位移臺通用運動控制系統的制作方法
【專利摘要】一種位移臺通用運動控制系統，包括上位機、運動控制器、電機驅動器、電機、運動執行機構和可編程電平轉換電路板，所述的上位機與運動控制器通信連接；該運動控制器的控制信號輸出端與所述的電機驅動器的輸入端相連；該電機驅動器的輸出端與所述的電機的控制端相連；電機通過聯軸器與所述的運動執行機構相連；該運動執行機構的限位開關輸出端與所述的可編程電平轉換電路板限位輸入端相連，所述的運動控制器的數字信號輸出端與所述的可編程電平轉換電路板的數字信號輸入端相連，所述的可編程電平轉換電路板的輸出端與所述的運動控制器的限位輸入端相連。本發明解決了運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格限定的問題。
【專利說明】位移臺通用運動控制系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及位移臺，特別是一種位移臺通用的運動控制系統。
【背景技術】
[0002]運動控制器是運動控制系統的核心，一些運動控制器要求所控制的運動執行機構有相同的限位開關有效輸入電平，對輸入有效電平的實際電壓范圍也有限定。但是不同廠商生產的運動執行機構所自帶的限位開關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動控制系統不能通用的問題。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種位移臺通用運動控制系統，解決運動控制系統中的運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格限定的問題。
[0004]本發明的技術解決方案如下:
[0005]一種位移臺通用運動控制系統，特點在于其構成包括上位機、運動控制器、電機驅動器、電機、運動執行機構和可編程電平轉換電路板，所述的上位機與運動控制器通信連接；該運動控制器的控制信號輸出端與所述的電機驅動器的輸入端相連；該電機驅動器的輸出端與所述的電機的控制端相連；電機通過聯軸器與所述的運動執行機構相連；該運動執行機構的限位開關輸出端與所述的可編程電平轉換電路板限位輸入端相連，所述的運動控制器的數字信號輸出端與所述的可編程電平轉換電路板的數字信號輸入端相連，所述的可編程電平轉換電路板的輸出端與所述的運動控制器的限位輸入端相連。
[0006]所述的上位機是個人電腦或嵌入式系統。
[0007]所述的電機是步進電機、伺服電機、直線電機、壓電陶瓷電機或超聲馬達產生旋轉或直線運動的機構。
[0008]所述的運動執行機構是位移臺、調整架電動機械機構。
[0009]所述的可編程電平轉換電路板包括可編程處理器和電平轉換電路。
[0010]所述的可編程處理器是單片機、CPLD或FPGA可編程邏輯器件。
[0011]所述的電平轉換電路由NPN三極管，基極偏置電阻，集電極負載電阻和發光二級管組成。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三級管的發射極與地相連，NPN三極管集電極經發光二級管、集電極負載電阻與電源相連，從所述的發光二級管和集電極負載電阻的連接點引出一個信號輸出端口接入到運動控制器的限位輸入端。
[0012]本發明的優點是:
[0013]利用可編程電平轉換電路板解決了運動控制系統中的運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格限定的問題，擴大的運動控制器的使用范圍，使整個系統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是本發明位移臺通用運動控制系統較佳實施例的系統框架圖。
[0015]圖2是本發明可編程電平轉換電路板實施例的框圖。
[0016]圖3是本發明可編程電平轉換電路板的實現電路。
[0017]表I是本發明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是本發明的位移臺通用運動控制系統較佳實施的系統框架圖。由圖1可見，本發明位移臺通用運動控制系統包括上位機1，運動控制器2，電機驅動器3，電機4，運動執行機構5和可編程電平轉換電路板6。
[0019]上位機I與運動控制器2進行通信連接；運動控制器2發出的脈沖和方向控制信號與電機驅動器3相連；電機驅動器3的驅動信號與電機4相連；電機4通過聯軸器與運動執行機構5相連；運動控制器2的數字信號輸出端與可編程電平轉換電路板6的數字信號輸入端相連；運動執行機構5的限位開關5a輸出的信號接入到可編程電平轉換電路板6中的限位輸入端；可編程電平轉換電路板6輸出的信號接入運動控制器2的限位輸入端。
[0020]所述的上位機I為個人電腦。
[0021]所述的運動控制器2為步進電機控制器，本實例采用美國ARCUSTECHN0L0GY公司生產的PMX控制器。
[0022]所述的電機驅動器3為步進電機驅動器。
[0023]所述的電機4為步進電機。
[0024]所述的運動執行機構5為線性位移臺或者旋轉位移臺。
[0025]所述的可編程電平轉換電路板6包括一個可編程處理器7和電平轉換電路8。
