一种电子凸轮控制器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种电子凸轮控制器，包括ARM控制器和电源，所述ARM控制器分别与解码电路、人机界面单元和光耦隔离电路连接，所述解码电路的输入端与角度传感器的输出端连接，所述光耦隔离电路分别与输入电路和输出电路连接，所述输入电路外接凸轮的信号输出端，输出电路外接凸轮的信号输入端，所述光耦隔离电路、输入电路和输出电路设计在同一块电路上，所述人机界面单元包括按键输入单元、数码管显示单元、跑马灯显示单元和OLED显示单元，所述电源分别为ARM控制器、解码电路和人机界面单元供电。解决了现有的电子凸轮控制器不具备实时位置校准功能、抗干扰性能差、人机界面不友好、设定操作不直观的问题。
【专利说明】—种电子凸轮控制器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电子凸轮控制器，器广泛应用于自动化机械设备中，作为控制和监视工作过程的器件使用。
【背景技术】
[0002]凸轮作为控制和监视工作过程的器件广泛应用于压力机、冲床等设备中，大部分传统的自动化机械设备采用凸轮作为传动和控制元件，凸轮因固有的机械结构和现有的工艺水平，存在相位角调整不方便，易产生振动、易磨损、精度低、运行速度低等缺点。今年来利用PLC或通用工控计算机或可编程逻辑器件等带旋转编码器开发出了电子凸轮，这种控制器一般都是自行开发并使用，存在软硬件开发费用高，开发周期长，通用性差，质量不易保证等缺点。
[0003]南京泽荣自动化系统有限责任公司生产出的一种冲床用电子凸轮，其控制器采用Microchip公司的PIC18F252。带旋转变压器解码，并有数码管显示和按键等，具有速度值/角度值显示，生产计数显示，顶点定位，凸轮设定，生产计数到达输出，下死点设定，角度传感器正/反转设定，系统参数密码保护，系统异常报警等功能。解决了现有电子凸轮存在的诸多问题，但该电子凸轮运行时由编码器打滑而导致位置偏移时无法检出；且IO板距离主机较远通过电缆连接后导致抗干扰性能差；单一传统的数码管显示方式导致人机界面不友好，设定操作不直观等缺点。
【发明内容】
[0004]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种电子凸轮控制器，解决了现有的电子凸轮控制器不具备实时位置校准功能的问题，同时解决了抗干扰性能差、人机界面不友好、设定操作不直观的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:
[0006]一种电子凸轮控制器，包括ARM控制器和电源，所述ARM控制器分别与解码电路、人机界面单元和光耦隔离电路连接，所述解码电路的输入端与角度传感器的输出端连接，所述光I禹隔尚电路分别与输入电路和输出电路连接，所述输入电路外接凸轮的信号输出端，输出电路外接凸轮的信号输入端，所述光耦隔离电路、输入电路和输出电路设计在同一块电路上,所述人机界面单元包括按键输入单元、数码管显示单元、跑马灯显示单元和OLED显示单元，所述电源分别为ARM控制器、解码电路和人机界面单元供电；所述解码电路用以解码角度传感器输出的角度信息；所述光耦隔离电路用以防止输入电路和输出电路之间的相互干扰；所述ARM控制器用以接收并处理解码电路输出的角度值；控制人机界面单元的显示；接收并处理按键输入单元设定的参数；向输出电路输出的控制外接凸轮的控制信号；接收并存储输入电路输入的实时信号。
[0007]所述ARM控制器设有两个RS485通讯端口，其中一个端口与人机界面单元通讯连接，另一个用于外接PLC或计算机。[0008]以上所述的一种电子凸轮控制器，先通过人机界面单元的按键输入单元设定参数，在凸轮运行时，角度传感器检测凸轮角度，然后通过解码电路解码角度信息，ARM控制器接收角度信息，通过设定算法获得转动的圈数和速度并在人机界面单元中显示，ARM控制器接收按键输入单元设定的参数并通过设定算法与现在的圈数和速度对比，ARM控制器根据对比信息调整输出控制信号，通过输出电路控制凸轮，同时在置下死点后的第一行程中凸轮将信号传输给输入电路，ARM控制器存储该信号作为校准信号，并在后续行程中将凸轮的实时信号与校准信号比较，用以校准实时位置。
