位移臺通用運(yùn)動控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種位移臺通用運(yùn)動控制系統(tǒng)，包括上位機(jī)、運(yùn)動控制器、電機(jī)驅(qū)動器、電機(jī)、運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和可編程電平轉(zhuǎn)換電路板，所述的上位機(jī)與運(yùn)動控制器通信連接；該運(yùn)動控制器的控制信號輸出端與所述的電機(jī)驅(qū)動器的輸入端相連；該電機(jī)驅(qū)動器的輸出端與所述的電機(jī)的控制端相連；電機(jī)通過聯(lián)軸器與所述的運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連；該運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的限位開關(guān)輸出端與所述的可編程電平轉(zhuǎn)換電路板限位輸入端相連，所述的運(yùn)動控制器的數(shù)字信號輸出端與所述的可編程電平轉(zhuǎn)換電路板的數(shù)字信號輸入端相連，所述的可編程電平轉(zhuǎn)換電路板的輸出端與所述的運(yùn)動控制器的限位輸入端相連。本實用新型解決了運(yùn)動控制器接收的限位信號種類有限，限位信號電平電壓范圍有嚴(yán)格限定的問題。
【專利說明】位移臺通用運(yùn)動控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及位移臺，特別是一種位移臺通用的運(yùn)動控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]運(yùn)動控制器是運(yùn)動控制系統(tǒng)的核心，一些運(yùn)動控制器要求所控制的運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)有相同的限位開關(guān)有效輸入電平，對輸入有效電平的實際電壓范圍也有限定。但是不同廠商生產(chǎn)的運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)所自帶的限位開關(guān)輸出的信號是低電平有效或高電平有效，電平電壓也有5V、24V等不同，而運(yùn)動控制器所能接收的限位信號種類有限，那么就帶來了所做的運(yùn)動控制系統(tǒng)不能通用的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的是提供一種位移臺通用運(yùn)動控制系統(tǒng)，解決運(yùn)動控制系統(tǒng)中的運(yùn)動控制器所能接收的限位信號種類有限，限位信號電平電壓范圍有嚴(yán)格限定的問題。
[0004]本實用新型的技術(shù)解決方案如下:
[0005]一種位移臺通用運(yùn)動控制系統(tǒng)，特點在于其構(gòu)成包括上位機(jī)、運(yùn)動控制器、電機(jī)驅(qū)動器、電機(jī)、運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和可編程電平轉(zhuǎn)換電路板，所述的上位機(jī)與運(yùn)動控制器通信連接；該運(yùn)動控制器的控制信號輸出端與所述的電機(jī)驅(qū)動器的輸入端相連；該電機(jī)驅(qū)動器的輸出端與所述的電機(jī)的控制端相連；電機(jī)通過聯(lián)軸器與所述的運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連；該運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的限位開關(guān)輸出端與所述的可編程電平轉(zhuǎn)換電路板限位輸入端相連，所述的運(yùn)動控制器的數(shù)字信號輸出端與所述的可編程電平轉(zhuǎn)換電路板的數(shù)字信號輸入端相連，所述的可編程電平轉(zhuǎn)換電路板的輸出端與所述的運(yùn)動控制器的限位輸入端相連。
[0006]所述的上位機(jī)是個人電腦或嵌入式系統(tǒng)。
[0007]所述的電機(jī)是步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)、直線電機(jī)、壓電陶瓷電機(jī)或超聲馬達(dá)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)或直線運(yùn)動的機(jī)構(gòu)。
[0008]所述的運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)是位移臺、調(diào)整架電動機(jī)械機(jī)構(gòu)。
