CN107256745A - 一种全自动型网络直流电阻箱 - Google Patents

一种全自动型网络直流电阻箱 Download PDF

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曹军
崔小敏
高银浩
田丰庆
韩红梅
马会勇
王浩
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    • H—ELECTRICITY
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Abstract

本发明公开了一种全自动型网络直流电阻箱，控制方式分为输入键盘控制、通过U盘接口电路1或U盘接口电路2连接到电脑通过上位机控制、通过以太网接口电路连接到网络实现远程的控制和监测，也就是电阻箱的各种工作状态、模式可以通过电阻箱上设置的按钮进行调整，也可以通过上位机端调整、也可以通过internet网络进行控制和监测，产品带有高清液晶显示屏显示电阻箱的各种工作状态和控制参数，有效地通过精密机械装置和传动构件与智能硬件和网络系统的完美设计，解决了当前此类产品都是触点调整机构，造成磨损多，寿命短，维护成本高的问题。

Description

一种全自动型网络直流电阻箱
技术领域
本发明涉及电阻箱技术领域，特别是涉及一种全自动型网络直流电阻箱。
背景技术
当前国内外的直流电阻箱设计大多是手动旋钮式、滑道式等手动方式；自动型的均为控制电阻网络继电器通断的方式，而继电器的触点电阻存在误差大、易损坏的缺点。
在高速发展的今天，这种传统的电阻箱在使用时，明显是费时费力，在实验时，需要专人看管、调整，手动记录数值，非常繁琐，由于都是触点调整机构，造成磨损多，寿命短，增加了维护成本，而全自动智能型网络电阻箱是通过精密机械装置和传动构件与智能硬件和网络系统的完美设计，解决的当前此类产品的众多缺点，并创造性的将其智能化、网络化，远程化方便人们使用。
所以本发明提供一种新的方案来解决此问题。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的在于提供一种全自动型网络直流电阻箱，具有构思巧妙、实用性强的特性，有效地通过精密机械装置和传动构件与智能硬件和网络系统的完美设计，解决了当前此类产品都是触点调整机构，造成磨损多，寿命短，维护成本高的问题。
其解决的技术方案是，一种全自动型网络直流电阻箱，包括电路结构和机械结构，所述电路结构包括MCU控制器、电源供电电路、液晶屏显示驱动电路、键盘输入控制电路、以太网接口电路、SD卡接口电路、磁编码电路、电机驱动电路、输出校准控制电路、U盘接口电路1、U盘接口电路2，所述MCU控制器与液晶屏显示驱动电路、键盘输入控制电路、以太网接口电路、SD卡接口电路、磁编码电路、电机驱动电路、输出校准控制电路、U盘接口电路1、U盘接口电路2进行信息交换，电源供电电路为MCU控制器、液晶屏显示驱动电路、键盘输入控制电路、以太网接口电路、SD卡接口电路、磁编码电路、电机驱动电路、输出校准控制电路供电。
优选地，所述机械结构包括电路板、电机固定板和底座，底座与电阻矩阵通过螺丝固定在一起，电机固定板通过固定接触盘和电阻矩阵相连，且固定接触盘和电机固定板中间设有压簧，电机固定板和电路板中间设有两相四线步进电机，两相四线步进电机轴上固定的轴向充磁的磁铁与电路板直接接触固定在一起。
由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点；
1.控制方式分为输入键盘19控制、通过U盘接口电路1或U盘接口电路2连接到电脑通过上位机控制、通过以太网接口电路连接到网络实现远程的控制和监测，也就是电阻箱的各种工作状态、模式可以通过电阻箱上设置的按钮进行调整，也可以通过上位机端调整、也可以通过internet网络进行控制和监测，产品带有高清液晶显示屏17显示电阻箱的各种工作状态和控制参数，有效地通过精密机械装置和传动构件与智能硬件和网络系统的完美设计，解决了当前此类产品都是触点调整机构，造成磨损多，寿命短，维护成本高的问题。
