3D打印机皮带松紧信号处理装置的制作方法

本发明涉及3d打印机技术领域，特别是涉及3d打印机皮带松紧信号处理装置。

背景技术：

由于皮带转动具有转动比大、成本低、噪音低质量小等优点被3d打印机广泛采用，其装配结构为电机主轴上装配一个皮带轮（以下简称主动皮带轮），电机被动轴上装配一个皮带轮（以下简称从动皮带轮），两个皮带轮通过皮带转动工作，3d打印机对转动要求精度高，皮带太松，会使转动力变小严重会打滑，皮带太紧，影响寿命，噪音增大、转动力变大，造成3d打印机打印出现误差。

目前皮带松紧的判定主要依靠人工经验，通过用手摁给3d打印机皮带中心一个力，再观察皮带下压的量程来判定，或是用手前后旋转3d打印机电机皮带轮，查看3d打印机工作台移动前后是否对称来判定，这种依靠人工经验来判定的方式不易掌握难度大、易产生判定误差，会造成皮带松紧误调节或不调节的情况。

所以本发明提供一种新的方案来解决此问题。

技术实现要素：

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的在于提供3d打印机皮带松紧信号处理装置，具有构思巧妙、人性化设计的特性，有效地解决了依靠人工经验来判断皮带的松紧，不易掌握难度大、误差大，容易造成皮带松紧误调节或不调节的问题。

其解决的技术方案是，包括皮带松紧信号采集电路、松紧信号处理电路和信号转换电路，其特征在于，所述皮带松紧信号采集电路通过型号为htd-250-3的位移传感器将检测3d打印机皮带受压时的行程位移信号转换为4-20ma电流信号，之后经电阻r0、r1、电容c2和电位器rp1组成的电流电压转换电路转换为1-5v电压信号，最后1-5v电压信号进入运算放大器ar1为核心的迟滞比较器，消除0.2v波动电压后输出稳定的1-5v电压信号，所述松紧信号处理电路接收皮带松紧信号采集电路输出的1-5v电压信号，通过运算放大器ar2、运算放大器ar3组成的双比较器输出差值信号去触发晶闸管vtl1，判断皮带松紧信号，过紧或过松时晶闸管vtl1触发导通，1-5v电压信号进入信号转换电路，所述信号转换电路通过运算放大器ar4为核心的减法器将输入的1-5v电压信号与最佳皮带松紧信号3.8v进行减法运算，输出差值信号，再经运算放大器ar5、运算放大器ar6组成的pwm转换电路，输出与差值信号成反比的占空比的pwm信号，pwm信号再传输到3d打印机皮带松紧调节装置，调节3d打印机皮带的松紧。

由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点；

1，位移传感器检测3d打印机皮带受压时的行程位移信号，输出4-20ma电流信号，之后经电阻r0、r1、电容c2和电位器rp1组成的电流电压转换电路转换为1-5v电压信号，最后1-5v电压信号进入运算放大器ar1、三极管q1、电阻r2-电阻r5、电容c5为核心的迟滞比较器，消除1-5v电压信号附近0.2v波动电压后输出稳定的1-5v电压信号，调高了皮带受压量程检测的精度，即提高了皮带松紧判断的精度；

2，1-5v皮带松紧电压信号通过运算放大器ar2、运算放大器ar3组成的双比较器输出差值信号去触发晶闸管vtl1，判断皮带松紧信号，过紧或过松高于时晶闸管vtl1触发导通，1-5v电压信号经信号转换电路转换为与1-5v皮带松紧电压信号占空比成反比的pwm信号，能快速、准确判定3d打印机皮带是否需要调节，避免了皮带松紧偏差范围极小造成的皮带松紧误调节或皮带松紧偏差范围大不调节的问题，提高了皮带松紧需调节的可靠性。

附图说明

图1为本发明的电路模块图。

图2为本发明的电路原理图。

图3为本发明的松紧信号处理电路的信号流向图。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至附图3对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。

