一种斯特林太阳能聚光碟片调光控制器的制作方法

本实用新型涉及一种步进电机的控制器。

背景技术：

对于碟式斯特林镜面调光来说，调焦技术还不够成熟，主要是采用人工进行调焦，每次调节至少需要两个人，一个人用人眼观察，另一个人爬到碟架上拧动调节杆进行调节，人工调光的难度大，效率低，并且聚焦效果不理想，从而造成斯特林发动机转换效率降低。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题：针对现有的碟式斯特林镜面调焦困难的问题，提供了一种能够控制镜面调焦装置工作的控制器。

本实用新型技术方案：

一种斯特林太阳能聚光碟片调光控制器，包括MCU，其特征在于：MCU连接通信模块、显示模块、存储模块、电源模块和驱动模块，驱动模块是两个驱动信号为PWM信号的电机驱动接口，分别连接两个调光工具的步进电机。

MCU上安装有功能键模块、程序下载模块和功能扩展口。

所述通信模块包括以太网、WIFI、RS485、RS232和CAN总线接口。

所述存储模块为SRAM和EEPROM。

所述显示模块包括显示屏接口和5个LED。

本实用新型的有益效果：

通过本控制器控制碟片后面安装的调光工具的步进电机工作，精确控制碟片的安装位置，使每个碟片的焦距能够汇集到一点。

附图说明：

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型使用示意图。

图3为调光手结构示意图。

图4位调光手安装结构示意图。

具体实施方式：

实施例：

碟架上安装有调光手100，调光手100前端连接碟片的碟片调整杆，后端连接调光控制器200，碟面焦点处安装调光色板400，远处安装望远镜500，碟架、调光色板400和望远镜500在一条直线上，望远镜500旁边配置调光手柄600，调光手柄600通过路由器700和调光控制器200连接。本实施例中有两个调光手100，分别一号调光手和二号调光手。调光色板400上根据碟片的数量绘制有不同颜色的色块，从远处观察碟片镜面，调光色板400上的的色块就会映照在对应的碟片上，如果碟片的焦距不对，就映照出来的色块就会有误差。

功能模块介绍

1.调光手柄600

1）MCU1最小系统

此次设计的调光手柄电路是基于STM32F103RCT6芯片进行开发的，采用外部8MHz晶振，通过配置锁相环（PLL）分频后可达72MHz。另外还接有1个32.768KHz的晶振，分频后作为RTC的时钟源。其次还备有一个3V的纽扣电源（BAT）。

2）JTAG接口

JTAG接口用来连接J-LINK下载程序到MCU1，同时也是程序调试接口。

3）TFT_LCD接口

TFT_LCD接口连接TFT_LCD触摸屏，用来显示调光运行中调光枪的运行画面和参数。

4）3个LED

LED1为电源指示灯。

LED2点亮为开始调光，熄灭为暂停调光。

LED3点亮为调光完成。

5）7个按键

按键1为芯片复位按键。

按键2为开始/暂停按键。

按键3为调光完成按键。

按键4为调光手1正转按键。

按键5为调光手1反转按键。

按键6为调光手2正转按键。

按键7为调光手2反转按键。

6）WIFI

通过WIFI连接调光控制器。

7）RS485总线接口

可以通过RS485总线与调光控制器进行有线连接。

8）电源

电源采用外部12V电源供电，通过内部将12V电源经开关电源芯片降压成5V稳压电源，再将5V电源经3.3V降压芯片转化成3.3V的稳压电源，给芯片供电。

2.望远镜

用望远镜进行人工观察调光色板投射在镜面上的投影，通过调光手柄对镜面进行调节。

3. 调光控制器200

1）MCU2最小系统

此次设计的调光控制器是基于STM32F407ZET6芯片进行开发的，采用8MHz外部晶振，通过配置锁相环（PLL）倍频后最高可达168MHz。另外还接有1个32.768KHz的外部晶振，分频后作为RTC的时钟源。其次还备有一个3V的纽扣电源（BAT）。

