多路电永磁吸盘充退磁控制器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种多路电永磁吸盘充退磁控制器，包括有电源模块、可控硅模块组、霍尔传感器、多路输出控制单元、可控硅驱动电路以及主控制芯片，电源模块通过可控硅模块组、霍尔传感器与多路输出控制单元连接，多路输出控制单元与各个独立的电永磁吸盘连接控制各吸盘工作，主控制芯片与多路输出控制单元之间设置有总线输出控制芯片以及数据驱动芯片用于多路输出通道的选择和控制，本实用新型能够实现电永磁吸盘的多通道控制工作，操作简单、故障率低，大大提高了特大型及特长型工件的装夹和取卸工作效率，且成本相对与采用多台控制器大大降低。
【专利说明】多路电永磁吸盘充退磁控制器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种充退磁控制器，尤其涉及一种多路电永磁吸盘充退磁控制器。
【背景技术】
[0002]特大型工件、特长型工件以及异型件在生产过程中需要大型特定设备进行装夹和取卸，例如在行业中，火车导轨表面加工和镗孔时通常使用大面积电永磁吸盘来装夹及取卸工件，而大面积吸盘是由几十块电永磁吸盘拼装而成，这些吸盘的工作需要一个控制器进行统一的充退磁控制操作。我国目前采用较多的充退磁控制器均属于单通道输出的工作方式。如果用来控制两块或两块以上的电磁吸盘时单路的控制方式往往不能满足使用要求，这种情况下，通常需要采用多台控制器分别控制多块吸盘，而多台控制器分别进行控制不仅费时费力、故障率高，并且成本高昂。
实用新型内容
[0003]本实用新型的主要目的是提供一种多路电永磁吸盘充退磁控制器，解决现有的大面积电永磁吸盘采用的多台控制器费时费力、故障率高以及成本高昂的缺陷。
[0004]为了实现发明目的，本实用新型所采用的技术方案是，一种多路电永磁吸盘充退磁控制器，包括有电源模块、可控硅模块组、霍尔传感器、多路输出控制单元、可控硅驱动电路以及主控制芯片，电源模块与可控硅模块组直接连接，可控硅模块组通过霍尔传感器与多路输出控制单元连接，多路输出控制单元与各个独立的电永磁吸盘连接控制各吸盘工作，霍尔传感器与主控制芯片连接将输出电流进行反馈，主控制芯片通过可控硅驱动电路与可控硅模块组连接形成闭环伺服控制回路，主控制芯片与多路输出控制单元之间设置有总线输出控制芯片以及数据驱动芯片，主控制芯片通过总线输出控制芯片以及数据驱动芯片与多路输出控制单元连接用于多路输出通道的选择和控制，主控制芯片上连接有内部显示面板和操作面板用于参数设置和外部控制。
[0005]本实用新型的特征还在于，电源模块为三相电源，主控制芯片采用MCU芯片，可控硅驱动电路包括有“与非”门IClA和IC1B、高速光耦OPl、信号放大三极管Tl和T2以及驱动脉冲变压器TPl和TP2，MCU芯片的可控硅控制信号输出脚分别经过“与非”门IClA和IC1B、高速光耦0P1、信号放大三极管Tl和T2以及驱动脉冲变压器TPl和TP2后与可控硅模块组的导通角连接，可控硅模块组包括有四块可控硅模块，三相电源模块的R相与可控硅模块SCRl和SCR2连接，三相电源模块的S相与可控硅模块SCR3和SCR4连接，可控硅模块SCRl和SCR2通过霍尔传感器Ul进入多路输出控制单元，可控硅模块SCR3和SCR4通过霍尔传感器U3进入多路输出控制单元，多路输出控制单元通过接线端子与若干独立的继电器连接将可控娃模块产生的电压输出到电永磁磁盘。
[0006]主控制芯片和可控硅模块组之间设置有相应的保护控制电路，保护控制电路包括有接收霍尔传感器输出电流的差分放大电路，差分放大电路通过比较器连接有RS触发器，RS触发器上连接有“与非”门IC2A，“与非”门IC2A与主控制芯片的信号中断脚连接向主控制芯片输出故障中断信号。
[0007]可控硅驱动电路上“与非”门IC1A、IClB与高速光耦OPl之间分别设置有用于控制光耦OPl工作的三极管BQl和BQ2，保护控制电路中的“与非”门IC2A的输出端通过另一个“与非”门IC2B与三极管BQl和BQ2连接。
[0008]操作面板上设置有用于进行参数设置、调节以及通道选择的按键开关。
[0009]操作面板上设置有用于显示多路通道工作状态的通道选择指示灯、充磁指示灯以及退磁指示灯。
