機器人的磁懸浮控制器電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種機器人的磁懸浮控制器電路，包括單片機電路、顯示電路、鍵盤電路、交流調(diào)壓觸發(fā)模塊、串口AD轉(zhuǎn)換電路模塊、電源，所述顯示電路、鍵盤電路、交流調(diào)壓觸發(fā)模塊、串口AD轉(zhuǎn)換電路模塊、電源均連接到單片機電路，交流調(diào)壓觸發(fā)模塊對機器人線圈懸浮進行高度調(diào)節(jié)后產(chǎn)生的模擬信號經(jīng)過串口AD轉(zhuǎn)換電路模塊變換后送入單片機。本實用新型的優(yōu)點在于：能夠?qū)C器人的交流磁懸浮控制器進行智能并能穩(wěn)定控制，另外調(diào)試過程可逆，當調(diào)節(jié)電壓可以實現(xiàn)控制器動作并顯示，當手動懸浮線圈，控制器也能智能顯示。
【專利說明】機器人的磁懸浮控制器電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及控制電路，尤其涉及一種機器人的磁懸浮控制器電路。
【背景技術(shù)】
[0002]智能控制(intelligent controls)是在無人干預(yù)的情況下能自主地驅(qū)動智能機器實現(xiàn)控制目標的自動控制技術(shù)。信息技術(shù)、計算技術(shù)的快速發(fā)展及其他相關(guān)學(xué)科的發(fā)展和相互滲透，也推動了控制科學(xué)與工程研究的不斷深入，控制系統(tǒng)向智能控制系統(tǒng)的發(fā)展已成為一種趨勢。
[0003]但是關(guān)于機器人的交流磁懸浮控制器的智能并穩(wěn)定控制一直是個難點。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的所要解決的技術(shù)問題在于提供一種對機器人的交流磁懸浮控制器進行智能并能穩(wěn)定控制的磁懸浮控制器電路。
[0005]本實用新型采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題的:一種機器人的磁懸浮控制器電路，包括單片機電路、顯示電路、鍵盤電路、交流調(diào)壓觸發(fā)模塊、串口 AD轉(zhuǎn)換電路模塊、電源，所述顯示電路、鍵盤電路、交流調(diào)壓觸發(fā)模塊、串口 AD轉(zhuǎn)換電路模塊、電源均連接到單片機電路，交流調(diào)壓觸發(fā)模塊對機器人線圈懸浮進行高度調(diào)節(jié)后產(chǎn)生的模擬信號經(jīng)過串口AD轉(zhuǎn)換電路模塊變換后送入單片機。
[0006]優(yōu)化的，所述交流調(diào)壓觸發(fā)模塊包括相互連接的交流調(diào)壓電路及觸發(fā)電路兩部分。
[0007]優(yōu)化的，所述交流調(diào)壓電路包括變壓器Tl、T2、晶閘管SI，S2、三極管vtl、vt2、二極管D2、D4，所述變壓器Tl的次級線圈的首端和末端分別連接晶閘管SI的陰極和門極，變壓器Tl的初級線圈的首端接二極管D2的陰極，二極管D2的陽極接三極管vtl的集電極，變壓器Tl的初級線圈的末端也接三極管vtl的集電極，三極管vtl的發(fā)射極接地，三極管vtl的基極通過電阻R8連接到觸發(fā)電路；所述變壓器T2的次級線圈的首端和末端分別連接晶閘管S2的陰極和門極，變壓器T2的初級線圈的首端接二極管D4的陰極，二極管D4的陽極接三極管vt2的集電極，變壓器T2的初級線圈的末端也接三極管vt2的集電極，三極管vt2的發(fā)射極接地，三極管vt2的基極通過電阻RlO連接到觸發(fā)電路，晶閘管S1、S2的陽極連接控制線圈懸浮高度的滑動變阻器的固定端的兩端。