[0009]本实用新型的有益效果:1、通过将光耦隔离电路、输入电路和输出电路设计在同一块电路上，减少了 IO板和IO电缆的连接，增强了抗干扰性能；2、本实用新型的人机界面单元包括按键输入单元、数码管显示单元、跑马灯显示单元和OLED显示单元,具有速度值/角度值显示，生产计数显示，顶点定位，凸轮设定，生产计数到达输出，下死点设定，打滑校准设定、角度传感器正/反转设定，系统参数密码保护，系统异常报警等功能，人机界面友好、设定操作直观；3、本实用新型通过输入电路输出凸轮的实时信号，并且ARM控制器记忆在置下死点后的第一行程中的信号，将其作为校准信号，并在后续行程中以此位置为参考进行校准，具有实时位置校准功能。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本实用新型的结构框图。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。
[0012]如图1所示:一种电子凸轮控制器，包括ARM控制器I和电源4，所述ARM控制器I分别与解码电路2、人机界面单元3和光耦隔离电路6连接，所述解码电路2的输入端与角度传感器5的输出端连接，所述光耦隔离电路6分别与输入电路7和输出电路8连接，所述输入电路7外接凸轮的信号输出端，输出电路8外接凸轮的信号输入端,所述光I禹隔离电路6、输入电路7和输出电路8设计在同一块电路上，所述人机界面单元3包括按键输入单元301、数码管显示单元302、跑马灯显示单元303和OLED显示单元304,所述电源4分别为ARM控制器1、解码电路2和人机界面单元3供电。
[0013]角度传感器5为上海赢双电机所生产的旋转变压器，具有结构简单，动作灵敏，对环境无特殊要求，维护方便，输出信号幅度大，抗干扰能力强，工作可靠等优点。
[0014]解码电路2用以解码角度传感器5输出的角度信息，解码电路2为专用芯片AD2S1205，此芯片最高速度可达1250转每秒，通过SPI串行接口与ARM控制器I相连。
[0015]ARM控制器I为ST公司的STM32F103R8T6，为ARM_CrotexM3架构。32位的控制器不但运算速度快，集成功能强大，而且价格便宜。所述ARM控制器I设有两个RS485通讯端口，其中一个端口与人机界面单元3通讯连接，另一个用于外接PLC或计算机，所述通讯连接采用工业通讯协议为MODBUS。ARM控制器I通过SPI 口从角度解码芯片(AD2S1205)读取角度值，并进行数据滤波以获得精确的角度值，ARM控制器I的生产计数程序根据角度变化判断是否跑了一圈，如果是则相应的进行计数;ARM控制器的速度计算部分程序根据每转动一圈所用的时间计算出速度，并对速度值进行去抖动处理；ARM控制器I控制人机界面单元3的显示，接收并处理按键输入单元301设定的参数并通过设定算法与现在的圈数和速度对比，根据对比信息调整向输出电路8输出的控制外接凸轮的控制信号；接收并存储输入电路7输入的实时信号。
[0016]输入电路7和输出电路8均采用光耦隔离，输入隔离光耦采用PC817，输出隔离光耦选用C0SM04010，由ARM控制器I的GPIO 口直接扫描驱动并且被其控制。
