磨床电磁吸盘充退磁控制器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种充退磁控制器，尤其涉及一种磨床电磁吸盘充退磁控制器。
【背景技术】
[0002]平面磨床通常使用电磁吸盘装夹工件，为了可靠的吸合和方便取下工件，电磁吸盘的充退磁控制电路设计显得尤为重要。目前，现有的电磁吸盘控制器解决方案中将输入电源经整流滤波模块形成高压直流，经功率管模块内部的H桥回路，输出可变的PWM波，通过改变H桥的输出方向和PWM值的大小，实现输出电压或电流的变化从而控制磨床吸盘，以达到吸盘磁力的变化；然而采用IPM模块的H桥回路成本过高，应用并不是很普遍；另外，现有的控制器保护电路均采用软件进行保护，工作可靠性低，尤其是吸盘发生短路时，控制器的故障率比较高；其次，现有的控制器磁力调节通常直接采用外接电位器进行调节，调节过程中经常出现磁力不稳定的问题，同时还存在吸盘剩磁大的问题。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的主要目的是提供一种磨床电磁吸盘充退磁控制器，解决现有的磨床电磁吸盘充退磁控制器应用成本过高、保护电路可靠性差、磁力调节不稳定以及吸盘剩磁大的问题。
[0004]为了实现发明目的，本实用新型所采用的技术方案是，一种磨床电磁吸盘充退磁控制器，包括有电源模块、整流滤波模块、IGBT控制模块、主控制芯片、操作面板以及外部控制模块，电源模块通过整流滤波模块与IGBT控制模块连接，IGBT控制模块包括有由IGBT功率管组成的H桥电路以及相应的IGBT驱动电路，IGBT控制模块的输出回路与电磁吸盘连接，主控制芯片通过IGBT驱动电路控制H桥电路的电流和电压输出，IGBT控制模块的输出回路上连接有霍尔传感器，霍尔传感器与主控制芯片连接形成闭环伺服控制回路，操作面板与外部控制模块与主控制芯片连接用于具体操作和外部人为控制。
[0005]本实用新型的特征还在于，主控制芯片采用MCU芯片，整流滤波模块包括有整流桥电路和滤波电容电路，整流滤波电路两端分别与H桥电路的高压端和低压端连接；
[0006]H桥电路的两个输出端U相和V相分别连接有一个霍尔传感器，两个霍尔传感器的电流输出端OUTl和OUT2分别与电磁吸盘连接，两个霍尔传感器的电流反馈端1UTl、10UT2分别与主控制芯片连接用于采集电流反馈信号；
[0007]IGBT驱动电路主要包括有“与非”门电路、驱动端隔离光耦以及IGBT驱动芯片，“与非”门电路的输入端与主控制芯片的PWM信号端和极性转换信号端连接接收主控制芯片发出的PWM信号和极性转换信号，“与非”门电路的输出端通过驱动端隔离光耦与IGBT驱动芯片连接将输出的变换信号送入IGBT驱动芯片控制H桥电路的输出电流和电压的大小。
[0008]整流滤波电路上设置有上电软启动电路，上电软启动电路主要由光耦、三极管、继电器以及启动电阻组成。
[0009]IGBT驱动芯片和霍尔传感器上分别设置有过压保护和过流保护电路，IGBT驱动芯片的过压信号接收端通过滤波电容和分压电阻与IGBT功率管连接，IGBT驱动芯片连接有故障端隔离光耦用于输出过压故障信号，霍尔传感器的电流反馈端1UTl和10UT2上连接有电流比较器，故障端隔离光耦和电流比较器分别通过的RS触发器电路和反向电路与主控制芯片连接用于向主控制芯片发送故障信号。
[0010]IGBT驱动电路上设置有快速保护电路，快速保护电路包括有设置在驱动端隔离光耦上的三极管以及连接在反向电路输出端的“与非”门，三极管和“与非门”输出端连接接收高电平的关闭信号。
[0011]操作面板采用按键开关，操作面板上设置有用于显示参数和故障代码的数码管和用于显示动态位码的三极管。
[0012]外部控制模块的接线端子上外接有用于调节输出电压的调节电位器，调节电位器上连接有由比较器、光耦组成的隔离型线性调节电路，线性调节电路的输出端与主控制芯片连接向主控制芯片发送调节电压进行AD采样。
[0013]本实用新型的有益效果是:
[0014]I)本实用新型采用参数设置以及霍尔传感器对输出量进行采集并采用IGBT模块通过控制PWM值的方向和大小，实现输出电压或电流的变化从而控制电磁吸盘，以达到吸盘磁力的变化，产生稳定的磁力，与采用IPM模块的控制器相比，在保证相同工作性能的基础上，产品成本大大降低；
[0015]2)本实用新型增加了可靠的软硬件保护保护电路，工作可靠性大大提高；
[0016]3)本实用新型在外接电位器调节方面，采用线性隔离光耦实现了可靠地外部磁力调节；
