基于fpga的電動(dòng)缸升降控制裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種基于FPGA的電動(dòng)缸升降控制裝置，對(duì)整個(gè)裝置進(jìn)行控制的FPGA電路；通信電路，該電路與FPGA電路相連；存儲(chǔ)電路，該電路與FPGA電路相連；電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)控制電路，該電路的輸入端接FPGA電路。本實(shí)用新型具有電路簡(jiǎn)單，外圍元器件較少，調(diào)試方便；電缸運(yùn)動(dòng)速度可任意調(diào)整；驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，可同時(shí)支持4路電缸動(dòng)作；聯(lián)網(wǎng)能力好，具有4路接口與外圍設(shè)備通信。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
基于FPGA的電動(dòng)缸升降控制裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種電動(dòng)缸升降控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]電動(dòng)缸是我們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚摹ｋ妱?dòng)缸廣泛應(yīng)用在造紙行業(yè)，化工行業(yè)，汽車(chē)行業(yè)，電子行業(yè)，機(jī)械自動(dòng)化行業(yè)，焊接行業(yè)等。采用伺服電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)缸，可以利用伺服電機(jī)的控制特性，很方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)推力、速度和位置的精密控制。隨著現(xiàn)代工業(yè)和裝備制造業(yè)的飛速發(fā)展，工程人員對(duì)工業(yè)設(shè)備自動(dòng)化的要求也越來(lái)越高，有越來(lái)越多的人開(kāi)始投入到電動(dòng)缸的應(yīng)用開(kāi)發(fā)中。電動(dòng)缸具有惡劣環(huán)境下無(wú)故障，噪音低，高精度定位，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)。目前我們常見(jiàn)的電缸存在以下不足:不利于實(shí)驗(yàn)研究，控制不夠靈活，電缸運(yùn)動(dòng)速度調(diào)整不方便，不具有多通道對(duì)外接口。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有電動(dòng)缸控制裝置的缺點(diǎn)，提供一種設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、外圍元件少、調(diào)試方便的基于FPGA的電動(dòng)缸升降控制裝置。
[0004]解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案它具有:對(duì)整個(gè)裝置進(jìn)行控制的FPGA電路；通信電路，該電路與FPGA電路相連;存儲(chǔ)電路，該電路與FPGA電路相連；電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)控制電路，該電路的輸入端接FPGA電路。
[0005]本實(shí)施例的FPGA電路為:集成電路U9的55腳接晶體振蕩器Yl的4腳、80腳接發(fā)光二極管D17的正極、87腳接發(fā)光二極管D18的正極、101腳接發(fā)光二極管D19的正極、106腳接發(fā)光二極管D20的正極，集成電路U9的17腳、26腳、40腳、47腳、56腳、62腳、81腳、93腳、117腳、122腳、130腳、139腳接3V電源，集成電路U9的138腳、124腳、116腳、102腳、84腳、78腳、70腳、45腳、38腳、34腳、29腳、5腳、37腳、109腳、I腳、73腳接I.2V電源，集成電路U9的79腳、22腳、4腳、140腳、131腳、123腳、118腳、19腳、27腳、41 