[0008]優(yōu)化的，所述觸發(fā)電路包括觸發(fā)芯片KJ004、變阻器Vp、Vy、電位器Rpl、變壓器T3、電阻Rl至R6、電容C1、C2，所述交流調(diào)壓電路的三極管vtl、vt2的基極分別經(jīng)過電阻連接到觸發(fā)芯片KJ004的引腳15和引腳I，其中觸發(fā)芯片KJ004的引腳8依次連接電阻R4和變壓器T3后接地，引腳4和引腳9通過電阻R3相連，引腳9與電阻Rl、R2的一端相連，電阻Rl的另一端連接到變阻器vp的調(diào)節(jié)端，電阻R2的另一端連接到變阻器vy的調(diào)節(jié)端，變阻器vp、vy串聯(lián)后連接在+15V電源和地之間，引腳3與引腳4直接連接電容Cl，引腳3后還依次連接電阻R6、電位器RP后接地，引腳11腳和12腳之間接電容C2后連接到電阻R7的一端，電阻R7的另一端和引腳16連接+15V電源。
[0009]優(yōu)化的，所述串口 A/D轉(zhuǎn)換電路模塊包括電源電路、信號處理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路路，其中電源電路連接到信號處理電路，信號處理電路通過A/D轉(zhuǎn)換電路連接到單片機電路。
[0010]優(yōu)化的，所述A/D轉(zhuǎn)換電路包括DS7950芯片，其引腳5接5V電源，電容C16、C17并聯(lián)在引腳5和引腳10之間，引腳9、引腳22、引腳27接地，引腳12、14、18、20 (CH1\CH2\CH3\CH4)為芯片的輸入端口，所述交流調(diào)壓觸發(fā)模塊對機器人線圈懸浮進行高度調(diào)節(jié)后產(chǎn)生的模擬信號接到該ADS7950芯片的引腳12(CH3)，ADS7950芯片輸出數(shù)字量的引腳13連接單片機電路。
[0011]本實用新型的優(yōu)點在于:能夠?qū)C器人的交流磁懸浮控制器進行智能并能穩(wěn)定控制，另外調(diào)試過程可逆，當調(diào)節(jié)電壓可以實現(xiàn)控制器動作并顯示，當手動懸浮線圈，控制器也能智能顯示。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型機器人的磁懸浮控制器電路的原理框圖。
[0013]圖2是本實用新型中的單片機的原理圖。
[0014]圖3是本實用新型中交流調(diào)壓觸發(fā)模塊的電路圖。
[0015]圖4a至圖4c是本實用新型中串口 A/D轉(zhuǎn)換電路模塊的電路圖。
【具體實施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖對本實用新型進行詳細的描述。
[0017]請參閱圖1所示，本實用新型機器人的磁懸浮控制器電路包括單片機電路、顯示電路、鍵盤電路、交流調(diào)壓觸發(fā)模塊、串口 AD轉(zhuǎn)換電路模塊、電源以及擴展電路，所述顯示電路、鍵盤電路、交流調(diào)壓觸發(fā)模塊、串口 AD轉(zhuǎn)換電路模塊、電源以及擴展電路均連接到單片機電路，交流調(diào)壓觸發(fā)模塊對機器人線圈懸浮進行高度調(diào)節(jié)后產(chǎn)生的模擬信號經(jīng)過串口AD轉(zhuǎn)換電路模塊變換后送入單片機。
[0018]作為一個具體的實施例，如圖2所示，單片機電路采用TI公司的MSP430F5438A為主控芯片Ul，MSP430單片機美國德州儀器公司推出的16位超低功耗、高性能嵌入式控制器，是一款工業(yè)級混合信號處理器。Ul為100管腳單片機，Ul的13腳XIN和第14腳XOUT連接XTALl晶振，62管腳接瓷片電容C9的一端，電容C9的另一端接地。Ul有JA\JB\JC\JD四類接口，其中的JB接口連接串口 AD轉(zhuǎn)換電路模塊，如需擴展就連接擴展芯片。
[0019]如圖3所示，所述交流調(diào)壓觸發(fā)模塊包括交流調(diào)壓電路及觸發(fā)電路兩部分，各負其責。
