一种高抗干扰的磁滞制动驱动器的制作方法

本实用新型涉及磁滞制动器领域，具体涉及一种高抗干扰的磁滞制动驱动器。

背景技术：

传动运输系统一般都由三部分构成：1动力部分(马达、电机)，2传递部分(皮带、链条)，3阻力部分(刹车、制动器)。要想恒速传动传输，则必须使其三者协同一致，按照恒定的张力运行。但由于实际的工况十分复杂，负载的状态也是变化不定的。如果需要在这不稳定的系统之中保证产线的稳定则需要一个高效的、动态响应快的、可以与控制系统相互联系的驱动器，这可以是电机驱动器也可以是制动驱动器，如果保证电机做到恒力距运行则其电机就要更加复杂。另外当电机驱动时，传动系统的各部分的阻尼情况都不一样，要让电机做到全程恒张力控制也是不可能的。这样就需要一个制动器来调节个点的阻尼时整个系统的阻尼和加力一致。于是便可以保证整个传输系统可以在各个速度段上协调一致。

而磁滞制动器是使用电流产生的磁滞阻尼力是一种非接触的制动器这在目前设备上初步应用。但其驱动器很多使用的都是恒流控制型的，即使用不同的大小的电流来产生不同的阻尼力。这样会使磁滞制动器线圈产生很大热量，如不及时将热量散出制动器线圈将很快短路损毁。使用PWM调制则可以使制动器直流内阻减小，制动效率增加。可以减小磁滞电机尺寸。

另外由于传输系统距离比较远要想使力矩信息远距离传输，则在恶劣的工控电磁环境下，高效可靠的将信息传输也是一个问题。现有使用的方法如数字化、编码化也是一个很复杂的办法。使用1K～3Khz的方波脉冲传递对应的-10V～+10V张力信息则是一个很好的办法。其方法既简单抗干扰也很好对于差模和共模干扰可以很好抑制，其1-0.3mS响应速度在传输系统也能可以使用。

现代控制系统是由各种总线控制组成，设备有了自检功能可使系统的更稳定和更安全。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种高抗干扰的磁滞制动驱动器，具有高效、磁滞扭力漂移小且制动器运行平稳等特点，可以显著减小制动器体积。

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种高抗干扰的磁滞制动驱动器，包括电源整机供给、F/V转换、PWM斩波驱动指示、设备自检电路信号输出、过流保护电路，

所述电源整机供给是为整机供电提供+15V和-12v电源，其中-12V是由+15V经过由NE555、L1、C4、VD1、VD2构成的负压发生器提供经C1、C2滤波后产生；

所述F/V转换将1K～3K方波信号转换成-10V～+10V电压，是将控制频率信号转变成电压信号实现工业现场抗干扰的手段，同时所述F/V转换进行模块状态自检有Device Ok信号输出，可以感知目前设备状态；

所述PWM斩波驱动指示来动态控制磁滞制动器的驱动电流；

所述设备自检电路信号输出部分是在设备完好运行后经过一段时间的延时，去检测各部分的反馈情况后，处理输出Device Ok信号；

所述过流保护电路部分是H桥驱动电路过流保护的电路。

优选地，所述PWM斩波驱动指示部分包括：

1).4K基波振荡产生电路，作用是产生一个占空比为50％的4Khz的方波载波信号，具体是由D2和外围的器件(R5、R7、R8、R9、C8、C12、C10、VD3)构成；

2.)PWN斩波调制驱动，作用是完成驱动器电流斩波限流自控环路，其具体构成是：上电时先用4Khz的方波载波信号驱动H桥集成电路，然后检测其下端的电流取样电阻上的负载驱动电流电压信号送到D9B放大，放大后和经F/V变换后调节注入比例的电压信号在D5B上进行比较，其比较结果是决定输出负载电流的斩波设定值。大于设定值输出高电平，小于设定值输出低电平，且由此高低电平信号去调制4Khz的方波载波信号，产生驱动H桥的占空比跟随输出电流大小的斩波驱动信号；