2.MCU控制器通过控制电机的转动角度从而控制触点位置达到控制输出不同阻值的目的，电机主要目的就是为了根据MCU控制器的指令带动动触点旋转到指定的位置，目的是为了保证电阻动触点14和电阻矩阵的静触点10有良好的接触，不仅在结构上采用的压簧结构，而且在材料上也对动、静触点选用了铜材料，这样目的就是为了保证输出阻值的精度，具有很大的实用价值。
3.电阻矩阵8共有6个，分别为101Ω电阻矩阵、100Ω电阻矩阵、101Ω电阻矩阵、102Ω电阻矩阵、103Ω电阻矩阵、104Ω电阻矩阵；每一个电阻矩阵8都有0-9刻度的十个阻值的高精度的线圈电阻11组成，每一个电阻矩阵8上都设有电阻矩阵的静触点10，再将这6个电阻矩阵串联起来也就形成了电阻0～9999.9Ω的电阻网络，控制精度范围大且精确。
附图说明
图1为本发明一种全自动型网络直流电阻箱的电路图。
图2为本发明一种全自动型网络直流电阻箱的电路程序流程原理图。
图3为本发明一种全自动型网络直流电阻箱的机械结构图。
图4为本发明一种全自动型网络直流电阻箱的电阻矩阵图。
图5为本发明一种全自动型网络直流电阻箱的两相四线步进电机图。
图6为本发明一种全自动型网络直流电阻箱的磁编码芯片示意图。
图7为本发明一种全自动型网络直流电阻箱的人机交互界面板图。
附图标号说明：1-电路板 2-磁铁 3-两相四线步进电机 4-电机固定板 5-压簧6-旋转接触片 7-固定接触盘 8-电阻矩阵 9-底座 10-电阻矩阵的静触点 11-高精度的线圈电阻 14-电阻动触点 15-磁编码芯片 17-高清液晶显示屏 18-压线式接线柱 19-输入键盘
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至附图7对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。
下面将参照附图描述本发明的各示例性的实施例。
实施例一，一种全自动型网络直流电阻箱，包括电路结构和机械结构，所述电路结构包括MCU控制器、电源供电电路、液晶屏显示驱动电路、键盘输入控制电路、以太网接口电路、SD卡接口电路、磁编码电路、电机驱动电路、输出校准控制电路、U盘接口电路1、U盘接口电路2，所述MCU控制器与液晶屏显示驱动电路、键盘输入控制电路、以太网接口电路、SD卡接口电路、磁编码电路、电机驱动电路、输出校准控制电路、U盘接口电路1、U盘接口电路2进行信息交换，电源供电电路为MCU控制器、液晶屏显示驱动电路、键盘输入控制电路、以太网接口电路、SD卡接口电路、磁编码电路、电机驱动电路、输出校准控制电路供电，具体的电路连接为常规技术手段，故不在此详述；
所述MCU控制器通过U盘接口电路1或U盘接口电路2实现参数配置，并通过液晶屏显示驱动电路、键盘输入控制电路、以太网接口电路、SD卡接口电路、磁编码电路、电机驱动电路、输出校准控制电路、U盘接口电路1、U盘接口电路2接收数据或命令信息，分析数据或命令信息并执行数据或命令操作，其具体控制方式分为输入键盘19控制、通过U盘接口电路1或U盘接口电路2连接到电脑通过上位机控制、通过以太网接口电路连接到网络实现远程的控制和监测，也就是电阻箱的各种工作状态、模式可以通过电阻箱上设置的按钮进行调整，也可以通过上位机端调整、也可以通过internet网络进行控制和监测，产品带有高清液晶显示屏17显示电阻箱的各种工作状态和控制参数；MCU控制器得到要输出电阻值的指令后，将电阻值的对应的数据转成步进电机要走的步数，然后将控制步进电机运动，步进电机在完成运动后MCU控制器会对电机运动结果进行检测，也就是检测电阻箱输出的电阻值和实际命令的电阻值是否一致，如果不一致，MCU控制器会对误差进行计算，然后再次通过步进电机进行微调，直至输出电阻值和指令电阻值一致时候，MCU控制器接通输出回路电阻对外输出，在MCU控制器没有完成精度检测之前电阻箱对外是不输出电阻的，也就是电阻箱对外输出端电阻输出电阻为无穷大，知道电阻箱完成精度检测后准确的阻值才会从输出端输出，这样以来能够有效的解决电阻箱的静态、动态、干扰误差；