[0009]所述的可編程電平轉(zhuǎn)換電路板包括可編程處理器和電平轉(zhuǎn)換電路。
[0010]所述的可編程處理器是單片機(jī)、CPLD或FPGA可編程邏輯器件。
[0011]所述的電平轉(zhuǎn)換電路由NPN三極管，基極偏置電阻，集電極負(fù)載電阻和發(fā)光二級管組成?？删幊烫幚砥鬏敵龅目刂菩盘柾ㄟ^基極偏置電阻輸入NPN三級管的基極，NPN三級管的發(fā)射極與地相連，NPN三極管集電極經(jīng)發(fā)光二級管、集電極負(fù)載電阻與電源相連，從所述的發(fā)光二級管和集電極負(fù)載電阻的連接點引出一個信號輸出端口接入到運(yùn)動控制器的限位輸入端。
[0012]本實用新型的優(yōu)點是:
[0013]利用可編程電平轉(zhuǎn)換電路板解決了運(yùn)動控制系統(tǒng)中的運(yùn)動控制器所能接收的限位信號種類有限，限位信號電平電壓范圍有嚴(yán)格限定的問題，擴(kuò)大的運(yùn)動控制器的使用范圍，使整個系統(tǒng)整合更加方便并提高了工作可靠性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型位移臺通用運(yùn)動控制系統(tǒng)較佳實施例的系統(tǒng)框架圖。
[0015]圖2是本實用新型可編程電平轉(zhuǎn)換電路板實施例的框圖。
[0016]圖3是本實用新型可編程電平轉(zhuǎn)換電路板的實現(xiàn)電路。
[0017]表I是本實用新型可編程處理器的輸出和NPN三極管集電極電平輸出。

【具體實施方式】
[0018]圖1是本實用新型的位移臺通用運(yùn)動控制系統(tǒng)較佳實施的系統(tǒng)框架圖。由圖1可見，本實用新型位移臺通用運(yùn)動控制系統(tǒng)包括上位機(jī)1，運(yùn)動控制器2，電機(jī)驅(qū)動器3，電機(jī)4，運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)5和可編程電平轉(zhuǎn)換電路板6。
[0019]上位機(jī)I與運(yùn)動控制器2進(jìn)行通信連接；運(yùn)動控制器2發(fā)出的脈沖和方向控制信號與電機(jī)驅(qū)動器3相連；電機(jī)驅(qū)動器3的驅(qū)動信號與電機(jī)4相連；電機(jī)4通過聯(lián)軸器與運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)5相連；運(yùn)動控制器2的數(shù)字信號輸出端與可編程電平轉(zhuǎn)換電路板6的數(shù)字信號輸入端相連；運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)5的限位開關(guān)5a輸出的信號接入到可編程電平轉(zhuǎn)換電路板6中的限位輸入端；可編程電平轉(zhuǎn)換電路板6輸出的信號接入運(yùn)動控制器2的限位輸入端。
[0020]所述的上位機(jī)I為個人電腦。
[0021]所述的運(yùn)動控制器2為步進(jìn)電機(jī)控制器，本實例采用美國ARCUSTECHN0L0GY公司生產(chǎn)的PMX控制器。
[0022]所述的電機(jī)驅(qū)動器3為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器。
[0023]所述的電機(jī)4為步進(jìn)電機(jī)。
[0024]所述的運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)5為線性位移臺或者旋轉(zhuǎn)位移臺。
[0025]所述的可編程電平轉(zhuǎn)換電路板6包括一個可編程處理器7和電平轉(zhuǎn)換電路8。
[0026]可編程處理器7為通過51內(nèi)核擴(kuò)展出來的單片機(jī)。
[0027]所述的可編程電平轉(zhuǎn)換電路板6是由可編程處理器7，排阻16，晶振電路18，復(fù)位電路19，NPN三極管9，基極偏置電阻10，集電極負(fù)載電阻11以及發(fā)光二級管12組成。晶振電路18由晶振負(fù)載電容18a，18b以及晶振18c組成；復(fù)位電路19由分壓電阻19a、19b以及電解電容19c與按鍵19d組成。運(yùn)動控制器2的數(shù)字輸出信號14，限位開關(guān)5a輸出信號15分別接入可編程控制器7的第I管腳和第8引腳；晶振電容18a，晶振電容18b —端接地，另外一端分別接晶振18c的兩端，并從晶振18c兩端引出兩根輸出線接入可編程控制器7的第18，19引腳；分壓電阻19b —端與按鈕19d相連，按鈕19d連接到電源，分壓電阻19b另一端與分壓電阻19a —端相連，分壓電阻19a另一端與地相連；電解電容正極與電源相連，電解電容負(fù)極與分壓電阻19a與分壓電阻19b的連接點相連，并從該連接點引出一根輸出線接入可編程控制器7的第9引腳；排阻16第一個輸入端與電源相連，排阻16的其他端口分別與可編程控制器7的PO 口的8個輸入端相連；可編程處理器的輸出信號17通過基極偏置電阻10與NPN三級管9的基極相連，NPN三級管9發(fā)射極與地相連，NPN三極管9集電極經(jīng)發(fā)光二級管12、集電極負(fù)載電阻11與電源相連，并從發(fā)光二級管12和集電極負(fù)載電阻11的連接點引出一個信號輸出端口 13接入到運(yùn)動控制器2限位輸入端。
