一种用于极寒地区的参考站伺服系统的制作方法

本实用新型涉及伺服系统技术领域，具体涉及一种用于极寒地区的参考站伺服系统。

背景技术：

伺服系统又称随动系统，是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。伺服系统使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标(或给定值)的任意变化的自动控制系统。它的主要任务是按控制命令的要求、对功率进行放大、变换与调控等处理，使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制非常灵活方便。在很多情况下，伺服系统专指被控制量(系统的输出量)是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统，其作用是使输出的机械位移(或转角)准确地跟踪输入的位移(或转角)，其结构组成和其他形式的反馈控制系统没有原则上的区别。伺服系统最初用于国防军工，如火炮的控制，船舰、飞机的自动驾驶，导弹发射等，后来逐渐推广到国民经济的许多部门，如自动机床、无线跟踪控制等。

授权公告号为cn205353740u的中国专利公开了一种伺服系统的控制装置及伺服系统，包括：互通线缆和至少两个伺服驱动器；伺服驱动器均与伺服系统的负载相连接；任意两个伺服驱动器之间均连接有互通线缆，且任意两个伺服驱动器通过所述互通线缆互相发送用于表征自身的工作状态的互斥信号，使任意时刻都有一个伺服驱动器驱动负载。

现有技术存在以下技术缺陷：上述的控制装置及伺服系统在低温环境下使用时，如在祖国的一些极寒地区的参考站使用时，伺服系统的伺服驱动器会因为低温容易出现无法启动的故障，同时这种环境都是长期无人值守的，要使系统恢复正常，常常需要花费很长的时间，人力、物力及财力耗费巨大。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供一种用于极寒地区的参考站伺服系统，具有减少伺服系统的伺服驱动器会因为低温容易出现无法启动的故障的情况的优点。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种用于极寒地区的参考站伺服系统，包括伺服电气系统，还包括电源变换模块、自动检测温度模块、受控开关及自动升温模块，所述电源变换模块用于将交流工频电源转换为直流电源并给伺服电气系统、自动检测温度模块及自动升温模块供电，所述自动检测温度模块用于检测伺服电气系统的温度，所述电源变换模块和自动升温模块之间串联有受控开关，所述自动检测温度模块与受控开关连接，所述受控开关内设置有最低温度阈值和最高温度阈值，所述受控开关在自动检测温度模块检测实时温度低于最低温度阈值时处于闭合状态，所述受控开关在自动检测温度模块检测实时温度高于最高温度阈值时处于断开状态。

通过采用上述技术方案，受控开关在自动检测温度模块检测伺服电气系统的实时温度低于最低温度阈值时处于闭合状态，使得自动升温模块被供电，进行升温工作，对伺服电气系统进行加热工作。直至伺服电气系统的实时温度高于最高温度阈值时，受控开关处于断开状态，自动升温模块处于断电状态，停止对伺服电气系统的加热工作，从而使得伺服电气系统在适宜的温度范围内工作，达到减少伺服系统的伺服驱动器会因为低温容易出现无法启动的故障的情况的效果。

优选的，自动检测温度模块包括四个温度检测单元。

通过采用上述技术方案，四个温度检测单元用于检测伺服电气系统的不同位置的温度，提高了自动检测温度模块检测伺服电气系统的温度的精度。

优选的，所述温度检测单元包括正温度系数热敏电阻ptc、第一电阻r1、反相滞回比较器u1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4和第五电阻r5，所述第一电阻r1的一端、第二电阻r2和第五电阻r5的一端均与电源变换模块的输出端连接，所述第一电阻r1的另一端与正温度系数热敏电阻ptc的一端连接，所述正温度系数热敏电阻ptc的另一端接地，所述反相滞回比较器u1的反相端连接在第一电阻r1和正温度系数热敏电阻ptc的连接节点上，所述第二电阻r2的另一端与第三电阻r3的一端连接，所述第三电阻r3的另一端接地，所述反相滞回比较器u1的同相端连接在第二电阻r2和第三电阻r3的连接节点上，所述第四电阻r4的一端与反相滞回比较器u1的输出端连接，所述第四电阻r4的另一端与反相滞回比较器u1的同相端连接，所述第五电阻r5的另一端与反相滞回比较器u1的输出端连接，所述反相滞回比较器u1的输出端还与受控开关连接。