所述MCU控制器采用的是STM32F103vet6为主控芯片，运算处理速度高、可靠性稳定性好、功耗低，片上自带有丰富的外设接口，具有告诉12位高速AD，稳定的多通道PWM输出，MCU控制器对两相四线步进电机3采用闭环控制，也即是即是检测两相四线步进电机3的真实旋转角度采用了磁编码技术，附图6中15指示的就是线路板上的磁编码芯片，附图6中2指示的就是电机轴上固定的轴向充磁的磁铁，其中编码器是12位精度，对电机角度的控制可达到0.0879°，此精度误差范围在±1.5°。
实施例二，在实施例一的基础上，所述机械结构包括电路板1、电机固定板4和底座9，底座9与电阻矩阵8通过螺丝固定在一起，电机固定板4通过固定接触盘7和电阻矩阵8相连，且固定接触盘7和电机固定板4中间设有压簧5，电机固定板4和电路板1中间设有两相四线步进电机3，两相四线步进电机3轴上固定的轴向充磁的磁铁2与电路板1直接接触固定在一起；所述电阻矩阵8共有6个，分别为101Ω电阻矩阵、100Ω电阻矩阵、101Ω电阻矩阵、102Ω电阻矩阵、103Ω电阻矩阵、104Ω电阻矩阵；每一个电阻矩阵8都有0-9刻度的十个阻值的高精度的线圈电阻11组成，每一个电阻矩阵8上都设有电阻矩阵的静触点10，再将这6个电阻矩阵串联起来也就形成了电阻0～9999.9Ω的电阻网络；
所述两相四线步进电机3与电阻矩阵8对应也共有6个，两相四线步进电机3上设有与电阻矩阵的静触点10对应的电阻动触点14，且电阻动触点14与步进电机3设置了压簧5，MCU控制器通过控制电机的转动角度从而控制触点位置达到控制输出不同阻值的目的，电机主要目的就是为了根据MCU控制器的指令带动动触点旋转到指定的位置，压簧5的主要作用就是起到一个涨力的作用，目的是为了保证电阻动触点14和电阻矩阵的静触点10有良好的接触，不仅在结构上采用的压簧结构，而且在材料上也对动、静触点选用了铜材料，这样目的就是为了保证输出阻值的精度。
实施例三，在实施例二的基础上，该电阻箱还设置了人机交互界面板，其上设有高清液晶显示屏17、压线式接线柱18和输入键盘19，在不使用电脑端、网络远程端的情况下仍然可以轻松的对电阻箱进行操作和设置。
本发明具体使用时，一种全自动型网络直流电阻箱，包括电路结构和机械结构，所述电路结构包括MCU控制器、电源供电电路、液晶屏显示驱动电路、键盘输入控制电路、以太网接口电路、SD卡接口电路、磁编码电路、电机驱动电路、输出校准控制电路、U盘接口电路1、U盘接口电路2，所述MCU控制器与液晶屏显示驱动电路、键盘输入控制电路、以太网接口电路、SD卡接口电路、磁编码电路、电机驱动电路、输出校准控制电路、U盘接口电路1、U盘接口电路2进行信息交换，电源供电电路为MCU控制器、液晶屏显示驱动电路、键盘输入控制电路、以太网接口电路、SD卡接口电路、磁编码电路、电机驱动电路、输出校准控制电路供电；MCU控制器通过U盘接口电路1或U盘接口电路2实现参数配置，并通过液晶屏显示驱动电路、键盘输入控制电路、以太网接口电路、SD卡接口电路、磁编码电路、电机驱动电路、输出校准控制电路、U盘接口电路1、U盘接口电路2接收数据或命令信息，分析数据或命令信息并执行数据或命令操作，其具体控制方式分为输入键盘19控制、通过U盘接口电路1或U盘接口电路2连接到电脑通过上位机控制、通过以太网接口电路连接到网络实现远程的控制和监测，也就是电阻箱的各种工作状态、模式可以通过电阻箱上设置的按钮进行调整，也可以通过上位机端调整、也可以通过internet网络进行控制和监测，产品带有高清液晶显示屏17显示电阻箱的各种工作状态和控制参数；MCU控制器对两相四线步进电机3采用闭环控制，也即是即是检测两相四线步进电机3的真实旋转角度采用了磁编码技术，其中编码器是12位精度，对电机角度的控制可达到0.0879°，此精度误差范围在±1.5°，MCU控制器控制电机的转动角度从而控制触点位置达到控制输出不同阻值的目的，不仅电机主要目的就是为了根据MCU控制器的指令带动动触点旋转到指定的位置，在不使用电脑端、网络远程端的情况下可以通过人机交互界面板仍然可以轻松的对电阻箱进行操作和设置。
以上所述是结合具体实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施仅局限于此；对于本发明所属及相关技术领域的技术人员来说，在基于本发明技术方案思路前提下，所作的拓展以及操作方法、数据的替换，都应当落在本发明保护范围之内。