腳、48腳、57腳、63腳、82腳、95腳、36腳、108腳、2腳、74腳接地，集成電路U9的15腳、20腳、16腳、18腳、94腳、96腳、97腳、21腳、12腳、92腳、14腳、9腳接插座J9的13?2腳，集成電路U9的141?144腳接集成電路U1的5腳、I腳、6腳、2腳，集成電路U9的6腳、7腳、1腳、11腳接集成電路U5的I?4腳，集成電路U9的31腳、32腳、39腳、42腳接集成電路U6的I?4腳，集成電路U9的49腳、50腳、58腳、59腳接集成電路U7的I?4腳，集成電路U9的65腳、66腳、68腳、69腳接集成電路U8的I?4腳，集成電路U9的112腳和113腳接集成電路Ul的5腳和7腳、115腳和119腳接集成電路U2的5腳和7腳、121腳和125腳接集成電路U3的5腳和7腳、133腳和134腳接集成電路U4的5腳和7腳，插座J9的I腳接地，晶體振蕩器Yl的3腳接地、I腳接3V電源，發(fā)光二極管Dl 7?D20的負(fù)極接地。集成電路Ul?U4的型號(hào)為L(zhǎng)298N，集成電路U5?U8的型號(hào)為MAX14840E，集成電路U9的型號(hào)為EP4CE15E22C8。
[0006]本實(shí)用新型采用FPGA電路控制，使得電路簡(jiǎn)單、外圍元器件少，調(diào)試方便，而且電動(dòng)缸運(yùn)動(dòng)速度可任意調(diào)整，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，可同時(shí)支持4路電動(dòng)缸動(dòng)作，本實(shí)用新型具有4路接口與外圍設(shè)備通信，聯(lián)網(wǎng)能力好?！靖綀D說(shuō)明】
[0007]圖1是本實(shí)用新型的電氣原理方框圖。
[0008]圖2是本實(shí)用新型的通信電路和存儲(chǔ)電路以及FPGA電路的電子原理線路圖。[0009 ]圖3是本實(shí)用新型的電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)控制電路?！揪唧w實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本實(shí)用新型不限于下述的實(shí)施方式。
[0011]在圖1、2、3中，本實(shí)施例的基于FPGA的電動(dòng)缸升降控制裝置由通信電路、存儲(chǔ)電路、FPGA電路、電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)控制電路連接構(gòu)成，通信電路與FPGA電路相連，存儲(chǔ)電路與FPGA 電路相連，電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)控制電路的輸入端接FPGA電路。[0〇12]本實(shí)施例的FPGA電路由集成電路U9、發(fā)光二極管D17?D20、晶體振蕩器Y1、插座J9 連接構(gòu)成，集成電路U9的型號(hào)為EP4CE15E22C8。集成電路U9的55腳接晶體振蕩器Y1的4腳、 80腳接發(fā)光二極管D17的正極、87腳接發(fā)光二極管D18的正極、101腳接發(fā)光二極管D19的正極、106腳接發(fā)光二極管D20的正極，集成電路U9的17腳、26腳、40腳、47腳、56腳、62腳、81腳、 93腳、117腳、122腳、130腳、139腳接3V電源，集成電路U9的138腳、124腳、116腳、102腳、84 腳、78腳、70腳、45腳、38腳、34腳、29腳、5腳、37腳、109腳、1腳、73腳接1.2V電源，集成電路U9 的 79 腳、22 腳、4 腳、140 腳、131 腳、123 腳、118 腳、19 腳、27 腳、41 腳、48 腳、57 腳、63 腳、82 腳、95 腳、36腳、108腳、2腳、74腳接地，集成電路U9的15腳、20腳、16腳、18腳、94腳、96腳、97腳、21 腳、12腳、92腳、14腳、9腳接插座J9的13?2腳，集成電路U9的141?144腳接存儲(chǔ)電路，集成電路U9的6腳、7腳、10腳、11腳、31腳、32腳、39腳、42腳、49腳、50腳、58腳、59腳、65腳、66腳、 68腳、69腳接通信電路，集成電路U9的112腳、113腳、115腳、119腳、121腳、125腳、133腳、134 腳接電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)控制電路，插座J9的1腳接地，晶體振蕩器Y1的3腳接地、1腳接3V電源，發(fā)光二極管D17?D20的負(fù)極接地。
