一種電機(jī)控制電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種電機(jī)控制電路，包括上位機(jī)控制電路和電源，還包括下位機(jī)控制電路、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路以及多個步進(jìn)電機(jī)，所述下位機(jī)控制電路包括MCU控制電路和FPGA控制電路，所述電源分別與所述上位機(jī)控制電路、MCU控制電路、FPGA控制電路、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路和多個步進(jìn)電機(jī)連接，所述MCU控制電路分別與所述上位機(jī)控制電路和FPGA控制電路電連接，所述FPGA控制電路與所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路電連接，所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路與所述多個步進(jìn)電機(jī)電連接。本電機(jī)控制電路較為簡單，成本較低。
【專利說明】-種電機(jī)控制電路 【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種電機(jī)控制電路。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 當(dāng)前小型自動化設(shè)備及醫(yī)療設(shè)備中，常見的驅(qū)動方案如圖1和圖2所示。
[0003] 如圖1所示的方案一中，利用PC機(jī)作為人機(jī)交互端，利用專用電機(jī)驅(qū)動卡驅(qū)動電 機(jī)，并結(jié)合編碼器形成閉環(huán)控制；PC機(jī)通過串口獲取MCU控制板采集到的傳感器信號并驅(qū) 動閥這類設(shè)備。
[0004] 如圖2所示的方案二中，PC機(jī)或者ARM工控板作為人機(jī)交互端，PC機(jī)通過串口與 MCU控制板1交互指令，獲取采集到的傳感器信號并驅(qū)動閥這類設(shè)備；MCU控制板1通過485 總線與MCU控制板2和MCU控制板3交互指令驅(qū)動電機(jī)，并結(jié)合編碼器形成閉環(huán)控制。
[0005] 方案一中，PC作為主控單元，控制整個系統(tǒng)的運(yùn)作流程，而由于PC機(jī)的軟件及硬 件的特性，存在系統(tǒng)崩潰的可能性很高，同時成本較高。
[0006] 方案二中，在電機(jī)驅(qū)動的方案中，每一臺電機(jī)必需由一只MCU單獨(dú)控制，當(dāng)系統(tǒng)中 電機(jī)的數(shù)目過多時，硬件系統(tǒng)將變得很復(fù)雜，同時成本很高。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0007] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種電機(jī)控制電路，以達(dá)到利用較 簡單的電路控制較多的步進(jìn)電機(jī)。
[0008] -種電機(jī)控制電路，包括上位機(jī)控制電路和電源，還包括下位機(jī)控制電路、步進(jìn)電 機(jī)驅(qū)動電路以及多個步進(jìn)電機(jī)，所述下位機(jī)控制電路包括MCU控制電路和FPGA控制電路， 所述電源分別與所述上位機(jī)控制電路、MCU控制電路、FPGA控制電路、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路和 多個步進(jìn)電機(jī)連接，所述MCU控制電路分別與所述上位機(jī)控制電路和FPGA控制電路電連 接，所述FPGA控制電路與所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路電連接，所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路與所述多 個步進(jìn)電機(jī)電連接。
[0009] 在一個實(shí)施例中，還包括信號處理電路和用于反饋步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)位置的步進(jìn)電機(jī) 光耦，所述信號處理電路分別與所述MCU控制電路和所述步進(jìn)電機(jī)光耦電連接。
[0010] 在一個實(shí)施例中，還包括信號處理電路和步進(jìn)電機(jī)編碼器，所述信號處理電路分 別與所述MCU控制電路和步進(jìn)電機(jī)編碼器電連接。
[0011] 在一個實(shí)施例中，還包括PWM驅(qū)動電路和發(fā)熱器，所述PWM驅(qū)動電路分別與所述 FPGA控制電路和發(fā)熱器電連接。
