【正文】 128， 129，功能見(jiàn)開路集電極輸出功能表 Y2COM 開路集電極輸出 2 P24COM 24V 電源 最大輸出電流 100mA VRFGND 外接頻率設(shè)定用電源 +10VDC VCIGND 模擬電壓頻率設(shè)定輸入 輸入范圍 0～ +10V CCIGND 模擬電壓頻率設(shè)定輸入 模擬電流頻率設(shè)定輸入 輸入范圍 0（ 2）～ +10V 輸入范圍 0（ 2）～ +10V FMGND 輸出頻率顯示 0～ +10V AMGND 輸出電流顯示 0～ +10V 28 TA， TB，TC 變頻器正常： TATB 閉合，TATC斷開 變頻器故障： TATC 閉合，TATB斷開 接 點(diǎn) 額 定 值250Vac2A,30Vdc1A 主軸電機(jī)控制電路 主軸電機(jī)控制電路如圖 所示。 所以我們得知報(bào)警電路的設(shè)計(jì)，可以檢測(cè)變頻器的正常運(yùn)行。系統(tǒng)是通過(guò)控制步進(jìn)電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這里，系統(tǒng)采用了 一種具有檢測(cè)反饋控制環(huán)節(jié)的步進(jìn)電機(jī)高低壓驅(qū)動(dòng)電路 。 Uh + 12 V T1 D 2 L T2 Rd D 1 = 1 R c U c U re f + 12 V UL ≥ 1 + + 驅(qū)動(dòng)邏輯電路 電流檢測(cè)環(huán)節(jié) + 5v P 1. 0 圖 具有反饋控制的高低壓驅(qū)動(dòng)電路 32 由電路可以看出，該電路是在通常的高低壓驅(qū)動(dòng)電路中加設(shè)了電流檢測(cè)電阻 Rd 和反饋控制環(huán)節(jié)以及驅(qū)動(dòng)邏輯電路 .電路的工作過(guò)程：當(dāng)控制脈沖前沿來(lái)到時(shí) 異或門和或門的輸出都為“ 1”，則 高壓控制管 T1 與低壓控制管 T2 同時(shí)導(dǎo)通，主回路電流 i 按負(fù)指數(shù)規(guī)律上升： )(1)(1ri eIeRR U t/ τ0t/ τdCh ?? ???????? （式 31） 式中 Uh— 高電壓； Rc， Rd， r— 分別為限流電阻，電流檢測(cè)電阻和 繞組直流電阻； I0— 主回路初始電流； I0= Uh/（ Rc+Rd+r） τ — 主回路電氣時(shí)間常數(shù)（ mS）， τ=L/ （ Rc+Rd+r） L— 步進(jìn)電機(jī)一相繞組的電感量（ mH） . 當(dāng)電流上升到電機(jī)額定電流的 120%時(shí)，電流檢測(cè)電阻 Rd 上的電壓UC 大于參考電壓 Uref，檢測(cè)環(huán)節(jié)輸出一個(gè)正脈沖使高壓控制管關(guān)斷；此時(shí)由低壓電源 UL 經(jīng) D2向繞組供電，使維持電流為電機(jī)額定電流的90~100%.因低壓電源提供的維持電流小于高壓電源提供的上升電流； Rd上的電壓 Uc小于參考電壓 Uref，檢測(cè)環(huán)節(jié)不再輸出正脈沖，即在一個(gè)控制脈 沖周期內(nèi) T1 只導(dǎo)通 /截止一次，大大的減小了 T1 在切換過(guò)程中的功耗，使溫度下降 .而 T2 在整個(gè)控制脈沖的周期內(nèi)一直處于深度飽和，本身的壓降很?。ㄒ话阈∮?2伏）故發(fā)熱量很小 .控制脈沖及檢測(cè)脈沖與電流波形的關(guān)系見(jiàn)圖 。限流電阻 Rc = 檢測(cè)電阻 Rd =,電氣時(shí)間常數(shù) τ=. 取高壓 Uh=120V 時(shí)，電 流上升到 7A需 mS 。 