用于互动展品的无限制操作与线性伺服装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种用于科技馆、博物馆等互动展品上的无限制操纵与线性伺服装置，该装置由操纵单元、控制电路、伺服单元和电源单元组成。操纵单元由旋钮和增量型旋转编码器(简称编码器)构成；伺服单元由步进电机及其控制器组成；控制电路将编码器A、B两相输出的脉冲信号，转化为一路脉冲信号和一路TTL信号，分别作为步进电机控制器的转速与方向控制信号；采用低压直流电源为编码器、控制电路和步进电机控制器供电。编码器的特性保证了旋钮的旋转角度不受限制(范围从0度到大于360度的任意值)，保证了互动展品的可靠性；步进电机转速和转角与旋钮的转速和转角成线性关系，提高了互动展品的操控感；低压直流电源保证了互动展品的操作安全性。
【专利说明】用于互动展品的无限制操作与线性伺服装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于科技馆、博物馆等互动展品上的无限制操作与线性伺服
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【背景技术】
[0002]目前，科技馆、博物馆等场所的互动展品上广泛使用旋钮、开关和操作杆作为展品的互动输入操纵装置，控制电机带动某个机构移动或旋转。
[0003]旋钮的旋转范围一般都受到输入传感器的限制，存在极限位置，无法做任意角度的旋转，因而极易受到损坏。
[0004]增量型旋转编码器的特性保证了操纵旋钮的旋转角度不受限制(范围从O度到大于360度的任意值)，提高了互动展品的可靠性。
[0005]使用开关和操纵杆做动输入操纵装置时，由于伺服电机的速度及位移与观众的操作动作无关，观众靠视觉反馈决定停止点，操控感差。
[0006]本装置中步进电机的转速与转角与操纵旋钮的转速、转角成线性关系，观众旋转旋钮的速度及转角，都能得到伺服单元的线性响应，极大地提高了互动展品的操控感。
[0007]低压直流电源的使用保证了互动展品的操作安全性。
实用新型内容
[0008]针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种用于博物馆、科技馆或科学中心的互动展品的无限制操作与线性伺服装置。
[0009]本实用新型采用的技术方案如下:
[0010]一种用于互动展品上的无限制操作与线性伺服装置，该装置由操纵单元⑴、控制电路(2)、伺服单元(3)和电源(4)组成。操纵单元由旋钮(11)和增量型旋转编码器
(12)(简称编码器)构成；伺服单元由步进电机控制器(31)及步进电机(32)组成；控制电路⑵将增量型旋转编码器(12)的Α、B两相输出脉冲信号，转化为一路脉冲信号和一路TTL信号，分别作为步进电机控制器(31)的转速与方向控制信号；电源⑷为编码器(12)、控制电路(2)和步进电机控制器(31)供电。
[0011]操纵单元由旋钮(11)和增量型旋转编码器(12)(简称编码器)构成；增量型旋转编码器(12)的特性保证了旋钮(11)的旋转角度不受限制(范围从O度到大于360度的任意值)。
[0012]控制电路⑵将增量型旋转编码器(12)Α、B两相输出的脉冲信号，转化为一路脉冲信号和一路TTL信号，分别作为步进电机控制器(31)的转速与方向控制信号；使步进电机(32)的转速与转角与操纵旋钮(11)的转速与转角成线性关系。
[0013]为编码器(12)、控制电路(2)和步进电机控制器(31)供电的电源⑷采用低压直流电源。
[0014]本实用新型具有以下有益效果:
[0015]1、增量型旋转编码器(12)的特性保证了旋钮(11)的旋转角度不受限制(范围从O度到大于360度的任意值)。由于不存在极限转角位置，因而不易受到损坏，大大提高了互动展品的可靠性和稳定性。
[0016]2、步进电机(32)的转速与转角与操纵旋钮(11)的转速与转角成线性关系。观众旋转旋钮的速度及转角，都能得到伺服单元的线性响应，观众可以凭借手感操控展品，极大地提闻了互动展品的互动体验。
[0017]3、低压直流电源的使用保证了互动展品的操作安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型的组成与工作原理图；
[0019]图2是本实用新型的信号流程图；
[0020]图3是本实用新型的控制电路、步进电机控制器的输入与输出信号框图；
[0021 ] 图4是本实用新型的控制电路元件布局图；
[0022]图5A是旋钮正转时的各信号时序；
[0023]图5B是旋钮反转时的各信号时序。
【具体实施方式】
[0024]本装置由旋钮、增量型旋转编码器(欧姆龙E6A2-CW5C)、控制电路(MC1-EN01P-C)、直流电源(衡孚HF20W-S-12，AC220输入，DC12V输出，功率20W)、电机驱动器(128高细分驱动)、步进电机组成(28BYG)。
[0025]作为调焦操纵机构，将该装置用于本公司生产的展示专用数字光学显微镜上，经过实际测试，响应速度快(小于0.1秒)，位置控制准确，手感清晰，已在科技馆稳定运行半年以上。
【权利要求】
1.一种用于科技馆、博物馆等互动展品上的无限制操作与线性伺服装置，该装置由操纵单元(I)、控制电路(2)、伺服单元(3)和电源(4)组成，操纵单元由旋钮(11)和增量型旋转编码器(12)构成；伺服单元由步进电机控制器(31)及步进电机(32)组成；控制电路(2)将增量型旋转编码器(12)的A、B两相输出脉冲信号，转化为一路脉冲信号和一路TTL信号，分别作为步进电机控制器(31)的转速与方向控制信号；电源(4)为增量型旋转编码器(12)、控制电路(2)和步进电机控制器(31)供电。
2.如权利要求1所述的用于互动展品的无限制操作与线性伺服装置，其特征在于， 操纵单元由旋钮(11)和增量型旋转编码器(12)构成；增量型旋转编码器(12)的特性保证了旋钮(11)的旋转角度不受限制，范围从O度到360度的任意值。
3.如权利要求1所述的用于互动展品的无限制操作与线性伺服装置，其特征在于， 步进电机控制器(31)的转速与方向的控制输入，由控制电路(2)将增量型旋转编码器(12)A、B两相输出的脉冲信号所转化成的一路脉冲信号和一路TTL信号控制。
4.如权利要求2或3所述的互动展品的无限制操作与线性伺服装置，其特征在于， 为增量型旋转编码器(12)、控制电路(2)和步进电机控制器(31)供电的电源(4)采用低压直流电源。
【文档编号】H02P8/14GK204013302SQ201320140476
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2013年3月26日 优先权日:2013年3月26日
【发明者】王群 申请人:北京全景多媒体信息系统公司, 闫宏