[0013]本實(shí)施例的存儲(chǔ)電路由集成電路U10構(gòu)成，集成電路U10的型號(hào)為EPCS1。集成電路 U10的2腳接集成電路U9的144腳、6腳接集成電路U9的143腳、1腳接集成電路U9的142腳、5腳接集成電路U9的141腳、4腳接地、3腳和7腳以及8腳接3V電源。[〇〇14]本實(shí)施例的通信電路由集成電路U5?U8、插座J5?J8連接構(gòu)成，集成電路U5?U8 的型號(hào)為MAXI 4840E。集成電路U5的1腳接集成電路U9的6腳、2腳接集成電路U9的7腳、3腳接集成電路U9的10腳、4腳接集成電路U9的11腳、6腳接插座J5的1腳、7腳接插座J5的2腳、5腳接地、8腳接5V電源，插座J5的3腳接地，集成電路U6的1腳接集成電路U9的31腳、2腳接集成電路U9的32腳、3腳接集成電路U9的39腳、4腳接集成電路U9的42腳、6腳接插座J6的1腳、7腳接插座J6的2腳、5腳接地、8腳接5V電源，插座J6的3腳接地，集成電路U7的1腳接集成電路U9 的49腳、2腳接集成電路U9的50腳、3腳接集成電路U9的58腳、4腳接集成電路U9的59腳、6腳接插座J7的1腳、7腳接插座J7的2腳、5腳接地、8腳接5V電源，插座J7的3腳接地，集成電路U8 的1腳接集成電路U9的65腳、2腳接集成電路U9的66腳、3腳接集成電路U9的68腳、4腳接集成電路U9的69腳、6腳接插座J8的1腳、7腳接插座J8的2腳、5腳接地、8腳接5V電源，插座J8的3 腳接地。
[0015]本實(shí)施例的電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)控制電路由集成電路Ul?U4、插座Jl?J4、二極管Dl?D16、熱熔絲Fl?F4、電動(dòng)缸Pl?P4、電阻Rl?R4連接構(gòu)成，集成電路Ul?U4的型號(hào)為L(zhǎng)298N。集成電路Ul的5腳接集成電路U9的112腳、7腳接集成電路U9的113腳、9腳和6腳以及11腳接5V電源、I腳和15腳接地、4腳接12V電源并接插座Jl的I腳、8腳接地并接插座JI的2腳、2腳接二極管Dl和二極管D3的負(fù)極并通過(guò)熱熔絲Fl接電動(dòng)缸Pl的I腳、3腳接二極管D2和二極管D4的負(fù)極并通過(guò)電阻Rl接電動(dòng)缸Pl的2腳，二極管Dl和二極管D2的正極接地，二極管D3和二極管D4的正極接12V電源；集成電路U2的5腳接集成電路U9的115腳、7腳接集成電路U9的119腳、9腳和6腳以及11腳接5V電源、I腳和15腳接地、4腳接12V電源并接插座J2的I腳、8腳接地并接插座J2的2腳、2腳接二極管D5和二極管D7的負(fù)極并通過(guò)熱熔絲F2接電動(dòng)缸P2的I腳、3腳接二極管D6和二極管D8的負(fù)極并通過(guò)電阻Rl接電動(dòng)缸P2的2腳，二極管D5和二極管D6的正極接地，二極管D7和二極管D8的正極接12V電源;集成電路U3的5腳接集成電路U9的121腳、7腳接集成電路U9的125腳、9腳和6腳以及11腳接5V電源、I腳和15腳接地、4腳接12V電源并接插座J3的I腳、8腳接地并接插座J3的2腳、2腳接二極管D9和二極管Dll的負(fù)極并通過(guò)熱熔絲F3接電動(dòng)缸P3的I腳、3腳接二極管DlO和二極管D12的負(fù)極并通過(guò)電阻R3接電動(dòng)缸P3的2腳，二極管D9和二極管DlO的正極接地，二極管Dl I和二極管D12的正極接12V電源;集成電路U4的5腳接集成電路U9的133腳、7腳接集成電路U9的134腳、9腳和6腳以及11腳接5V電源、I腳和15腳接地、4腳接12V電源并接插座J4的I腳、8腳接地并接插座J4的2腳、2腳接二極管D13和二極管D15的負(fù)極并通過(guò)熱熔絲F4接電動(dòng)缸P4的I腳、3腳接二極管D14 二極管D16的負(fù)極并通過(guò)電阻R4接電動(dòng)缸P4的2腳，二極管D13和二極管D14的正極接地，二極管D15和二極管D16的正極接12V電源。
[0016]本實(shí)用新型的工作原理如下:
[0017]系統(tǒng)加電，集成電路U9開(kāi)始初始化工作，首先，從Yl的引腳4輸出時(shí)鐘信號(hào)；其次，進(jìn)行電路配置工作:4路串口的控制邏輯即集成電路U5?U8的控制邏輯，4路PffM波的控制邏輯即集成電路Ul?U4的控制邏輯，SPI接口 FLASH的控制邏輯即集成電路UlO的控制邏輯。
