一種通用智能型交流異步電機(jī)伺服驅(qū)動系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一種通用智能型交流異步電機(jī)伺服驅(qū)動系統(tǒng)主要是為交流電動機(jī)設(shè)計(jì)了一種智能通用型伺服驅(qū)動系統(tǒng)，本發(fā)明屬于伺服電機(jī)伺服驅(qū)動領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在國民工業(yè)和生活當(dāng)中電動機(jī)和伺服電動機(jī)的應(yīng)用隨處可見，可以說電動機(jī)的應(yīng)用是十分廣泛的，但是由于不同的控制和運(yùn)動需要不同型號的電動機(jī)和伺服電動機(jī)完成，因此電動機(jī)和伺服電動機(jī)以及控制電動機(jī)運(yùn)動的伺服驅(qū)動系統(tǒng)種類十分繁雜，為了降低電動機(jī)和伺服電動機(jī)的生產(chǎn)成本和應(yīng)用難度，采用通用兼容性的伺服電動機(jī)顯的尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)了一種電動機(jī)的通用智能型伺服驅(qū)動系統(tǒng)，這種電動機(jī)的伺服驅(qū)動系統(tǒng)能夠驅(qū)動和控制市面上應(yīng)用最為廣泛的交流異步電動機(jī)，并且通過技術(shù)擴(kuò)展外圍接口電路和使電動機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程分布式控制，極大的便利人們的使用。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:本發(fā)明主要由基于AIM微型控制芯片的控制電路、通用兼容型功率驅(qū)動電路、傳感器反饋回路電路、觸摸控制屏、以及嵌入式操作系統(tǒng)構(gòu)成。所述的通用兼容性功率驅(qū)動電路通過兼容性設(shè)計(jì)能夠驅(qū)動大部分市面上常用的交流異步電機(jī)，功率板輸出的電壓和電流信號的在一個(gè)范圍內(nèi)，并且輸出的電流信號相位可調(diào)。所述的傳感器反饋回路電路通過兼容性設(shè)計(jì)能夠測量出市面大部分交流電機(jī)的轉(zhuǎn)動反饋值，主要由光電編碼器輸出電路構(gòu)成，光電編碼器測得電機(jī)轉(zhuǎn)動參數(shù)后，由輸出電路將參數(shù)輸出，輸送給ARM微型控制器電路；所述基于ARM微型控制芯片的控制電路主要由CPLD可編程控制電路和ARM控制電路構(gòu)成，以及觸摸屏驅(qū)動電路、通信接口電路、多通道模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成，用來控制電動機(jī)的功率驅(qū)動電路、傳感器反饋電路、觸摸控制屏，接受外部信號。所述的嵌入式操作系統(tǒng)安裝到ARM控制器當(dāng)中可以通過觸摸屏控制交流電動機(jī)運(yùn)動轉(zhuǎn)動。人們可以通過對嵌入式操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)將如何控制電動機(jī)運(yùn)動的方式存放在嵌入式操作系統(tǒng)當(dāng)中，并且還可以實(shí)時(shí)編輯和重新設(shè)計(jì)電動機(jī)的運(yùn)動方式，這種嵌入式操作系統(tǒng)的使用對工作人員的技術(shù)專業(yè)技能要求不高，并且操作方式開放，十分方便人們的使用。通過功率板驅(qū)動電路以及傳感器反饋電路的通用性和兼容性設(shè)計(jì)，本發(fā)明可以廣泛的使用在各種各樣的電動機(jī)上，使伺服電動機(jī)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了模塊化和組裝化、極大的提高了伺服電動機(jī)的生產(chǎn)效率，并且降低的伺服電動機(jī)的生產(chǎn)成本。最重要的是使用基于ARM微型控制芯片的伺服驅(qū)動系統(tǒng)，通過接口電路能夠接受互聯(lián)網(wǎng)的無線或者有線信號，這樣就可以為實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的遠(yuǎn)程分布式控制、聯(lián)網(wǎng)控制、無線網(wǎng)絡(luò)控制、自動化控制提供了技術(shù)的支持。只需增加外圍網(wǎng)絡(luò)設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)。
[0005]本發(fā)明的有益效果是:通用智能型交流電動機(jī)伺服驅(qū)動系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了交流電動機(jī)伺服驅(qū)動系統(tǒng)的模塊化、通用性、智能化，極大的降低了人們操作和控制伺服電動機(jī)的難度、減少了伺服驅(qū)動的種類，可以實(shí)現(xiàn)“一服多驅(qū)”的通用兼容性，并且給予嵌入式的操作系統(tǒng)具有很高的開放性、方便人們的使用，因此在一定程度上降低了伺服電動機(jī)的生產(chǎn)成本和使用成本。
【附圖說明】
[0006]圖1為本發(fā)明一種通用智能型交流異步電機(jī)伺服驅(qū)動系統(tǒng)示意圖
[0007]圖2為本發(fā)明一種通用智能型交流異步電機(jī)伺服驅(qū)動系統(tǒng)控制示意圖
[0008]圖3為本發(fā)明一種用智能型交流電動機(jī)伺服驅(qū)動系統(tǒng)原理示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例描述本發(fā)明【具體實(shí)施方式】:
