CN109969585A - 一种特制箱体自动开盖控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种特制箱体自动开盖控制装置，包括处理器单元、CAN总线通讯电路、电机控制电路和开关量输入电路；处理器单元通过CAN总线通讯电路接收上位机发送的控制指令，解析后生成对应的开关量输出信号；电机控制电路根据开关量输出信号控制前盖电机和/或后盖电机转动以执行开盖或关盖操作；开关量输入电路用于检测前盖电机和/或后盖电机的到位信号并将所述到位信号发送给处理器单元；处理器单元根据到位信号发出停止指令，该停止指令用于控制前盖电机和/或后盖电机停止转动；本发明能够实现箱体的自动开、关盖以及设备的解锁和锁定操作；自动化程度高，操作方便且不受环境和空间的影响。

Description

一种特制箱体自动开盖控制装置

技术领域

本发明属于自动化控制技术领域，更具体地，涉及一种特制箱体自动开盖控制装置。

背景技术

船舰上的武器设备容易受到海洋大气、海水飞沫、雨雪的侵蚀，其中，海洋大气中的高浓度盐雾是造成设备腐蚀的一种重要原因；盐雾对船舰水上设备的腐蚀直接影响了船舰的环境适应性、使用的可靠性和寿命，影响了舰艇编队的战斗力和海上生存能力，因此，有必要采取相关措施对船舰上的武器设备进行防护，从而提高其环境适应性，延长使用寿命。

现有技术中采用特制箱体对船舰上的武器设备进行防护，将船舰上的武器放置于特制箱体中；该特制箱体具有防水、耐盐雾腐蚀等特性，能够对其内部的武器设备起到良好的防护作用；在使用武器设备时，打开特制箱体的盖板；使用完毕后，盖上盖板构成密闭环境，防止外部的水汽或高浓度盐雾进入箱体内部对设备造成腐蚀。

目前，特制箱体的开盖、关盖大多采用人为操作方式，缺乏智能控制，人为操作易受环境及操作空间的局限性影响；部分武器设备及特制箱体放置在狭小的空间内或者放置于高处，不方便人为进行开关盖操作。

发明内容

针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种特制箱体自动开盖控制装置，其目的在于解决现有技术中通过人为操作进行特制箱体的开关盖的方式存在的易受环境及操作空间的局限性影响、操作不便、自动化程度不高的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种特制箱体自动开盖控制装置，包括处理器单元、CAN总线通讯电路、电机控制电路和开关量输入电路；

所述处理器单元用于通过所述CAN总线通讯电路接收外部上位机发送的开盖或关盖控制指令，根据所述开盖或关盖控制指令生成对应的开关量输出信号；

所述电机控制电路包括驱动器和至少一组与所述驱动器相连的开关元件，每组开关元件对应控制一个特制箱体；每组开关元件包括至少一个继电器，一个所述继电器与特制箱体的前盖电机和/或后盖电机相连，用于根据所述开关量输出信号控制前盖电机和/或后盖电机转动以执行开盖或关盖操作；

所述开关量输入电路用于检测前盖电机和/或后盖电机的到位信号并将所述到位信号发送给处理器单元；处理器单元根据所述到位信号发出停止指令，所述停止指令用于控制前盖电机和/或后盖电机停止转动。

优选的，上述特制箱体自动开盖控制装置，其开关元件中还包括与特制箱体的锁紧电机相连的继电器，该继电器用于根据处理器单元发出的开关量输出信号控制锁紧电机转动，以解锁或锁紧放置在特制箱体内部的设备。

优选的，上述特制箱体自动开盖控制装置，其开关量输入电路包括光电耦合器和多个与所述光电耦合器相连的微动开关，一个所述微动开关与一个特制箱体的前盖电机、后盖电机或锁紧电机相连，用于检测各电机的到位信号。