下面将参照附图描述本发明的各示例性的实施例。

实施例一，3d打印机皮带松紧信号处理装置，所述皮带松紧信号采集电路通过型号为htd-250-3的位移传感器将检测3d打印机皮带受压时的行程位移信号转换为4-20ma电流信号，之后经电阻r0、r1、电容c2和电位器rp1组成的电流电压转换电路转换为1-5v电压信号，其中电阻r0和电容c2组成低通滤波器，用于抑制外界高频干扰，调节电位器rp1可以调节转换的电压范围，最后1-5v电压信号进入运算放大器ar1、三极管q1、电阻r2-电阻r5、电容c5为核心的迟滞比较器，消除1-5v电压信号附近0.2v波动电压后输出稳定的1-5v电压信号，调高了皮带受压量程检测的精度，即提高了皮带松紧判断的精度，所述松紧信号处理电路接收皮带松紧信号采集电路输出的1-5v电压信号，通过运算放大器ar2、运算放大器ar3组成的双比较器输出差值信号去触发晶闸管vtl1，判断皮带松紧信号，过紧或过松高于时（在此设定高于最佳松紧度对应的电压3.8v的0.7v时为过松，低于最佳松紧度对应的电压3.8v的1v时为过紧），具体的过松时稳压管z1、电阻r11、电容c3、晶闸管vtl1组成的触发电路触发导通，过仅时稳压管z2、电阻r9、电容c3、晶闸管vtl1组成的触发电路触发导通，触发导通后1-5v电压信号进入信号转换电路，快速、准确判断3d打印机皮带是否需要调节，避免了皮带松紧偏差范围极小（最佳松紧度对应的电压3.8v的正负0.05v）造成的皮带松紧误调节或皮带松紧偏差范围大（最佳松紧度对应的电压3.8v的正负1v）不调节的问题，提高了皮带松紧需调节的可靠性，所述信号转换电路通过运算放大器ar4为核心的减法器将输入的1-5v电压信号与最佳皮带松紧信号3.8v进行减法运算，输出差值信号，再经运算放大器ar5、运算放大器ar6为核心组成的pwm转换电路，输出与差值信号成反比的占空比的pwm信号，最后经电阻r18、电容c9消除抖动后输出稳定的、边沿陡峭的pwm信号，传输到3d打印机皮带松紧调节装置，以调节3d打印机皮带的松紧，减小了模拟1-5v电压信号传输过程中失真、衰减的问题。

实施例二，在实施例一的基础上，所述松紧信号处理电路接收皮带松紧信号采集电路输出的1-5v电压信号，通过运算放大器ar2、运算放大器ar3组成的双比较器输出差值信号去触发晶闸管vtl1，判断皮带松紧信号，过紧或过松高于时（在此设定高于最佳松紧度对应的电压3.8v的0.7v时为过松，低于最佳松紧度对应的电压3.8v的1v时为过紧）晶闸管vtl1触发导通，1-5v电压信号进入信号转换电路，快速、准确判断3d打印机皮带是否需要调节，避免了皮带松紧偏差范围极小（最佳松紧度对应的电压3.8v的正负0.05v）造成的皮带松紧误调节或皮带松紧偏差范围大（最佳松紧度对应的电压3.8v的正负1v）不调节的问题，提高了皮带松紧需调节的可靠性，包括运算放大器ar2、运算放大器ar3，运算放大器ar2的同相输入端、运算放大器ar3的反相输入端、晶闸管vtl1的阳极，运算放大器ar2的反相输入端分别连接电阻r6的一端、电阻r7的一端，运算放大器ar3的同相输入端分别连接电阻r7的另一端、电阻r8的一端，电阻r6的另一端连接电源+15v，电阻r8的另一端连接地，运算放大器ar2的输出端连接稳压管z1的负极，运算放大器ar3的输出端连接稳压管z2的正极，稳压管z1的正极分别连接晶闸管vtl1的控制极、接地电阻r11的一端、接地电容c3的一端、电阻r9的一端，电阻r9的另一端连接稳压管z2的负极，晶闸管vtl1的阴极连接电阻r10的一端，电阻r10的另一端连接电容c4的一端，电容c4的另一端连接地；

所述信号转换电路通过运算放大器ar4为核心的减法器将输入的1-5v电压信号与最佳皮带松紧信号3.8v（3.8v为ty-h400型号的3d打印机、2gt-6mm皮带最佳松紧对应的电压）进行减法运算，输出差值信号，再经运算放大器ar5、运算放大器ar6为核心组成的pwm转换电路，输出与差值信号成反比的占空比的pwm信号，具体的1-5v电压信号经运算放大器ar5、电阻r13-电阻r16、电容c10、c11组成的积分器积分生成三角波，进入运算放大器ar6的同相输入端与反相输入端直流电压+5v进行比较，当积分器输出的信号线性递增、递减时，运算放大器ar2分别输出+5v高电平或0v低电平，即生成pwm方波信号，最后经电阻r18、电容c9消除抖动后输出稳定的、边沿陡峭的pwm信号，传输到3d打印机皮带松紧调节装置，调节3d打印机皮带的松紧，能实现3d打印机皮带松紧有效的控制，提高了打印精度，包括运算放大器ar4，运算放大器ar4的同相输入端分别连接电阻r11的一端、电阻r12的一端，电阻r11的另一端连接电源+15v，电阻r12的另一端连接地，运算放大器ar4的反相输入端连接电阻r10的另一端，运算放大器ar4的输出端连接电阻r13的一端，电阻r13的另一端分别连接运算放大器ar5的反相输入端、电阻r16的一端、电容c6的一端，运算放大器ar5的同相输入端分别连接电阻r14的一端、电阻r15的一端、电容c10的一端，电阻r14的另一端连接电源+5v，电阻r15的另一端和电容c10的另一端连接地，电阻r16的另一端分别连接电容c6的另一端、运算放大器ar5的输出端、运算放大器ar6的同相输入端，运算放大器ar6的反相输入端和电容c7的一端连接电源+5v，电容c7的另一端连接地，运算放大器ar6的vcc端和电容c8的一端连接电源+5v，运算放大器ar6的gnd端和电容c8的另一端连接地，运算放大器ar2的输出端分别连接电阻r17的一端、电阻r18的一端，电阻r17的另一端连接运算放大器ar5的反相输入端，电阻r18的另一端和接地电容c9的一端为信号转换电路输出端，输出pwm信号。

