一種運(yùn)動(dòng)控制的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型為一種運(yùn)動(dòng)控制的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，支架豎直固定于底座，滑塊嵌于支架上的導(dǎo)軌，支架頂部固裝電機(jī)，電機(jī)軸與線(xiàn)輪軸驅(qū)動(dòng)連接，線(xiàn)輪的線(xiàn)纜連接滑塊，電機(jī)正反向轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)線(xiàn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，收放線(xiàn)纜，滑塊沿導(dǎo)軌上下運(yùn)動(dòng)。在導(dǎo)軌側(cè)的支架上安裝電感式接近開(kāi)關(guān)和/或個(gè)行程開(kāi)關(guān)，還可安裝光電傳感器。電機(jī)的控制線(xiàn)和各開(kāi)關(guān)的信號(hào)線(xiàn)分別連接到接線(xiàn)排的控制進(jìn)線(xiàn)端子和不同信號(hào)進(jìn)線(xiàn)端子，控制和信號(hào)出線(xiàn)端子分別接入中心處理器的輸出輸入端。操作者在接線(xiàn)排選擇連接不同開(kāi)關(guān)，觀察滑塊運(yùn)動(dòng)控制程序的實(shí)現(xiàn)。本裝置可用于對(duì)多種運(yùn)動(dòng)控制的實(shí)驗(yàn)，結(jié)構(gòu)直觀清晰，連線(xiàn)簡(jiǎn)便；各部件的受控動(dòng)作和滑塊運(yùn)動(dòng)效果可視，可顯著提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種運(yùn)動(dòng)控制的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及教學(xué)實(shí)驗(yàn)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種運(yùn)動(dòng)控制的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)自動(dòng)化的基礎(chǔ)之一是各種機(jī)械運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)控制。而自動(dòng)控制中運(yùn)動(dòng)控制的實(shí)驗(yàn)教學(xué)即是讓學(xué)生掌握通過(guò)工控計(jì)算機(jī)、可編程控制器、或基于單片機(jī)、CPLD、FPGA、DSP、ARM的各種開(kāi)發(fā)板對(duì)各種電機(jī)及所連接的機(jī)械裝置的運(yùn)動(dòng)控制。這是工業(yè)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)學(xué)生的入門(mén)訓(xùn)練課程。這類(lèi)課程要解決的最重要的問(wèn)題就是提高學(xué)生對(duì)實(shí)際運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力，這只能通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)訓(xùn)練才能實(shí)現(xiàn)。
[0003]現(xiàn)在也有一些商業(yè)化的運(yùn)動(dòng)控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，但不僅價(jià)格昂貴，而且集成度過(guò)高，直觀性差。控制系統(tǒng)的各部件嚴(yán)密包裝，處于類(lèi)擬黑匣子的箱內(nèi)，學(xué)生只是通過(guò)的面板上的插線(xiàn)來(lái)用控制對(duì)象及傳感器等硬件來(lái)構(gòu)建控制系統(tǒng)，難以了解控制系統(tǒng)最底層的硬件構(gòu)建狀況。課程結(jié)束，學(xué)生仍是對(duì)相關(guān)軟件程序與硬件的關(guān)系一知半解，更難以對(duì)控制系統(tǒng)的中心處理器如何獲取主令信號(hào)、傳感信號(hào)，控制信號(hào)如何控制相應(yīng)的設(shè)備，程序的改變對(duì)被控對(duì)象的影響等得到感性認(rèn)識(shí)。而且市場(chǎng)所售的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，功能單一，一套設(shè)備只能對(duì)一種電機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這樣的教學(xué)實(shí)驗(yàn)無(wú)法讓學(xué)生掌握并具備可實(shí)際應(yīng)用的工業(yè)運(yùn)動(dòng)控制基本&倉(cāng)泛。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種運(yùn)動(dòng)控制的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，設(shè)置在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的滑塊，電機(jī)與線(xiàn)輪的軸驅(qū)動(dòng)連接，線(xiàn)輪的線(xiàn)纜連接滑塊，導(dǎo)軌側(cè)安裝有電感式接近開(kāi)關(guān)和/或行程開(kāi)關(guān)。各部件的控制線(xiàn)和信號(hào)線(xiàn)均連接到接線(xiàn)排上，接線(xiàn)排上的控制線(xiàn)和信號(hào)線(xiàn)接入中心處理器的輸出端和輸入端。學(xué)生可在接線(xiàn)排上選擇相關(guān)部件構(gòu)建運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并直觀各部件的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