2）以太网

通过以太网连接路由器，路由器与调光手柄通过WIFI连接。

3）WIFI

通过WIFI连接调光手柄。

4）SRAM

增加SRAM进行内存扩展。

5）EEPROM

增加EEPROM用来存储重要参数，防止掉电数据丢失。

6）5个LED

LED1点亮为调光准备好，熄灭为终止调光。

LED2 点亮为调光开始，熄灭为暂停调光。

LED3常亮为调光完成。

LED4点亮为错误预警。

LED5为电源指示灯。

7）蜂鸣器

蜂鸣器用来作为错误预警信号。

8）TFT_LCD接口

TFT_LCD接口连接TFT_LCD触摸屏，用来显示调光运行中的画面和参数，同时可以通过触摸屏设置或调整参数。

9）6个按键

按键1为调光准备好按键，当设备准备就绪时，按下该按键，LED1指示灯点亮。

按键2为手动控制调光手1正转按键。

按键3为手动控制调光手1反转按键。

按键4为手动控制调光手2正转按键。

按键5为手动控制调光手2反转按键。

按键6为芯片复位按键。

（ 备注：按键2到5主要是调光时用来检查调光手是否正常运转。）

10）CAN总线接口

这里用来作为功能扩展备用接口，如当选用了带CAN总线的摄像头时可以通过CAN总线进行数据传输。

11）JTAG接口

JTAG接口用来连接J-LINK下载程序到MCU2，同时也是程序调试接口。

12）I/O接口

这里将MCU2多余的I/O口引出，可以用来进行功能扩展。

13）RS485总线接口

RS485总线接口用来连接带有RS485接口的摄像头。

14）RS232接口

RS232用来连接电脑，通过上位机对参数进行调试。

15）电源

电源采用外部12V电源供电，通过内部将12V电源经开关电源芯片降压成5V稳压电源，再将5V电源经3.3V降压芯片转化成3.3V的稳压电源，给芯片供电。

16）PWM信号1

PWM信号1是通过将MCU2产生的PWM信号，经过光耦隔离成5V的PWM信号，给步进电机驱动器1提供PWM信号。

17）PWM信号2

PWM信号2是通过将MCU2产生的PWM信号，经过光耦隔离成5V的PWM信号，给步进电机驱动器2提供PWM信号。

18）步进电机驱动器接口1

步进电机驱动器接口1连接1号调光手，驱动1号调光手上的步进电机进行正反转。

19）步进电机驱动器接口2

步进电机驱动器接口2连接2号调光手，驱动2号调光手上的步进电机进行正反转。

调光过程中，需要正确连接调光设备，当安装完成后，通过按下调光控制器200上的按键2到按键5，观察2个调光手是否正常转动，在确保2个调光手正常转动后，按下调光控制器上的按键1（调光准备好按键），调光控制器上的LED1（调光准备好指示灯）点亮，调光手柄600上的LCD屏会显示准备就绪的信息，接下来可以进行调光。调光手柄600上的LCD显示屏能实时显示摄像头传回来的调光手的运转状况，方便调光工程师做出正确的判断。开始调光时，按下调光手柄上的按键2（开始/暂停按钮），当调光手柄600上的LED2指示灯点亮，才可以通过调光手柄600上的4个调光按键控制调光手转动。当需要暂停调光时，再次按下调光手柄600上的按键2（开始/暂停按钮），调光手柄600上的LED2指示灯熄灭，调光暂停。当调光完成后，按下调光手柄600上的按键3（调光完成按键），调光手柄600上的LED3（调光完成指示灯）点亮，同时调光控制器200接收到调光完成信号，调光控制器200上的LED3（调光完成指示灯）点亮，此时调光完成。调光控制器200上的LED1（调光准备好指示灯）点亮才能进行整个调光过程，否则不能进行调光。

调光手100的结构如图3和图4，外卡扣1安装在外筒套4前端，外筒套4后端连接电机9，电机9连接调整杆，调整杆位于外筒套4的轴线上，外筒套4两侧开有槽孔。调整杆前端安装内卡扣13和内卡扣拨环5。电机9后端接连后筒套10，后筒套10上安装有外卡扣拉闸16和内卡扣拉闸12，外卡扣拉闸16和内卡扣拉闸12分别通过拉杆连接外卡扣拨环2和内卡扣拨环5，外卡扣拨环2和外弹簧3套在外卡扣1上，内卡扣拨环5和内弹簧6套在内卡扣13上。外卡扣2前端的内壁上安装有外弹珠15，内卡扣5前端的内壁上安装有内弹珠14。外卡扣1后半段的内壁面有六角形的螺母配合槽。后筒套10后端安装有锁紧把手11。本实施例中的电机9为步进电机。

调光手安装方法：

如图3，碟片安装在碟架的调节点支座上，调节点支座后端是可以开合的螺纹套筒，松开锁紧螺母可以调节碟片的前后位置。使用时先通过压下外卡扣拉闸16向后拉动外卡扣拨环2，然后将外卡扣1套在调节支点座的卡位处后再松开压下的外卡扣拉闸16，外卡扣2前端的内壁上的外弹珠15和调节支点座的卡位配合，外卡扣2的六角形螺母配合槽和锁紧螺母配合。然后通过压下内卡扣拉闸12向后拉动内卡扣拨环5，然后将内卡扣13套在碟片调节杆的卡位处后再松开压下的外卡扣拉闸12，内卡扣13前端的内壁上的内弹珠14和碟片调节杆上的卡位配合。

安装好后开始调节：先握住锁紧把手11转动外套筒4带动外卡扣1松开锁紧螺母。电机9通过正反转驱动内卡扣13和碟片调节杆前进与后退，从而调节碟片与调节点支座间的距离，从而使碟片正确对焦。调节好碟片位置后握住锁紧把手11转动外套筒4带动外卡扣1旋紧锁紧螺母。之后同时压下外卡扣拉闸16和内卡扣拉闸12取下调光手100。