3).PWM信号的指示电路，其具体是由构成当驱动器驱动负载制动器时PWM脉冲经；由C14耦合至D3的2脚，DV4将大于+15V和小于0.6V的脉冲的泄放防止毁坏D3，D3和外围的元件(R11、R10、C11、C9)构成单稳态触发器R11是单稳态的上拉偏置，这样触发被PWM脉冲触发的单稳态推动一个LED灯指示PWM的状态。

优选地，所述PWM斩波驱动指示具体是先用4Khz的方波载波信号驱动H桥驱动的电流在取样电阻R24上产生的电压，经D9B放大和负载设定电压在D5B上比较后，经D7D整形反相和4K振荡为基波共同调制为PWM波，输入至D6的输入端形成PWM斩波闭环控制，达到磁滞制动器和驱动电机构成的恒张力控制的。

优选地，所述4K振荡产生部分是由D2和外围的器件(R5、R7、R8、R9、C8、C12、C10、VD3)构成，所述H桥驱动部分是由D6集成H桥驱动电路L6203和外围(C20、C21、C25、C38)构成。

本实用新型提供了一种高抗干扰的磁滞制动驱动器，具有以下优点：

1.信号输入前段采用1K-3K频率变换输入，具有抗干扰性高、参量连续可调，对于不在此范围的频率可以诊断输出的特点；

2.使用PWM斩波调制驱动，其中驱动器自身具备自调整恒扭力锁定，驱动器自身发热小、效率高，设定力矩漂移小；

3.可以输出整机设备好反馈信号(Device Ok)，具备联机控制、总线诊断功能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的原理框图；

图2为本实用新型的电路原理图；

图3为本实用新型中F/V转换部分的电路原理图；

图4为本实用新型中4K基波振荡产生电路原理图；

图5为本实用新型电源整机供给中负压发生电路原理图；

图6为本实用新型电源整机供给中降压稳压部分的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，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。

本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本实用和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者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。此外，“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。

本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限制，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1：

如图1、图2所示，一种高抗干扰的磁滞制动驱动器，包括电源整机供给、F/V转换、PWM斩波驱动指示、设备自检电路信号输出、过流保护电路，

如图5、图6所示，所述电源整机供给是为整机供电提供+15V和-12v电源，其中-12V是由+15V经过由NE555、L1、C4、VD1、VD2构成的负压发生器提供经C1、C2滤波后产生；

如图3所示，所述F/V转换将1K～3K方波信号转换成-10V～+10V电压，是将控制频率信号转变成电压信号实现工业现场抗干扰的手段，同时所述F/V转换进行模块状态自检有Device Ok信号输出，可以感知目前设备状态；

所述PWM斩波驱动指示来动态控制磁滞制动器的驱动电流；

所述设备自检电路信号输出部分是在设备完好运行后经过一段时间的延时，去检测各部分的反馈情况后，处理输出Device Ok信号；

所述过流保护电路部分是H桥驱动电路过流保护的电路。

实施例2：

一种高抗干扰的磁滞制动驱动器，包括电源整机供给、F/V转换、PWM斩波驱动指示、设备自检电路信号输出、过流保护电路，

所述电源整机供给是为整机供电提供+15V和-12v电源，其中-12V是由+15V经过由NE555、L1、C4、VD1、VD2构成的负压发生器提供经C1、C2滤波后产生；

所述F/V转换将1K～3K方波信号转换成-10V～+10V电压，是将控制频率信号转变成电压信号实现工业现场抗干扰的手段，同时所述F/V转换进行模块状态自检有Device Ok信号输出，可以感知目前设备状态；

