一种多通道线圈电流切换的装置制造方法
【专利摘要】一种多通道线圈电流切换的装置，包含控制模块和多路电子开关，控制模块含有多路输出接口，每路接口连接一个电子开关；电子开关通过输出接口的控制信号做出闭合或者断开动作，实现线圈与驱动器之间的导通或者断路。控制模块具有通讯接口，可以与主机进行通讯，根据控制指令给出多路控制信号，控制相应的线圈通电或者断电，从而实现线圈切换。与现有技术相比，该电流切换的装置能够实现多路线圈的切换，每路电子开关相互独立，能够实现任意规律的线圈电流切换。
【专利说明】一种多通道线圈电流切换的装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及本发明涉及一种多通道线圈电流切换的装置，特别涉及一种多路线圈供电的切换装置。
【背景技术】
[0002]磁浮直线/平面电机直接驱动单一动子做2D平面运动，避免了直线电机串联叠层结构，能够降低运动台质量。直线/平面电机从结构上有两种不同的形式:动圈式和动铁式。对动圈式电机而言，由于需要给运动中的线圈提供电源及冷却系统，即需要有电缆与动子衔接，这给结构设计及电机的工作带来很大的不便，同时也会增加线缆对动子的运动干扰。而动铁式电机不会存在这样的问题，能够显著提高运动精度。但是此种结构的电机也存在缺点:随着线圈数量的增加，所需驱动器也随之增加，极大得提升了成本。
[0003]为降低成本，可以采用动态切换的方式给线圈供电，只给动子阵列下方的部分或全部线圈通电，如专利200910241259.4所述。该方法能够实现驱动器的重复使用，进而减少所需驱动器的数量。但是上述专利中未给出相应的切换装置。因此，亟需一种能够减少驱动器数量，又能保证电机大行程运动的电流切换装置。
【发明内容】
[0004]本发明旨在提供一种多通道线圈电流切换的装置，目的在于提供一种实现多组线圈电流切换的装置，按照需求将所需线圈接入电路或者从电路中断开，解决动铁式直线/平面电机对驱动器数量要求较多的问题。
[0005]本发明的技术方案如下:
[0006]一种多通道线圈电流切换的装置，含有多个电子开关，每个电子开关的一端连接驱动器，另一端连接线圈，该装置含有控制模块，所述的控制模块含有可编程模块，可编程模块中含有控制程序；控制模块含有多路输出接口，电子开关通过控制线路与输出接口相连；电子开关根据输出接口的控制指令实现闭合或断开动作；控制模块含有通讯接口，与外部进行通讯。
[0007]上述技术方案中，所述的驱动器连接的电子开关的数量为一个或多个，电子开关的一端连接的线圈的数量为一个。
[0008]本发明所述的每个电子开关含有隔离电路、推挽电路和场效应管电路；所述的隔离电路前面布置锁存电路；锁存电路的输出端与隔离电路的输入端相连，隔离电路的输出端与推挽电路的输入端相连，推挽电路的输出端与场效应管电路的输入端相连，场效应管电路的一端连接驱动器，另一端连接线圈。
[0009]本发明所述的控制模块采用PC机、工控机、现场可编程门阵列和可编程控制器中的一种或多者组合。
[0010]本发明所述的通讯接口为串行接口、并行接口、USB接口、光纤接口和以太网接口中的一种或者多种组合。[0011]本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果:
[0012]本发明所述的多通道线圈电流切换的装置，采用具有多路输出接口的控制模块，同时具有通讯接口，可以通过通讯接口接收指令，实现对多通道线圈电流切换的动作。每个电子开关由单独的控制信号控制，相互独立，能够实现任意规律的电流切换算法。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明所述多通道线圈电流切换的装置整体结构示意图。
[0014]图2为本发明所述多通道线圈电流切换的装置的一种切换模式。
[0015]图3为本发明所述多通道线圈电流切换的装置的另一种切换模式。
[0016]图4表不电子开关的一种组成方式。
[0017]图5表不电子开关的一种实施例的连接框图。
[0018]图6表示控制模块的连接框图。
[0019]图7表示控制模块的工作流程框图。
[0020]图中:1 一控制模块；2 —电子开关；3 —通讯接口 ；4 一输出接口 ；5 —驱动器；6 —
线圈；
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本发明的原理、结构和【具体实施方式】做进一步的说明。
[0022]图1为本发明所述多通道线圈电流切换的装置整体结构示意图。控制模块I具有m路输出接口 4，OUT1NOUTm, m为正整数。输出接口 4给出控制信号，该信号可以为高低电平；每路输出接口 4连接一个电子开关2，电子开关2在控制信号的作用下进行闭合或断开动作。电子开关2的一端连接一个或者多个驱动器5，另一端连接一个或者多个线圈6 ；电子开关2闭合则其连接的线圈和驱动器导通，线圈则被供电；电子开关2断开则线圈断电。通过测量系统得出动子所处位置，确定需要通电的线圈数量和位置，通过通讯接口 3将控制指令传递给控制模块1，控制模块I根据该指令确定各路输出接口 4的控制信号，电子开关2根据该信号进行动作。由于动铁式电机需要进行大行程运动，所需线圈数量较多，因此需要多路电子开关2，因此需要多路输出接口 ；为适应不同应用场合，控制模块3内部含有可编程模块，根据实际需要对其进行编程。工作时，控制模块根据通讯接口 3接收到的指令，并利用内部存储的程序，确定多路输出接口的控制信号，进而控制多路电子开关；控制模块3也可直接根据内部程序确定各路输出接口 4的控制信号；PC机、工控机、现场可编程门阵列和可编程控制器具有多路输出接口，并且能够通过编程实现需要的逻辑功能，能够满足对输出接口的需求；控制模块I通过通讯接口 3接收控制指令，通过内部程序进行逻辑运算，确定各路输出接口 4的控制信号。