优选的，上述特制箱体自动开盖控制装置，其处理器单元包括处理器、电源电路、时钟电路、复位电路和仿真接口电路。

优选的，上述特制箱体自动开盖控制装置，其CAN总线通讯电路为隔离收发电路；所述隔离收发电路与处理器单元中的CAN控制器相连。

优选的，上述特制箱体自动开盖控制装置，还包括电源电路，所述电源电路用于分别为CAN总线通讯电路、处理器单元和各特制箱体的电机供电；

该电源电路包括电源模块、稳压器和CAN总线隔离电源；所述电源模块的第一端与各特制箱体的电机相连，为电机提供5V电源；第二端通过稳压器与处理器单元相连，第三端通过CAN总线隔离电源与隔离收发电路相连。

优选的，上述特制箱体自动开盖控制装置，还包括外壳；所述外壳为可容纳处理器单元、CAN总线通讯电路、电机控制电路和开关量输入电路的密封结构，其底部四角均设有支耳，便于安装固定。

优选的，上述特制箱体自动开盖控制装置，其外壳的面板上设有一个选择开关和多组箱体控制开关，每组箱体控制开关对应控制一个特制箱体；

所述选择开关包括本控和远控两种控制模式，当选择远控模式时，该选择开关将远控指令发送至处理器单元，处理器单元根据上位机发出的控制指令对特制箱体进行开盖、关盖、解锁或锁定操作；

当选择本控模式时，该选择开关将本控指令发送至各箱体控制开关；所述箱体控制开关与电机控制电路中的继电器相连，继电器根据箱体控制开关输出的控制指令控制特制箱体的前盖电机、后盖电机或锁紧电机转动。

优选的，上述特制箱体自动开盖控制装置，其箱体控制开关包括第一开关和第二开关；所述第一开关用于输出开盖或关盖指令；所述第二开关用于输出设备解锁或锁定指令。

优选的，上述特制箱体自动开盖控制装置，其外壳上还设有指示灯，所述指示灯包括前盖打开指示灯、前盖关闭指示灯、后盖打开指示灯、后盖关闭指示灯、设备解锁指示灯和设备锁定指示灯。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明提供的一种特制箱体自动开盖控制装置，处理器接收上位机发送的控制指令并进行解析，然后通过继电器控制对应箱体上的驱动电机工作，并通过微动开关检测执行机构的到位信号以完成闭环控制，从而实现箱体的自动开、关盖以及设备的解锁和锁定操作；自动化程度高，操作方便且不受环境和空间的影响，设备功能多样，体积小；

(2)本发明提供的一种特制箱体自动开盖控制装置，具有本控和远控两种控制模式，根据具体的应用场景通过箱体面板上的开关选择不同的控制方式，操作简单，控制灵活。

附图说明

图1是本发明实施例提供的特制箱体自动开盖控制装置的逻辑框图；

图2是本发明实施例提供的CAN总线通讯电路的电路图；

图3是本发明实施例提供的电源电路的电路图；

图4是本发明实施例提供的特制箱体自动开盖控制装置硬件结构示意图；

图5是本发明实施例提供的两种控制模式的示意图；

图6是本发明实施例提供的特制箱体自动开盖控制方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本实施例所提供的一种特制箱体自动开盖控制装置，以4个特制箱体为控制对象；图1是本发明实施例提供的特制箱体自动开盖控制装置的逻辑框图；如图1所示，该控制装置包括处理器最小系统、CAN总线通讯电路、电机控制电路和开关量输入电路；

处理器最小系统用于通过CAN总线通讯电路接收外部上位机发送的控制指令并进行解析，根据解析后的控制指令生成对应的开关量输出信号；本实施例中，上位机发送的控制指令包括开盖指令、关盖指令、设备解锁指令和设备锁定指令等。

