基于fpga的电动缸升降控制装置的制造方法
【专利摘要】一种基于FPGA的电动缸升降控制装置，对整个装置进行控制的FPGA电路；通信电路，该电路与FPGA电路相连；存储电路，该电路与FPGA电路相连；电动缸驱动控制电路，该电路的输入端接FPGA电路。本实用新型具有电路简单，外围元器件较少，调试方便；电缸运动速度可任意调整；驱动能力强，可同时支持4路电缸动作；联网能力好，具有4路接口与外围设备通信。
【专利说明】
基于FPGA的电动缸升降控制装置
技术领域
[0001]本实用新型属于自动控制技术领域，具体涉及到一种电动缸升降控制装置。
【背景技术】
[0002]电动缸是我们日常生活中必不可少的。电动缸广泛应用在造纸行业，化工行业，汽车行业，电子行业，机械自动化行业，焊接行业等。采用伺服电动机的电动缸，可以利用伺服电机的控制特性，很方便地实现对推力、速度和位置的精密控制。随着现代工业和装备制造业的飞速发展，工程人员对工业设备自动化的要求也越来越高，有越来越多的人开始投入到电动缸的应用开发中。电动缸具有恶劣环境下无故障，噪音低，高精度定位，运动平稳等优点。目前我们常见的电缸存在以下不足:不利于实验研究，控制不够灵活，电缸运动速度调整不方便，不具有多通道对外接口。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题在于克服现有电动缸控制装置的缺点，提供一种设计合理、结构简单、外围元件少、调试方便的基于FPGA的电动缸升降控制装置。
[0004]解决上述技术问题所采用的技术方案它具有:对整个装置进行控制的FPGA电路；通信电路，该电路与FPGA电路相连;存储电路，该电路与FPGA电路相连；电动缸驱动控制电路，该电路的输入端接FPGA电路。
[0005]本实施例的FPGA电路为:集成电路U9的55脚接晶体振荡器Yl的4脚、80脚接发光二极管D17的正极、87脚接发光二极管D18的正极、101脚接发光二极管D19的正极、106脚接发光二极管D20的正极，集成电路U9的17脚、26脚、40脚、47脚、56脚、62脚、81脚、93脚、117脚、122脚、130脚、139脚接3V电源，集成电路U9的138脚、124脚、116脚、102脚、84脚、78脚、70脚、45脚、38脚、34脚、29脚、5脚、37脚、109脚、I脚、73脚接I.2V电源，集成电路U9的79脚、22脚、4脚、140脚、131脚、123脚、118脚、19脚、27脚、41 脚、48脚、57脚、63脚、82脚、95脚、36脚、108脚、2脚、74脚接地，集成电路U9的15脚、20脚、16脚、18脚、94脚、96脚、97脚、21脚、12脚、92脚、14脚、9脚接插座J9的13?2脚，集成电路U9的141?144脚接集成电路U1的5脚、I脚、6脚、2脚，集成电路U9的6脚、7脚、1脚、11脚接集成电路U5的I?4脚，集成电路U9的31脚、32脚、39脚、42脚接集成电路U6的I?4脚，集成电路U9的49脚、50脚、58脚、59脚接集成电路U7的I?4脚，集成电路U9的65脚、66脚、68脚、69脚接集成电路U8的I?4脚，集成电路U9的112脚和113脚接集成电路Ul的5脚和7脚、115脚和119脚接集成电路U2的5脚和7脚、121脚和125脚接集成电路U3的5脚和7脚、133脚和134脚接集成电路U4的5脚和7脚，插座J9的I脚接地，晶体振荡器Yl的3脚接地、I脚接3V电源，发光二极管Dl 7?D20的负极接地。集成电路Ul?U4的型号为L298N，集成电路U5?U8的型号为MAX14840E，集成电路U9的型号为EP4CE15E22C8。
[0006]本实用新型采用FPGA电路控制，使得电路简单、外围元器件少，调试方便，而且电动缸运动速度可任意调整，驱动能力强，可同时支持4路电动缸动作，本实用新型具有4路接口与外围设备通信，联网能力好。【附图说明】
[0007]图1是本实用新型的电气原理方框图。
[0008]图2是本实用新型的通信电路和存储电路以及FPGA电路的电子原理线路图。[0009 ]图3是本实用新型的电动缸驱动控制电路。【具体实施方式】
[0010]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步详细说明，但本实用新型不限于下述的实施方式。
