CN110739939A - 一种步进和伺服驱动方波脉冲信号多功能手动发生及控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种步进和伺服驱动方波脉冲信号多功能手动发生及控制装置，属于方波脉冲信号发生及控制领域，由手摇杆控制器B、X轴手轮11、Y轴手轮8、脉冲发生器2、控制盒外壳A等零件组成。该装置是一个多功能的步进和伺服驱动方波脉冲信号手动发生及控制功能件，含多种脉冲发生及控制模式，不同模式可实现不同的精度条件，大幅提高工作效率，尤其对于手摇杆和手轮工作模式，是一种更符合人体感官的控制方式；可同时发生和控制两路的CW/CCW或PUL/DIR方波脉冲信号，满足多种脉冲信号类型需求；在现场实时控制时，通过面板开关来切换所实现的功能，使用方便、灵活；可广泛应用于电机控制和其他工业控制领域，具有重要的实际意义及工程价值。

Description

一种步进和伺服驱动方波脉冲信号多功能手动发生及控制 装置

技术领域

本发明属于方波脉冲信号发生及控制领域，尤其涉及一种步进和伺服驱动方波脉冲信号多功能手动发生及控制装置。

背景技术

方波脉冲信号是一种根据周期频率每隔一定时间出现的脉冲信号，被广泛应用于涉及步进和伺服驱动电机的控制装置中。方波脉冲信号通过控制驱动器内部的电子器件控制加到电机上的电流的相序，从而产生一直向一个方向的力，使电机连续转动，从而控制一些步进电机、伺服电机和部分直流电机。方波脉冲信号控制电机有很多的优点：电机控制可靠性高，不易发生飞车事故，信号抗干扰能力强等。

在现有的涉及方波脉冲信号地发生及控制的装置中，方波脉冲信号地发生及控制大都是基于单片机、PLC或独立的脉冲发生器等装置。基于单片机发生及控制方波脉冲信号中，对使用人员要求较高，需懂得电路和程序等一些底层知识，尤其是抗干扰知识，在工业现场控制中，直接用由单片机构成的方波脉冲信号地发生及控制装置，其可靠性、稳定性和可用性都难以保证。基于PLC发生及控制方波脉冲信号中，各厂家的硬件系统互不兼容，当选择一种PLC产品后，必须选择与其相对应的控制规程，由PLC组成的控制器，体积和质量相对较大，在现场控制中不方便操作。基于独立的脉冲发生器发生及控制脉冲信号中，其功能相对单一，现场实时控制性差，无法满足现今在方波脉冲信号发生及控制领域的需求。

综上所述，在方波脉冲信号地发生及控制领域的发展迫切需要一种多功能的手动发生及控制装置，可以在现场实时控制时运用方便、灵活，含多种脉冲发生及控制方式和多种信号类型输出方式。设计开发出一种步进和伺服驱动方波脉冲信号多功能手动发生及控制装置，具有重要的实际意义和工程价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种步进和伺服驱动方波脉冲信号多功能手动发生及控制装置，可通过控制盒面板的各个开关，使控制器进入不同的功能模式；在不同的功能模式下，发生方波脉冲信号并对其进行控制。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种步进和伺服驱动方波脉冲信号多功能手动发生及控制装置，各部分的连接关系如下：它包含X轴切换电脑控制开关、脉冲发生器、Y轴切换电脑控制开关、X轴手摇杆和固定脉冲发生方式切换开关、Y轴手摇杆和固定脉冲发生方式切换开关、脉冲发生器Y轴方向切换开关、Y轴手轮和脉冲发生器切换开关、Y轴手轮、Y轴脉冲信号转换开关、X轴脉冲信号转换开关、X轴手轮、X轴手轮和脉冲发生器切换开关、脉冲发生器X轴方向切换开关、电源开关、手摇杆、手摇杆控制盒、控制盒外壳、Y轴手轮转向判定模块、Y轴脉冲信号转换模块、X轴脉冲信号转换模块、X轴手轮方向判定模块、X轴传感器比较器模块、Y轴传感器比较器模块、PCB板隔离柱、位姿传感器控制盒外壳、外部编码器，手摇杆固定在控制盒外壳上表面和手摇杆控制盒下表面之间，位姿传感器通过PCB隔离柱固定在手摇杆控制盒内，电源开关通过卡槽固定在控制盒左侧板外表面，其他开关通过卡槽固定在控制盒上表面，脉冲发生器通过卡槽固定在控制盒上表面、两个手轮通过螺栓固定在控制盒外表面，各模块通过PCB板隔离柱固定在控制盒上板内表面。

