CN104109938A - 纺织设备及其控制电路板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纺织设备及其控制电路板，所述纺织设备包括主控电路板，所述主控电路板包括副主机芯片、驱动芯片以及功率电路，所述副主机芯片、驱动芯片以及功率电路依次连接。能够使副主机芯片和驱动芯片之间直接进行通信，降低纺织设备运营成本，简化纺织设备结构。
Description
技术领域
本发明涉及纺织技术领域，特别是一种纺织设备及其控制电路板。
背景技术
现有的纺织设备如针织机等是用于编织布料的设备，其主要包括电源电路、操作盒、主控电路板、电机以及安装上述元件的机床。核心板运行操作系统，解析要进行编织的花型文件，并采集外面的传感数据，根据采集到的传感数据和解析花型文件得到的操作数据得到动作指令，发给副主机芯片。副主机芯片根据动作指令和被控设备反馈回来的信息得到动作指令，并发给被控设备动作，同时会将处理过程中得到的工况数据发给核心板。副主机芯片一般没有操作系统。
具体的，副主机芯片将核心板发送来的由传感数据以及解析花型文件得到的动作指令通过主控电路板外设置的步进驱动器，由步进驱动器根据动作指令驱动步进电机的运作。
步进驱动器包括通信控制模块、驱动芯片以及功率管(H桥)。通信控制模块对来自副主机芯片的信号进行转换、数据前端处理、电平匹配，还接收后来驱动芯片的报警反馈，再由通信控制模块将故障信息反馈给副主机芯片。
虽然这种传统的方式能够实现核心板与被控设备之间的通信但是传输过程复杂，需要的硬件设备多，并且传输路程较长，不仅不利于节约成本，而且也会带来传输损耗的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种纺织设备及其控制电路板，能够使副主机芯片和驱动芯片之间直接进行数据传输，降低纺织设备成本，简化 纺织设备结构。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种纺织设备，包括：
主控电路板，所述主控电路板包括副主机芯片、驱动芯片以及功率电路，所述副主机芯片、驱动芯片以及功率电路依次连接。
其中，所述驱动芯片包括控制信号输入端、驱动信号输出端以及反馈输出端，所述副主机芯片包括控制信号输出端和反馈输入端，所述副主机芯片的控制信号输出端直接接所述驱动芯片的控制信号输入端，所述驱动芯片的驱动信号输出端连接所述功率电路，所述驱动芯片的反馈输出端连接所述副主机芯片的反馈输入端。
其中，所述驱动芯片的第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚、第六引脚分别与副主机芯片对应的引脚相连接；所述驱动芯片的第五引脚、第六引脚、第七引脚分别与功率电路对应的引脚相连接。
其中，所述功率电路是步进电机功率电路。
其中，所述主控电路板包括连接副主机芯片的I/O扩展电路，所述I/O扩展电路包括I/O扩展芯片和至少两个扩展端口，所述I/O扩展芯片分别连接所述副主机芯片和所述至少两个扩展端口。
其中，所述I/O扩展电路形成在I/O扩展板上，所述I/O扩展板的I/O扩展芯片通过I2C数据线可拆卸连接所述主控电路板的副主机芯片；所述纺织设备包括设置电源的配电板，所述I/O扩展板设置于所述配电板上；所述纺织设备包括设置电源的配电板，所述I/O扩展板设置于所述配电板上。
其中，所述纺织设备还包括核心板；
其中，所述主控电路板包括底板，所述副主机芯片设置于所述底板，所述核心板与所述底板通过通用接口可拆卸连接，并且通过所述底板连接所述副主机芯片，所述核心板不设置在所述底板上。
为解决上述技术问题，本发明采用的一种方案是：提供一种自动化设备的控制电路板，包括第一控制电路、第一基板、驱动芯片以及功率电路；
所述第一控制电路设置于所述第一基板上，在控制所述纺织设备上具有第一实时性和第一运算能力，所述第一实时性高于第二实时性，所述第一运算能力低于第二运算能力，所述第二实时性、第二运算能力分别是第二基板上的第二控制电路的实时性和运算能力；
其中，所述自动化设备为纺织设备，所述第一基板用于与所述第二基板连接，使得所述第二控制电路连接所述第一控制电路，并通过所述第一控制电路控制所述纺织设备的纺织操作；
所述第一控制电路、驱动芯片以及功率电路依次连接。