通过采用上述技术方案，伺服电气系统的实时温度低于最低温度阈值时，正温度系数热敏电阻ptc电阻值较小，反相滞回比较器u1的反相端输入电压较低，反相滞回比较器u1的输出端输出高电平。此后，当温度逐渐上升，实时温度高于最高温度阈值时，正温度系数热敏电阻ptc电阻值较大，反相滞回比较器u1的反相端输入电压较高，反相滞回比较器u1的输出端输出低电平。此后，当温度逐渐下降，直至伺服电气系统的实时温度低于最低温度阈值时，反相滞回比较器u1的输出端再输出高电平。

优选的，所述受控开关包括第一或门or1、第二或门or2、第三或门or3、npn三极管q1及常开型继电器k，四个温度检测单元的输出端分别与第一或门or1的两个输入端和第二或门or2的两个输入端连接，所述第一或门or1的输出端与第三或门or3的一个输入端连接，所述第二或门or2的输出端与第三或门or3的另一个输入端连接，所述npn三极管q1的基极b与第三或门or3的输出端连接，所述npn三极管q1的发射极e接地，所述npn三极管q1的集电极c与电源变换模块的输出端连接，所述常开型继电器k的线圈串联在npn三极管q1的集电极c与电源变换模块的输出端之间，常开型继电器k的常开触点s串联在电源变换模块和自动升温模块之间。

通过采用上述技术方案，当一个温度检测单元检测到伺服电气系统的实时温度低于最低温度阈值时，其反相滞回比较器u1的输出端输出高电平，第三或门or3即为高电平，npn三极管q1处于导通状态，常开型继电器k的常开触点s处于闭合状态，自动升温模块得以供电，进行升温工作。当四个温度检测单元均检测到伺服电气系统的实时温度高于最高温度阈值时，第一或门or1、第二或门or2、第三或门or3的输出端均输出低电平，npn三极管q1处于截止状态，常开型继电器k的常开触点s处于断开状态，自动升温模块断电，停止升温工作。

优选的，所述自动升温模块包括加热管、风机及电热丝rh，所述风机和电热丝rh均与电源变换模块的输出端连接，所述电源变换模块和风机和电热丝rh之间串联有受控开关，所述风机及电热丝rh均设置在所述加热管内，所述电热丝rh位于所述风机的出风端，所述风机的出风端正对所述伺服电气系统。

通过采用上述技术方案，电热丝rh通电时发热，风机通电转动带动空气流动，流动的空气经电热丝rh后被加热变成热风，对伺服电气系统进行加热工作。

优选的，所述电源变换模块包括交直流转换单元及降压稳压单元，交流工频电源与交直流转换单元的输入端连接，所述交直流转换单元的输出端与降压稳压单元的输入端，所述降压稳压单元的输出端与伺服电气系统、自动检测温度模块及自动升温模块连接。

优选的，所述交直流转换单元包括db107s整流桥及mp157芯片，交流工频电源与db107s整流桥的输入端连接，所述db107s整流桥的输出端与mp157芯片的输入端连接，所述mp157芯片的输出端与降压稳压器连接，所述降压稳压器包括xl1509芯片。

优选的，所述伺服电气系统包括依次连接的伺服控制器、编码器、电机驱动器及电机。

综上所述，本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型具有减少伺服系统的伺服驱动器会因为低温容易出现无法启动的故障的情况的优点；

2、本实用新型设置有四个温度检测单元，四个温度检测单元用于检测伺服电气系统的不同位置的温度，具有提高自动检测温度模块检测伺服电气系统的温度的精度的优点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型用于展示温度检测单元的电路示意图；