[0011]在图1、2、3中，本实施例的基于FPGA的电动缸升降控制装置由通信电路、存储电路、FPGA电路、电动缸驱动控制电路连接构成，通信电路与FPGA电路相连，存储电路与FPGA 电路相连，电动缸驱动控制电路的输入端接FPGA电路。[0〇12]本实施例的FPGA电路由集成电路U9、发光二极管D17?D20、晶体振荡器Y1、插座J9 连接构成，集成电路U9的型号为EP4CE15E22C8。集成电路U9的55脚接晶体振荡器Y1的4脚、 80脚接发光二极管D17的正极、87脚接发光二极管D18的正极、101脚接发光二极管D19的正极、106脚接发光二极管D20的正极，集成电路U9的17脚、26脚、40脚、47脚、56脚、62脚、81脚、 93脚、117脚、122脚、130脚、139脚接3V电源，集成电路U9的138脚、124脚、116脚、102脚、84 脚、78脚、70脚、45脚、38脚、34脚、29脚、5脚、37脚、109脚、1脚、73脚接1.2V电源，集成电路U9 的 79 脚、22 脚、4 脚、140 脚、131 脚、123 脚、118 脚、19 脚、27 脚、41 脚、48 脚、57 脚、63 脚、82 脚、95 脚、36脚、108脚、2脚、74脚接地，集成电路U9的15脚、20脚、16脚、18脚、94脚、96脚、97脚、21 脚、12脚、92脚、14脚、9脚接插座J9的13?2脚，集成电路U9的141?144脚接存储电路，集成电路U9的6脚、7脚、10脚、11脚、31脚、32脚、39脚、42脚、49脚、50脚、58脚、59脚、65脚、66脚、 68脚、69脚接通信电路，集成电路U9的112脚、113脚、115脚、119脚、121脚、125脚、133脚、134 脚接电动缸驱动控制电路，插座J9的1脚接地，晶体振荡器Y1的3脚接地、1脚接3V电源，发光二极管D17?D20的负极接地。
[0013]本实施例的存储电路由集成电路U10构成，集成电路U10的型号为EPCS1。集成电路 U10的2脚接集成电路U9的144脚、6脚接集成电路U9的143脚、1脚接集成电路U9的142脚、5脚接集成电路U9的141脚、4脚接地、3脚和7脚以及8脚接3V电源。[〇〇14]本实施例的通信电路由集成电路U5?U8、插座J5?J8连接构成，集成电路U5?U8 的型号为MAXI 4840E。集成电路U5的1脚接集成电路U9的6脚、2脚接集成电路U9的7脚、3脚接集成电路U9的10脚、4脚接集成电路U9的11脚、6脚接插座J5的1脚、7脚接插座J5的2脚、5脚接地、8脚接5V电源，插座J5的3脚接地，集成电路U6的1脚接集成电路U9的31脚、2脚接集成电路U9的32脚、3脚接集成电路U9的39脚、4脚接集成电路U9的42脚、6脚接插座J6的1脚、7脚接插座J6的2脚、5脚接地、8脚接5V电源，插座J6的3脚接地，集成电路U7的1脚接集成电路U9 的49脚、2脚接集成电路U9的50脚、3脚接集成电路U9的58脚、4脚接集成电路U9的59脚、6脚接插座J7的1脚、7脚接插座J7的2脚、5脚接地、8脚接5V电源，插座J7的3脚接地，集成电路U8 的1脚接集成电路U9的65脚、2脚接集成电路U9的66脚、3脚接集成电路U9的68脚、4脚接集成电路U9的69脚、6脚接插座J8的1脚、7脚接插座J8的2脚、5脚接地、8脚接5V电源，插座J8的3 脚接地。
[0015]本实施例的电动缸驱动控制电路由集成电路Ul?U4、插座Jl?J4、二极管Dl?D16、热熔丝Fl?F4、电动缸Pl?P4、电阻Rl?R4连接构成，集成电路Ul?U4的型号为L298N。集成电路Ul的5脚接集成电路U9的112脚、7脚接集成电路U9的113脚、9脚和6脚以及11脚接5V电源、I脚和15脚接地、4脚接12V电源并接插座Jl的I脚、8脚接地并接插座JI的2脚、2脚接二极管Dl和二极管D3的负极并通过热熔丝Fl接电动缸Pl的I脚、3脚接二极管D2和二极管D4的负极并通过电阻Rl接电动缸Pl的2脚，二极管Dl和二极管D2的正极接地，二极管D3和二极管D4的正极接12V电源；集成电路U2的5脚接集成电路U9的115脚、7脚接集成电路U9的119脚、9脚和6脚以及11脚接5V电源、I脚和15脚接地、4脚接12V电源并接插座J2的I脚、8脚接地并接插座J2的2脚、2脚接二极管D5和二极管D7的负极并通过热熔丝F2接电动缸P2的I脚、3脚接二极管D6和二极管D8的负极并通过电阻Rl接电动缸P2的2脚，二极管D5和二极管D6的正极接地，二极管D7和二极管D8的正极接12V电源;集成电路U3的5脚接集成电路U9的121脚、7脚接集成电路U9的125脚、9脚和6脚以及11脚接5V电源、I脚和15脚接地、4脚接12V电源并接插座J3的I脚、8脚接地并接插座J3的2脚、2脚接二极管D9和二极管Dll的负极并通过热熔丝F3接电动缸P3的I脚、3脚接二极管DlO和二极管D12的负极并通过电阻R3接电动缸P3的2脚，二极管D9和二极管DlO的正极接地，二极管Dl