[0018]此后，電路開(kāi)始正常工作，一個(gè)電缸動(dòng)作命令信號(hào)從插座J5的6腳、7腳輸入，經(jīng)過(guò)集成電路U5電平變換，信號(hào)從集成電路U5的I腳輸出，輸入到集成電路U9的6腳，集成電路U9檢測(cè)到有數(shù)據(jù)輸入，啟動(dòng)串口的控制邏輯，讀取從外設(shè)發(fā)送的命令數(shù)據(jù)，其中命令數(shù)據(jù)包含PWM的信息，頻率，占空比。
[0019]然后，集成電路U13對(duì)命令數(shù)據(jù)處理，并執(zhí)行相應(yīng)的操作:一方面，啟動(dòng)FLASH的控制邏輯，執(zhí)行存儲(chǔ)命令數(shù)據(jù)的操作，信號(hào)從集成電路U9的引腳144腳、143腳、142腳、141腳輸出，輸入到集成電路UlO的2腳、6腳、I腳、5腳;另一方面，啟動(dòng)PffM波的控制邏輯，執(zhí)行電缸動(dòng)作的操作，信號(hào)從集成電路U9的引腳112腳、113腳輸出，輸入到集成電路UI的5腳、7腳，經(jīng)過(guò)集成電路Ul處理，信號(hào)從集成電路Ul的2腳、3腳輸出，經(jīng)過(guò)電阻Rl和熱熔絲Fl，輸入到電動(dòng)缸Pl的引腳I腳和2腳。其它三個(gè)電動(dòng)缸動(dòng)作與上述控制類(lèi)似。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于FPGA的電動(dòng)缸升降控制裝置，其特征在于它具有:對(duì)整個(gè)裝置進(jìn)行控制的FPGA電路；通信電路，該電路與FPGA電路相連；存儲(chǔ)電路，該電路與FPGA電路相連；電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)控制電路，該電路的輸入端接FPGA電路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的電動(dòng)缸升降控制裝置，其特征在于所述的FPGA電 路為:集成電路U9的55腳接晶體振蕩器Y1的4腳、80腳接發(fā)光二極管D17的正極、87腳接發(fā)光 二極管D18的正極、101腳接發(fā)光二極管D19的正極、106腳接發(fā)光二極管D20的正極，集成電 路U9的17腳、26腳、40腳、47腳、56腳、62腳、81腳、93腳、117腳、122腳、130腳、139腳接3V電 源，集成電路U9的138腳、124腳、116腳、102腳、84腳、78腳、70腳、45腳、38腳、34腳、29腳、5 腳、37腳、109腳、1腳、73腳接1.2V電源，集成電路U9的79腳、22腳、4腳、140腳、131腳、123腳、 118腳、19腳、27腳、41腳、48腳、57腳、63腳、82腳、95腳、36腳、108腳、2腳、74腳接地，集成電 路U9的15腳、20腳、16腳、18腳、94腳、96腳、97腳、21腳、12腳、92腳、14腳、9腳接插座J9的13 ?2腳，集成電路U9的141?144腳接集成電路U10的5腳、1腳、6腳、2腳，集成電路U9的6腳、7 腳、10腳、11腳接集成電路U5的1?4腳，集成電路U9的31腳、32腳、39腳、42腳接集成電路U6 的1?4腳，集成電路U9的49腳、50腳、58腳、59腳接集成電路U7的1?4腳，集成電路U9的65 腳、66腳、68腳、69腳接集成電路U8的1?4腳，集成電路U9的112腳和113腳接集成電路U1的5 腳和7腳、115腳和119腳接集成電路U2的5腳和7腳、121腳和125腳接集成電路U3的5腳和7 腳、133腳和134腳接集成電路U4的5腳和7腳，插座J9的1腳接地，晶體振蕩器Y1的3腳接地、1 腳接3V電源，發(fā)光二極管D17?D20的負(fù)極接地。集成電路U1?U4的型號(hào)為L(zhǎng)298N，集成電路 U5?U8的型號(hào)為MAXI 4840E，集成電路U9的型號(hào)為EP4CE15E22C8。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK205594367SQ201620280734
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年4月6日
【發(fā)明人】荊紅莉, 趙宣銘, 楊健
【申請(qǐng)人】榆林學(xué)院