[0010]圖2示出了本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，如圖2所示，本發(fā)明一種通用智能型交流異步電機(jī)伺服驅(qū)動系統(tǒng)，主要由基于ARM微型控制芯片的控制電路、通用兼容型功率驅(qū)動電路、傳感器反饋回路電路、觸摸控制屏、以及嵌入式操作系統(tǒng)構(gòu)成。
[0011]所述的ARM芯片采用ARM11架構(gòu)的Thumb-2雙核微型控制芯片，并且?guī)в袌D形處理功能，觸摸屏驅(qū)動電路用來驅(qū)動觸摸屏。然后設(shè)計(jì)嵌入式操作系統(tǒng)顯示在觸摸屏上，觸摸屏可以采用電容屏或者是成本更低的電阻屏，然后觸摸屏將指令信號傳送給ARM11的控制芯片，所述的驅(qū)動電源為美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的開關(guān)電源專用模塊LM2575進(jìn)行開關(guān)電源的設(shè)計(jì)；所述的光電稱合器件為6N137光電隔離器,6N137光稱合器是一款用于單通道的高速光耦合器，其內(nèi)部有一個(gè)850nm波長AlGaAsLED和一個(gè)集成檢測器組成；所述的外部通信接口電路包括支持網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)挠芯€網(wǎng)卡和無線網(wǎng)卡驅(qū)動電路。ARM微型控制器數(shù)據(jù)總線與可編程邏輯電路的CPLD的I/O相連接。ARM的地址總線與CPLD的I/O 口相連接；微型控制芯片ARM通過CPLD可變成邏輯電路實(shí)現(xiàn)了外圍芯片功能擴(kuò)展；所述的控制電路還包括DAC數(shù)字模擬信號轉(zhuǎn)換電路，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號輸送給ARM控制芯片電路，或者是由ARM輸出的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號輸送各個(gè)控制以及驅(qū)動電路。
[0012]通過本發(fā)明裝置的基于ARM11的控制芯片電路實(shí)現(xiàn)了電機(jī)PWM變頻信號的輸出、觸摸控制屏顯示、外圍交流異步電機(jī)反饋的信號值的輸入、網(wǎng)絡(luò)以及無線網(wǎng)絡(luò)控制信號的傳輸接收。
[0013]所述的交流異步電機(jī)驅(qū)動功率板主要由基于UC3844電流型PWM波電源控制芯片組成的高頻開關(guān)電源，由日本三菱的智能型IPM為核心的逆變電路、由美國安捷倫高精度模擬隔離線性運(yùn)算放大器7840組成的電流取樣電路，以及TLP1144告訴光耦隔離電路組成，基于可靠穩(wěn)定的硬件以及先進(jìn)的交流電機(jī)的控制算法，可實(shí)現(xiàn)交流異步電機(jī)的位置控制、轉(zhuǎn)矩控制、以及速度控制。
[0014]所述的光電編碼器反饋電路主要由光電編碼器、編碼器驅(qū)動電路、信號輸出電路組成。光電編碼器將所測得交流異步電機(jī)的轉(zhuǎn)動參數(shù)包括速度、位置、轉(zhuǎn)矩測得之后，經(jīng)過編碼器的驅(qū)動電路的計(jì)算后，發(fā)送給信號輸出電路，然后發(fā)送給ARM控制芯片電路。
[0015]如圖3所示，本發(fā)明所述的一種通用智能型交流異步電機(jī)伺服驅(qū)動系統(tǒng)主要由基于ARM驅(qū)動控制電路板、電機(jī)驅(qū)動功率板、以及電機(jī)反饋信號電路構(gòu)成，所述的控制板包括控制芯片ARM11的雙核高性能微型控制器芯片，CPLD采用LATTICE公司的高性能低功耗超高速LC4128V芯片、四通道AD轉(zhuǎn)換芯片ADS7862、雙通道DA轉(zhuǎn)換芯片TLV5625、RS232/485、無線網(wǎng)卡驅(qū)動板、以及電機(jī)碼盤反饋信號接口、LED指示燈按鍵驅(qū)動電路。LATTICE4128VCPLD由3.3v電壓供電，可接受5v電壓信號，因此具有電平轉(zhuǎn)換功能，控制信號接口用于接收觸摸屏發(fā)送的控制信號、電機(jī)碼盤信號接口用于接收光電編碼器電路輸送的電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)信號、ARM芯片通過無線網(wǎng)卡驅(qū)動電路能夠接受無線網(wǎng)絡(luò)信號和有線網(wǎng)絡(luò)信號，對這些信號進(jìn)行計(jì)算和處理之后輸送給CPLD電路以及電機(jī)驅(qū)動功率板電路。所述的驅(qū)動板包括開關(guān)電源、直流電路、電流信號檢測電路、繼電器上電控制電路、采用東芝公司研制的TLP114高速光耦隔離器電路、直流母線過壓釋放電路，以及采用美國安捷倫公司的高精度模擬隔離線性放大器HCPL7840組成電流取樣電路。主電路接受來自控制板的控制信號，根據(jù)控制信號輸送驅(qū)動信號到交流異步電機(jī)，輸出的功率信號在電流的大小和相位之間可控制，因此可以驅(qū)動不同類型的交流異步電機(jī)。同時(shí)電機(jī)光電編碼器對電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)動位置、轉(zhuǎn)矩那個(gè)信息進(jìn)行檢測，然后通過光電編碼器電路進(jìn)行初步計(jì)算，信號轉(zhuǎn)換放大之后輸送到控制板，由控制板的ARM芯片進(jìn)行計(jì)算后，輸送控制信號給CPLD和功率驅(qū)動板電路。外部指令可以通過觸摸屏上的嵌入操作系統(tǒng)，也可以通過遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)主機(jī)的嵌入式操作系統(tǒng)再通過網(wǎng)卡接口電路接收信號發(fā)送給ARM控制器。