Claims (6)

1.一种全自动型网络直流电阻箱，包括电路结构和机械结构，其特征在于，所述电路结构包括MCU控制器、电源供电电路、液晶屏显示驱动电路、键盘输入控制电路、以太网接口电路、SD卡接口电路、磁编码电路、电机驱动电路、输出校准控制电路、U盘接口电路1、U盘接口电路2，所述MCU控制器与液晶屏显示驱动电路、键盘输入控制电路、以太网接口电路、SD卡接口电路、磁编码电路、电机驱动电路、输出校准控制电路、U盘接口电路1、U盘接口电路2进行信息交换，电源供电电路为MCU控制器、液晶屏显示驱动电路、键盘输入控制电路、以太网接口电路、SD卡接口电路、磁编码电路、电机驱动电路、输出校准控制电路供电。
2.如权利要求1所述一种全自动型网络直流电阻箱，其特征在于，所述机械结构包括电路板(1)、电机固定板(4)和底座(9)，底座(9)与电阻矩阵(8)通过螺丝固定在一起，电机固定板(4)通过固定接触盘(7)和电阻矩阵(8)相连，且固定接触盘(7)和电机固定板(4)中间设有压簧(5)，电机固定板(4)和电路板(1)中间设有两相四线步进电机(3)，两相四线步进电机(3)轴上固定的轴向充磁的磁铁(2)与电路板(1)直接接触固定在一起。
3.如权利要求2所述一种全自动型网络直流电阻箱，其特征在于，所述电阻矩阵(8)共有6个，分别为101Ω电阻矩阵、100Ω电阻矩阵、101Ω电阻矩阵、102Ω电阻矩阵、103Ω电阻矩阵、104Ω电阻矩阵；每一个电阻矩阵(8)都有0-9刻度的十个阻值的高精度的线圈电阻(11)组成，每一个电阻矩阵(8)上都设有电阻矩阵的静触点(10)，再将这6个电阻矩阵串联起来也就形成了电阻0～9999.9Ω的电阻网络。
4.如权利要求3所述一种全自动型网络直流电阻箱，其特征在于，所述两相四线步进电机(3)与电阻矩阵(8)对应也共有6个，两相四线步进电机(3)上设有与电阻矩阵的静触点(10)对应的电阻动触点(14)，且电阻动触点(14)与步进电机(3)设置了压簧(5)。
5.如权利要求1-4任一权利要求所述一种全自动型网络直流电阻箱，其特征在于，所述MCU控制器采用的是STM32F103vet6为主控芯片，MCU控制器对两相四线步进电机(3)采用闭环控制，也即是即是检测两相四线步进电机(3)的真实旋转角度采用了磁编码技术。
6.如权利要求1所述一种全自动型网络直流电阻箱，其特征在于，该电阻箱还设置了人机交互界面板，其上设有高清液晶显示屏(17)、压线式接线柱(18)和输入键盘(19)，在不使用电脑端、网络远程端的情况下仍然可以轻松的对电阻箱进行操作和设置。
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