[0017]4)本实用新型根据不同材料的磁滞回线设计退磁曲线，即设定不同时间对应不同输出电压的大小和方向，在退磁过程中控制器输出正反方向的衰减电压，直到输出为零，磁精度高达2g/cm2，同时很好地解决了以前剩磁大的问题。
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型的功能实现框图；
[0019]图2是本实用新型的主控制回路电路图；
[0020]图3是本实用新型的控制器内部供电电路图；
[0021]图4是本实用新型的软、硬件保护电路图；
[0022]图5是本实用新型的操作面板电路图；
[0023]图6是本实用新型的外部控制模块电路图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进行详细说明。
[0025]本实用新型提供一种磨床电磁吸盘充退磁控制器，如图1所示，包括有电源模块、整流滤波模块、IGBT控制模块、主控制芯片、操作面板以及外部控制模块，电源模块通过整流滤波模块与IGBT控制模块连接，IGBT控制模块包括有由IGBT功率管组成的H桥电路以及相应的IGBT驱动电路，IGBT控制模块的输出回路与电磁吸盘连接，主控制芯片通过IGBT驱动电路控制H桥电路的电流和电压输出，IGBT控制模块的输出回路上连接有霍尔传感器，霍尔传感器与主控制芯片连接形成闭环伺服控制回路，操作面板与外部控制模块与主控制芯片连接用于具体操作和外部人为控制。
[0026]本实用新型的基本工作原理是，输入电源经整流滤波模块进行整流和滤波后形成高压直流，经IGBT功率管组成的H桥回路输出可变的PWM波，通过改变H桥的输出方向和PWM值的大小，实现输出电压或电流的变化从而控制电磁吸盘，以达到吸盘磁力的变化。主控制模块采用MCU芯片控制，采用参数设置以及霍尔传感器对输出量进行采集，通过内部PID调节形成闭环伺服系统，可靠稳定地输出电流或电压，实现对吸盘的可靠控制，产生稳定的磁力。
[0027]具体实施时，如图2所示，本电路的主回路部分，220V交流输入电源AC1、AC2经整流桥D18、滤波电容C58、C59后形成+300V高压直流输入到4个IGBT功率管Q4、Q5、Q6、Q7组成的H桥的+300VIN高压端(正极)和GNDl低压端(负极)。其中光耦OP11，三极管Q2、继电器JDQ2以及启动电阻R59组成上电软启动电路，防止控制器接通电源时启动电流过大。当接通电源瞬间，电流经过启动电阻R59，经过2秒后，电容C58、C59上的电压上升为正常电压的80%，此时MCU芯片IC6的10脚OUTO输出高电平，使光耦OPll导通，继电器JDQ2闭合，R59被短路掉，输入回路电源正常。
[0028]MCU芯片通过控制两相H桥回路，使输出回路的U、V相输出大小和方向变化的直流PWM波，U相通过霍尔传感器IC7由OUTl输出连接到电磁吸盘，V相通过霍尔传感器IC8由0UT2输出连接到电磁吸盘。H桥由四组隔离性IGBT驱动芯片进行控制，其中H桥的U相上桥臂由驱动芯片Ul控制，下桥臂由驱动芯片U2控制，V相上桥臂由驱动芯片U3控制，下桥臂由驱动芯片U4控制。
[0029]工作过程中，H桥工作原理如下:充磁时，Ul的4脚输入低电平，U2的4脚输入高电平，U3的4脚输入高电平，U4的4脚输入低电平，U相输出高电平，V相输出低电平，形成从U到V的正向电压，通过调节PWM占空比，可以改变输出电压的大小。退磁时，从U相到V相先形成负向电压(Ul的4脚输入高电平，U2的4脚输入低电平，U3的4脚输入低电平，U4的4脚输入高电平)，再形成正向电压，如此反复输出，输出电压幅度同步减小，直到输出为零。根据不同材料的磁滞回线设计退磁曲线，即设定不同时间对应不同输出电压的大小和方向，在退磁过程中控制器输出正反方向的衰减电压，直到输出为零。在实际使用中用户只需调整退磁时间的长短，控制器内部自动完成退磁曲线的调整。从退磁效果看，磁精度高达2g/cm2，这样很好的解决了以前剩磁大的问题。
[0030]控制信号是由MCU芯片IC6输出PWM信号和极性转换信号Tl、T2、T3、T4共同控制；T4通过“与非”门IClA经过驱动端高速隔离光耦OPl加到IGBT驱动芯片Ul的4脚，Τ2和PWM信号通过“与非”门IClC经过驱动端高速隔离光耦0Ρ2产生PWM2信号加到IGBT驱动芯片U2的4脚，Τ3通过“与非”门IClB经过驱动端高速隔离光耦0Ρ3加到IGBT驱动芯片U3的4脚，Tl和PWM信号通过“与非”门IClD经过驱动端高速隔离光耦0Ρ2产生PWMl信号加到IGBT驱动芯片U4的4脚。当极性转换信号