[0016]所述的基于ARM的控制芯片電路當(dāng)中的外圍接口電路安裝無線網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動電路和有線網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動電路，支持信號的無線和有線網(wǎng)絡(luò)的輸入和輸出。
[0017]所述的嵌入式操作系統(tǒng)顯示在觸摸屏上，包括各種電機(jī)的型號、控制方式、以及實(shí)時(shí)控制方式輸入設(shè)置等等功能，如圖3所示。
[0018]上面結(jié)合附圖對本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，一切以本發(fā)明的思想為基礎(chǔ)進(jìn)行的在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)的改進(jìn)都落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0019]不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和范圍可以做出許多其他改變和改型。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于特定的實(shí)施方式，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種通用智能型交流異步電機(jī)伺服驅(qū)動系統(tǒng)，主要由基于ARM微型控制芯片的控制電路、通用兼容型功率驅(qū)動電路、傳感器反饋回路電路、觸摸控制屏、以及嵌入式操作系統(tǒng)構(gòu)成。 所述的基于ARM的微型控制芯片控制電路主要由ARM控制電路、CPLD可編程控制電路、多通道模擬數(shù)字ADC轉(zhuǎn)換芯片、多通道數(shù)字模擬DAC轉(zhuǎn)換芯片、通信接口芯片、驅(qū)動放大電路構(gòu)成。2.如權(quán)利要求1所述的一種通用智能型交流異步電機(jī)伺服驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于:所述功率驅(qū)動電路經(jīng)過通用兼容性設(shè)計(jì)，能夠驅(qū)動市面上大部分的交流電動機(jī)主要由開關(guān)電源、專用智能功率模塊IPM、母線整流濾波電路、電機(jī)相電流檢測電路、高速光耦隔離電路、IPM報(bào)警模塊信號處理電路、上電控制電路、制動電路構(gòu)成。3.如權(quán)利要求1所述的一種通用智能型交流異步電機(jī)伺服驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于:所述傳感器反饋回路電路經(jīng)過通用兼容性設(shè)計(jì)，能夠測量市面上大部分交流電動機(jī)反饋量，主要由光電編碼器輸出電路構(gòu)成。4.如權(quán)利要求1所述的一種通用智能型交流異步電機(jī)伺服驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于:所述的觸摸控制屏為電容屏或者成本更低的電阻屏制造而成，通過觸摸屏顯示電路進(jìn)行驅(qū)動，由信號轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換后傳送到ARM控制芯片電路當(dāng)中。5.如權(quán)利要求1所述的一種通用智能型交流異步電機(jī)伺服驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于:設(shè)計(jì)嵌入式操作系統(tǒng)顯示在觸摸屏上，用戶操作嵌入式操作系統(tǒng)可以控制ARM微型控制器電路來控制電機(jī)。6.如權(quán)利要求1所述的一種通用智能型交流異步電機(jī)伺服驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于:ARM控制電路當(dāng)中設(shè)計(jì)有單獨(dú)由網(wǎng)卡驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動的外部接口電路。所述的網(wǎng)卡驅(qū)動電路支持無線和有線網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種通用智能型交流異步電機(jī)伺服驅(qū)動系統(tǒng)，由基于ARM微型控制芯片控制電路、通用兼容型功率驅(qū)動電路、傳感器反饋回路電路、觸摸控制屏、以及嵌入式操作系統(tǒng)構(gòu)成。所述的通用兼容性功率驅(qū)動電路用來驅(qū)動交流異步電機(jī)；傳感器反饋回路電路用來測量反饋交流異步電機(jī)的轉(zhuǎn)動反饋值；基于ARM微型控制芯片的控制電路由CPLD可編程控制電路和ARM控制電路構(gòu)成，控制電動機(jī)的功率驅(qū)動電路、傳感器反饋電路、以及觸摸控制屏；嵌入式操作系統(tǒng)是ARM控制器的操作系統(tǒng)，通過觸摸顯示屏控制交流異步電機(jī)，也可以安裝在計(jì)算機(jī)上遠(yuǎn)程控制交流異步電機(jī)。
【IPC分類】H02P23/00
【公開號】CN105322861
【申請?zhí)枴緾N201410344266
【發(fā)明人】傅金杰, 梅仕鋒
【申請人】深圳市金寶佳電氣有限公司
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2014年7月18日