其中，所述驱动芯片包括控制信号输入端、驱动信号输出端以及反馈输出端，所述副主机芯片包括控制信号输出端和反馈输入端，所述副主机芯片的控制信号输出端直接接所述驱动芯片的控制信号输入端，所述驱动芯片的驱动信号输出端连接所述功率电路，所述驱动芯片的反馈输出端连接所述副主机芯片的反馈输入端。
为解决上述技术问题，本发明采用的一种技术方案是：提供一种自动化设备的控制电路板，包括
第一控制电路、第一基板、驱动芯片以及功率电路；
所述第一控制电路设置于所述第一基板上，至少用于控制所述纺织设备的纺织操作；
其中，所述第一基板用于与第二基板连接，使得所述第二基板上的第二控制电路连接所述第一控制电路，并通过所述第一控制电路控制所述纺织设备的纺织操作；
所述第一控制电路、驱动芯片以及功率电路依次连接。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明将驱动芯片以及功率电路放置在主控电路板上，其中，驱动芯片直接与副主机芯片连接，不仅能够增强驱动芯片与副主机之间信号的传输效率，降低功率损耗，而且在现有纺织设备的基础上减少了通信控制模块，进一步的增强了传输效率，降低信号传输损耗，同时纺织设备结构本身也得到简化，有助于降低运营成本。
附图说明
图1是本发明纺织设备一实施方式的结构示意图；
图2是本发明纺织设备主控电路板一实施方式的结构示意图；
图3是本发明纺织设备主控电路板一实施方式的细化结构示意图；
图4是本发明纺织设备主控电路板另一实施方式的系统结构示意图；
图5是本发明本发明主控电路板的实施方式中的驱动芯片的一种具体实施方式；
图6是本发明主控电路板的实施方式中的功率芯片的一种具体实施方式
图7是本发明纺织设备主控电路板又一实施方式的结构示意图；
图8是本发明自动化设备的控制电路板一实施方式的结构示意图；
图9是本发明自动化设备的控制电路板一实施方式的细化结构示意图。
具体实施方式
参阅图1，图1是本发明纺织设备一实施方式的结构示意图。本实施方式的纺织设备包括主控电路板101、操作盒102、机头103，操作盒102还包括显示屏1021以及人机交互电路1022，机头103包括动作元件103。其中主控电路板分别与操作盒102以及机头103连接。
主控电路板101的接收用户输入的编织数据等信息，然后解析编织数据，将解析编织数据后获得的数据发给机头103，以驱动动作元件1031进行编织操作，如实现对外部设备如罗拉、送纱器的驱动等。同时，主控电路板101还控制纺织设备的其他元件的各种操作，采集各种工况数据后输出给外部设备比如操作盒102上的显示屏1021。
参阅图2，图2是本发明纺织设备主控电路板一实施方式的结构示意图。本实施方式的主控电路板包括副主机芯片201、驱动芯片202以及功率电路203。副主机芯片201、驱动芯片202、功率电路203依次连接。
优选地，驱动芯片202为步进电机的步进驱动器内的驱动芯片。
进一步地参阅图3，图3是本发明纺织设备主控电路板一实施方式的细化系统结构示意图。
本实施方式中的驱动芯片202包括控制信号输入端2021、驱动信号输出端2022以及反馈输出端2023。副主机芯片201包括控制信号输出端2011和反馈输入端2012。副主机芯片201的控制信号输出端2011直接连接所述驱动芯片的控制信号输入端2021，所述驱动芯片202的驱动信号输出端2022连接所述功率电路203，所述驱动芯片202的反馈输出端连接所述副主机芯片201的反馈输入端2012。
需要说明的是，图3所示的各种功能输入输出端口仅为说明，并非限定，优选的，副主机芯片201以及驱动芯片202通过一根线连接进行全双工通信。
为了进一步描述清楚本实施方式的主控电路板的结构，进一步如图4所示，图4为本发明纺织设备主控电路板另一实施方式结构示意图。纺织设备还包括核心板204以及底板205，其中，副主机芯片201设置于所述底板205上，所述核心板204与所述底板205通过通用接口可拆卸连接，并且通过所述底板205连接所述副主机芯片201，优选地，所述核心板204不设置在所述底板上，具体位置不做限定。底板205上包括数据接口，用于独立输入编织数据等信息到核心板，而后解析编织数据，将解析编织数据后获得的数据经过副主机芯片201发送给机头中的机头板，机头板驱动动作元件进行编织操作。