[0026]可編程處理器7為通過51內核擴展出來的單片機。
[0027]所述的可編程電平轉換電路板6是由可編程處理器7，排阻16，晶振電路18，復位電路19，NPN三極管9，基極偏置電阻10，集電極負載電阻11以及發光二級管12組成。晶振電路18由晶振負載電容18a，18b以及晶振18c組成；復位電路19由分壓電阻19a、19b以及電解電容19c與按鍵19d組成。運動控制器2的數字輸出信號14，限位開關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發射極與地相連，NPN三極管9集電極經發光二級管12、集電極負載電阻11與電源相連，并從發光二級管12和集電極負載電阻11的連接點引出一個信號輸出端口 13接入到運動控制器2限位輸入端。
[0028]所述的運動控制器2通過USB線與上位機I相連通信，用于接收上位機I發送的各種參數和命令，比如速度參數設置，閉環參數設置等參數。
[0029]所述的電機驅動器3在接收到運動控制器2發送的脈沖和方向信號后，驅動電機4進行運動，從而電機4驅動運動執行機構5。
[0030]所述的運動執行機構5自帶的限位開關5a在運動執行機構5上電的時候，運動執行機構5限位開關5a將返回限位開關信號給運動控制器2，來確定是否運動執行機構5已經觸發了限位開關5a。由于不同的運動執行機構5所自帶的限位開關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，所以將運動執行機構5的限位開關5a返回的限位信號通過可編程電平轉換電路板6，然后將轉換后的輸出信號與運動控制器2限位輸入端一一相連，當運動執行機構5在行程過程中，觸發了限位開關5a，那么運動控制器2就會停止向電機驅動器3發送脈沖與方向信號并使運動執行機構5禁止向觸發限位方向上繼續運動。
[0031]可編程電平轉換電路板6中的電平轉換電路8具體工作過程如下:
[0032]設置運動控制器2限位輸入為低電平有效；
[0033]當限位開關5a輸出信號是高電平有效時，上位機I設置運動控制器2數字輸出信號為高電平，則當可編程處理器7接收到限位開關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，與運動控制器2限位輸入匹配；
[0034]當限位開關5a輸出信號是低電平有效時，上位機設置運動控制器2數字輸出信號為低電平，則當可編程處理器7接收到限位開關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，與運動控制器2限位輸入匹配；
[0035]在限位開關5a輸出信號有效電平與運動控制器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1所示。
[0036]表1可編程處理器輸出、NPN三極管集電極輸出電平
[0037]
【權利要求】
1.一種位移臺通用運動控制系統，特征在于其構成包括上位機、運動控制器、電機驅動器、電機、運動執行機構和可編程電平轉換電路板，所述的上位機與運動控制器通信連接；該運動控制器的控制信號輸出端與所述的電機驅動器的輸入端相連；該電機驅動器的輸出端與所述的電機的控制端相連；電機通過聯軸器與所述的運動執行機構相連；該運動執行機構的限位開關輸出端與所述的可編程電平轉換電路板限位輸入端相連，所述的運動控制器的數字信號輸出端與所述的可編程電平轉換電路板的數字信號輸入端相連，所述的可編程電平轉換電路板的輸出端與所述的運動控制器的限位輸入端相連。
2.根據權利要求1所述的位移臺通用運動控制系統，其特征在于所述的上位機是個人電腦或嵌入式系統。
3.根據權利要求1所述的位移臺通用運動控制系統，其特征在于所述的電機是步進電機、伺服電機、直線電機、壓電陶瓷電機或超聲馬達產生旋轉或直線運動的機構。
4.根據權利要求1所述的位移臺通用運動控制系統，其特征在于所述的運動執行機構是位移臺、調整架電動機械機構。
5.根據權利要求1所述的位移臺通用運動控制系統，其特征在于所述的可編程電平轉換電路板包括可編程處理器和電平轉換電路。
6.根據權利要求1所述的位移臺通用運動控制系統，其特征在于所述的可編程處理器是單片機、CPLD或FPGA可編程邏輯器件。
7.根據權利要求1所述的位移臺通用運動控制系統，其特征在于所述的電平轉換電路由NPN三極管，基極偏置電阻，集電極負載電阻和發光二級管組成。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三級管的發射極與地相連，NPN三極管集電極經發光二級管、集電極負載電阻與電源相連，從所述的發光二級管和集電極負載電阻的連接點引出一個信號輸出端口接入到運動控制器的限位輸入端。
【文檔編號】G05B19/042GK104007684SQ201410081753
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年3月7日 優先權日:2014年3月7日
【發明者】郭福東, 王向朝, 唐鋒 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所