專利名稱：用于電機(jī)轉(zhuǎn)速和快門控制的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于電機(jī)轉(zhuǎn)速和快門控制的裝置。
背景技術(shù)：
隨著真空高壓環(huán)境的要求，科學(xué)家們對于在真空中激光打射銅帶的控制要求逐步提高，除了控制起停之外，要求嚴(yán)密控制轉(zhuǎn)速以及運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)反饋，因此研發(fā)新一代電機(jī)與快門控制系統(tǒng)已迫不及待。 現(xiàn)有的電機(jī)開關(guān)比如2011年由寧波杜亞機(jī)電技術(shù)有限公司申報(bào)的公開號CN202142955U,申請?zhí)?01120245455. I的發(fā)明名稱為的《管狀電機(jī)開關(guān)系統(tǒng)》有效解決了多電機(jī)開關(guān)問題，但是沒有提供速度的控制與實(shí)時(shí)的反饋。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決電機(jī)轉(zhuǎn)速和快門難于控制的問題，本發(fā)明提供了一種電機(jī)轉(zhuǎn)速和快門開關(guān)的控制裝置，實(shí)現(xiàn)了從PC端通過上述裝置控制電機(jī)轉(zhuǎn)速方向和快門的開關(guān)，使控制過程方便快捷，大大節(jié)省了耗時(shí)。并且測試選擇了可靠的測量控速方法，長時(shí)間的運(yùn)行證明可以有效的在高真空的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中穩(wěn)定工作。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下
一種用于電機(jī)轉(zhuǎn)速和快門控制的裝置，其特點(diǎn)在于，該裝置包括邏輯控制與通信模塊，該邏輯控制與通信模塊分別與繼電器模塊、電機(jī)控制模塊、電源管理模塊、輪帶運(yùn)轉(zhuǎn)監(jiān)測模塊、快門聯(lián)鎖控制模塊和具有終端控制界面和控制算法的上位機(jī)的PC端連接；
上位機(jī)發(fā)出控制信號給邏輯控制與通信模塊，通過邏輯控制與通信模塊的主控芯片分析處理后，將信號傳輸給其余模塊，并對其余模塊進(jìn)行控制，邏輯控制與通信模塊將處理后的信號輸出給上位機(jī)；
所述的繼電器模塊從主控芯片獲取可執(zhí)行信號，以控制相應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動、停止和轉(zhuǎn)
速；
所述的快門聯(lián)鎖控制模塊包括待控制的快門，該快門聯(lián)鎖控制模塊從主控芯片獲取信號，用以控制快門的開閉；
所述的輪帶運(yùn)轉(zhuǎn)監(jiān)測模塊可以感應(yīng)所監(jiān)測輪帶盤上的六個(gè)磁鐵的磁場，將輪帶運(yùn)行時(shí)磁場的經(jīng)過邏輯化為脈沖信號傳給邏輯控制與通信模塊，并通過主控芯片的信號去噪等簡單處理，經(jīng)由通信協(xié)議發(fā)送六個(gè)帶盤的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)給上位機(jī)，運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速在上位機(jī)控制端中運(yùn)算得出；
所述的電機(jī)控制模塊，接收邏輯控制與通信模塊的方波信號，經(jīng)過模塊內(nèi)的功率放大后驅(qū)動所包含的六個(gè)電機(jī)，轉(zhuǎn)速則與方波信號的占空比相關(guān)，因而獲得了可控的電機(jī)角速度；
所述的電源管理模塊，包含了若干直流穩(wěn)壓芯片，其中一組為固定供電電壓的模塊提供電源，另一組為繼電器模塊提供的電壓為可變的，保證離合器的電壓在其為從動時(shí)充當(dāng)可變的阻尼。所述的邏輯控制與通信模塊為8位單片機(jī)，包括用以通過usb 口與上位機(jī)通信的
-H-* I I
心/T O所述的繼電器模塊為一組歐姆龍繼電器，控制離合器的閉合與開啟。所述的電源管理模塊使用了穩(wěn)壓芯片。所述的輪帶運(yùn)轉(zhuǎn)監(jiān)測模塊為霍爾傳感器。所述的電機(jī)控制模塊使用集成達(dá)林頓管芯片。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)效果如下
1)主控芯片的選型和功能整合均經(jīng)過大量測試，保證了在我們應(yīng)用的環(huán)境下提供良好的控制性能；
2)模塊化的設(shè)計(jì)，完成了根據(jù)功能分區(qū)，可以方便地組合和替換，測試時(shí)提供了良好的維護(hù)性也為將來的改進(jìn)提供了空間；