电机控制电路包括驱动器和四组与驱动器相连的开关元件，一组开关元件对应控制一个特制箱体；每组开关元件包括两个继电器，第一个继电器与特制箱体的前盖电机和后盖电机相连，用于根据处理器最小系统发出的与开盖指令对应的开关量信号控制前盖电机和后盖电机正转，执行开盖操作使特制箱体开盖；或根据处理器最小系统发出的与关盖指令对应的开关量信号控制前盖电机和后盖电机反转，执行回位操作使特制箱体关盖；需要指出的是，上述方案中一个继电器分别与前盖电机和后盖电机相连，因此一个特制箱体的前、后盖可根据上位机的控制指令同时执行开盖或关盖操作；如果需要分别对特制箱体的前盖、后盖进行操作，则设置两个继电器，一个继电器与前盖电机相连，另一个继电器与后盖电机相连即可。第二个继电器与特制箱体的锁紧电机相连，用于根据处理器最小系统发出的与设备解锁指令对应的开关量信号控制锁紧电机正转，实现设备解锁；或根据处理器最小系统发出的与设备锁定指令对应的开关量信号控制锁紧电机反转，实现设备锁定；通过这种设备锁定和解锁操作确保特制箱体内部设备的安全性，避免误触发。

开关量输入电路用于检测前盖电机、后盖电机和锁紧电机的到位信号并将该到位信号发送给处理器最小系统；处理器最小系统根据到位信号发出停止指令，该停止指令用于控制前盖电机、后盖电机和锁紧电机停止转动。

本实施例中，开关量输入电路包括光电耦合器和四组与光电耦合器相连的微动开关，一组微动开关对应一个特制箱体；每组微动开关为三个，分别与一个特制箱体的前盖电机、后盖电机和锁紧电机相连，主要用于检测对应电机的到位信号。

处理器最小系统是控制装置的核心部分，主要包括处理器、电源、时钟电路、复位电路和仿真接口电路；其中处理器是核心器件，选取TI公司DSP芯片TMS320F28335PGFA，该芯片基于CMOS工艺，主频高达150MHz，具有高性能32位CPU和哈佛总线架构，512KB闪存和68KB RAM，完全满足处理需要；处理器内部加载的控制软件主要由CAN通讯模块、定时器模块和I/O模块组成，该控制软件运行的硬件环境为微控制器DSP2000系列TMS320F28335PGFA高速处理器，软件研发采用CCS 3.3平台开发编译，编程语言为C，设备上电后直接自启动运行。

本实施例中，CAN总线通讯电路为隔离收发电路；该隔离收发电路与处理器单元中的CAN控制器通信连接。图2是本实施例提供的CAN总线通讯电路的电路图，CAN总线通讯电路主要包括CAN控制器、隔离收发电路及匹配电阻，实现处理器与上位机之间的CAN总线通讯，CAN总线协议采用CAN2.0B协议。DSP处理器TMS320F28335PGFA自带两路增强型CAN模块(eCAN)，该模块与CAN2.0B完全兼容，支持高达1Mbps的通信速率，可以满足系统需要；隔离收发电路采用隔离收发一体模式，通过带隔离的收发器ISO1050DUB来实现，该芯片支持3.3V和5V的处理器电平输出，具有2500VRMS的隔离能力，支持CAN2.0B的传输。其中R70、R75为总线匹配电阻。

本实施例提供的特制箱体自动开盖控制装置还包括电源电路，该电源电路用于分别为CAN总线通讯电路、处理器单元和各特制箱体的电机供电，包括电源模块、稳压器和CAN总线隔离电源；电源模块的第一端与各特制箱体的电机相连，为电机提供5V电源；第二端通过稳压器与处理器单元相连，第三端通过CAN总线隔离电源与隔离收发电路相连。图3是本发明实施例提供的电源电路的电路图，电源模块采用了新雷能的DPBL16低噪声系列，内置加强滤波电路、低纹波输出噪声，带输出过流、短路保护；电源模块N6输出电压为+5V；在电源输入端增加了整流二极管V1(型号为BZ3F)，主要用来抑制外部瞬间干扰，也可用来防止电源正负极反接。