[0005]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)控制的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，包括中心處理器、接線(xiàn)排，還包括底座、支架、電機(jī)及電感式接近開(kāi)關(guān)和/或行程開(kāi)關(guān)。支架豎直固定于底座上，支架上有垂直于水平面的導(dǎo)軌，滑塊背面與導(dǎo)軌配合、嵌于導(dǎo)軌，二者之間為動(dòng)配合，滑塊可沿導(dǎo)軌上下移動(dòng)，支架頂部有電機(jī)安裝架，其上固定安裝電機(jī)，支架頂部還安裝線(xiàn)輪，電機(jī)的軸與線(xiàn)輪的軸驅(qū)動(dòng)連接，線(xiàn)輪的線(xiàn)纜連接滑塊，當(dāng)電機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)，線(xiàn)輪也正向轉(zhuǎn)動(dòng)，收卷線(xiàn)纜，滑塊沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)，反之，電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，線(xiàn)輪也反向轉(zhuǎn)動(dòng)，放出線(xiàn)纜，重力使滑塊沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng)，在支架上、于導(dǎo)軌側(cè)安裝相互有間距的I?5個(gè)電感式接近開(kāi)關(guān)和/或I?5個(gè)行程開(kāi)關(guān)。當(dāng)滑塊經(jīng)過(guò)某個(gè)電感式接近開(kāi)關(guān)和/或行程開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào)。
[0006]電機(jī)的控制線(xiàn)連接到接線(xiàn)排的控制進(jìn)線(xiàn)端子上，各電感式接近開(kāi)關(guān)和/或行程開(kāi)關(guān)的信號(hào)線(xiàn)也連接到接線(xiàn)排上不同信號(hào)進(jìn)線(xiàn)端子上，接線(xiàn)排上有與控制進(jìn)線(xiàn)端子和信號(hào)進(jìn)線(xiàn)端子一一對(duì)應(yīng)的控制出線(xiàn)端子和信號(hào)出線(xiàn)端子，控制出線(xiàn)端子和信號(hào)出線(xiàn)端子分別接入中心處理器的輸出端和輸入端。[0007]在支架上、于導(dǎo)軌側(cè)安裝相互有間距的I?5個(gè)光電傳感器，滑塊上有擋光片，當(dāng)滑塊經(jīng)過(guò)某個(gè)光電傳感器，擋光片阻擋該光電傳感器的光路、其發(fā)出信號(hào)。各光電傳感器的信號(hào)線(xiàn)也連接到接線(xiàn)排上不同信號(hào)進(jìn)線(xiàn)端子上。
[0008]在導(dǎo)軌頂部支架上還安裝有保護(hù)限位開(kāi)關(guān)，當(dāng)滑塊觸及保護(hù)限位開(kāi)關(guān)，電機(jī)停止，以免滑塊沖出導(dǎo)軌，損壞實(shí)驗(yàn)設(shè)備。保護(hù)限位開(kāi)關(guān)的信號(hào)線(xiàn)直接連接到接線(xiàn)排上的信號(hào)出線(xiàn)端子上，或直接與中心處理器輸入端連接。
[0009]所述電機(jī)為帶減速器具有自鎖功能的直流電機(jī)，或者為具有制動(dòng)功能的變頻電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)中的任一種，電機(jī)的安裝底座與支架頂部的電機(jī)安裝架相配合。
[0010]所述中心處理器為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、或者可編程控制器、或者為基于單片機(jī)、復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD英文為complex programmable logic device)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA 英文為 Field — Programmable Gate Array)、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP 英文為 Digitalsingnal processor)和ARM (英文為Advanced RISC Machine的縮寫(xiě)，意為高級(jí)精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī))的開(kāi)發(fā)板中的任一種。
[0011]所述接線(xiàn)排安裝在底座上。