[0028]所述的運(yùn)動控制器2通過USB線與上位機(jī)I相連通信，用于接收上位機(jī)I發(fā)送的各種參數(shù)和命令，比如速度參數(shù)設(shè)置，閉環(huán)參數(shù)設(shè)置等參數(shù)。
[0029]所述的電機(jī)驅(qū)動器3在接收到運(yùn)動控制器2發(fā)送的脈沖和方向信號后，驅(qū)動電機(jī)4進(jìn)行運(yùn)動，從而電機(jī)4驅(qū)動運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)5。
[0030]所述的運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)5自帶的限位開關(guān)5a在運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)5上電的時候，運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)5限位開關(guān)5a將返回限位開關(guān)信號給運(yùn)動控制器2，來確定是否運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)5已經(jīng)觸發(fā)了限位開關(guān)5a。由于不同的運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)5所自帶的限位開關(guān)5a輸出的信號是低電平有效或高電平有效，電平電壓也有5V、24V等不同，所以將運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)5的限位開關(guān)5a返回的限位信號通過可編程電平轉(zhuǎn)換電路板6，然后將轉(zhuǎn)換后的輸出信號與運(yùn)動控制器2限位輸入端一一相連，當(dāng)運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)5在行程過程中，觸發(fā)了限位開關(guān)5a，那么運(yùn)動控制器2就會停止向電機(jī)驅(qū)動器3發(fā)送脈沖與方向信號并使運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)5禁止向觸發(fā)限位方向上繼續(xù)運(yùn)動。
[0031]可編程電平轉(zhuǎn)換電路板6中的電平轉(zhuǎn)換電路8具體工作過程如下:
[0032]設(shè)置運(yùn)動控制器2限位輸入為低電平有效；
[0033]當(dāng)限位開關(guān)5a輸出信號是高電平有效時，上位機(jī)I設(shè)置運(yùn)動控制器2數(shù)字輸出信號為高電平，則當(dāng)可編程處理器7接收到限位開關(guān)5a輸出信號是高電平時，向NPN三級管9的基極輸出高電平，從而使得NPN三極管9集電極為低電平，與運(yùn)動控制器2限位輸入匹配；可編程處理器7接收到限位開關(guān)5a輸出信號是低電平時，向NPN三級管9的基極輸出低電平，從而使得NPN三極管9集電極為高電平，與運(yùn)動控制器2限位輸入匹配；
[0034]當(dāng)限位開關(guān)5a輸出信號是低電平有效時，上位機(jī)設(shè)置運(yùn)動控制器2數(shù)字輸出信號為低電平，則當(dāng)可編程處理器7接收到限位開關(guān)5a輸出信號是高電平時，向NPN三級管9的基極輸出低電平，從而使得NPN三極管9集電極為高電平，與運(yùn)動控制器2限位輸入匹配；可編程處理器7接收到限位開關(guān)5a輸出信號是低電平時，向NPN三級管9的基極輸出高電平，從而使得NPN三極管9集電極為低電平，與運(yùn)動控制器2限位輸入匹配；
[0035]在限位開關(guān)5a輸出信號有效電平與運(yùn)動控制器2限位輸入有效電平的其他情況，可編程處理器7的輸出、NPN三極管9集電極輸出電平如表I所示。
[0036]表I可編程處理器輸出、NPN三極管集電極輸出電平
[0037]