本实施例提供的特制箱体自动开盖控制装置还包括外壳；该外壳为可容纳处理器单元、CAN总线通讯电路、电机控制电路和开关量输入电路的密封结构，其底部四角均设有支耳，便于安装固定。图4是本发明实施例提供的特制箱体自动开盖控制装置硬件结构示意图；为实现良好的维修性和电磁兼容性，外壳设计为独立密封结构，其外观小巧轻盈、四角圆润，方便维修拆卸；外壳四端均进行倒角处理，符合人机工程设计原则；外壳底部四角均布置一个支耳，实现了四端牢靠固定。

如图4所示，外壳的面板上设有一个选择开关和多组箱体控制开关，每组箱体控制开关对应控制一个特制箱体；选择开关包括本控(手动控制)和远控(自动控制)两种控制模式，当选择远控模式时，该选择开关将远控指令发送至处理器，处理器根据上位机发出的控制指令对特制箱体进行开盖、关盖、解锁或锁定操作；当选择本控模式时，该选择开关将本控指令发送至各箱体控制开关；箱体控制开关与电机控制电路中的继电器相连，继电器根据箱体控制开关输出的控制指令控制特制箱体的前盖电机、后盖电机或锁紧电机转动。箱体控制开关包括第一开关和第二开关；第一开关用于输出开盖或关盖指令；所述第二开关用于输出设备解锁或锁定指令。

外壳上还设有指示灯，该指示灯包括前盖打开指示灯、前盖关闭指示灯、后盖打开指示灯、后盖关闭指示灯、设备解锁指示灯和设备锁定指示灯。

图5是本发明实施例提供的两种控制模式的示意图，根据流程以及工作环境要求，特制箱体前、后盖可同时开盖，开盖之后进行设备解锁；因此，本实施例选用一个继电器同时控制前、后盖电机，另选用一个继电器控制设备解锁电机。自动控制时，当接收到前、后盖开盖指令时，DSP处理器输出开关量信号，经驱动器后控制开盖继电器线包K1闭合，此时前盖电机和后盖电机正转，直到微动开关输出到位信号，DSP处理器接收该到位信号发出停止指令控制电机停机，此时特制箱体的前、后盖均打开。当接收到前、后盖回位指令时，DSP处理器输出开关量信号，经驱动器后控制开盖继电器线包K2闭合时，前盖电机和后盖电机反转使开盖机构复位，特制箱体的前、后盖关闭；

手动控制时，通过面板上的选择开关将控制模式由远控改为本控，从而手动控制电机进行工作，开关S1拨到1点，控制开盖继电器线包K1闭合，此时前盖电机和后盖电机正转，直到微动开关输出到位信号，面板上的到位信号指示灯亮，将开关S1拨到断开点，开盖继电器线包K1断开，前盖电机和后盖电机停止工作。将开关S1拨到电机回位点，开盖继电器线包K2闭合，前盖电机和后盖电机反转使开盖机构复位，到位指示灯亮，将开关S1拨到断开点，开盖继电器线包K2断开，电机停止工作。箱体内部的设备锁紧与解锁工作原理与上述相似，不再赘述。

图6是本发明实施例提供的特制箱体自动开盖控制方法的流程图；处理器接收上位机发出的控制指令后，通过接口协议可对各特制箱体进行选择性的开盖、关盖、解锁、锁定操作，并将各箱体的状态数据返回给上位机；如图6所示，该控制方法包括以下步骤：

S1：系统初始化，包括CAN初始化、GPIO初始化、定时器初始化等；

S2：通过CAN总线接收上位机发送的控制指令并进行解析，

S3：根据解析得到的控制指令生成对应的开关量输出信号，通过I/O控制对应特制箱体的继电器接通控制电机工作，完成对应箱体的前、后盖的自动开盖以及箱内设备的自动解锁和锁紧；

S4：在检测到对应特制箱体的到位开关信号后判定指令执行完成，返回状态消息给上位机；若电机工作超过10S还未检测到到位信号，则控制电机停止工作，判定电机堵转或其他故障，并将故障信息上传给上位机。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种特制箱体自动开盖控制装置，其特征在于，包括处理器单元、CAN总线通讯电路、电机控制电路和开关量输入电路；