[0012]當(dāng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)時(shí)，操作者可在選擇不同的電機(jī)固定于支架的電機(jī)安裝架上，可在接線(xiàn)排選擇不同位置的接近開(kāi)關(guān)和/或行程開(kāi)關(guān)，或者光電傳感器。根據(jù)運(yùn)動(dòng)控制要求編寫(xiě)相應(yīng)的滑塊運(yùn)動(dòng)控制程序，根據(jù)導(dǎo)軌側(cè)的位置開(kāi)關(guān)的信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)滑塊的運(yùn)動(dòng)控制。本裝置可模擬自動(dòng)運(yùn)料小車(chē)運(yùn)行的控制、四層電梯運(yùn)行的控制、滑臺(tái)的運(yùn)動(dòng)控制等。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型運(yùn)動(dòng)控制的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的優(yōu)點(diǎn)為:1、安裝有多種不同的位置開(kāi)關(guān)，可學(xué)習(xí)不同類(lèi)型位置傳感器的使用，還可用于對(duì)多種運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)；2、結(jié)構(gòu)直觀簡(jiǎn)單、清晰明了，便于學(xué)生學(xué)習(xí)了解相關(guān)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)硬件的構(gòu)建，接線(xiàn)排的連線(xiàn)簡(jiǎn)便；3、可根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求更換不同類(lèi)型的控制電機(jī)，同一套裝置可作為不同種類(lèi)的控制電機(jī)的實(shí)驗(yàn)裝置；4、成本低、占地面積小，便于相關(guān)實(shí)驗(yàn)室批量配置；5、頂部設(shè)有保護(hù)限位開(kāi)關(guān)，在失控時(shí)，有效保護(hù)裝置避免損壞；6、裝置為開(kāi)放式設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)中各部件的受控動(dòng)作和滑塊運(yùn)動(dòng)控制效果可視，可顯著提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本運(yùn)動(dòng)控制的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)施例支架和底座的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為本運(yùn)動(dòng)控制的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)施例的控制線(xiàn)和信號(hào)線(xiàn)的連接示意圖。
[0016]圖中標(biāo)號(hào)為:1、底座，2、接線(xiàn)排，3、行程開(kāi)關(guān)，4、電感式接近開(kāi)關(guān)，5、支架，6、保護(hù)限位開(kāi)關(guān)，7、電機(jī)，8、線(xiàn)輪，9、線(xiàn)纜，10、導(dǎo)軌，11、光電傳感器，12、滑塊，13、擋光片。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本運(yùn)動(dòng)控制的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)施例，包括中心處理器、接線(xiàn)排2、底座1、支架5、電機(jī)、光電傳感器，電感式接近開(kāi)關(guān)4和行程開(kāi)關(guān)3。支架5豎直固定于底座I上，支架5上有垂直于水平面的導(dǎo)軌10，滑塊12背面與導(dǎo)軌10配合、嵌于導(dǎo)軌10，二者之間為動(dòng)配合，滑塊12可沿導(dǎo)軌10上下移動(dòng)，支架5頂部有電機(jī)安裝架，其上固定安裝電機(jī)7，支架5頂部還安裝線(xiàn)輪8，電機(jī)7的軸與線(xiàn)輪8的軸驅(qū)動(dòng)連接，線(xiàn)輪8的線(xiàn)纜9連接滑塊12，當(dāng)電機(jī)7正向轉(zhuǎn)動(dòng)，線(xiàn)輪8也正向轉(zhuǎn)動(dòng)，收卷線(xiàn)纜9，滑塊12沿導(dǎo)軌10向上運(yùn)動(dòng)，反之，電機(jī)7反向轉(zhuǎn)動(dòng)，線(xiàn)輪8也反向轉(zhuǎn)動(dòng)，放出線(xiàn)纜9，重力使滑塊12沿導(dǎo)軌10向下運(yùn)動(dòng)。在導(dǎo)軌10—側(cè)的支架5上安裝相互等間距的4個(gè)電感式接近開(kāi)關(guān)4和相互等間距的4個(gè)行程開(kāi)關(guān)3。在導(dǎo)軌10另一側(cè)的支架5上安裝相互等間距的4個(gè)光電傳感器11，滑塊12上有擋光片13。
[0018]接線(xiàn)排2安裝在底座I上。
[0019]如圖2所示，電機(jī)7的控制線(xiàn)連接到接線(xiàn)排2的控制進(jìn)線(xiàn)端子(圖2用〇表示)，各光電傳感器11，電感式接近開(kāi)關(guān)4和行程開(kāi)關(guān)3的信號(hào)線(xiàn)也連接到接線(xiàn)排2上不同信號(hào)進(jìn)線(xiàn)端子(圖2用□表示)，接線(xiàn)排2上有與控制進(jìn)線(xiàn)端子和信號(hào)進(jìn)線(xiàn)端子一一對(duì)應(yīng)的的控制出線(xiàn)端子(圖2用?表示)和信號(hào)出線(xiàn)端子(圖2用實(shí)心表示)，控制出線(xiàn)端子和信號(hào)出線(xiàn)端子分別接入中心處理器的輸出端和輸入端。
[0020]在導(dǎo)軌10頂部支架5上還安裝有保護(hù)限位開(kāi)關(guān)6，保護(hù)限位開(kāi)關(guān)6的信號(hào)線(xiàn)直接連接到接線(xiàn)排2上的信號(hào)出線(xiàn)端子上，即直接與中心處理器輸入端連接。