[0017]人机界面单元3采用ARM控制器I与主机通讯获得主机数据，再通过数码管显示单元302、跑马灯显示单元303和OLED显示单元304进行显示，通过按键输入单元301设定参数。其中OLED显示单元304采用华凌光电股份有限公司的OLED显示模块WEX012864GLPP3N10000,具有功耗低，寿命长，视角广等特点，通过该显示器动态显示工作画面和数据；数码管显示单元302采用共阴极数码管，阳极由ARM控制器1GP10 口加限流电阻连接控制，阴极由芯片74LS145 (4-10译码器)驱动。数码管为动态显示，显示判断角度或速度，频率IOOHz ;跑马灯显示单元303的跑马灯指示由数码管8个复用管脚经芯片74LS574 (8位锁存驱动器)给另一个74LS145驱动。根据角度值算出该显示的灯，并动态显示，频率为IOOOHz。
[0018]所述电源4采用+24V输入，输出为+5V和+3.3V两组。
[0019]电子凸轮控制器采用实时存储方案，而且具有速度值/角度值显示，生产计数显示，顶点定位，凸轮设定，生产计数到达输出，下死点设定，打滑校准设定、角度传感器正/反转设定，系统参数密码保护，系统异常报警等功能。技术参数为:工作温度:0-50摄氏度，角度显示:0-359度，行程数:0-2000行程/分钟(360P/R)，角度传感器:旋转变压器，设定角度分辨率:1度，指示灯:36个角度位置指示灯，显示:角度/速度(3位)生产计数(6位)OLED显示，按键:4个微动开关键，凸轮输出:0-359度，可编程裁剪凸轮输出4路，凸轮输入:8通道，电压适用范围DC:24V，输出方式:24通道，光耦隔离输出。
[0020]以上所述的一种电子凸轮控制器，先通过人机界面单元3的按键输入单元301设定参数，在凸轮运行时，角度传感器5检测凸轮角度，然后通过解码电路2解码角度信息，ARM控制器I接收角度信息，通过计数程序和速度程序获得转动的圈数和速度并在人机界面单元3中显示，ARM控制器接I收设定的参数并通过设定算法与现在的圈数和速度对比，ARM控制器I根据对比信息调整输出控制信号，通过输出电路6控制凸轮，同时在置下死点后的第一行程中凸轮将信号传输给输入电路7，ARM控制器I存储该信号作为校准信号，并在后续行程中将凸轮的实时信号与校准信号比较，用以校准实时位置。
[0021]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出:对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种电子凸轮控制器，其特征在于:包括ARM控制器(I)和电源(4)，所述ARM控制器(I)分别与解码电路(2)、人机界面单元(3)和光耦隔离电路(6)连接，所述解码电路(2)的输入端与角度传感器(5)的输出端连接，所述光耦隔离电路(6)分别与输入电路(7)和输出电路(8)连接，所述输入电路(7)外接凸轮的信号输出端，输出电路(8)外接凸轮的信号输入端，所述光耦隔离电路(6 )、输入电路(7 )和输出电路(8 )设计在同一块电路上，所述人机界面单元(3 )包括按键输入单元(301 )、数码管显示单元(302 )、跑马灯显示单元(303 )和OLED显示单元(304)，所述电源(4)分别为ARM控制器(I )、解码电路(2 )和人机界面单元(3)供电； 所述解码电路(2)用以解码角度传感器(5)输出的角度信息；所述光耦隔离电路(6)用以防止输入电路(7)和输出电路(8)之间的相互干扰；所述ARM控制器(I)用以接收并处理解码电路(2)输出的角度值；控制人机界面单元(3)的显示；接收并处理按键输入单元(301)设定的参数；向输出电路(8)输出的控制外接凸轮的控制信号；接收并存储输入电路(7)输入的实时信号。
2.根据权利要求1所述的一种电子凸轮控制器，其特征在于:所述ARM控制器(I)设有两个RS485通讯端口，其中一个端口与人机界面单元(3 )通讯连接，另一个用于外接PLC或计算机。
【文档编号】G05B19/06GK203455667SQ201320472789
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年8月2日 优先权日:2013年8月2日
【发明者】郭俊 申请人:南京泽荣自动化系统有限责任公司