所述PWM斩波驱动指示来动态控制磁滞制动器的驱动电流；

所述设备自检电路信号输出部分是在设备完好运行后经过一段时间的延时，去检测各部分的反馈情况后，处理输出Device Ok信号；

所述过流保护电路部分是H桥驱动电路过流保护的电路。

如图4所示，所述PWM斩波驱动指示部分包括：

1).4K基波振荡产生电路，作用是产生一个占空比为50％的4Khz的方波载波信号，具体是由D2和外围的器件(R5、R7、R8、R9、C8、C12、C10、VD3)构成；

2.)PWN斩波调制驱动，作用是完成驱动器电流斩波限流自控环路，其具体构成是：上电时先用4Khz的方波载波信号驱动H桥集成电路，然后检测其下端的电流取样电阻上的负载驱动电流电压信号送到D9B放大，放大后和经F/V变换后调节注入比例的电压信号在D5B上进行比较，其比较结果是决定输出负载电流的斩波设定值。大于设定值输出高电平，小于设定值输出低电平，且由此高低电平信号去调制4Khz的方波载波信号，产生驱动H桥的占空比跟随输出电流大小的斩波驱动信号；

3).PWM信号的指示电路，其具体是由构成当驱动器驱动负载制动器时PWM脉冲经；由C14耦合至D3的2脚，DV4将大于+15V和小于0.6V的脉冲的泄放防止毁坏D3，D3和外围的元件(R11、R10、C11、C9)构成单稳态触发器R11是单稳态的上拉偏置，这样触发被PWM脉冲触发的单稳态推动一个LED灯指示PWM的状态。

优选地，所述PWM斩波驱动指示具体是先用4Khz的方波载波信号驱动H桥驱动的电流在取样电阻R24上产生的电压，经D9B放大和负载设定电压在D5B上比较后，经D7D整形反相和4K振荡为基波共同调制为PWM波，输入至D6的输入端形成PWM斩波闭环控制，达到磁滞制动器和驱动电机构成的恒张力控制的。

优选地，所述4K振荡产生部分是由D2和外围的器件(R5、R7、R8、R9、C8、C12、C10、VD3)构成，所述H桥驱动部分是由D6集成H桥驱动电路L6203和外围(C20、C21、C25、C38)构成。

实施例3：

一种高抗干扰的磁滞制动驱动器，包括电源整机供给、F/V转换、PWM斩波驱动指示、设备自检电路信号输出、过流保护电路，

所述电源整机供给是为整机供电提供+15V和-12v电源，其中-12V是由+15V经过由NE555、L1、C4、VD1、VD2构成的负压发生器提供经C1、C2滤波后产生；

所述F/V转换将1K～3K方波信号转换成-10V～+10V电压，是将控制频率信号转变成电压信号实现工业现场抗干扰的手段，同时所述F/V转换进行模块状态自检有Device Ok信号输出，可以感知目前设备状态；

所述PWM斩波驱动指示来动态控制磁滞制动器的驱动电流；

所述设备自检电路信号输出部分是在设备完好运行后经过一段时间的延时，去检测各部分的反馈情况后，处理输出Device Ok信号；

所述过流保护电路部分是H桥驱动电路过流保护的电路。

所述PWM斩波驱动指示部分包括：

1).4K基波振荡产生电路，作用是产生一个占空比为50％的4Khz的方波载波信号，具体是由D2和外围的器件(R5、R7、R8、R9、C8、C12、C10、VD3)构成；

2.)PWN斩波调制驱动，作用是完成驱动器电流斩波限流自控环路，其具体构成是：上电时先用4Khz的方波载波信号驱动H桥集成电路，然后检测其下端的电流取样电阻上的负载驱动电流电压信号送到D9B放大，放大后和经F/V变换后调节注入比例的电压信号在D5B上进行比较，其比较结果是决定输出负载电流的斩波设定值。大于设定值输出高电平，小于设定值输出低电平，且由此高低电平信号去调制4Khz的方波载波信号，产生驱动H桥的占空比跟随输出电流大小的斩波驱动信号；