[0010]本实用新型的有益效果是:
[0011]本实用新型能够实现电永磁吸盘的多通道控制工作，操作简单、故障率低，大大提高了特大型及特长型工件的装夹和取卸工作效率，且成本相对与采用多台控制器大大降低。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型的功能实现框图；
[0013]图2本实用新型的主控制回路供电电路结构示意图；
[0014]图3是本实用新型指示灯供电电路结构示意图；
[0015]图4是本实用新型的主控制电路结构示意图；
[0016]图5是本实用新型的多路输出电路结构示意图；
[0017]图6是本实用新型的操作面板电路结构示意图；
[0018]图7和图8是本实用新型的信号灯驱动电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进行详细说明。
[0020]本实用新型提供一种多路电永磁吸盘充退磁控制器，如图1所示，包括有电源模块、可控硅模块组、霍尔传感器、多路输出控制单元、可控硅驱动电路、保护控制电路以及主控制芯片，所述电源模块与可控硅模块组直接连接，可控硅模块组通过霍尔传感器与多路输出控制单元连接，所述多路输出控制单元与各个独立的电永磁吸盘连接控制各吸盘工作，所述霍尔传感器与主控制芯片连接将输出电流进行反馈，主控制芯片通过可控硅驱动电路和保护控制电路与可控硅模块组连接形成闭环伺服控制回路，主控制芯片与多路输出控制单元连接控制多路输出的正常工作，所述主控制芯片上连接有内部显示面板和操作面板用于参数显示和外部控制。
[0021]本实用新型的基本工作原理是:主控制芯片根据操作面板的充退磁操作信号，通过可控硅驱动电路控制可控硅模块的导通角，调节输出电压或电流的大小，利用霍尔传感器的检测值与输出设定参数之间形成PID算法控制，实现对电永磁吸盘的精确稳定可靠的控制。主控制芯片通过对多路输出控制单元的控制，实现逐次输出达到多个吸盘的磁力控制。
[0022]具体实施时，如图2所示，AC380V输入电源RS经过变压器TRl变压，整流管D11-D14的整流，滤波电容E3、E6的滤波以及三端稳压管T2、T4、T3稳压产生+12V、-12V、+5V电压给主控制回路供电；通过电阻R9、RlO以及比较器U3A组成的过零检测电路，得到电源R相和S相的同步信号，再经过“非”门U4A、U4B形成前后沿陡峭的周期为20ms的同步方波信号；通过整流桥D15整流，电阻R14、R15和可调电位器VRl分压以及滤波电容C19滤波后形成反应输入电压高低的VOL信号供主控制芯片进行AD采样。
[0023]如图3所示，AC380V输入电源RS经变压器TR2变压后，再通过整流滤波稳压形成+12V的V12-01、V12-02、GNDl电压通过J4接线端子后，给操作面板上的通道选择指示灯(BDEN1-BDEN20)供电；经变压器TR3变压以及整流滤波稳压后形成V12-03、V12-04、GND2电压通过J5接线端子后，给操作面上的上的充磁指示灯(LDEN1-LDEN20)供电；经变压器TR4以及整流滤波稳压后形成+V12-05、V12-06、GND3电压通过J6接线端子后，给操作面上的退磁指示灯(RDEN1-RDEN20)供电。
[0024]如图4所示，主控制芯片采用MCU芯片，三相电源模块的R相直接与可控硅模块SCR1、SCR2连接，由U端输出后通过霍尔传感器Ul进入多路输出控制单元J_ZK0UT ;S相与可控硅模块SCR3、SCR4连接，由V端输出后通过霍尔传感器U3进入多路输出控制单元J_ZKOUT ;充磁时，MCU芯片U25的74、73脚输出高电平的可控硅驱动信号GTl和低电平的可控硅驱动信号GT2，GT1经过“与非”门IC1A、高速光耦OPl、信号放大三极管Tl以及驱动脉冲变压器TPl后控制可控硅模块SCR1、SCR2的导通角；GT2经过“与非”门IC1B、高速光耦0P1、信号放大三极管T2以及驱动脉冲变压器TP2后控制可控硅模块SCR3、SCR4的导通角，最后由可控娃模块的U端和V端输出U正、V负的直流脉冲电压；退磁时，可控娃驱动信号GTl为低电平，GT2为高电平，可控硅模块的U端和V端输出U负、V正的直流脉冲电压；根据20ms的同步方波信号，通过调整可控硅驱动信号GT1、GT2的脉冲宽度和触发时间，可以实现调整输出电压的大小和方向。