所述的控制盒由6块亚克力板加工而成，通过胶粘方式相互固定成长方体；上面板外表面加工有安装各开关、脉冲发生器、手轮、手摇杆的安装孔；上面板内表面固定有各个模块；左侧板加工有电源开关安装孔；后面板加工有通线孔；

所述的手摇杆控制盒由6块亚克力板加工而成，通过胶粘方式相互固定成长方体；手摇杆控制盒上面板内表面固定有位姿传感器；下面板加工有通线孔；

所述的手轮通过三个螺栓与控制盒上表面固定连接；

所述的手摇杆一端与控制盒上表面通线孔卡槽固定，另一端与手摇杆下表面通线孔通过卡槽固定；

所述的各模块通过4个PCB板隔离柱与控制盒上板内表面固定；

所述位姿传感器通过2个PCB板隔离柱与手摇杆上板内表面固定；

所述脉冲发生器通过两端卡槽与控制盒上表面固定；

所述的各开关通过卡槽与控制盒外表面装配。

本发明的有益效果：该装置是一个多功能的步进和伺服驱动方波脉冲信号手动发生及控制功能件，结构设计非常合理，成本低廉，所有零件采用卡槽或者螺栓连接，安装和拆卸非常方便；含多种脉冲发生及控制模式，不同模式可实现不同的精度条件，大幅提高工作效率，尤其对于手摇杆和手轮工作模式，是一种更符合人体感官的控制方式；可同时发生和控制两路的CW/CCW或PUL/DIR方波脉冲信号，满足多种脉冲信号类型需求；在现场实时控制时，通过面板开关来切换所实现的功能，使用方便、灵活；通过外部电脑接口，可在今后对其功能进一步拓展；可广泛应用于电机控制和其他工业控制领域，具有重要的实际意义及工程价值。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明的盒内结构图；

图3为图1手摇杆控制器的分解结构示意图；

图4为本发明功能逻辑图；

图5为本发明手摇杆模式功能逻辑图；

图6为本发明手轮模式功能逻辑图；

图7为本发明脉冲发生器模式功能逻辑图；

其中：1-X轴切换电脑控制开关；2-脉冲发生器；3-Y轴切换电脑控制开关；4-X轴手摇杆和固定脉冲发生方式切换开关；5-Y轴手摇杆和固定脉冲发生方式切换开关；6-脉冲发生器Y轴方向切换开关；7-Y轴手轮和脉冲发生器切换开关；8-Y轴手轮；9-Y轴脉冲信号转换开关；10-X轴脉冲信号转换开关；11-X轴手轮；12-X轴手轮和脉冲发生器切换开关；13-脉冲发生器X轴方向切换开关；14-电源开关；15-手摇杆；16-手摇杆控制盒；17-Y轴手轮转向判定模块；18-Y轴脉冲信号转换模块；19-X轴脉冲信号转换模块；20-X轴手轮方向判定模块；21-X轴传感器比较器模块；22-Y轴传感器比较器模块；23-PCB板隔离柱；24-位姿传感器；A-控制盒外壳；B-手摇杆控制器；C-外接编码器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行进一步说明：

