中药煎药设备电动挤压装置的控制装置及控制方法_2

文档序号:9818677阅读:来源:国知局
确定,第二级跟随 稳定输出电压信号。
[0023] 本发明采用更小巧的位移控制方案,适用于比较狭窄的空间里,过检测电流的方 式控制电机,节省了力传感器的应用,降低了安装设计的难度,在实现了电子控制的同时, 提高了控制精度,提高了重复性,方便了中药煎煮设备的可操作性,解放了一部分中药煎煮 高强度的劳动力。本专利采用顶针的机械传动位移的方法,以及电机电流变化的检测控制 相结合的方案,也可与称重传感器相结合来实现控制,解决了中药煎煮过程中,精准挤压的 控制问题:
[0024] 1、控制顶针安装在外套筒内,保护了其不受外力的影响,实现精准控制的目的; [0025] 2、顶针的安装位置比较小,适用安装在比较小的空间内,且通过物理方式改变位 移,提尚了其精准控制的重复性;
[0026] 3、通过单片机检测采集电机的电流变化,将采集的电流转换成电压的形式准确无 误的输出给单片机,控制其上下位移的限度,起到了安全保护的作用,增强了可操作性,有 利于进一步实现自动化控制。
[【附图说明】]
[0027] 图1为本发明顶针检测装置结构图 [0028] 图2为电机控制电路图
[0029]图3为电流检测电路图 [0030]图4为电机限位电路图 [0031]图5为单片机控制电路图 [0032]图6为控制流程图 [0033]图7为安装结构图 [0034]图8为局部放大图 [0035]图9为称重传感器电路图
[0036] 图中标记说明 rnn^7i
[【具体实施方式】]
[0038]现结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步阐述,相信对本领域技术人员 来说是清楚的。
[0039]中药煎药设备电动挤压装置的控制装置,如图1、7、8所示,采用顶针5传递位移,电 动挤压装置的外套筒1上部安装转动轴承的板上打有顶针5位移的空位,顶针5安装在外套 筒1内部,与丝杆3顶部丝杆活铃4相抵,在丝杆3向上移动时,触碰到顶针5,由光电开关7检 测顶针5位移的位置,光电开关7与单片机控制电路控制连接,单片机控制电路通过电机控 制电路控制电机8停止,实现向上限位,同时在顶针的上部安装有弹簧6,弹簧6控制顶针5在 无触碰压力时,始终处于接受位移的位置,一端检测活铃4的触碰,受触碰后产生向上的位 移,另一端由光电开关7检测位移转化为数据传递给控制电路,由控制电路控制电机8的停 止,在丝杆3向下位移时,将顶针5弹压复位,实现重复控制,所述控制装置还设有电流检测 电路,所述电流检测电路检测到电机电流信号,并传输至单片机控制电路,当电机的电流输 出到达所设定的最高电流限制线时,单片机控制电路通过电机控制电路控制电机停止,实 现向下限位。
[0040]所述单片机控制电路中,使用ARM内核32位控制器作为整个系统的核心控制,控制 器的5、6接口依次串接电容C6和C7,并抽头一端接地,同时并接晶体振荡器Y1构成晶振电 路,控制器的VSS接口以及NRST接口接地,VDD接口接3.3V电,NI1,NI2,ΕΝΑ作为电机控制引 脚,CH2作为电机电流检测引脚,ΡΤ1作为称重传感器接口,主要特点在于其高精度与高速 度,能通过检测电流的变化快速的做出切换来控制电机运转。
[0041 ]如图2所示,所述电机控制电路中,使用四个大功率场效应管Ql、Q2、Q3、Q4以及 Μ0Τ1组成的Η桥电路作为电机的功率级驱动,大功率场效应管Q1、Q2、Q4、Q3顺次两两串接, Q1与Q2抽头一端连接至M0T1的1脚,Q3与Q4抽头一端连接至M0T1的3脚,M0T1的1脚以及3脚 之间通过电容CM串接,所述Q1、M0T1的1脚间抽头一端与Q1、Q3间抽头一端同时并接电阻RM1 与电容CM1的串联组、一个二极管DM1;所述Q2、M0T1的1脚间抽头一端与Q2、Q4间抽头一端同 时并接电阻RM2与电容CM2的串联组、一个二极管DM2、电阻RM6、电容CM6;所述Q3、Μ0Τ 1的3脚 间抽头一端与Ql、Q3间抽头一端同时并接电阻RM3与电容CM3的串联组、一个二极管DM3;所 述Q4、Μ0Τ 1的3脚间抽头一端与Q2、Q4间抽头一端同时并接电阻RM4与电容CM4的串联组、一 个二极管DM4、电阻RM5、电容CM5;通过对四个大功率场效应管Q1,Q2,Q3,Q4的控制使得M0T1 两端出现不同的电平,从而控制电机正反转。