3)可視化的控制，良好地分層設(shè)計(jì)，方便了作為用戶的科研人員使用；
4)具有較高的穩(wěn)定性，是國內(nèi)第一臺臺面化千赫茲透射式的超短X射線源的控制器；
5)可以方便地移植到其他科研儀器，為將來的廣泛使用打下基礎(chǔ)；
6)注重節(jié)能和控制成本；
本發(fā)明不僅可以控制電機(jī)轉(zhuǎn)速還具有反饋參數(shù)的特點(diǎn)，一般的開關(guān)實(shí)施控制時(shí)只能通過肉眼大致判斷電機(jī)轉(zhuǎn)速，本裝置通過傳感器的實(shí)時(shí)監(jiān)測轉(zhuǎn)盤角頻率，可以在終端經(jīng)由運(yùn)算根據(jù)得出帶子線速度，并顯示提供給實(shí)驗(yàn)人員或用戶，這為需要靶帶有穩(wěn)定線速度的精密物理實(shí)驗(yàn)提供了條件。


圖I是本發(fā)明用于電機(jī)轉(zhuǎn)速和快門控制的裝置的模塊結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。請參閱圖1，圖I是本發(fā)明用于電機(jī)轉(zhuǎn)速和快門控制的裝置的模塊結(jié)構(gòu)圖。如圖所示，一種用于電機(jī)轉(zhuǎn)速和快門控制的裝置，包括邏輯控制與通信模塊1，該邏輯控制與通信模塊I分別與繼電器模塊2、電機(jī)控制模塊3、電源管理模塊4、輪帶運(yùn)轉(zhuǎn)監(jiān)測模塊5、快門聯(lián)鎖控制模塊6和具有終端控制界面和控制算法的上位機(jī)7的PC端連接；
上位機(jī)發(fā)出控制信號給邏輯控制與通信模塊1，通過邏輯控制與通信模塊I的主控芯片分析處理后，控制其余模塊，邏輯控制與通信模塊I將處理后的信號輸出給上位機(jī)；
所述的繼電器模塊2從主控芯片獲取可執(zhí)行信號，以控制相應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動、停止和轉(zhuǎn)
速；
所述的快門聯(lián)鎖控制模塊6包括待控制的快門，該快門聯(lián)鎖控制模塊6從主控芯片獲取信號，用以控制快門的開閉；
所述的輪帶運(yùn)轉(zhuǎn)監(jiān)測模塊5將監(jiān)測的脈沖信號傳輸給邏輯控制與通信模塊1，并通過主控芯片的處理經(jīng)由協(xié)議向上傳送；所述的電機(jī)控制模塊3放大接收到的邏輯控制與通信模塊I的控制信號，驅(qū)動電機(jī)運(yùn)
行；
所述的電源管理模塊4為其他模塊提供一組穩(wěn)定的電壓。本發(fā)明以邏輯控制與通信模塊I為核心，通過USB接口連接上位機(jī)I的PC端，由上位機(jī)發(fā)出控制信號通過邏輯控制與通信模塊的主控芯片分析處理后，控制其余模塊；主控芯片與繼電器模塊連接，繼電器模塊從主控芯片獲取可執(zhí)行信號，以控制相應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動、停止和轉(zhuǎn)速；主控芯片與快門聯(lián)鎖控制模塊連接，快門聯(lián)鎖控制模塊包含所控制的快門，快門聯(lián)鎖控制模塊從主控芯片獲取信號，用以控制快門的開閉；輪帶運(yùn)轉(zhuǎn)監(jiān)測模塊和主控芯片連接，將霍爾傳感器測得的數(shù)值通過主控芯片的數(shù)學(xué)運(yùn)算轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)速，傳回PC端，讓控制人員得以時(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)銅帶、鈹窗保護(hù)帶、光學(xué)窗保護(hù)帶的速度測量和穩(wěn)速運(yùn)行。上述模塊使用多電壓方案。
邏輯控制與通信模塊，考慮到本應(yīng)用不高的運(yùn)算量采用了工控領(lǐng)域廣泛使用的8位單片機(jī)。由于應(yīng)用環(huán)境是高真空、超時(shí)長的物理實(shí)驗(yàn)，我們使用簡單穩(wěn)定的串口通信，完成單 片機(jī)與上位機(jī)的通信與數(shù)據(jù)交換。它經(jīng)usb 口與PC終端相連，而放置在真空腔中的霍爾傳感器(包含在輪帶運(yùn)行檢測模塊5中)的信號端口由真空插頭從真空腔中接出，連接在邏輯控制與通信模塊上。繼電器模塊使用了一組歐姆龍繼電器，控制離合器的閉合與開啟。而與通常應(yīng)用不同的是，繼電器在常開常閉端均有電壓輸出，常閉端的電壓作為阻尼加入電機(jī)的轉(zhuǎn)動，這樣的目的是為了銅帶、鈹窗保護(hù)帶、光學(xué)窗保護(hù)帶轉(zhuǎn)動的穩(wěn)定與緊繃(攝像頭中觀察沒有抖動)。電機(jī)管理模塊主要使用了穩(wěn)壓芯片，為實(shí)現(xiàn)所集成的各種儀器不同的工作電壓，以及阻尼的用戶控制電壓?？刂破魍舛私映隹刂菩o，可以對一些隨工作環(huán)境變化的電壓進(jìn)行更實(shí)際的調(diào)制。