具体地，核心板将解析后的编织数据发送至副主机芯片201，副主机芯片201完成与驱动芯片202的匹配后，副主机芯片201通过控制信号输出端2011将编织信息发送至驱动芯片202的控制信号输入端2021。其中，所述编织信息一般为脉冲信号，也可以为其他数字信号，驱动芯片202通过控制信号输入端2021接收到数字信号的编织信号后，将编织信息转换为可以驱动机头工作的驱动信号，一般情况下，所述驱动信号为模拟信号。驱动芯片202的驱动信号输出端2022将驱动信号发送给功率电路203，进一步地，功率电路203接收到驱动芯片202发送的驱动信号后，将驱动信号进行放大，再根据接收到的驱动信号控制机头 中的机头板工作，机头板驱动动作元件进行编织操作。
需要说明的是，纺织设备的被控设备并不局限于机头，此处是为了举例，并非限制，用此方法驱动纺织设备的其他被控设备都属于本发明的保护范围。
对应地，当机头板或其他被控设备出现故障或其他非正常情况时，驱动芯片202获取到故障信息，并通过反馈输出端2023将上述故障信息反馈给副主机芯片201的反馈输入端2012，副主机芯片201通过反馈输入端2012接收上述故障信息，并将故障信息进一步传送给核心板204，以待核心板204进行下一步动作。
本发明主控电路板的实施方式中的驱动芯片的一种具体实施方式如图5所示，本发明主控电路板的实施方式中的功率芯片的一种具体实施方式如图6所示。本实施方式中的驱动芯片的第一引脚STEP、第二引脚DIR、第三引脚SCLK、第四引脚SDATI、第五引脚SCS、第六引脚SDATO分别与副主机芯片对应的引脚相连接，实现驱动芯片与副主机芯片之间的参数配置与数据传输，优选的，驱动芯片采用DRV8829系列的步进驱动器，在其他实施方式中也可以为其他型号的步进驱动器；所述驱动芯片的第五引脚AIHS、第六引脚AILS、第七引脚AIP分别与功率电路对应的引脚相连接，完成与功率电路之间的信号传输，功率电路由8个功率管组成，前一个功率桥的输出作为后一个功率桥的输入，实现对驱动芯片输出信号的放大，以进一步控制机头或其他被控设备工作。优选地，功率管选用双极性晶体管，每4个功率管组成一个功率桥，在其他实施方式中，功率电路也可以为其他功率管，此处不做限制。
在本发明的其中一个实施方式中，纺织设备包括分布式设置的第一电路板和第二电路板，其中第一电路板上设置有AC/DC转换电路，AC/DC转换电路将接收的交流电压转换成第一直流电压，第一电路板和第二电路板分别设置有DC/DC转换电路，第一直流电压分别供给至第一电路板和第二电路板上的DC/DC转换电路，并由DC/DC转换电路转换成各自所需的第二直流电压。通过以上方式，本发明能够避免额外设 置电源总成，大大降低了供电线路的复杂度。
在本发明的其中另一个实施方式中，还提供纺织设备中至少两个动作元件之间的功率控制方法，该方法包括：控制至少两个动作元件的控制系统获取控制指令；解析控制指令是否用于控制至少两个动作元件在至少部分时间内同时执行动作；若控制指令用于控制至少两个动作元件同时动作，则将至少两个动作元件的动作的执行时间彼此错开，同时使得至少两个动作元件的执行效果满足要求。通过以上方式，本发明实施方式能够避免至少两个动作元件同时动作时的实际功率过大，大幅降低功率消耗，特别是对于同时控制数量较多的动作元件的场景下，功率节省效果特别明显。
区别于现有技术，本发明将驱动芯片以及功率电路放置在主控电路板上，其中驱动芯片直接与副主机芯片连接，不仅能够增强驱动芯片与副主机之间信号的传输效率，降低功率损耗，而且在现有纺织设备的基础上减少了通信控制模块，进一步的增强了传输效率，降低信号传输损耗，同时纺织设备结构本身也得到改进，有助于降低运营成本。
此外，将核心板与底板直接固定的结构更改为核心板通过通用接口与底板可拆卸连接，使得所述核心板不直接设置在所述底板上，也使得核心板与底板其他电路的相互独立性大幅增加，因而即使核心板损坏或者重新设计，也不会牵连到底板及其上电路；并且通过通用接口可拆卸连接的方式可使核心板的更换轻而易举，大幅节省人力。
在另一个实施方式中，如图7所示，图为本发明纺织设备主控电路板又一实施方式的结构示意图，本实施方式的主控电路板还包括连接副主机芯片201的I/O扩展电路206，所述I/O扩展电路包括I/O扩展芯片2061和至少两个扩展端口2062以及2063，所述I/O扩展芯片206分别连接所述副主机芯片201和所述至少两个扩展端口2062以及2063。其中，I/O扩展电路206形成在I/O扩展板上。