[0023]通讯接口 3可以采用串行接口、并行接口、USB接口、光纤接口和以太网接口中的一种或者多种组合。其中串行接口可以用于对速度要求较低的情况；而并行接口能够提供较快的传输速度；USB接口能够提高较高的传输速度；光纤传输方式则能提供更远距离、更稳定的信号传输，适用于更精密的场合；以太网接口也能提供高速远距离的数据传输。
[0024]图2和图3给出了本发明所述多通道线圈电流切换的装置的两种工作方式。由于每路电子开关2由一个控制信号控制实现闭合或断开，每个电子开关之间相互独立，因而该切换装置具有更高的柔性。如图2所示，通过控制相邻的电子开关2实现了连续区域线圈供电，实现区域内所有线圈连续通电；当需要不相邻的线圈通电时，闭合相应电子开关2，因此相应线圈就得以供电，不需要的线圈断电，形成如图3所示非连续区域的线圈通电。
[0025]图4表示电子开关的一种组成方式。输出接口 4输出的控制信号接入锁存电路，进行存储，当且仅当控制信号发生变化时，锁存电路中的信号才会变化，输出给隔离电路，进行隔离转换，例如光电隔离转换，提高电子开关稳定性；然后转化后的信号通过推挽电路控制场效应管电路，通过控制场效应管的导通或断开，进而实现开关的作用，如图4所示。推挽电路提高电路的负载能力，又能提高开关速度。当系统资源足够时或要求较低时，可以不采用锁存电路，控制信号直接输入给隔离电路。
[0026]图5表示电子开关的连接方式，第一驱动器接入j路电子开关2，j为正整数，每路电子开关2连接一个线圈，电子开关2接收控制模块I的控制信号进行动作，将需要的线圈与驱动器I接通；根据实际需要和驱动器功率将一个或者多个线圈与驱动器接通；原则上每次最多有一个线圈接入同一个驱动器；若驱动器功能与功率允许可以讲多个线圈同时接入同一个驱动器中，进行多线圈通电。
[0027]图6表示控制模块的一种工作方式。控制模块I通过通讯接口 3接收到控制指令，控制指令传输给处理器，处理器调用存储在ROM中的程序进行运算，运算中间变量或结果存储在RAM中，处理器根据运算结果确定各个输出接口的控制信号，进而控制与各个输出接口相连的电子开关。通讯接口 3也能将指定的信号发送出去。
[0028]图7表示控制模块的一种工作流程。控制模块I利用通讯接口 3接收外部控制指令，调用内部程序，确定所有电子开关的状态，然后根据电子开关的状态确定所有控制信号，并利用多路输出接口 4将上述控制信号发送出去，电子开关在控制信号的作用下实现断开或闭合动作，进而将线圈接入驱动器，或者从驱动器上断开。
【权利要求】
1.一种多通道线圈电流切换的装置，含有多个电子开关(2)，每个电子开关(2)的一端连接驱动器(5)，另一端连接线圈(6)，其特征在于:该装置含有控制模块(1)，所述的控制模块(I)含有可编程模块，可编程模块中含有控制程序；控制模块(I)含有多路输出接口(4)，电子开关(2)通过控制线路与输出接口(4)相连；电子开关(2)根据输出接口(4)的控制信号实现闭合或断开动作；控制模块(I)通过通讯接口(3)与外部进行通讯。
2.如权利要求1所述的一种多通道线圈电流切换的装置，其特征在于:所述的每个驱动器(5)连接的电子开关(2)的数量为一个或多个，每个电子开关(2)的一端连接的线圈(6)的数量为一个。
3.如权利要求1或2所述的一种多通道线圈电流切换的装置，其特征在于:每个电子开关(2)含有隔离电路(7)、推挽电路(8)和场效应管电路(9);所述的隔离电路(7)前面布置锁存电路(10);锁存电路(10)的输出端与隔离电路(7)的输入端相连，隔离电路(7)的输出端与推挽电路(8)的输入端相连,推挽电路(8)的输出端与场效应管电路(9)的输入端相连，场效应管电路(9)的一端连接驱动器，另一端连接线圈。
4.如权利要求1或2所述的一种多通道线圈电流切换的装置，其特征在于:所述的控制模块(I)采用PC机、工控机、现场可编程门阵列和可编程控制器中的一种或几种的组合。
5.如权利要求1或2所述的一种多通道线圈电流切换的装置，其特征在于:所述的通讯接口(3)为串行接口、并行接口、USB接口、光纤接口和以太网接口中的一种或者几种的组合。
【文档编号】H02N15/00GK103701403SQ201310750666
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】朱煜, 张鸣, 刘召, 刘峰, 徐登峰, 支凡, 胡金春, 成荣, 杨开明, 张利, 秦慧超, 赵彦坡, 胡清平, 叶伟楠, 张金, 尹文生, 穆海华 申请人:清华大学, 北京华卓精科科技有限公司