[0021]本例的中心處理器為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。當(dāng)中心處理器為可編程控制器、或者為基于單片機(jī)、復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)和ARM的開(kāi)發(fā)板中的任一種時(shí),情況與本例相同。
[0022]本例配置了安裝底座與支架5頂部的電機(jī)安裝架相配合的帶減速器具有自鎖功能的直流電機(jī)。改用安裝底座與支架5頂部的電機(jī)安裝架相配合的具有制動(dòng)功能的步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)和變頻電機(jī)中的任一種，與本例情況相同。
[0023]上述實(shí)施例，僅為對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明的具體個(gè)例，本實(shí)用新型并非限定于此。凡在本實(shí)用新型的公開(kāi)的范圍之內(nèi)所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種運(yùn)動(dòng)控制的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，包括中心處理器、接線(xiàn)排(2，其特征在于: 還包括底座(I)、支架(5)、電機(jī)(7)及電感式接近開(kāi)關(guān)(4)和/或行程開(kāi)關(guān)(3);支架(5)豎直固定于底座(I)上，支架(5)上有垂直于水平面的導(dǎo)軌(10)，滑塊(12)背面與導(dǎo)軌(10)配合、嵌于導(dǎo)軌(10)，二者之間為動(dòng)配合，支架(5)頂部有電機(jī)安裝架，其上固定安裝電機(jī)(7 )，支架(5 )頂部還安裝線(xiàn)輪(8 )，電機(jī)(7 )的軸與線(xiàn)輪(8 )的軸驅(qū)動(dòng)連接，線(xiàn)輪(8 )的線(xiàn)纜(9)連接滑塊(12);在支架(5)上、于導(dǎo)軌(10)側(cè)安裝相互有間距的I?5個(gè)電感式接近開(kāi)關(guān)(4)和/或I?5個(gè)行程開(kāi)關(guān)(3)； 電機(jī)(7 )的控制線(xiàn)連接到接線(xiàn)排(2 )的控制進(jìn)線(xiàn)端子上，各電感式接近開(kāi)關(guān)(4)和/或行程開(kāi)關(guān)(3)的信號(hào)線(xiàn)也連接到接線(xiàn)排(2)上不同信號(hào)進(jìn)線(xiàn)端子上，接線(xiàn)排(2)上有與控制進(jìn)線(xiàn)端子和信號(hào)進(jìn)線(xiàn)端子一一對(duì)應(yīng)的控制出線(xiàn)端子和信號(hào)出線(xiàn)端子，控制出線(xiàn)端子和信號(hào)出線(xiàn)端子分別接入中心處理器的輸出端和輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過(guò)程控制的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于: 所述支架(5)上、于導(dǎo)軌側(cè)安裝相互有間距的I?5個(gè)光電傳感器(11)，滑塊(12)上有擋光片(13)，各光電傳感器(11)的信號(hào)線(xiàn)也連接到接線(xiàn)排(2)上不同信號(hào)進(jìn)線(xiàn)端子上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過(guò)程控制的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于: 所述導(dǎo)軌頂部支架(5)上還安裝有保護(hù)限位開(kāi)關(guān)(6)，保護(hù)限位開(kāi)關(guān)(6)的信號(hào)線(xiàn)直接連接到接線(xiàn)排(2 )上的信號(hào)出線(xiàn)端子上，或直接與中心處理器輸入端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的過(guò)程控制的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于: 所述電機(jī)(7)為帶減速器具有自鎖功能的直流電機(jī)、或者為具有制動(dòng)功能的變頻電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)中的任一種，電機(jī)安裝底座與支架(5)頂部的電機(jī)安裝架相配合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的過(guò)程控制的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于: 所述中心處理器為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、或者可編程控制器、或者為基于單片機(jī)、復(fù)雜可編程邏輯器件、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列、數(shù)字信號(hào)處理器和ARM的開(kāi)發(fā)板中的任一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的過(guò)程控制的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于: 所述接線(xiàn)排(2 )安裝在底座(I)上。
【文檔編號(hào)】G09B25/02GK203562136SQ201320724942
【公開(kāi)日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月15日
【發(fā)明者】陳赤, 張尚昆 申請(qǐng)人:廣西師范大學(xué)