优选地，I/O扩展板的I/O扩展芯片2061通过I2C数据线可拆卸连接所述主控电路板的副主机芯片201，以实现与副主机芯片201之间的通信，具体包括实现送纱器电机的调速、副罗拉电机的正反转、调速、 开合电机的正反转、调速等。所述纺织设备还包括设置电源的配电板(图中未标示)，所述I/O扩展板设置于所述配电板上。
需要指出的是，在其他实施方式中，I/O扩展板的I/O扩展芯片还可以通过其他连接方式实现与副主机芯片之间的连接，此处不做限制。
在另一个实施方式中，I/O扩展板还可以为I/O转接板，与主控电路板连接，承载主控电路板至少部分I/O接口功能，其包括至少第一接口和第二接口，主控电路板上包括第三接口，主控电路板上的第三接口分别与副主机芯片、扩展板上的第一接口连接，扩展板上的第一接口连接第二接口，并且第一接口与第二接口之间具有映射关系，第二接口用于与外设连接。
区别于现有技术，本实施方式与前一个实施方式的区别点在于，本实施方式中的主控电路板还包括与副主机芯片相连接的I/O扩展电路，专门服务于各个外接设备的连接，把各个外部端口集中起来管理，方便外设变化时的适应，外设数量的扩展，而无需为每一种应用场景设计一种主控电路板的外部接口。
参阅图8，图8为本发明自动化设备的控制电路板一实施方式的结构示意图。本实施方式的控制电路板包括第一控制电路301、第一基板302、驱动芯片303以及功率电路304；还包括第二控制电路306以及第二基板305，所述第一控制电路301、驱动芯片303以及功率电路304依次连接。
所述第一控制电路301设置于所述第一基板302上，至少用于控制所述纺织设备的纺织操作；所述第二控制电路306设置于所述第一基板305上。其中，所述第一基板302用于与第二基板305连接，使得所述第二基板305上的第二控制电路406连接所述第一控制电路301，并通过所述第一控制电路控制所述纺织设备的纺织操作。
区别于现有技术，本实施方式将驱动芯片以及功率电路放置在控制电路板上，其中驱动芯片直接与第一控制电路连接，不仅能够增强驱动芯片与第一控制电路之间信号的传输效率，降低功率损耗，而且在现有自动化设备的基础上减少了通信控制模块，进一步的增强了传输效率， 降低信号传输损耗，同时自动化设备结构本身也得到改进，有助于降低运营成本。
参阅图9，图9为本发明自动化设备的控制电路板一实施方式的细化结构示意图。优选的本实施方式中的自动化设备为纺织设备，但不局限于纺织设备，在其他的实施方式中还可以为其他自动化设施。
本实施方式的控制电路板包括第一控制电路401、第一基板402、驱动芯片403以及功率电路404，所述第一控制电路401、驱动芯片403以及功率电路404依次连接。
控制电路板还包括第二控制电路405和第二基板406。所述第一控制电路401设置于所述第一基板402上，在控制所述自动化设备上具有第一实时性和第一运算能力。第二控制电路406设置于所述第二基板405上，在控制所述自动化设备上具有第二实时性和第二运算能力。其中第一控制电路401的第一实时性高于第二控制电路406的第二实时性。第一控制电路401的运算能力低于第二控制电路406的第二运算能力。所述第一基板402用于与所述第二基板405连接，使得所述第二控制电路406连接第一控制电路401，并通过所述第一控制电路401控制所述纺织设备的纺织操作。
具体地，所述驱动芯片403包括控制信号输入端4031、驱动信号输出端4032以及反馈输出端4033，所述第一控制电路401包括控制信号输出端4011和反馈输入端4012，所述第一控制电路401的控制信号输出端4011直接连接所述驱动芯片403的控制信号输入端4031，所述驱动芯片403的驱动信号输出端4032连接所述功率电路404，所述驱动芯片403的反馈输出端4033连接所述第一控制电路401的反馈输入端4012。
第二控制电路406将解析后的编织数据通过第二基板以及第一基板发送至第一控制电路401，第一控制电路401完成与驱动芯片403的匹配后，通过控制信号输出端将编织信息发送至驱动芯片303的控制信号输入端4031。其中，所述编织信息一般为脉冲信号，也可以为其他数字信号，驱动芯片403通过控制信号输入端4031接收到数字信号的编织 信号后，将编织信息转换为可以驱动机头工作的驱动信号，一般情况下，所述驱动信号为模拟信号。驱动芯片303的驱动信号输出端4032将驱动信号发送给功率电路404，进一步地，功率电路404接收到驱动芯片403发送的驱动信号后，将驱动信号进行放大，再根据接收到的驱动信号控制机头中的机头板工作，机头板驱动动作元件进行编织操作。