[0020]所述交流調(diào)壓電路包括變壓器T1、T2、晶閘管SI，S2、三極管vtl、vt2、二極管D2、D4，所述變壓器Tl的次級線圈的首端和末端分別連接晶閘管SI的陰極和門極，變壓器Tl的初級線圈的首端接二極管D2的陰極，二極管D2的陽極接三極管vtl的集電極，變壓器Tl的初級線圈的末端也接三極管vtl的集電極，三極管vtl的發(fā)射極接地，三極管vtl的基極通過電阻R8連接到觸發(fā)電路；所述變壓器T2的次級線圈的首端和末端分別連接晶閘管S2的陰極和門極，變壓器T2的初級線圈的首端接二極管D4的陰極，二極管D4的陽極接三極管vt2的集電極，變壓器T2的初級線圈的末端也接三極管vt2的集電極，三極管vt2的發(fā)射極接地，三極管vt2的基極通過電阻RlO連接到觸發(fā)電路。交流調(diào)壓電路中T2，Tl輸出分別是正向輸出和負向輸出，本設(shè)計使用T2正向輸出，晶閘管S1、S2的陽極連接控制線圈懸浮高度的滑動變阻器的固定端的兩端，作為交流調(diào)壓觸發(fā)模塊的模擬量的輸出端來控制線圈懸浮高度。
[0021]所述觸發(fā)電路作用是產(chǎn)生符合要求的門極觸發(fā)脈沖，保證晶閘管S2在需要要的時刻有阻斷轉(zhuǎn)為導(dǎo)通。所述觸發(fā)電路包括觸發(fā)芯片KJ004、變阻器vp、vy、電位器Rpl、變壓器T3、電阻Rl至R6、電容C1、C2。所述交流調(diào)壓電路的三極管vtl、vt2的基極分別經(jīng)過電阻連接到觸發(fā)芯片KJ004的引腳15和引腳1，觸發(fā)芯片KJ004的引腳I和15作為KJ004所組成的觸發(fā)電路的輸出，輸出信號控制晶閘管SI與S2的通斷來獲取調(diào)壓信號。其中觸發(fā)芯片KJ004的引腳8依次連接電阻R4和變壓器T3后接地，引腳4輸出與參考信號相同步的鋸齒波，引腳4和引腳9通過電阻R3相連，引腳9與電阻Rl、R2的一端相連，電阻Rl的另一端連接到變阻器vp的調(diào)節(jié)端，電阻R2的另一端連接到變阻器vy的調(diào)節(jié)端，變阻器vp、vy串聯(lián)后連接在+15V電源和地之間，引腳3與引腳4直接連接電容Cl，引腳3后還依次連接電阻R6、電位器RP后接地，通過調(diào)節(jié)電位器RP用來改變鋸齒波的斜率，引腳11腳和12腳之間接電容C2后連接到電阻R7的一端，電阻R7的另一端和引腳16連接+15V電源。
[0022]在電源的每半個周期內(nèi)觸發(fā)電路觸發(fā)一次晶閘管S1、S2，使之導(dǎo)通。與相控整流電路一樣，通過控制晶閘管S1、S2開通時所對應(yīng)的相位，可以方便的調(diào)節(jié)交流輸出電壓的有效值，從而達到交流調(diào)壓的目的。其晶閘管S2可以利用電源自然換相，無需強迫關(guān)掉電路，并可實現(xiàn)電壓的平滑調(diào)節(jié)，系統(tǒng)響應(yīng)速度較快。綜上所述，當單相交流調(diào)壓電路帶感性負載時，為了可靠、有效的工作，并實現(xiàn)調(diào)壓的目的，應(yīng)使控制角的移相范圍保持在f〈al80°〈之間，同時為了避免出現(xiàn)直流分量，晶閘管的控制脈沖應(yīng)采用寬脈沖或脈沖列觸發(fā)。
[0023]工作原理敘述如下:
[0024]其中8腳連接的電阻一般資料都給出了計算方法，R4=同步電壓/2?3X103(Ω )，這個公式是一個經(jīng)驗公式，并不是說連個電阻就能實現(xiàn)同步，能否實現(xiàn)同步需要進行實驗調(diào)試，選擇合適得同步電阻是關(guān)鍵。同步電壓加上后，在芯片的引腳4就形成了與參考信號相同步的鋸齒波，鋸齒波電壓、移相電壓Vy和偏移電壓Vp在綜合腳使能。在鋸齒波固定時，如果移相電壓Vy至零，那么改變偏移電壓Vp就是在改變所發(fā)脈沖的起始位置，也就是在我們在外的控制移相電壓Vy為OV時的初始α角。將偏移電壓Vp固定后,我們就可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)移相電壓Vy進而輸出我們所需要的α角了。