專利名稱：一種小功率直流伺服電機(jī)集成式多功能控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種集成式多功能控制器，特別是一種小功率直流伺服電機(jī)集成式多功能控制器。
背景技術(shù)：
對(duì)直流伺服電機(jī)的調(diào)速控制，現(xiàn)有技術(shù)都將著力點(diǎn)集中在電樞供電電壓的調(diào)節(jié)上，一類是利用PWM調(diào)節(jié)電樞供電電壓，另一類是利用PLC的高速脈沖輸出功能，應(yīng)用定占空比調(diào)頻調(diào)速的方法調(diào)節(jié)電樞供電電壓。( I)利用PWM調(diào)節(jié)電樞供電電壓以AT89S51單片機(jī)為核心構(gòu)成的硬件電路及其軟件產(chǎn)生PWM信號(hào)或用DSP的TMS320LF2407A芯片產(chǎn)生PWM信號(hào)，都可以實(shí)現(xiàn)電樞供電電壓的調(diào)節(jié)。以AT89S51單片機(jī)為核心構(gòu)成的PWM信號(hào)產(chǎn)生電路，其單片機(jī)可以產(chǎn)生8個(gè)通道的PWM信號(hào)，由單片機(jī)端口輸出，輸出的8路PWM信號(hào)通過光耦隔離傳送到下一級(jí)電路中。因?yàn)樾盘?hào)通過光耦傳送過程中進(jìn)行了反相，因此從光耦出來的信號(hào)必須再經(jīng)過反相器進(jìn)行反相。方波信號(hào)經(jīng)過光耦傳輸后，前沿和后沿會(huì)發(fā)生畸變，因此反相器采用CD40106施密特反相器對(duì)光耦傳輸過來的信號(hào)進(jìn)行整形，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的PWM方波信號(hào)。PWM信號(hào)產(chǎn)生由單片機(jī)軟件完成。用DSP的TMS320LF2407A芯片設(shè)計(jì)使用定時(shí)器周期寄存器的周期值和比較器的比較值實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生PWM波。其中周期值 用于產(chǎn)生PWM波的頻率，比較值產(chǎn)生PWM波的脈寬，再經(jīng)過外圍電路控制直流伺服電機(jī)。 (2)利用PLC的高速脈沖輸出功能，應(yīng)用定占空比調(diào)頻調(diào)速的方法調(diào)節(jié)電樞供電電壓?，F(xiàn)在很多可編程控制器(PLC)具備高速脈沖輸出功能，如:三菱的FX2N-48MR型PLC0這為運(yùn)動(dòng)控制提供了方便，但是高速脈沖輸出的占空比一般固定不變，這使P L C直接應(yīng)用到直流伺服電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中出現(xiàn)了困難。選用L298N驅(qū)動(dòng)芯片，利用PLC高速脈沖輸出功能，在不增加外圍器件情況下，應(yīng)用定占空比調(diào)頻調(diào)速的方法，并將其應(yīng)用到IC卡生產(chǎn)線。實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明直流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速與P LC脈沖輸出頻率成線性關(guān)系，定占空比調(diào)頻能夠在一定條件下實(shí)現(xiàn)電機(jī)的精確調(diào)速。直流伺服電機(jī)調(diào)速原理分析:由電機(jī)學(xué)基本理論可知，直流伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速特性方程式為:
權(quán)利要求
1.一種小功率直流伺服電機(jī)集成式多功能控制器，包括A/D轉(zhuǎn)換電路、電源電路、直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述A/D轉(zhuǎn)換電路輸出端連接有ATmegaie單片機(jī)；所述ATmegal6單片機(jī)與所述直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路連接；所述ATmegal6單片機(jī)還連接有RS-232串行通信接口電路、并行通信接口電路、直流伺服端機(jī)停止控制開關(guān)信號(hào)檢測電路；所述A/D轉(zhuǎn)換電路輸入端通過調(diào)整電路與上位機(jī)連接；所述RS-232串行通信接口電路、并行通信接口電路均與所述上位機(jī)連接；所述電源電路為所述單片機(jī)、調(diào)整電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、RS-232串行通信接口電路、并行通信接口電路、直流伺服端機(jī)停止控制開關(guān)信號(hào)檢測電路、直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路提供電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小功率直流伺服電機(jī)集成式多功能控制器，其特征在于，還包括顯示電路，所述顯示電路包括數(shù)碼管顯示電路和六個(gè)LED顯示電路；所述LED顯示電路包括LED指示燈和三極管S8550，所述LED指示燈與所述三極管S8550發(fā)射極連接，所述三極管S8550基極與所述ATmegal6單片機(jī)連接；所述數(shù)碼管顯示電路包括ZLG7289芯片和與所述ZLG7289芯片連接的若干個(gè)數(shù)碼管；所述ZLG7289芯片與所述ATmegal6單片機(jī)連接；所述六個(gè)LED顯示電路中的三個(gè)LED顯示電路與所述ATmegal6單片機(jī)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小功率直流伺服電機(jī)集成式多功能控制器，其特征在于，所述調(diào)整電路包括帶隙基準(zhǔn)電壓源MC1403U和運(yùn)算放大器電路，所述帶隙基準(zhǔn)電壓源MC1403U輸入端接有12V電源，所述帶隙基準(zhǔn)電壓源MC1403U —個(gè)輸出端與所述運(yùn)算放大器電路連接；所述運(yùn)算放大器電路包括四個(gè)運(yùn)算放大器，其中第一運(yùn)算放大器、第二運(yùn)算放大器、第三運(yùn)算放大器串聯(lián)，第四運(yùn)算放大器負(fù)輸入端與所述上位機(jī)D/A通道連接，所述第四運(yùn)算放大器輸出端并聯(lián)接入所述第一運(yùn)算放大器輸出端和第二運(yùn)算放大器負(fù)輸入端之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小功率直流伺服電機(jī)集成式多功能控制器，其特征在于，所述A/D轉(zhuǎn)換電路包括12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器MAX1241，所述12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器的三個(gè)輸出端MAX1241各接有一個(gè)高速光電耦合器6N137 ;所述高速光電耦合器6N137的發(fā)光二極管陰極與所述ATmegal6單片機(jī)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小功率直流伺服電機(jī)集成式多功能控制器，其特征在于，所述RS-232串行通信接口電路采用MAX232芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小功率直流伺服電機(jī)集成式多功能控制器，其特征在于，所述并行通信接口電路包括CMOS可編程外圍接口 82C55，所述CMOS可編程外圍接口 82C55輸入端通過八進(jìn)制總線收發(fā)器HD74ALS245與所述上位機(jī)連接；所述CMOS可編程外圍接口82C55輸出端與所述ATmegal6單片機(jī)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的小功率直流伺服電機(jī)集成式多功能控制器，其特征在于，所述直流伺服端機(jī)停止控制開關(guān)信號(hào)檢測電路包括兩個(gè)光耦TPL521，所述兩個(gè)光耦TPL521一個(gè)輸入端分別與直流伺服電機(jī)的一個(gè)停止控制開關(guān)連接；所述兩個(gè)光耦TPL521的一個(gè)輸出端均與所述ATmegal6單片機(jī)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小功率直流伺服電機(jī)集成式多功能控制器，其特征在于，所述直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路連接包括四個(gè)并聯(lián)的高速光電耦合器6N137和直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片LMD18200T,第一高速光電稱合器的一個(gè)輸入端、第二高速光電稱合器的一個(gè)輸入端、第三高速光電稱合器的一個(gè)輸入端與所述ATmegal6單片機(jī)連接；第一高速光電稱合器的一個(gè)輸出端、第二高速光電I禹合器的一個(gè)輸出端、第三高速光電I禹合器的一個(gè)輸出端、第四高速光電耦合器的一個(gè)輸出端與所述直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片LMD18200T連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的小功率直流伺服電機(jī)集成式多功能控制器，其特征在于，所述電源電路包括兩部分，所述電源電路第一部分包括與220V交流電源連接的PWM開關(guān)穩(wěn)壓電源SK400AH，所述PWM開關(guān)穩(wěn)壓電源SK400AH通過三端可調(diào)節(jié)輸出正電壓穩(wěn)壓器LM317為所述直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、直流伺服端機(jī)停止控制開關(guān)信號(hào)檢測電路提供+5V電源；所述PWM開關(guān)穩(wěn)壓電源SK400AH —個(gè)輸出端接有一個(gè)所述LED指示燈；所述電源電路第二部分包括原邊與220V交流電源連接的變壓器，所述變壓器次邊接有兩個(gè)整流橋，其中第一整流橋輸出端通過一個(gè)三端穩(wěn) 壓管L7805為所述數(shù)碼管顯示電路、LED顯示電路、直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、直流伺服端機(jī)停止控制開關(guān)信號(hào)檢測電路、并行通信接口電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、RS-232串行通信接口電路、ATmegal6單片機(jī)提供+5V電源；第二整流橋的第一輸出端接有一個(gè)三端穩(wěn)壓管L7812，所述第二整流橋的第二輸出端接有一個(gè)三端穩(wěn)壓管LM79L12，所述第二整流橋的第一輸出端的三端穩(wěn)壓管L7812通過一個(gè)三端穩(wěn)壓管LM78L05為所述A/D轉(zhuǎn)換電路、ATmegal6單片機(jī)提供+5V電源；第二整流橋的第一輸出端的三端穩(wěn)壓管L7812為所述調(diào)整電路提供+12V電源，所述第二整流橋第二輸出端的三端穩(wěn)壓管LM79L12為所述調(diào)整電路提供-12V電源。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種小功率直流伺服電機(jī)集成式多功能控制器，包括A/D轉(zhuǎn)換電路、電源電路、直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，所述A/D轉(zhuǎn)換電路輸出端連接有ATmega16單片機(jī)；所述ATmega16單片機(jī)與所述直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路連接；所述ATmega16單片機(jī)還連接有RS-232串行通信接口電路、并行通信接口電路、直流伺服端機(jī)停止控制開關(guān)信號(hào)檢測電路。本發(fā)明輸入信號(hào)通道和種類多、結(jié)構(gòu)簡單可靠、成本低、輸出控制功能多，增加了通信功能，能實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制；增加了直流伺服電機(jī)保護(hù)功能，可以保護(hù)直流伺服電機(jī)；增加了停止控制開關(guān)位置信號(hào)檢測功能，實(shí)現(xiàn)直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)對(duì)象的線位移控制；增加顯示功能，實(shí)現(xiàn)了多種信號(hào)顯示。
文檔編號(hào)H02P7/06GK103078575SQ20131004352
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月20日
發(fā)明者鄒憲軍, 吳占濤, 陳順紅 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)