[0025]MCU芯片U25输出8位数据D1_D8，D1_D8分别输入到总线输出控制芯片U7、U8和U9，MCU芯片同时输出总线选择信号CS1、CS2和CS3至总线输出控制芯片控制数据输出，数据驱动芯片U10、Ull和U12产生nRLYl-nRLY21的多路控制驱动信号进入多路输出控制单
中驱动多路输出控制单元正常工作。
[0026]输出电压或电流的PID控制过程如下，通过操作面板上的通道选择按钮选择需要输出的通道，在内部显示面板上设置输出电压或电流大小，霍尔传感器检测输出电流，根据检测值1UTl，10UT2与设定值的差异，调整可控硅驱动信号GTl、GT2的输出实现电流PID调节。MCU芯片U25直接采样输出电压VOL信号，和设定电压进行比较，通过PID调节实现恒压。
[0027]如图5所示，多路输出控制单元通过接线端口 J4和Jl连接(此处只显示10路控制原理，其余与之相同)，驱动信号nRLYl-nRLYlO分别驱动继电器的线圈端K1A-K10A，例如，当驱动信号nRLYl为低电平时，继电器KlA的线圈端接通，继电器的触点端KlB闭合，可控硅模块产生的U相电压由通过KlBj^outl由JZK_0UT1接线端子输出；接线端口 J7和J3的连接传送驱动信号nRLY21，驱动信号nRLY21驱动继电器的线圈端K21A，当驱动信号nRLY21为低电平时，继电器K21A的线圈端接通，继电器的触点端K21B闭合，可控硅模块产生的V相电压由通过K21B，经out21由JZK_0UT3接线端子输出。JZK_0UT1、JZK_0U3端子外端通过航空插座与电永磁吸盘连接从而控制独立的电永磁吸盘工作。
[0028]多路输出的控制过程如下:例如，MCU芯片输出数据0x01，D8-D2输出低电平，Dl输出高电平，CSCHl输出一个高电平脉冲，总线输出控制芯片U9的12-18脚为低电平，19脚为高电平，数据驱动芯片Ull的16脚为低电平，即产生驱动信号nRLYl为低电平，nRLY2-nRLY8为高电平；MCU芯片再输出数据OxOO，CSCH2输出一个高电平脉冲，nRLY9-nRLY16为高电平；MCU芯片再输出数据0x10，CSCH3输出一个高电平脉冲，nRLY17-nRLY20为高电平，nRLY21为低电平；nRLYl和nRLY21为低电平使继电器K1B，K21B接通，实现I路输出。MCU芯片通过改变D8-D1的值以及CSCH1、CSCH2和CSCH3的值，输出nRLY2和nRLY21为低电平，实现2路输出，这样通过依次输出驱动信号，逐次输出，实现了20路输出控制。
[0029]本实用新型的主控制芯片和可控硅模块组之间设置有相应的保护控制电路，如图2所示，霍尔传感器Ul、U3对输出电流进行检测，输出IFl和IF2电流信号，IFl和IF2分别经过U6A、U6B组成的差分放大电路后，进入IC3A、IC3B、IC3C、IC3D组成的比较器，当输出电流过大时，IC3C和IC3D翻转输出低电平触发IC1D、IClC组成的RS触发器，最后通过“与非”门IC2A输出低电平使FOl信号变为低电平，FOl信号在MCU芯片U25的75脚产生中断信号，MCU芯片立刻终止可控硅驱动信号GTl、GT2的输出，起到保护作用；同时FOl信号经过IC2B反向后输出SHUT信号，使三极管BQl、BQ2导通，禁止光耦OPl输出，从而切断可控硅触发信号，起到保护作用。
[0030]本实用新型的操作面板上设置有按键开关，完成参数的设置、调节以及通道选择，如图6所示，U5是数码管用于显示参数和故障代码，U3和U4驱动数码管段码显示，Q5-Q8用于动态位码显示；按键K1、K2、K3、K4用于功能设定以及参数调节。参数方面具体可以设定充磁电压、退磁时间以及联锁保护点等多个参数；操作面板可以对每路电永磁吸盘进行单独参数设置，可以分别开启和关闭每一个通道，实现了对多路吸盘节能灵活控制。