所述处理器单元用于通过所述CAN总线通讯电路接收外部上位机发送的开盖或关盖控制指令，根据所述开盖或关盖控制指令生成对应的开关量输出信号；

所述电机控制电路包括驱动器和至少一组与所述驱动器相连的开关元件，一组开关元件对应控制一个特制箱体；每组开关元件包括至少一个继电器，一个所述继电器与特制箱体的前盖电机和/或后盖电机相连，用于根据所述开关量输出信号控制前盖电机和/或后盖电机转动以执行开盖或关盖操作；

所述开关量输入电路用于检测前盖电机和/或后盖电机的到位信号并将所述到位信号发送给处理器单元；处理器单元根据所述到位信号发出停止指令，所述停止指令用于控制前盖电机和/或后盖电机停止转动。

2.如权利要求1所述的特制箱体自动开盖控制装置，其特征在于，所述开关元件中还包括与特制箱体的锁紧电机相连的继电器，该继电器用于根据处理器单元发出的开关量输出信号控制锁紧电机转动，以解锁或锁紧放置在特制箱体内部的设备。

3.如权利要求2所述的特制箱体自动开盖控制装置，其特征在于，所述开关量输入电路包括光电耦合器和多个与所述光电耦合器相连的微动开关，一个所述微动开关与一个特制箱体的前盖电机、后盖电机或锁紧电机相连，用于检测各电机的到位信号。

4.如权利要求1或3所述的特制箱体自动开盖控制装置，其特征在于，所述处理器单元包括处理器、电源、时钟电路、复位电路和仿真接口电路。

5.如权利要求1或3所述的特制箱体自动开盖控制装置，其特征在于，所述CAN总线通讯电路为隔离收发电路；所述隔离收发电路与处理器单元中的CAN控制器相连。

6.如权利要求5所述的特制箱体自动开盖控制装置，其特征在于，还包括电源电路，所述电源电路用于分别为CAN总线通讯电路、处理器单元和各特制箱体的电机供电；

该电源电路包括电源模块、稳压器和CAN总线隔离电源；所述电源模块的第一端与各特制箱体的电机相连，为电机提供5V电源；第二端通过稳压器与处理器单元相连，第三端通过CAN总线隔离电源与隔离收发电路相连。

7.如权利要求1或6所述的特制箱体自动开盖控制装置，其特征在于，还包括外壳；所述外壳为可容纳处理器单元、CAN总线通讯电路、电机控制电路和开关量输入电路的密封结构，其底部四角均设有支耳，便于安装固定。

8.如权利要求7所述的特制箱体自动开盖控制装置，其特征在于，所述外壳的面板上设有一个选择开关和多组箱体控制开关，一组箱体控制开关对应控制一个特制箱体；

所述选择开关包括本控和远控两种控制模式，当选择远控模式时，该选择开关将远控指令发送至处理器单元，处理器单元根据上位机发出的控制指令对特制箱体进行开盖、关盖、解锁或锁定操作；

当选择本控模式时，该选择开关将本控指令发送至各箱体控制开关；所述箱体控制开关与电机控制电路中的继电器相连，继电器根据箱体控制开关输出的控制指令控制特制箱体的前盖电机、后盖电机或锁紧电机转动。

9.如权利要求8所述的特制箱体自动开盖控制装置，其特征在于，所述箱体控制开关包括第一开关和第二开关；所述第一开关用于输出开盖或关盖指令；所述第二开关用于输出设备解锁或锁定指令。

10.如权利要求9所述的特制箱体自动开盖控制装置，其特征在于，所述外壳上还设有指示灯，所述指示灯包括前盖打开指示灯、前盖关闭指示灯、后盖打开指示灯、后盖关闭指示灯、设备解锁指示灯和设备锁定指示灯。