輪帶運(yùn)轉(zhuǎn)監(jiān)測模塊，主要使用霍爾傳感器對于轉(zhuǎn)盤的角速度進(jìn)行測定，將轉(zhuǎn)盤的經(jīng)過轉(zhuǎn)變?yōu)殡娒}沖進(jìn)一步為串口協(xié)議給上位機(jī)控制終端，在終端里進(jìn)行角速度的計(jì)算并且穩(wěn)定線速度。磁場的經(jīng)過會有一定的抖動，穩(wěn)定的發(fā)送所用的軟件方法在所附的程序里有進(jìn)一步描述。電機(jī)控制模塊，主要使用集成達(dá)林頓管芯片，大電流PWM控制速度。根據(jù)上位機(jī)計(jì)算的線速度，和期望值比較實(shí)時(shí)調(diào)整速度，控制速度的占空比在單片機(jī)中調(diào)節(jié)?？扉T聯(lián)鎖控制模塊包含聯(lián)鎖控制與緊急情況應(yīng)急關(guān)閉，第一它包含了安裝在真空腔各處的傳感器，一旦發(fā)生異常經(jīng)過門電路轉(zhuǎn)換會自行主動關(guān)閉實(shí)驗(yàn)光路的快門；第二一旦上位機(jī)檢測出異常也會發(fā)出信號給單片機(jī)，單片機(jī)控制快門聯(lián)鎖控制模塊被動關(guān)閉相應(yīng)的快門。
權(quán)利要求
1.一種用于電機(jī)轉(zhuǎn)速和快門控制的裝置，其特征在于，該裝置包括邏輯控制與通信模塊(1)，該邏輯控制與通信模塊(I)分別與繼電器模塊(2)、電機(jī)控制模塊(3)、電源管理模塊(4)、輪帶運(yùn)轉(zhuǎn)監(jiān)測模塊(5)、快門聯(lián)鎖控制模塊(6)和具有終端控制界面和控制算法的上位機(jī)(7)的PC端連接； 上位機(jī)發(fā)出控制信號給邏輯控制與通信模塊(1)，通過邏輯控制與通信模塊(I)的主控芯片分析處理后，控制其余模塊，邏輯控制與通信模塊(I)將處理后的信號輸出給上位機(jī)； 所述的繼電器模塊(2)從主控芯片獲取可執(zhí)行信號，以控制相應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動、停止和轉(zhuǎn)速； 所述的快門聯(lián)鎖控制模塊(6)包括待控制的快門，該快門聯(lián)鎖控制模塊(6)從主控芯片獲取信號，用以控制快門的開閉； 所述的輪帶運(yùn)轉(zhuǎn)監(jiān)測模塊(5)將測得的數(shù)值傳輸給邏輯控制與通信模塊(1)，并通過主控芯片的數(shù)學(xué)運(yùn)算轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)速； 所述的電機(jī)控制模塊(3)從主控芯片獲取方波信號，使電機(jī)以相應(yīng)的速度運(yùn)行； 所述的電源管理模塊(4)用以滿足各模塊的不同供電需求。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于電機(jī)轉(zhuǎn)速和快門控制的裝置，其特征在于，所述的邏輯控制與通信模塊為8位單片機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于電機(jī)轉(zhuǎn)速和快門控制的裝置，其特征在于，所述的繼電器模塊為一組歐姆龍繼電器，控制離合器的閉合與開啟。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于電機(jī)轉(zhuǎn)速和快門控制的裝置，其特征在于，所述的電源管理模塊(4)使用了穩(wěn)壓芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于電機(jī)轉(zhuǎn)速和快門控制的裝置，其特征在于，所述的輪帶運(yùn)轉(zhuǎn)監(jiān)測模塊為霍爾傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于電機(jī)轉(zhuǎn)速和快門控制的裝置，其特征在于，所述的電機(jī)控制模塊使用集成達(dá)林頓管芯片。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于電機(jī)轉(zhuǎn)速和快門控制的裝置，包括邏輯控制與通信模塊，該邏輯控制與通信模塊分別與繼電器模塊、電機(jī)控制模塊、電源管理模塊、輪帶運(yùn)轉(zhuǎn)監(jiān)測模塊、快門聯(lián)鎖控制模塊和具有終端控制界面和控制算法的上位機(jī)的PC端連接。本發(fā)明不僅可以控制電機(jī)轉(zhuǎn)速和快門的控制，還具有反饋參數(shù)的特點(diǎn)。
文檔編號G05B19/042GK102830639SQ20121030339
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月24日
發(fā)明者蔡元楠, 沈洋, 季郁忠, 榮亮宇, 陳龍, 傅費(fèi)超, 陳潔 申請人:上海交通大學(xué)