I和二极管D12的正极接12V电源;集成电路U4的5脚接集成电路U9的133脚、7脚接集成电路U9的134脚、9脚和6脚以及11脚接5V电源、I脚和15脚接地、4脚接12V电源并接插座J4的I脚、8脚接地并接插座J4的2脚、2脚接二极管D13和二极管D15的负极并通过热熔丝F4接电动缸P4的I脚、3脚接二极管D14 二极管D16的负极并通过电阻R4接电动缸P4的2脚，二极管D13和二极管D14的正极接地，二极管D15和二极管D16的正极接12V电源。
[0016]本实用新型的工作原理如下:
[0017]系统加电，集成电路U9开始初始化工作，首先，从Yl的引脚4输出时钟信号；其次，进行电路配置工作:4路串口的控制逻辑即集成电路U5?U8的控制逻辑，4路PffM波的控制逻辑即集成电路Ul?U4的控制逻辑，SPI接口 FLASH的控制逻辑即集成电路UlO的控制逻辑。
[0018]此后，电路开始正常工作，一个电缸动作命令信号从插座J5的6脚、7脚输入，经过集成电路U5电平变换，信号从集成电路U5的I脚输出，输入到集成电路U9的6脚，集成电路U9检测到有数据输入，启动串口的控制逻辑，读取从外设发送的命令数据，其中命令数据包含PWM的信息，频率，占空比。
[0019]然后，集成电路U13对命令数据处理，并执行相应的操作:一方面，启动FLASH的控制逻辑，执行存储命令数据的操作，信号从集成电路U9的引脚144脚、143脚、142脚、141脚输出，输入到集成电路UlO的2脚、6脚、I脚、5脚;另一方面，启动PffM波的控制逻辑，执行电缸动作的操作，信号从集成电路U9的引脚112脚、113脚输出，输入到集成电路UI的5脚、7脚，经过集成电路Ul处理，信号从集成电路Ul的2脚、3脚输出，经过电阻Rl和热熔丝Fl，输入到电动缸Pl的引脚I脚和2脚。其它三个电动缸动作与上述控制类似。
【主权项】
1.一种基于FPGA的电动缸升降控制装置，其特征在于它具有:对整个装置进行控制的FPGA电路；通信电路，该电路与FPGA电路相连；存储电路，该电路与FPGA电路相连；电动缸驱动控制电路，该电路的输入端接FPGA电路。2.根据权利要求1所述的基于FPGA的电动缸升降控制装置，其特征在于所述的FPGA电 路为:集成电路U9的55脚接晶体振荡器Y1的4脚、80脚接发光二极管D17的正极、87脚接发光 二极管D18的正极、101脚接发光二极管D19的正极、106脚接发光二极管D20的正极，集成电 路U9的17脚、26脚、40脚、47脚、56脚、62脚、81脚、93脚、117脚、122脚、130脚、139脚接3V电 源，集成电路U9的138脚、124脚、116脚、102脚、84脚、78脚、70脚、45脚、38脚、34脚、29脚、5 脚、37脚、109脚、1脚、73脚接1.2V电源，集成电路U9的79脚、22脚、4脚、140脚、131脚、123脚、 118脚、19脚、27脚、41脚、48脚、57脚、63脚、82脚、95脚、36脚、108脚、2脚、74脚接地，集成电 路U9的15脚、20脚、16脚、18脚、94脚、96脚、97脚、21脚、12脚、92脚、14脚、9脚接插座J9的13 ?2脚，集成电路U9的141?144脚接集成电路U10的5脚、1脚、6脚、2脚，集成电路U9的6脚、7 脚、10脚、11脚接集成电路U5的1?4脚，集成电路U9的31脚、32脚、39脚、42脚接集成电路U6 的1?4脚，集成电路U9的49脚、50脚、58脚、59脚接集成电路U7的1?4脚，集成电路U9的65 脚、66脚、68脚、69脚接集成电路U8的1?4脚，集成电路U9的112脚和113脚接集成电路U1的5 脚和7脚、115脚和119脚接集成电路U2的5脚和7脚、121脚和125脚接集成电路U3的5脚和7 脚、133脚和134脚接集成电路U4的5脚和7脚，插座J9的1脚接地，晶体振荡器Y1的3脚接地、1 脚接3V电源，发光二极管D17?D20的负极接地。集成电路U1?U4的型号为L298N，集成电路 U5?U8的型号为MAXI 4840E，集成电路U9的型号为EP4CE15E22C8。
【文档编号】G05B19/042GK205594367SQ201620280734
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月6日
【发明人】荆红莉, 赵宣铭, 杨健
【申请人】榆林学院