[0012] 在一個實(shí)施例中，還包括信號處理電路、PWM驅(qū)動電路、氣體傳感器和排氣風(fēng)扇，所 述信號處理電路分別與所述MCU控制電路和氣體傳感器電連接，所述PWM驅(qū)動電路分別與 所述FPGA控制電路和所述排氣風(fēng)扇電連接。
[0013] 在一個實(shí)施例中，還包括信號處理電路、PWM驅(qū)動電路、電磁閥和液箱液位傳感器， 所述PWM驅(qū)動電路分別與所述FPGA控制電路和電磁閥電連接，所述信號處理電路分別與 MCU控制電路和所述液箱液位傳感器電連接。
[0014] 在一個實(shí)施例中，還包括信號處理電路、過零檢測電路、烤箱溫度傳感器、烤箱發(fā) 熱器和PWM驅(qū)動電路，所述信號處理電路分別與所述MCU控制電路、所述過零檢測電路和烤 箱溫度傳感器電連接，所述PWM驅(qū)動電路分別與所述FPGA控制電路和烤箱發(fā)熱器電連接。
[0015] 在一個實(shí)施例中，還包括液盤液位傳感器，所述液盤用于盛裝從液箱溢出的液體， 所述信號處理電路與所述液盤液位傳感器電連接。
[0016] 采用MCU控制電路和FPGA控制電路通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路對多個步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行 驅(qū)動，使得電路較為簡單，成本較低。 【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0017] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)中一種方案的電機(jī)控制原理框圖；
[0018] 圖2是現(xiàn)有技術(shù)中另一種方案的電機(jī)控制原理框圖；
[0019] 圖3是本實(shí)用新型一種實(shí)施例的電極控制電路框圖。 【【具體實(shí)施方式】】
[0020] 以下對實(shí)用新型的較佳實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0021] 如圖3所示，一種實(shí)施例的電機(jī)控制電路，包括電源、上位機(jī)控制電路、下位機(jī)控 制電路、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路以及多個步進(jìn)電機(jī)，所述下位機(jī)控制電路包括MCU控制電路和 FPGA控制電路，所述電源分別與所述上位機(jī)控制電路、MCU控制電路、FPGA控制電路、步進(jìn) 電機(jī)驅(qū)動電路和多個步進(jìn)電機(jī)連接，所述MCU控制電路分別與所述上位機(jī)控制電路和FPGA 控制電路電連接，所述FPGA控制電路與所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路電連接，所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動 電路與所述多個步進(jìn)電機(jī)電連接。
[0022] 上位機(jī)控制電路可以采用PC機(jī)或者ARM工控板平臺，通過網(wǎng)口、串口或者WIFI等 接口與第三方的系統(tǒng)（例如醫(yī)院、血站和PC系統(tǒng)等）進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，而觸摸屏和觸摸屏控 制器與上位機(jī)電連接，接口可以采用低壓差分信號接口 LVDS，用戶可以通過觸摸屏對上位 機(jī)進(jìn)行操作。上位機(jī)通過語音功放電路分別與左喇叭和右喇叭連接，從上位機(jī)輸出的語音 信息可以通過左喇叭和右喇叭轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的語音。
[0023] MCU控制電路可以通過RS323接口與上位機(jī)連接，MCU控制電路接收上位機(jī)的控制 信息后，例如對步進(jìn)電機(jī)的控制信息，向FPGA控制電路發(fā)送對應(yīng)的控制，而FPGA控制電路 根據(jù)該控制信息通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動。
[0024] 電機(jī)控制電路還可以包括信號處理電路和PWM驅(qū)動電路、以及與信號處理電路電 連接的水箱溫度傳感器、烤箱溫度傳感器、氣體傳感器、步進(jìn)電機(jī)編碼器、水箱液位光耦、水 盤液位光耦、步進(jìn)電機(jī)光耦和過零檢測電路、以及與PWM驅(qū)動電路電連接的水箱發(fā)熱器、烤 箱發(fā)熱器、烤箱風(fēng)扇、排廢氣風(fēng)扇和電磁閥。