实施例三，在实施例二的基础上，所述皮带松紧信号采集电路通过型号为htd-250-3的位移传感器x1将检测的3d打印机皮带受压时的行程位移信号(具体受压大小根据3d打印机型号规格而定，此为现有技术在此不再详述)转换为4-20ma电流信号，之后经电阻r0、r1、电容c2和电位器rp1组成的电流电压转换电路转换为1-5v电压信号，其中电阻r0和电容c2组成低通滤波器，用于抑制外界高频干扰，调节电位器rp1可以调节转换的电压范围，最后1-5v电压信号进入运算放大器ar1、三极管q1、电阻r2-电阻r5、电容c5为核心的迟滞比较器，消除1-5v电压信号附近0.2v波动电压后输出稳定的1-5v电压信号，具体的运算放大器ar1输出电压（此时检测的信号）经电阻r4加到三极管q1的基极，经电阻r5和电容c5滤波后电压（上一时检测的信号）加到三极管q1的发射极，波动范围不大时，三极管q1截止，运算放大器ar1输出电压不变，波动范围大时，三极管q1导通，运算放大器ar1输出电压跟随输入电压变化，包括型号为htd-250-3的位移传感器x1，其响应快、精度高，测量范围为0-500mm，位移传感器x1的引脚1和电容c1的上端连接电源+24v，位移传感器x1的引脚3和电容c1的下端连接地，位移传感器x1的引脚2连接电阻r0的一端，电阻r0的另一端分别连接接地电容c2的一端、电阻r1的一端、运算放大器ar1的反相输入端，电阻r1的另一端连接电位器rp1的上端和可调端，电位器rp1的下端连接地，运算放大器ar1的同相输入端分别连接电阻r3的一端、电阻r2的一端，电阻r3的另一端连接电源+0.2v，电阻r2的另一端连接三极管q1的集电极，运算放大器ar1的输出端分别连接电阻r4的一端、电阻r5的一端，电阻r4的另一端连接三极管q1的基极，电阻r5的另一端分别连接接地电容c5的一端、三极管q1的发射极。

本发明具体使用时，皮带松紧信号采集电路通过型号为htd-250-3的位移传感器将检测3d打印机皮带受压时的行程位移信号转换为4-20ma电流信号，之后经电阻r0、r1、电容c2和电位器rp1组成的电流电压转换电路转换为1-5v电压信号，其中电阻r0和电容c2组成低通滤波器，用于抑制外界高频干扰，调节电位器rp1可以调节转换的电压范围，最后1-5v电压信号进入运算放大器ar1、三极管q1、电阻r2-电阻r5、电容c5为核心的迟滞比较器，消除1-5v电压信号附近0.2v波动电压后输出稳定的1-5v电压信号，调高了皮带受压量程检测的精度，即提高了皮带松紧判断的精度，之后进入松紧信号处理电路，通过运算放大器ar2、运算放大器ar3组成的双比较器输出的差值信号去触发晶闸管vtl1，判断皮带松紧信号，过紧或过松高于时晶闸管vtl1触发导通，1-5v电压信号进入信号转换电路，快速、准确判断3d打印机皮带是否需要调节，避免了皮带松紧偏差范围极小造成的皮带松紧误调节或皮带松紧偏差范围大不调节的问题，提高了皮带松紧需调节的可靠性，信号转换电路通过运算放大器ar4为核心的减法器将输入的1-5v电压信号与最佳皮带松紧信号3.8v进行减法运算，输出差值信号，再经运算放大器ar5、运算放大器ar6为核心组成的pwm转换电路，输出与差值信号成反比的占空比的pwm信号，最后经电阻r18、电容c9消除抖动后输出稳定的、边沿陡峭的pwm信号，pwm信号直接传输到3d打印机皮带松紧调节装置，以调节3d打印机皮带的松紧，减小了模拟1-5v电压信号传输过程中失真、衰减的问题。