。第二接口裝置，該裝置包含第二光纖發送和接收裝置，將所述第二接口驅動器的所述控制端口連接到所述第二段的所述控制線的裝置以及第二控制裝置，所述第二接口驅動器具有多個信號端口和一個控制端口，信號端口把所述傳輸線路部分的第二段的所述數據線連接到所述第二光纖發送和接收裝置上，所述第二控制裝置具有輸入端和輸出端，其輸出端接到所述第二接口驅動器的所述控制端口上，而輸入端連接到所述第二光纖接收裝置上，用來使所述第二接口驅動器和所述傳輸線路第二段，使它們隨著來自所述第一控制裝置的信號而接收或發送信息，以及使所述第一和第二光纖發送和接收裝置互連的光纖發送裝置。
5.在權利要求4中提出的系統，其特征在于所述第一控制裝置包含一個振蕩器，用于隨著所述第一段的所述控制線上信號而將周期性信號發送給所述第二控制裝置。
6.在權利要求5中提出的系統，其特征在于所述第二控制裝置包含對所述周期性信號的有無起反應用來協調所述第二接口驅動器和所述第二線路部分的濾波器。
7.在權利要求6中提出的用于以預定的最大頻率進行數據通信的系統，其特征在于所述振蕩器具有大于所述預定的最大頻率的輸出頻率。
8.在權利要求7中提出的系統，其特征在于所述濾波器包含對所述周期性信號起反應的再觸發式單穩多諧振蕩器，以及一個對所述單穩多諧振蕩器起反應的積分電路。
9.在權利要求7中提出的系統，其特征在于用來把所述第二接口驅動器的所述控制端口連接到所述第二部分的所述控制線的所述裝置包含反相器。
10.在權利要求4中提出的系統，其特征在于所述第一和第二接口驅動器包含相應的串行線路驅動器。
11.在權利要求10中提出的系統，其特征在于所述串行驅動器包含差動線路驅動器。
12.在權利要求3中提出的系統，其特征在于所述第一和第二接口驅動器包含差動線路驅動器。
13.在權利要求1-3中提出的系統，其特征在于它包括一種載人升降平臺車，該載人升降平臺車包括一個裝有輪子的車輛底盤、其一端可繞樞軸轉動地安裝在所述底盤的可伸縮的吊桿、裝在所述吊桿另一端上的載人升降平臺、分別用來控制所述吊桿伸縮以及相對于底盤的角度的第一和第二液壓致動器、裝在所述底盤上用來控制相應所述致動器的第一和第二電子控制器、裝在所述載人平臺上供操作員控制所述第一和第二控制器用的主控制器、將所述主控制器連接到所述第一和第二控制器用的高速串行總線，所述總線包含一條串行數據線和一條用來指示來自所述控制器之一的到來的傳輸的控制線。
14.在權利要求13中提出的系統，其特征在于還包括在所述載人升降平臺和所述底盤上用來分別向所述主控制器和所述第一接口裝置和向所述第一和第二控制器以及所述第二接口裝置供電的獨立的第一和第二電源。
全文摘要
一種電動液壓控制系統，它包含多個通過高速串行通信總線耦合到遙控主控制器的電動液壓裝置，該總線具有一條串行差動傳輸線和一條用來指示一個控制器要傳輸數據、同時使其余控制器處于接收信息狀態的控制線。通信總線的各段相互電絕緣，同時借助于電一光接光口模件在它們之間保持數據和控制線信號的完整性。這樣，僅用一對光纖發送器和接收器及一對光纖線路就完成了互連，與用單獨的光纖來處理發送/接收控制線相比費用大大降低。
文檔編號H04B10/00GK1048085SQ90104488
公開日1990年12月26日 申請日期1990年6月12日 優先權日1989年6月12日
發明者詹姆斯·A·凱斯勒, 杰拉爾德·A·吉俄莫里 申請人:維克斯公司