图3为本实用新型用于展示受控开关的电路示意图。

具体实施方式

下面结合本实用新型的附图1～3，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参照图1，一种用于极寒地区的参考站伺服系统，包括伺服电气系统，伺服电气系统包括依次连接的伺服控制器、编码器、电机驱动器及电机。本伺服系统还包括电源变换模块、自动检测温度模块、受控开关及自动升温模块，电源变换模块用于将交流工频电源转换为直流电源并给伺服电气系统、自动检测温度模块及自动升温模块供电，自动检测温度模块用于检测伺服电气系统的温度。电源变换模块包括交直流转换单元及降压稳压单元，交流工频电源与交直流转换单元的输入端连接，交直流转换单元的输出端与降压稳压单元的输入端，降压稳压单元的输出端与伺服电气系统、自动检测温度模块及自动升温模块连接。交直流转换单元包括db107s整流桥及mp157芯片，交流工频电源与db107s整流桥的输入端连接，db107s整流桥的输出端与mp157芯片的输入端连接，mp157芯片的输出端与降压稳压器连接，降压稳压器包括xl1509芯片。

参照图1，自动检测温度模块用于检测伺服电气系统的温度，电源变换模块和自动升温模块之间串联有受控开关，自动检测温度模块与受控开关连接，受控开关内设置有最低温度阈值和最高温度阈值，受控开关在自动检测温度模块检测实时温度低于最低温度阈值时处于闭合状态，受控开关在自动检测温度模块检测实时温度高于最高温度阈值时处于断开状态。

受控开关在自动检测温度模块检测伺服电气系统的实时温度低于最低温度阈值时处于闭合状态，使得自动升温模块被供电，进行升温工作，对伺服电气系统进行加热工作。直至伺服电气系统的实时温度高于最高温度阈值时，受控开关处于断开状态，自动升温模块处于断电状态，停止对伺服电气系统的加热工作，从而使得伺服电气系统在适宜的温度范围内工作。

参照图2，自动检测温度模块包括四个温度检测单元，本实施例中，四个温度检测单元分别用于检测伺服控制器、编码器、电机驱动器及电机的温度，四个温度检测单元的结构一致。温度检测单元包括正温度系数热敏电阻ptc、第一电阻r1、反相滞回比较器u1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4和第五电阻r5，第一电阻r1的一端、第二电阻r2和第五电阻r5的一端均与电源变换模块的输出端连接，第一电阻r1的另一端与正温度系数热敏电阻ptc的一端连接，正温度系数热敏电阻ptc的另一端接地，反相滞回比较器u1的反相端连接在第一电阻r1和正温度系数热敏电阻ptc的连接节点上，第二电阻r2的另一端与第三电阻r3的一端连接，第三电阻r3的另一端接地，反相滞回比较器u1的同相端连接在第二电阻r2和第三电阻r3的连接节点上，第四电阻r4的一端与反相滞回比较器u1的输出端连接，第四电阻r4的另一端与反相滞回比较器u1的同相端连接，第五电阻r5的另一端与反相滞回比较器u1的输出端连接，反相滞回比较器u1的输出端还与受控开关连接。

值得说明的是，每个温度检测单元的最低温度阈值和最高温度阈值均由其第二电阻r2的阻值、第三电阻r3的阻值和第四电阻r4的阻值决定，本实施例中，四个温度检测单元的最低温度阈值和最高温度阈值可以互不相同，即各个温度检测单元的第二电阻r2的阻值、第三电阻r3的阻值和第四电阻r4的取值可以互不相同。