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[0038]本實用新型實施例提供的一種通用的運(yùn)動控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)優(yōu)點是利用可編程電平轉(zhuǎn)換電路板解決了運(yùn)動控制系統(tǒng)中的運(yùn)動控制器所能接收的限位信號種類有限，限位信號電平電壓范圍有嚴(yán)格限定的問題，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，擴(kuò)大的運(yùn)動控制器的使用范圍，使整個系統(tǒng)整合更加方便并提高了工作可靠性。
【權(quán)利要求】
1.一種位移臺通用運(yùn)動控制系統(tǒng)，特征在于其構(gòu)成包括上位機(jī)、運(yùn)動控制器、電機(jī)驅(qū)動器、電機(jī)、運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和可編程電平轉(zhuǎn)換電路板，所述的上位機(jī)與運(yùn)動控制器通信連接；該運(yùn)動控制器的控制信號輸出端與所述的電機(jī)驅(qū)動器的輸入端相連；該電機(jī)驅(qū)動器的輸出端與所述的電機(jī)的控制端相連；電機(jī)通過聯(lián)軸器與所述的運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連；該運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的限位開關(guān)輸出端與所述的可編程電平轉(zhuǎn)換電路板限位輸入端相連，所述的運(yùn)動控制器的數(shù)字信號輸出端與所述的可編程電平轉(zhuǎn)換電路板的數(shù)字信號輸入端相連，所述的可編程電平轉(zhuǎn)換電路板的輸出端與所述的運(yùn)動控制器的限位輸入端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位移臺通用運(yùn)動控制系統(tǒng)，其特征在于所述的上位機(jī)是個人電腦或嵌入式系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位移臺通用運(yùn)動控制系統(tǒng)，其特征在于所述的電機(jī)是步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)、直線電機(jī)、壓電陶瓷電機(jī)或超聲馬達(dá)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)或直線運(yùn)動的機(jī)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位移臺通用運(yùn)動控制系統(tǒng)，其特征在于所述的運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)是位移臺、調(diào)整架電動機(jī)械機(jī)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位移臺通用運(yùn)動控制系統(tǒng)，其特征在于所述的可編程電平轉(zhuǎn)換電路板包括可編程處理器和電平轉(zhuǎn)換電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位移臺通用運(yùn)動控制系統(tǒng)，其特征在于所述的可編程處理器是單片機(jī)、CPLD或FPGA可編程邏輯器件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位移臺通用運(yùn)動控制系統(tǒng)，其特征在于所述的電平轉(zhuǎn)換電路由NPN三極管，基極偏置電阻，集電極負(fù)載電阻和發(fā)光二級管組成，可編程處理器輸出的控制信號通過基極偏置電阻輸入NPN三級管的基極，NPN三級管的發(fā)射極與地相連，NPN三極管集電極經(jīng)發(fā)光二級管、集電極負(fù)載電阻與電源相連，從所述的發(fā)光二級管和集電極負(fù)載電阻的連接點引出一個信號輸出端口接入到運(yùn)動控制器的限位輸入端。
【文檔編號】G05B19/042GK204028602SQ201420101809
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年3月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月7日
【發(fā)明者】郭福東, 王向朝, 唐鋒 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所