位移台通用运动控制系统的制作方法
【专利摘要】一种位移台通用运动控制系统，包括上位机、运动控制器、电机驱动器、电机、运动执行机构和可编程电平转换电路板，所述的上位机与运动控制器通信连接；该运动控制器的控制信号输出端与所述的电机驱动器的输入端相连；该电机驱动器的输出端与所述的电机的控制端相连；电机通过联轴器与所述的运动执行机构相连；该运动执行机构的限位开关输出端与所述的可编程电平转换电路板限位输入端相连，所述的运动控制器的数字信号输出端与所述的可编程电平转换电路板的数字信号输入端相连，所述的可编程电平转换电路板的输出端与所述的运动控制器的限位输入端相连。本实用新型解决了运动控制器接收的限位信号种类有限，限位信号电平电压范围有严格限定的问题。
【专利说明】位移台通用运动控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及位移台，特别是一种位移台通用的运动控制系统。
【背景技术】
[0002]运动控制器是运动控制系统的核心，一些运动控制器要求所控制的运动执行机构有相同的限位开关有效输入电平，对输入有效电平的实际电压范围也有限定。但是不同厂商生产的运动执行机构所自带的限位开关输出的信号是低电平有效或高电平有效，电平电压也有5V、24V等不同，而运动控制器所能接收的限位信号种类有限，那么就带来了所做的运动控制系统不能通用的问题。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是提供一种位移台通用运动控制系统，解决运动控制系统中的运动控制器所能接收的限位信号种类有限，限位信号电平电压范围有严格限定的问题。
[0004]本实用新型的技术解决方案如下:
[0005]一种位移台通用运动控制系统，特点在于其构成包括上位机、运动控制器、电机驱动器、电机、运动执行机构和可编程电平转换电路板，所述的上位机与运动控制器通信连接；该运动控制器的控制信号输出端与所述的电机驱动器的输入端相连；该电机驱动器的输出端与所述的电机的控制端相连；电机通过联轴器与所述的运动执行机构相连；该运动执行机构的限位开关输出端与所述的可编程电平转换电路板限位输入端相连，所述的运动控制器的数字信号输出端与所述的可编程电平转换电路板的数字信号输入端相连，所述的可编程电平转换电路板的输出端与所述的运动控制器的限位输入端相连。
[0006]所述的上位机是个人电脑或嵌入式系统。
[0007]所述的电机是步进电机、伺服电机、直线电机、压电陶瓷电机或超声马达产生旋转或直线运动的机构。
[0008]所述的运动执行机构是位移台、调整架电动机械机构。
[0009]所述的可编程电平转换电路板包括可编程处理器和电平转换电路。
[0010]所述的可编程处理器是单片机、CPLD或FPGA可编程逻辑器件。
[0011]所述的电平转换电路由NPN三极管，基极偏置电阻，集电极负载电阻和发光二级管组成。可编程处理器输出的控制信号通过基极偏置电阻输入NPN三级管的基极，NPN三级管的发射极与地相连，NPN三极管集电极经发光二级管、集电极负载电阻与电源相连，从所述的发光二级管和集电极负载电阻的连接点引出一个信号输出端口接入到运动控制器的限位输入端。
[0012]本实用新型的优点是:
[0013]利用可编程电平转换电路板解决了运动控制系统中的运动控制器所能接收的限位信号种类有限，限位信号电平电压范围有严格限定的问题，扩大的运动控制器的使用范围，使整个系统整合更加方便并提高了工作可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型位移台通用运动控制系统较佳实施例的系统框架图。
[0015]图2是本实用新型可编程电平转换电路板实施例的框图。
[0016]图3是本实用新型可编程电平转换电路板的实现电路。
[0017]表I是本实用新型可编程处理器的输出和NPN三极管集电极电平输出。