[0025] 水箱用于盛裝水，其內(nèi)設(shè)置水箱溫度傳感器、水箱液位光耦和水箱發(fā)熱器，向水箱 內(nèi)供水的水管上設(shè)有電磁閥，水箱溫度傳感器用于檢測水箱內(nèi)的水的溫度，信號處理電路 將檢測到的水溫發(fā)送給MCU控制電路，MCU控制電路判斷該水溫是否與設(shè)定的溫度相同，若 小于則向FPGA控制電路發(fā)送控制信息，F(xiàn)PGA控制電路通過控制PWM驅(qū)動電路輸出相應(yīng)占 空比的脈沖，使水箱發(fā)熱器進(jìn)行加熱。水箱液位光耦用于檢測水箱內(nèi)的水位是否超出設(shè)定 水位，若超出，信號處理電路發(fā)送相應(yīng)信號給MCU控制電路，MCU控制電路發(fā)送控制指令給 FPGA控制電路，F(xiàn)PGA控制電路對PWM驅(qū)動電路進(jìn)行控制，使PWM驅(qū)動電路輸出高電平或低 電平而使電磁閥關(guān)閉，從而停止向水箱內(nèi)注水。
[0026] 水盤用于盛裝從水箱中溢出的水或液體，由于水盤內(nèi)的水還有可能有其他來源， 例如用戶將測試后的水倒入該水盤，水盤內(nèi)設(shè)置有水盤液位光耦，同樣，水盤液位光耦用于 檢測水盤內(nèi)的水位是否超出設(shè)定水位，若超出，信號處理電路發(fā)送相應(yīng)信號給MCU控制電 路，MCU控制電路發(fā)送控制指令給FPGA控制電路，F(xiàn)PGA控制電路對PWM驅(qū)動電路進(jìn)行控制， 使PWM驅(qū)動電路輸出高電平或低電平而使電磁閥關(guān)閉，從而停止向水箱內(nèi)注水。
[0027] 步進(jìn)電機(jī)光耦用于檢測步進(jìn)電機(jī)是否到達(dá)初始位置。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)處于初始位置 時，步進(jìn)電機(jī)光耦輸出高電平（低電平），當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動到其他位置時，步進(jìn)電機(jī)光耦輸 出低電平（高電平），信號處理電路可以將步進(jìn)電機(jī)光耦輸出信號發(fā)送給MCU控制電路，MCU 控制電路再判斷步進(jìn)電機(jī)是否回到初始位置，從而形成了對步進(jìn)電機(jī)的閉環(huán)控制。步進(jìn)電 機(jī)編碼器對步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角進(jìn)行檢測，信號處理電路將檢測到的步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)發(fā)送 到MCU控制電路，MCU控制電路再判斷該轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)是否與預(yù)期的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)角相同。
[0028] 烤箱包括烤箱溫度傳感器、烤箱風(fēng)扇和烤箱發(fā)熱器，烤箱溫度傳感器檢測烤箱內(nèi) 的溫度，信號處理電路將檢測到的烤箱內(nèi)的溫度發(fā)送給MCU控制電路，MCU控制電路比較該 溫度是否小于設(shè)定的溫度，若小于，則向FPGA控制電路發(fā)送控制指令，F(xiàn)PGA控制電路控制 PWM驅(qū)動電路發(fā)出相應(yīng)占空比的PWM信號，對與烤箱發(fā)熱器串聯(lián)的開關(guān)管進(jìn)行控制，從而使 烤箱發(fā)熱器進(jìn)行工作。另外，當(dāng)烤箱發(fā)熱器是直接利用交流電源進(jìn)行驅(qū)動時，通過過零檢測 電路檢測到交流電的過零點(diǎn)，然后信號處理電路發(fā)送信號給MCU控制電路，MCU控制電路通 過FPGA控制電路和PWM驅(qū)動電路，控制烤箱發(fā)熱器串聯(lián)的開關(guān)管在一個交流電源周期內(nèi)的 導(dǎo)通角，從而控制烤箱發(fā)熱器的加熱功率。
[0029] FPGA控制電路也可以控制PWM驅(qū)動電路對烤箱風(fēng)扇進(jìn)行驅(qū)動，以排出烤箱內(nèi)的氣 體。
[0030] 具有本電機(jī)控制電路的設(shè)備內(nèi)設(shè)有測試箱，其設(shè)有氣體傳感器和排廢氣風(fēng)扇。氣 體傳感器用于檢測測試箱內(nèi)的氣體的含量，信號處理電路將該含量發(fā)送給MCU控制電路， 當(dāng)MCU控制電路判斷該氣體含量超出預(yù)設(shè)值時，通過控制FPGA控制電路控制PWM驅(qū)動電 路，從而對排廢氣風(fēng)扇進(jìn)行驅(qū)動以排出廢氣。
[0031] 當(dāng)FPGA控制電路完成MCU控制電路的指令后，返回相應(yīng)的完成信號給MCU控制電 路。