对应地，当机头板等硬件设备出现故障或其他非正常情况时，驱动芯片403获取到故障信息后，通过反馈输出端4033将上述故障信息反馈给副第一控制电路401的反馈输入端4012，第一控制电路301通过反馈输入端接收上述故障信息，并将故障信号进一步传送给第二控制电路406，以待第二控制电路406进行下一步动作。
区别于现有技术，本实施方式将驱动芯片以及功率电路放置在主控电路板上，其中驱动芯片直接与第一控制电路连接，不仅能够增强驱动芯片与第一控制电路之间信号的传输效率，降低功率损耗，而且在现有自动化设备的基础上减少了通信控制模块，进一步的增强了传输效率，降低信号传输损耗，同时自动化设备结构本身也得到改进，有助于降低运营成本。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种纺织设备，其特征在于，包括：
主控电路板，所述主控电路板包括副主机芯片、驱动芯片以及功率电路，所述副主机芯片、驱动芯片以及功率电路依次连接。
2.根据权利要求1所述的纺织设备，其特征在于，
所述驱动芯片包括控制信号输入端、驱动信号输出端以及反馈输出端，所述副主机芯片包括控制信号输出端和反馈输入端，所述副主机芯片的控制信号输出端直接连接所述驱动芯片的控制信号输入端，所述驱动芯片的驱动信号输出端连接所述功率电路，所述驱动芯片的反馈输出端连接所述副主机芯片的反馈输入端。
3.根据权利要求2所述的纺织设备，其特征在于，
所述驱动芯片的第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚、第六引脚分别与副主机芯片对应的引脚相连接；所述驱动芯片的第五引脚、第六引脚、第七引脚分别与功率电路对应的引脚相连接。
4.根据权利要求1所述的纺织设备，其特征在于，
所述功率电路是步进电机功率电路。
5.根据权利要求1至4任一项所述的纺织设备，其特征在于，
所述纺织设备包括连接副主机芯片的I/O扩展电路，所述I/O扩展电路包括I/O扩展芯片和至少两个扩展端口，所述I/O扩展芯片分别连接所述副主机芯片和所述至少两个扩展端口。
6.根据权利要求4所述的纺织设备，其特征在于，
所述I/O扩展电路形成在I/O扩展板上，所述I/O扩展板的I/O扩展芯片通过I2C数据线可拆卸连接所述主控电路板的副主机芯片；所述纺织设备包括设置电源的配电板，所述I/O扩展板设置于所述配电板上；
所述纺织设备包括设置电源的配电板，所述I/O扩展板设置于所述配电板上。
7.根据权利要求1至4任一项所述的纺织设备，其特征在于，
所述纺织设备还包括核心板；
其中，所述主控电路板包括底板，所述副主机芯片设置于所述底板，所述核心板与所述底板通过通用接口可拆卸连接，并且通过所述底板连接所述副主机芯片，所述核心板不设置在所述底板上。
8.一种自动化设备的控制电路板，其特征在于，包括：
第一控制电路、第一基板、驱动芯片以及功率电路；
所述第一控制电路设置于所述第一基板上，在控制所述纺织设备上具有第一实时性和第一运算能力，所述第一实时性高于第二实时性，所述第一运算能力低于第二运算能力，所述第二实时性、第二运算能力分别是第二基板上的第二控制电路的实时性和运算能力；
其中，所述第一基板用于与所述第二基板连接，使得所述第二控制电路连接所述第一控制电路，并通过所述第一控制电路控制所述纺织设备的纺织操作；
所述第一控制电路、驱动芯片以及功率电路依次连接。
9.根据权利要求8所述的控制电路板，其特征在于，
所述自动化设备为纺织设备；所述驱动芯片包括控制信号输入端、驱动信号输出端以及反馈输出端，所述第一控制电路包括控制信号输出端和反馈输入端，所述第一控制电路的控制信号输出端直接接所述驱动芯片的控制信号输入端，所述驱动芯片的驱动信号输出端连接所述功率电路，所述驱动芯片的反馈输出端连接所述第一控制电路的反馈输入端。
10.一种自动化设备的控制电路板，其特征在于，包括：
第一控制电路、第一基板、驱动芯片以及功率电路；
所述第一控制电路设置于所述第一基板上，至少用于控制所述纺织设备的纺织操作；
其中，所述第一基板用于与第二基板连接，使得所述第二基板上的第二控制电路连接所述第一控制电路，并通过所述第一控制电路控制所述纺织设备的纺织操作；
所述第一控制电路、驱动芯片以及功率电路依次连接。
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