【具体实施方式】
[0018]图1是本实用新型的位移台通用运动控制系统较佳实施的系统框架图。由图1可见，本实用新型位移台通用运动控制系统包括上位机1，运动控制器2，电机驱动器3，电机4，运动执行机构5和可编程电平转换电路板6。
[0019]上位机I与运动控制器2进行通信连接；运动控制器2发出的脉冲和方向控制信号与电机驱动器3相连；电机驱动器3的驱动信号与电机4相连；电机4通过联轴器与运动执行机构5相连；运动控制器2的数字信号输出端与可编程电平转换电路板6的数字信号输入端相连；运动执行机构5的限位开关5a输出的信号接入到可编程电平转换电路板6中的限位输入端；可编程电平转换电路板6输出的信号接入运动控制器2的限位输入端。
[0020]所述的上位机I为个人电脑。
[0021]所述的运动控制器2为步进电机控制器，本实例采用美国ARCUSTECHN0L0GY公司生产的PMX控制器。
[0022]所述的电机驱动器3为步进电机驱动器。
[0023]所述的电机4为步进电机。
[0024]所述的运动执行机构5为线性位移台或者旋转位移台。
[0025]所述的可编程电平转换电路板6包括一个可编程处理器7和电平转换电路8。
[0026]可编程处理器7为通过51内核扩展出来的单片机。
[0027]所述的可编程电平转换电路板6是由可编程处理器7，排阻16，晶振电路18，复位电路19，NPN三极管9，基极偏置电阻10，集电极负载电阻11以及发光二级管12组成。晶振电路18由晶振负载电容18a，18b以及晶振18c组成；复位电路19由分压电阻19a、19b以及电解电容19c与按键19d组成。运动控制器2的数字输出信号14，限位开关5a输出信号15分别接入可编程控制器7的第I管脚和第8引脚；晶振电容18a，晶振电容18b —端接地，另外一端分别接晶振18c的两端，并从晶振18c两端引出两根输出线接入可编程控制器7的第18，19引脚；分压电阻19b —端与按钮19d相连，按钮19d连接到电源，分压电阻19b另一端与分压电阻19a —端相连，分压电阻19a另一端与地相连；电解电容正极与电源相连，电解电容负极与分压电阻19a与分压电阻19b的连接点相连，并从该连接点引出一根输出线接入可编程控制器7的第9引脚；排阻16第一个输入端与电源相连，排阻16的其他端口分别与可编程控制器7的PO 口的8个输入端相连；可编程处理器的输出信号17通过基极偏置电阻10与NPN三级管9的基极相连，NPN三级管9发射极与地相连，NPN三极管9集电极经发光二级管12、集电极负载电阻11与电源相连，并从发光二级管12和集电极负载电阻11的连接点引出一个信号输出端口 13接入到运动控制器2限位输入端。
[0028]所述的运动控制器2通过USB线与上位机I相连通信，用于接收上位机I发送的各种参数和命令，比如速度参数设置，闭环参数设置等参数。
[0029]所述的电机驱动器3在接收到运动控制器2发送的脉冲和方向信号后，驱动电机4进行运动，从而电机4驱动运动执行机构5。
[0030]所述的运动执行机构5自带的限位开关5a在运动执行机构5上电的时候，运动执行机构5限位开关5a将返回限位开关信号给运动控制器2，来确定是否运动执行机构5已经触发了限位开关5a。由于不同的运动执行机构5所自带的限位开关5a输出的信号是低电平有效或高电平有效，电平电压也有5V、24V等不同，所以将运动执行机构5的限位开关5a返回的限位信号通过可编程电平转换电路板6，然后将转换后的输出信号与运动控制器2限位输入端一一相连，当运动执行机构5在行程过程中，触发了限位开关5a，那么运动控制器2就会停止向电机驱动器3发送脉冲与方向信号并使运动执行机构5禁止向触发限位方向上继续运动。
[0031]可编程电平转换电路板6中的电平转换电路8具体工作过程如下:
[0032]设置运动控制器2限位输入为低电平有效；