[0032] 本電機(jī)控制電路的電源包括交流輸入及保護(hù)電路、UPS電源、第一開關(guān)電源、第二 開關(guān)電源和電源板，交流輸入及保護(hù)電路與UPS電源連接，第一開關(guān)電源和第二開關(guān)電源 與UPS電源連接，電源板與第一開關(guān)電源連接。當(dāng)交流輸入端的輸入電源正常時，其對第一 開關(guān)電源和第二開關(guān)電源進(jìn)行供電，UPS電源進(jìn)行儲能；當(dāng)交流輸入端的輸入電源突然斷 電，UPS電源工作，對第一開關(guān)電源和第二開關(guān)電源進(jìn)行供電，第一開關(guān)電源輸出的電壓接 入電源板上的多個接口上，以供相應(yīng)的電路使用。
[0033] 以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能 認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本實(shí)用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù) 人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視 為屬于本實(shí)用新型由所提交的權(quán)利要求書確定的專利保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種電機(jī)控制電路，包括上位機(jī)控制電路和電源，其特征是，還包括下位機(jī)控制電 路、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路以及多個步進(jìn)電機(jī)，所述下位機(jī)控制電路包括MCU控制電路和FPGA 控制電路，所述電源分別與所述上位機(jī)控制電路、MCU控制電路、FPGA控制電路、步進(jìn)電機(jī) 驅(qū)動電路和多個步進(jìn)電機(jī)連接，所述MCU控制電路分別與所述上位機(jī)控制電路和FPGA控制 電路電連接，所述FPGA控制電路與所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路電連接，所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路 與所述多個步進(jìn)電機(jī)電連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的電機(jī)控制電路，其特征是：還包括信號處理電路和用于反饋步 進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)位置的步進(jìn)電機(jī)光耦，所述信號處理電路分別與所述MCU控制電路和所述步進(jìn) 電機(jī)光耦電連接。
3. 如權(quán)利要求1所述的電機(jī)控制電路，其特征是：還包括信號處理電路和步進(jìn)電機(jī)編 碼器，所述信號處理電路分別與所述MCU控制電路和步進(jìn)電機(jī)編碼器電連接。
4. 如權(quán)利要求1所述的電機(jī)控制電路，其特征是：還包括PWM驅(qū)動電路和發(fā)熱器，所述 PWM驅(qū)動電路分別與所述FPGA控制電路和發(fā)熱器電連接。
5. 如權(quán)利要求1所述的電機(jī)控制電路，其特征是：還包括信號處理電路、PWM驅(qū)動電 路、氣體傳感器和排氣風(fēng)扇，所述信號處理電路分別與所述MCU控制電路和氣體傳感器電 連接，所述PWM驅(qū)動電路分別與所述FPGA控制電路和所述排氣風(fēng)扇電連接。
6. 如權(quán)利要求1所述的電機(jī)控制電路，其特征是：還包括信號處理電路、PWM驅(qū)動電路、 電磁閥和液箱液位傳感器，所述PWM驅(qū)動電路分別與所述FPGA控制電路和電磁閥電連接， 所述信號處理電路分別與MCU控制電路和所述液箱液位傳感器電連接。
7. 如權(quán)利要求1所述的電機(jī)控制電路，其特征是：還包括信號處理電路、過零檢測電 路、烤箱溫度傳感器、烤箱發(fā)熱器和PWM驅(qū)動電路，所述信號處理電路分別與所述MCU控制 電路、所述過零檢測電路和烤箱溫度傳感器電連接，所述PWM驅(qū)動電路分別與所述FPGA控 制電路和烤箱發(fā)熱器電連接。
8. 如權(quán)利要求6所述的電機(jī)控制電路，其特征是：還包括液盤液位傳感器，所述液盤用 于盛裝從液箱溢出的液體，所述信號處理電路與所述液盤液位傳感器電連接。
【文檔編號】G05B19/418GK203838546SQ201420159243
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月2日
【發(fā)明者】韋建飛 申請人:深圳市達(dá)科為醫(yī)療科技有限公司