如果僅僅通過改變移相電壓Vy和偏移電壓Vp無法輸出理想的脈沖或者感覺這兩個電壓的控制作用不理想，那么我們可以通過改變鋸齒波的斜率，我們改變了鋸齒波斜率之后在重新通過移相電壓Vy和偏移電壓Vp對觸發(fā)脈沖進行調(diào)節(jié)，如此反復(fù)的進行調(diào)試，直到移相電壓Vy和偏移電壓Vp的控制作用比較理想為止。鋸齒波的斜率是通過引腳3連接的電容Cl和電阻R6進行改變的，一般我們是通過調(diào)節(jié)電位器RPl實現(xiàn)的。觸發(fā)脈沖的脈寬也是可以調(diào)節(jié)的，通過引腳11和引腳12之間的電容C2和引腳12與引腳16之間的電阻R7的改變實現(xiàn)的。經(jīng)過鋸齒波電壓、移相電壓Vy和偏移電壓Vp在綜合腳(引腳9)的電壓綜合比較之后，觸發(fā)芯片KJ004就會在引腳13輸出脈沖，而這個脈沖是正反兩路驅(qū)動信號的合成脈沖，我們是不能用的，芯片內(nèi)部有脈沖選擇電路，經(jīng)過此電路進行脈沖選擇后就可輸出正反兩路脈沖由1、15腳輸出進而控制晶閘管。引腳13的作用主要是用來將信號傳送給觸發(fā)芯片KJ004進行脈沖調(diào)制的，將驅(qū)動脈沖打碎。經(jīng)過觸發(fā)芯片KJ004的調(diào)制后，使能信號由引腳14輸入，控制觸發(fā)芯片KJ004輸出經(jīng)過調(diào)制后的驅(qū)動信號。也就是說，引腳13輸出和引腳14輸出的信號并不是驅(qū)動信號，而是一個控制信號，用于驅(qū)動脈沖變?yōu)楦哳l的調(diào)制脈沖的。
[0025]參閱圖4a至圖4c，所述串口 A/D轉(zhuǎn)換電路模塊包括電源電路、信號處理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路路，其中電源電路連接到信號處理電路，信號處理電路通過A/D轉(zhuǎn)換電路連接到單片機電路。電源電路，信號處理電路以及電源電路均采用現(xiàn)有電路，不再贅述。
[0026]重點參閱圖4c，A/D轉(zhuǎn)換電路包括DS7950芯片U5，它有30個引腳，需外部基準電壓為2.5V，內(nèi)部包含4路復(fù)用器，其引腳5接5V電源，電容C16，C17并聯(lián)在引腳5和引腳10之間，引腳9、引腳22、引腳27接地，引腳12、14、18、20(CH1\CH2\CH3\CH4)為芯片U5的輸入端口。上述交流調(diào)壓觸發(fā)模塊調(diào)節(jié)懸浮線圈高度輸出的模擬電壓接到該ADS7950芯片U5第12腳(CH3) ,ADS7950芯片U5輸出數(shù)字量的引腳13 (NC3)連接單片機MSP430F5438A的JB 口。如果需要擴展的話，還可以在A/D轉(zhuǎn)換電路和單片機之間加入接口電路，如圖4c中的為擴展芯片Header8x2，與ADS7905對應(yīng)相接。
[0027]通過所述鍵盤電路來調(diào)節(jié)懸浮線圈高度，并通過所述顯示電路顯示處理過程。
[0028]本實用新型機器人的磁懸浮控制器電路的工作過程如下所述:單片機電路控制交流調(diào)壓觸發(fā)模塊實現(xiàn)懸浮線圈的調(diào)壓，產(chǎn)生的模擬信號經(jīng)過串口 A/D轉(zhuǎn)換電路變換后送入單片機，實現(xiàn)對線圈高度的閉環(huán)控制。
[0029]以上所述僅為本實用新型創(chuàng)造的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型創(chuàng)造，凡在本實用新型創(chuàng)造的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型創(chuàng)造的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種機器人的磁懸浮控制器電路，其特征在于:包括單片機電路、顯示電路、鍵盤電路、交流調(diào)壓觸發(fā)模塊、串口 AD轉(zhuǎn)換電路模塊、電源，所述顯示電路、鍵盤電路、交流調(diào)壓觸發(fā)模塊、串口 AD轉(zhuǎn)換電路模塊、電源均連接到單片機電路，交流調(diào)壓觸發(fā)模塊對機器人線圈懸浮進行高度調(diào)節(jié)后產(chǎn)生的模擬信號經(jīng)過串口 AD轉(zhuǎn)換電路模塊變換后送入單片機。