[0033]当限位开关5a输出信号是高电平有效时，上位机I设置运动控制器2数字输出信号为高电平，则当可编程处理器7接收到限位开关5a输出信号是高电平时，向NPN三级管9的基极输出高电平，从而使得NPN三极管9集电极为低电平，与运动控制器2限位输入匹配；可编程处理器7接收到限位开关5a输出信号是低电平时，向NPN三级管9的基极输出低电平，从而使得NPN三极管9集电极为高电平，与运动控制器2限位输入匹配；
[0034]当限位开关5a输出信号是低电平有效时，上位机设置运动控制器2数字输出信号为低电平，则当可编程处理器7接收到限位开关5a输出信号是高电平时，向NPN三级管9的基极输出低电平，从而使得NPN三极管9集电极为高电平，与运动控制器2限位输入匹配；可编程处理器7接收到限位开关5a输出信号是低电平时，向NPN三级管9的基极输出高电平，从而使得NPN三极管9集电极为低电平，与运动控制器2限位输入匹配；
[0035]在限位开关5a输出信号有效电平与运动控制器2限位输入有效电平的其他情况，可编程处理器7的输出、NPN三极管9集电极输出电平如表I所示。
[0036]表I可编程处理器输出、NPN三极管集电极输出电平
[0037]
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[0038]本实用新型实施例提供的一种通用的运动控制系统，该系统优点是利用可编程电平转换电路板解决了运动控制系统中的运动控制器所能接收的限位信号种类有限，限位信号电平电压范围有严格限定的问题，结构简单，成本低，扩大的运动控制器的使用范围，使整个系统整合更加方便并提高了工作可靠性。
【权利要求】
1.一种位移台通用运动控制系统，特征在于其构成包括上位机、运动控制器、电机驱动器、电机、运动执行机构和可编程电平转换电路板，所述的上位机与运动控制器通信连接；该运动控制器的控制信号输出端与所述的电机驱动器的输入端相连；该电机驱动器的输出端与所述的电机的控制端相连；电机通过联轴器与所述的运动执行机构相连；该运动执行机构的限位开关输出端与所述的可编程电平转换电路板限位输入端相连，所述的运动控制器的数字信号输出端与所述的可编程电平转换电路板的数字信号输入端相连，所述的可编程电平转换电路板的输出端与所述的运动控制器的限位输入端相连。
2.根据权利要求1所述的位移台通用运动控制系统，其特征在于所述的上位机是个人电脑或嵌入式系统。
3.根据权利要求1所述的位移台通用运动控制系统，其特征在于所述的电机是步进电机、伺服电机、直线电机、压电陶瓷电机或超声马达产生旋转或直线运动的机构。
4.根据权利要求1所述的位移台通用运动控制系统，其特征在于所述的运动执行机构是位移台、调整架电动机械机构。
5.根据权利要求1所述的位移台通用运动控制系统，其特征在于所述的可编程电平转换电路板包括可编程处理器和电平转换电路。
6.根据权利要求1所述的位移台通用运动控制系统，其特征在于所述的可编程处理器是单片机、CPLD或FPGA可编程逻辑器件。
7.根据权利要求1所述的位移台通用运动控制系统，其特征在于所述的电平转换电路由NPN三极管，基极偏置电阻，集电极负载电阻和发光二级管组成，可编程处理器输出的控制信号通过基极偏置电阻输入NPN三级管的基极，NPN三级管的发射极与地相连，NPN三极管集电极经发光二级管、集电极负载电阻与电源相连，从所述的发光二级管和集电极负载电阻的连接点引出一个信号输出端口接入到运动控制器的限位输入端。
【文档编号】G05B19/042GK204028602SQ201420101809
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年3月7日 优先权日:2014年3月7日
【发明者】郭福东, 王向朝, 唐锋 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所