[0042] 挤压完成后电机需要回位,所以需要正反转控制电路来驱动电机的运行,电机的 正转和反转通过传动装置连接并旋转丝杆3,丝杆3的正、反旋转带动丝杆活铃4上下移动, 丝杆活铃4固定在内套筒2上端,内套筒3下端固定压盘板11,通过压盘板11挤压煎药机内胆 13中的所煎煮的中药材,达到提高中药提取率的目的。
[0043] 电机通过电机控制电路图2,转动主动链轮9,由主动链轮通过链条,带动被动链轮 10,被动链轮10连接丝杆3,丝杆3传动丝杆活铃4,丝杆活铃4传动内套筒2,内套筒2带动压 板盘11实现挤压中药药渣的目的。
[0044] 如图3所示,电流检测电路,电流检测需要采样电阻和运算放大电路,使采集的电 流转换成电压的形式准确无误的输出给单片机。使用轨到轨运放放大电路把微弱的电流信 号放大以便控制器检测,信号从信号输入端CH1输入,从信号输出端CH2输出,信号输入端 CH1连接至放大器U7A的正极,放大器U7A的输出端通过电阻R18串接至放大器U7B的正极,放 大器U7B的输出端通过电阻R19连接至信号输出端CH2;放大器U7A的负极与输出端之间串接 电阻R15,并抽头一端经由电阻R14接地,放大器U7A的8号端口经由电容C5并接地,放大器 U7A的4号端口接地;放大器U7B的负极与输出端之间串接电阻R17,并抽头一端经由电阻R16 接地,电阻R19与信号输出端CH2之间抽头一端并接电容C10接地、极性电容C14接地;信号输 入端CH1的另一端经由电容C1接地,信号输出端CH2的另一端经由稳压二极管D5接地。
[0045] 如图4所示,电机限位电路,使用红外光电传感器来检测电机复位状态,从而把信 号发送给控制器,发光二极管的IR1,IC1端为光电传感器供电,光电传感器的RA为信号输出 端输出信号。电机回位的时候,达到最高位使发送信号给单片机,从而关闭电机的运行。
[0046] 如图9所示,单片机控制电路还可连接称重传感器电路,市面上的传感器大多为两 种输出模式,一种为4-20MA电流输出,另一种为0-5V电压输出,如果为米用电流输出的,信 号从信号输入端Ain输入,从信号输出端Aout输出,信号输入端Ain连接至R3为米样电阻,米 样采得电压后,电阻为270欧姆的话,20MA的满量程采得的电压为5.4V,在经过R1,R2分压的 电压约等于3.24V,此电压就可以进入单片机进行运算和控制,D1是一个稳压二极管,防止 高电平脉冲进入单片机,以免单片机出故障,或者损坏单片机,C1,C2作为旁路电容滤波作 用,滤除干扰,使得输入信号更稳定。如果传感器为0-5V电压输出的,直接去掉R3,让信号直 接经过Rl,R2分压即可,5V满量程经过分压后大概在3V左右。Aout输出至单片机模拟输入引 脚即可。
[0047] 所述控制装置还设有安全保护的行程开关14,行程开关14安装在电动挤压装置的 挤压电机固定板15上部,在电机上盖套16内,当打开上盖套16时,行程开关14切断电机的供 电,起到安全保护的作用。
[0048] 上述中药煎药设备电动挤压装置的控制装置的控制方法,其特征在于,采用顶针 的机械传动位移的方法,以及电机电流变化的检测控制相结合,包括向上限位控制以及向 下限位控制
[0049] A向上限位控制
[0050] 采用顶针5传递位移,在丝杆3向上移动时,触碰到顶针5,由光电开关7检测顶针5 位移的位置,光电开关7通过微电脑电路控制,关闭电机8的转动,实现向上限位的目的,同 时在顶针的上部安装有弹簧6,在丝杆3向下位移时,将顶针5弹压复位,有效的实现了控制 的重复性;
[0051] B向下限位控
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