圖 555 組成的施密特觸發(fā)器的工作原理 （ 2）轉(zhuǎn)速檢 測(cè)電路 為了在高速和低速時(shí)都能得到較高的精度我們采用 M/T 法測(cè)速電路，上述光電碼盤輸出的信號(hào)處理后，用 38253 的 T2 對(duì)其進(jìn)行記數(shù)得到 M1同時(shí)用的 T1 對(duì)頻率為 FOSC 的高頻脈沖進(jìn)行記數(shù)，得到記數(shù) M2 測(cè)速電路如圖 所示 P1 UT+ UT P2 擋光 受光 擋光 受光 擋光 37 G A T E 2 C L K 2 G A T E 1 C L K 2 Q C L K D 速度脈沖 測(cè)速起 / 停信號(hào) 取 8031 的 I N T 1 端 高頻脈沖 3 8253 圖 轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路 綜上所述， 半閉環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，是 通過(guò)鍵盤輸入給定的 X 軸 Y軸的坐標(biāo)，通過(guò)單片機(jī)內(nèi)部處理，使單片機(jī)輸出的脈沖經(jīng)過(guò)光電隔離開關(guān)送入步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，對(duì)步進(jìn)電機(jī)實(shí)施控制。 8155 接口芯片簡(jiǎn)介 8155 為 40 引腳雙列直插式封裝芯片，其引腳見(jiàn)圖 所示。定時(shí)器啟動(dòng)時(shí)后，能對(duì)輸入端的脈沖進(jìn)行記數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器減至零時(shí)，在 TIMOUT端輸出一個(gè)脈沖信號(hào)。 8155 與單片機(jī)的接口如圖 所示 P 0 . 0 ～ P 0 . 7 R E S E T P 2 .0 P 2 .7 A L E R D W R A D 0 ～ A D 7 R E S E T IO/M CE ALE RD WR T I M E R O U T T I M E I N 8031 8155 24 分頻輸出 P C 口 P B 口 PA 口 輸入脈沖 圖 8155 與 8031 的接口。如下圖 所示。 8155的 PA0～ PA7 作為段選線， PC0～ PC5 為六條位選線。 PB0～ PB7是 8 根行線， PC0～ PC5 是 8 根列線，在列線與行線的交叉點(diǎn)上安裝按鍵。這個(gè)低電平信號(hào)被計(jì)算機(jī)捕獲后，根據(jù)此鍵對(duì)應(yīng)的行線和列線的位置，計(jì)算機(jī)可以判斷出鍵值，完成一次鍵輸入掃描工作。 12V 電壓，以及驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的 80V 高壓電源， 43 +12V、 12V、 +5V 電源的設(shè)計(jì) 電源在進(jìn)行電源設(shè)計(jì)時(shí)功率交流輸入端加一級(jí)電源濾波器，以降低工頻頻率的干擾，本方案的直流穩(wěn)壓電源采用通用的橋式全波整流大電容濾波和三端固定輸出的集成穩(wěn)壓器，輸出電路由 +12V 穩(wěn)壓供給從而大大降低了電壓調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率等指標(biāo)，為了保證 電路的有效性和可靠性。電源電路如圖所示。 （ 1） UZ 的確定： UZ 是穩(wěn)壓管兩端的電壓，我們可以根據(jù)對(duì)穩(wěn)壓管的選型來(lái)確定穩(wěn)壓管兩段端的電壓，由于要求是 80V 的電壓，所以這里我們選擇穩(wěn)壓管的型號(hào)為 IN6023（最大耗散功率 、最大工作電流 ）它可以穩(wěn)定 91V 的電壓，再根據(jù)對(duì)取樣比的調(diào)節(jié)，我們就可以得到穩(wěn)定的 +80V 電壓。 系統(tǒng)的改進(jìn) 本課題設(shè)計(jì)的是一個(gè)半閉環(huán)的進(jìn)給系統(tǒng) .它不是直接檢測(cè)工作臺(tái)的位移量 ,而是采用轉(zhuǎn)角的位移檢測(cè)元件 ,如光電編碼器 ,測(cè)出伺服電動(dòng)機(jī)或絲杠的轉(zhuǎn)角 ,推算出工作臺(tái)的實(shí)際位移量 ,反饋到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行位置的比較 ,用比較的差值進(jìn)行控制 .由于反饋環(huán)節(jié)內(nèi)沒(méi)有包括工作臺(tái) ,所以 ,為半閉環(huán)控制。轉(zhuǎn)速檢測(cè)子程序流程圖 主程序流程圖 主程序流程圖如圖 所示 開 始 初始化 調(diào)用鍵盤掃描子程序 調(diào)用顯示子程序 采樣周期到否？ 