[0031]如图7所示，为操作面板的信号灯驱动电路，MCU芯片U25通过输出数据D8-D1的变化，实现对线选择信号 CSBDEN1-CSBDEN3，CSRDEN1-CSRDEN3, CSLDEN1-CSLDEN3 的控制，控制芯片U1-U17的输出，BDEN1-BDEN20信号控制通道选择指示灯，LDEN1-LDEN20信号控制充磁指示灯，RDEN1-RDEN20信号控制退磁指示灯。
[0032]如图8所示，驱动信号通过继电器去点亮指示灯，指示灯BDEN1-BDEN20,LDEN1-LDEN20, RDEN1-RDEN20的控制原理相同，图示只显示LDEN1-LDEN20的控制原理，夕卜部连接的指示灯只标注了 LDEN1。当LDENl信号为高电平，KlA通电，KlB闭合，OUTl外接的LDENl灯和COM端构成回路，LDENl灯点亮。
[0033]以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点，上述实施方式和说明书只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由权利要求书及其等同物界定。
【权利要求】
1.一种多路电永磁吸盘充退磁控制器，其特征在于，包括有电源模块、可控硅模块组、霍尔传感器、多路输出控制单元、可控硅驱动电路以及主控制芯片，所述电源模块与可控硅模块组直接连接，可控硅模块组通过霍尔传感器与多路输出控制单元连接，所述多路输出控制单元与各个独立的电永磁吸盘连接控制各吸盘工作，所述霍尔传感器与主控制芯片连接将输出电流进行反馈，主控制芯片通过可控硅驱动电路与可控硅模块组连接形成闭环伺服控制回路，所述主控制芯片与多路输出控制单元之间设置有总线输出控制芯片以及数据驱动芯片，主控制芯片通过总线输出控制芯片以及数据驱动芯片与多路输出控制单元连接用于多路输出通道的选择和控制，主控制芯片上连接有内部显示面板和操作面板用于参数设置和外部控制。
2.如权利要求1所述的多路电永磁吸盘充退磁控制器，其特征在于，所述电源模块为三相电源，主控制芯片采用MCU芯片，所述可控硅驱动电路包括有“与非”门IClA和IC1B、高速光耦0P1、信号放大三极管Tl和T2以及驱动脉冲变压器TPl和TP2，MCU芯片的可控硅控制信号输出脚分别经过“与非”门IClA和IC1B、高速光耦0P1、信号放大三极管Tl和T2以及驱动脉冲变压器TPl和TP2后与可控硅模块组的导通角连接，所述可控硅模块组包括有四块可控硅模块，所述三相电源模块的R相与可控硅模块SCRl和SCR2连接，所述三相电源模块的S相与可控硅模块SCR3和SCR4连接，可控硅模块SCRl和SCR2通过霍尔传感器Ul进入多路输出控制单元，可控硅模块SCR3和SCR4通过霍尔传感器U3进入多路输出控制单元，多路输出控制单元通过接线端子与若干独立的继电器连接将可控硅模块产生的电压输出到电永磁磁盘。
3.如权利要求2所述的多路电永磁吸盘充退磁控制器，其特征在于，所述主控制芯片和可控硅模块组之间设置有相应的保护控制电路，所述保护控制电路包括有接收霍尔传感器输出电流的差分放大电路，所述差分放大电路通过比较器连接有RS触发器，所述RS触发器上连接有“与非”门IC2A，所述“与非”门IC2A与主控制芯片的信号中断脚连接向主控制芯片输出故障中断信号。
4.如权利要求3所述的多路电永磁吸盘充退磁控制器，其特征在于，所述可控硅驱动电路上“与非”门IC1A、IC1B与高速光耦OPl之间分别设置有用于控制光耦OPl工作的三极管BQl和BQ2，所述保护控制电路中的“与非”门IC2A的输出端通过另一个“与非”门IC2B与所述三极管BQl和BQ2连接。
5.如权利要求2、3或4任一所述的多路电永磁吸盘充退磁控制器，其特征在于，所述操作面板上设置有用于进行参数设置、调节以及通道选择的按键开关。
6.如权利要求5所述的多路电永磁吸盘充退磁控制器，其特征在于，所述操作面板上设置有用于显示多路通道工作状态的通道选择指示灯、充磁指示灯以及退磁指示灯。
【文档编号】H01F13/00GK204029518SQ201420323676
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年6月18日 优先权日:2014年6月18日
【发明者】王云富, 肖强, 杨莉 申请人:西安鸣士机电开发有限公司