3).PWM信号的指示电路，其具体是由构成当驱动器驱动负载制动器时PWM脉冲经；由C14耦合至D3的2脚，DV4将大于+15V和小于0.6V的脉冲的泄放防止毁坏D3，D3和外围的元件(R11、R10、C11、C9)构成单稳态触发器R11是单稳态的上拉偏置，这样触发被PWM脉冲触发的单稳态推动一个LED灯指示PWM的状态。

优选地，所述PWM斩波驱动指示具体是先用4Khz的方波载波信号驱动H桥驱动的电流在取样电阻R24上产生的电压，经D9B放大和负载设定电压在D5B上比较后，经D7D整形反相和4K振荡为基波共同调制为PWM波，输入至D6的输入端形成PWM斩波闭环控制，达到磁滞制动器和驱动电机构成的恒张力控制的。

优选地，所述4K振荡产生部分是由D2和外围的器件(R5、R7、R8、R9、C8、C12、C10、VD3)构成，所述H桥驱动部分是由D6集成H桥驱动电路L6203和外围(C20、C21、C25、C38)构成。

优选地，所述过流保护电路包括R50、R51、VT3、R48、R49、VD13、R28、D9A、R34、R29、R37、R39、VD14、C31、D10D、R35，其原理是

1.保护的触发：当D6电路过流时由R50上的电压异常会被拉低，此时VT3导通，R48和R49上电压也会升高，由VD13和R28送至D9B和过流后异常升高的R24上电压相加后远远高于正常工作电压。当在超过D9B设定的保护值后D9B输出高电平经过短暂的充电过程使D10D的11脚输出低电平。将H桥驱动使能端拉低。H桥驱动不工作。且将此信号经R38、VD8、C32送至WPM指示电路使指示电路复位，皆送至设备好指示电路指示本部分工作不正常。

2.保护的维持：当H桥驱动不工作时，D9B便会输出低电平，此时的D10D的11脚电平就会由R39缓慢放电，维持保护状态。当放置阈值以下时驱动器再次工作，经过短暂充电过程后再次被保护。由于R37和VD14串联对C31的充电时间常数远短于R39对C31放电时间常数，再加上D10D自生就是施密特触发器有触发和关断一定的阈值，因此本保护电路工作时会有一种像是打嗝的现象。当异常短路消失后保护会自动解除。

所述设备自检(Device Ok)电路的作用是检测PWM驱动器、F/V转换器工作状态及PWM工作正常后延时一段时间稳定后发出的一个设备好状态信号，包括R17、R18、R25、R22、D5A、D10C、VD15、R19、C23、R38、VD8、C32、D4B、D4A、R12、C13、D4C、D7C、D4D、R15、VT1、R16、D11、R41、R40、VT2、C33；其原理是正常的驱动电流电压信号经R17、R18送至D5A放大、D10C反相后输出低电平经VD15、R19、C23构成的延时电路将D4B的5、6脚反相后4脚输出高电平驱动PWM指示复位和驱动使能如无拉低条件则拉高D4A1、2脚至3脚输出高电平和由F/V转换器送来的设备好信号一起经过D7C或非运算送到D4D、R13、R15是选择输出方式电阻这里选择是NPN输出经VT1放大推动LED指示设备已经正常工作了，且驱动光耦D11使VT2处于OC状态输出。

本实用新型提供了一种高抗干扰的磁滞制动驱动器，具有高效、磁滞扭力漂移小且制动器运行平稳等特点，可以显著减小制动器体积，使用频控技术具有传递信号距离远抗干扰能力强、使用PWM斩波驱动制动器剩磁低、发热小、力矩控制漂移小等优点，使用自检反馈电路(Device Ok)和上位机具有联动、联控制功能，使本驱动控制很容易的融入控制系统中，这些技术未见一次性综合应用在磁滞制动驱动器领域上。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。