調(diào)用 D / A 子程序 清標(biāo)志位 計(jì)算偏差 e ( k ) 調(diào)用 P I D 子程序 調(diào)用步進(jìn)電機(jī)控制子程序 清 D / A 標(biāo)志位 N Y 47 圖 主程序流程圖 鍵盤子程序流程圖 鍵盤子程序流程圖如圖 所示。顯示子程序流程圖如圖 所示。 u( k ) u( k 1) u( k ) u ( k 1) u( k ) e ( k ) 輸出 u( k ) N N Y 入口 取 e ( k ) 取 α 0 *e ( k ) 取 α 1 *e ( k 1) u( k 1 ) u ( k ) e ( k 1 ) e ( k ) 返 回 e ( k ) 是否大于 ε e ( k ) 0? Y 圖 PID 控制算法子程序流程圖 52 轉(zhuǎn)速檢測(cè)子程序流程圖 轉(zhuǎn)速檢測(cè)子程序流程圖如圖 所示。由 T0 溢出引發(fā)的中 斷服務(wù)程序用于設(shè)置定時(shí)標(biāo)志，程序流程圖如圖 所示 。運(yùn)行中，將要顯示的數(shù)據(jù)經(jīng)軟件譯碼形成段選碼后，通過(guò) P0 口輸出給 8155 的 PA口；將要顯示的數(shù)的位置（位選碼），也通過(guò) P0 口輸出給 8155 的 PB口，這樣被選中的位就被電亮。使系統(tǒng)的加工精度更進(jìn)一步的提高。所以要確定 F 就得確定 R1和 R2。 串聯(lián)式直流穩(wěn)壓電源 由圖可知，它主要由四部分組成，即：調(diào)整部分、放大部分、基準(zhǔn)電壓部分和采樣部分四部分組成。其中正電源輸出的穩(wěn)壓選用 W7800 系列的三端穩(wěn)壓器，負(fù)電壓輸出的穩(wěn)壓選用W7900系列的三端穩(wěn)壓器，其電路圖如圖 所示。 電源模塊的設(shè)計(jì) 在電子設(shè)計(jì)與制作中，直流電源的設(shè)計(jì)是很重要的內(nèi)容。 PB口的 8 根列線按一定時(shí)間間隔輪流輸出低電平。設(shè)計(jì)中 考慮到所用的鍵比較多，所以系統(tǒng)采用了非編碼鍵盤的形式?？偣灿袃煞N顯示方式：分別為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示。 鍵盤 /顯示接口電路的設(shè)計(jì) 為了使操作人員 能夠隨時(shí)掌握 X 軸 Y 軸的位置變換情況，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了 6 位 LED 顯示器。 D0～ D7 是地址、數(shù)據(jù) 線，因?yàn)樾酒瑑?nèi)含有地址鎖存器，因此，既能傳遞地址信息，又能傳送數(shù)據(jù)信息。另外還有一個(gè) 14 位的計(jì)數(shù)器，可以對(duì)輸入脈沖進(jìn)行減法記數(shù)。通過(guò)單片機(jī)內(nèi)部比較，進(jìn)行調(diào)整，再輸出脈沖控制步進(jìn)電機(jī)，形成一個(gè)閉環(huán)控制電路。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)孔經(jīng)光電管之間在接收管 T 的集電極產(chǎn)生如圖 P1 所示波形經(jīng)施密特觸發(fā)器整形后轉(zhuǎn)換成脈沖方波 P2 脈沖在一時(shí)間內(nèi)進(jìn)行記數(shù)，即可實(shí)現(xiàn)測(cè)速。 電感 L=8mH。 31 ① 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的比較 高低壓驅(qū)動(dòng)電路又稱雙電壓驅(qū)動(dòng)電路，可以分為定時(shí)控制驅(qū)動(dòng)與脈沖變壓器式驅(qū)動(dòng) .脈沖變壓器式驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是因?yàn)槭褂妹}沖變壓器使制造工藝復(fù)雜，成本高且不易模塊化，目前用的很少；因此設(shè)計(jì)了具有檢測(cè)反饋控制環(huán)節(jié)的高低壓驅(qū)動(dòng)電路，利用反饋控制高壓管的導(dǎo)通時(shí)間，適應(yīng)不同的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，提高驅(qū)動(dòng)能力。 