2.如權(quán)利要求1所述的機器人的磁懸浮控制器電路，其特征在于:所述交流調(diào)壓觸發(fā)模塊包括相互連接的交流調(diào)壓電路及觸發(fā)電路兩部分。
3.如權(quán)利要求2所述的機器人的磁懸浮控制器電路，其特征在于:所述交流調(diào)壓電路包括變壓器T1、T2、晶閘管S1，S2、三極管vtl、vt2、二極管D2、D4，所述變壓器Tl的次級線圈的首端和末端分別連接晶閘管SI的陰極和門極，變壓器Tl的初級線圈的首端接二極管D2的陰極，二極管D2的陽極接三極管vtl的集電極，變壓器Tl的初級線圈的末端也接三極管vtl的集電極，三極管vtl的發(fā)射極接地，三極管vtl的基極通過電阻R8連接到觸發(fā)電路；所述變壓器T2的次級線圈的首端和末端分別連接晶閘管S2的陰極和門極，變壓器T2的初級線圈的首端接二極管D4的陰極，二極管D4的陽極接三極管vt2的集電極，變壓器T2的初級線圈的末端也接三極管vt2的集電極，三極管vt2的發(fā)射極接地，三極管vt2的基極通過電阻RlO連接到觸發(fā)電路，晶閘管S1、S2的陽極連接控制線圈懸浮高度的滑動變阻器的固定端的兩端。
4.如權(quán)利要求3所述的機器人的磁懸浮控制器電路，其特征在于:所述觸發(fā)電路包括觸發(fā)芯片KJ004、變阻器vp、vy、電位器Rpl、變壓器T3、電阻Rl至R6、電容C1、C2，所述交流調(diào)壓電路的三極管vtl、vt2的基極分別經(jīng)過電阻連接到觸發(fā)芯片KJ004的引腳15和引腳I，其中觸發(fā)芯片KJ004的引腳8依次連接電阻R4和變壓器T3后接地，引腳4和引腳9通過電阻R3相連，引腳9與電阻Rl、R2的一端相連，電阻Rl的另一端連接到變阻器vp的調(diào)節(jié)端，電阻R2的另一端連接到變阻器vy的調(diào)節(jié)端，變阻器vp、vy串聯(lián)后連接在+15V電源和地之間，引腳3與引腳4直接連接電容Cl，引腳3后還依次連接電阻R6、電位器RP后接地，引腳11腳和12腳之間接電容C2后連接到電阻R7的一端，電阻R7的另一端和引腳16連接+15V電源。
5.如權(quán)利要求1所述的機器人的磁懸浮控制器電路，其特征在于:所述串口A/D轉(zhuǎn)換電路模塊包括電源電路、信號處理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路路，其中電源電路連接到信號處理電路，信號處理電路通過A/D轉(zhuǎn)換電路連接到單片機電路。
6.如權(quán)利要求5所述的機器人的磁懸浮控制器電路，其特征在于:所述A/D轉(zhuǎn)換電路包括DS7950芯片，其引腳5接5V電源，電容C16、C17并聯(lián)在引腳5和引腳10之間，引腳9、引腳22、引腳27接地，引腳12、14、18、20(CH1\CH2\CH3\CH4)為芯片的輸入端口，所述交流調(diào)壓觸發(fā)模塊對機器人線圈懸浮進行高度調(diào)節(jié)后產(chǎn)生的模擬信號接到該ADS7950芯片的引腳12(CH3)，ADS7950芯片輸出數(shù)字量的引腳13連接單片機電路。
【文檔編號】G05B19/042GK203786503SQ201420140856
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月26日
【發(fā)明者】向楠, 朱煉, 劉領(lǐng), 尹晶晶, 耿婧 申請人:安徽國防科技職業(yè)學(xué)院