参照图3，受控开关包括第一或门or1、第二或门or2、第三或门or3、npn三极管q1及常开型继电器k。本实施例中，第一个温度检测单元的输出端与第一或门or1的一个输入端连接、输出sig1信号至第一或门or1，第二个温度检测单元与第一或门or1的另一个输入端连接、输出sig2信号至第一或门or1，第三个温度检测单元与第二或门or2的一个输入端连接、输出sig3信号至第二或门or2，第四个温度检测单元与第二或门or2的另一个输入端连接、输出sig4信号至第二或门or2。第一或门or1的输出端与第三或门or3的一个输入端连接，第二或门or2的输出端与第三或门or3的另一个输入端连接。npn三极管q1的基极b与第三或门or3的输出端连接，npn三极管q1的发射极e接地，npn三极管q1的集电极c与电源变换模块的输出端连接。

单个温度检测单元检测伺服电气系统的实时温度低于其最低温度阈值时，正温度系数热敏电阻ptc电阻值较小，反相滞回比较器u1的反相端输入电压较低，反相滞回比较器u1的输出端输出高电平。此后，当温度逐渐上升，实时温度高于最高温度阈值时，正温度系数热敏电阻ptc电阻值较大，反相滞回比较器u1的反相端输入电压较高，反相滞回比较器u1的输出端输出低电平。此后，当温度逐渐下降，直至伺服电气系统的实时温度低于最低温度阈值时，反相滞回比较器u1的输出端再输出高电平。当有一个温度检测单元检测到伺服电气系统的实时温度低于最低温度阈值时，其反相滞回比较器u1的输出端输出高电平，第三或门or3即为高电平，npn三极管q1处于导通状态。当四个温度检测单元均检测到伺服电气系统的实时温度高于最高温度阈值时，第一或门or1、第二或门or2、第三或门or3的输出端均输出低电平，npn三极管q1处于截止状态。

参照图3，常开型继电器k的线圈串联在npn三极管q1的集电极c与电源变换模块的输出端之间，常开型继电器k的常开触点s串联在电源变换模块和自动升温模块之间。自动升温模块包括加热管、风机及电热丝rh，风机和电热丝rh均与电源变换模块的输出端连接，电源变换模块和风机和电热丝rh之间串联有受控开关，风机及电热丝rh均设置在加热管内，电热丝rh位于所述风机的出风端，风机的出风端正对伺服电气系统。

当npn三极管q1处于导通状态时，常开型继电器k的常开触点s处于闭合状态，风机和电热丝均处于通电状态，电热丝rh通电发热，风机通电转动带动空气流动，流动的空气经电热丝rh后被加热变成热风，对伺服电气系统进行加热工作。当npn三极管q1处于截止状态时，风机和电热丝均处于断电状态，停止加热工作。

本实用新型的实施例为：四个温度检测单元分别用于检测伺服控制器、编码器、电机驱动器及电机的温度，单个温度检测单元检测伺服电气系统的实时温度低于其最低温度阈值时，正温度系数热敏电阻ptc电阻值较小，反相滞回比较器u1的反相端输入电压较低，反相滞回比较器u1的输出端输出高电平。此后，当温度逐渐上升，实时温度高于最高温度阈值时，正温度系数热敏电阻ptc电阻值较大，反相滞回比较器u1的反相端输入电压较高，反相滞回比较器u1的输出端输出低电平。此后，当温度逐渐下降，直至伺服电气系统的实时温度低于最低温度阈值时，反相滞回比较器u1的输出端再输出高电平。当有一个温度检测单元检测到伺服电气系统的实时温度低于最低温度阈值时，其反相滞回比较器u1的输出端输出高电平，第三或门or3即为高电平，npn三极管q1处于导通状态，常开型继电器k的常开触点s处于闭合状态，风机和电热丝均处于通电状态，电热丝rh通电发热，风机通电转动带动空气流动，流动的空气经电热丝rh后被加热变成热风，对伺服电气系统进行加热工作。当四个温度检测单元均检测到伺服电气系统的实时温度高于最高温度阈值时，第一或门or1、第二或门or2、第三或门or3的输出端均输出低电平，npn三极管q1处于截止状态，风机和电热丝均处于断电状态，停止加热工作，从而使得伺服电气系统在适宜的温度范围内工作。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“逆时针”、“顺时针”“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。