所以系統(tǒng)設(shè)計(jì)了步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路。 半閉環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 前面已經(jīng)提到為了提高系統(tǒng)的精度，系統(tǒng)采用了半閉環(huán)的設(shè)計(jì)思想，這里半閉環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)是通過(guò)位置控制單元和位置檢測(cè)單元兩部分來(lái)實(shí)現(xiàn)的。來(lái)檢測(cè)變頻器的正常工作狀態(tài)。 表 34 主回路輸入輸出端子功能描述 端子名稱 功能說(shuō)明 R、 S、 T 三 相交流 380V 輸入端子 26 P、 PB 外接制動(dòng)電阻預(yù)留端子 N 直流負(fù)母線輸出端子 U、 V、 W 三相交流輸出端子 G 接地端子 （ 7） 變頻器的各控制端子功能介紹 ◆控制端子排序圖：見(jiàn)圖 X1 X2 X3 X4 X5 COM X6 X7 X8 Y2 Y1 P24 VRF VCL GND CCL FM AM FWM COM REV TA TB TC 圖 變頻器基本配線圖 ◆開路集電極輸出說(shuō)明：見(jiàn)表 35 所示。 ④ 內(nèi)含制動(dòng)組件，如制動(dòng)容量不夠， 可在 PB， P 之間外配電阻或在 P、 N 間外接制動(dòng)組件； ⑤ 輔助電源引自正負(fù)母線 P 和 N。另外，在變頻器的配線過(guò)程中，我們還應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)： ① 可以用電壓（ 0（ 2） 10V）或電流（ 0（ 4） 20mA）作為頻率設(shè)定信號(hào)輸入。為了使電機(jī)的控制更加靈活和方便，系 統(tǒng)采用 了 具 有 多 種 功 能 和 優(yōu) 越 性 的 TD2020 系 列 變 頻 器TD20204T0055G/0075P，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的各種運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行控制， （ 1）變頻器的概述 變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、再次整流（直流變交流）、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理單元等組成的。 DAC1208 數(shù)據(jù)線的低 4 位 DI3～ DI0 接在 DI11～ DI8 上。 （ 3） DAC1208 與 8031 單片機(jī)接口如圖 所示。 XFER 和 2WR 共同構(gòu)成DAC 寄存器的控制信號(hào)。 CS：片選信號(hào)，高電平有效。 Rfb：內(nèi)部反饋電阻引出端。 D/A 轉(zhuǎn)換電路的選擇 對(duì)于 D/A 轉(zhuǎn)換的設(shè)計(jì)，為了提高分辨率，系統(tǒng)選用了 12 位的 D/A 轉(zhuǎn)換器 DAC1208。 6264 的片 18 選端 CS接 8031 的 ，當(dāng) 輸出為 1 時(shí)，選通 6264，所以有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址范圍為： 2020H— FFFFH ② 程序存儲(chǔ)器（ EPROM）地址的確定 由圖 可知， 2764 的片選端 CE 同樣接 8031 的 ， 輸出為0 時(shí)，才能選 2764 所以，它的地址為 0000H— DFFFH 主軸電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路 這一部分主要是為主軸電機(jī)的正反轉(zhuǎn)以及實(shí)現(xiàn)其速度的可調(diào)而設(shè)計(jì)的。在圖 中， 6264