如图1-图3所示，本具体实施方式采用以下技术方案：它包含X轴切换电脑控制开关1、脉冲发生器2、Y轴切换电脑控制开关3、X轴手摇杆和固定脉冲发生方式切换开关4、Y轴手摇杆和固定脉冲发生方式切换开关5、脉冲发生器Y轴方向切换开关6、Y轴手轮和脉冲发生器切换开关7、Y轴手轮8、Y轴脉冲信号转换开关9、X轴脉冲信号转换开关10、X轴手轮11、X轴手轮和脉冲发生器切换开关12、脉冲发生器X轴方向切换开关13、电源开关14、手摇杆15、手摇杆控制盒外壳16、Y轴手轮转向判定模块17、Y轴脉冲信号转换模块18、X轴脉冲信号转换模块19、X轴手轮方向判定模块20、X轴传感器比较器模块21、Y轴传感器比较器模块22、PCB板隔离柱23、位姿传感器24、控制盒外壳A，手摇杆15设置在控制盒外壳A上板和手摇杆控制盒外壳16下板之间，手摇杆15采用软管材料，可在水平面内360°旋转，且在竖直平面内可以弯曲大于120°，当无外力作用时，手摇杆15处于竖直复位状态，位姿传感器24固定在手摇杆控制盒外壳16内，可随手摇杆控制盒外壳16一起运动，产生不同的位姿状态。X轴切换电脑控制开关1、脉冲发生器2、Y轴切换电脑控制开关3、X轴手摇杆和固定脉冲发生方式切换开关4、Y轴手摇杆和固定脉冲发生方式切换开关5、脉冲发生器Y轴方向切换开关6、Y轴手轮和脉冲发生器切换开关7、Y轴手轮8、Y轴脉冲信号转换开关9、X轴脉冲信号转换开关10、X轴手轮11、X轴手轮和脉冲发生器切换开关12、脉冲发生器X轴方向切换开关13与控制盒外壳A上板装配，电源开关14与控制盒外壳A左面板装配，Y轴手轮转向判定模块17、Y轴脉冲信号转换模块18、X轴脉冲信号转换模块19、X轴手轮方向判定模块20、X轴传感器比较器模块21、Y轴传感器比较器模块22固定在控制盒外壳A上板内表面。

其中，所述的控制盒外壳A由6块亚克力板胶粘连接；所述的手摇杆控制盒外壳由6块亚克力板胶粘连接；所述的X轴手轮11和Y轴手轮8通过三个螺栓固定在控制盒外壳A上表面的螺孔内；手摇杆控制器B通过卡槽固定在控制盒外壳A上面板的通线孔内；

所述的X轴切换电脑控制开关1、Y轴切换电脑控制开关3、X轴手摇杆和固定脉冲发生方式切换开关4、Y轴手摇杆和固定脉冲发生方式切换开关5、脉冲发生器Y轴方向切换开关6、Y轴手轮和脉冲发生器切换开关7、Y轴脉冲信号转换开关9、X轴脉冲信号转换开关10、X轴手轮和脉冲发生器切换开关12、脉冲发生器X轴方向切换开关13、电源开关14通过卡槽固定在控制盒外壳A上表面的安装孔内，脉冲发生器2通过卡槽固定在控制盒外壳A的上表面的安装孔内。

所述的Y轴手轮转向判定模块17、Y轴脉冲信号转换模块18、X轴脉冲信号转换模块19、X轴手轮转向判定模块20、X轴传感器比较器模块21、Y轴传感器比较器模块22分别通过4个PCB板隔离柱23胶粘在控制盒上板内侧；

所述的位姿传感器24通过2个PCB板隔离柱23胶粘在控制盒上板内侧。

以下结合附图4-附图7描述本实施例中的装置的具体工作过程：使用前，所有开关均置于0位；除脉冲发生器Y轴方向切换开关6、脉冲发生器X轴方向切换开关13，所有开关置于0位时，均使其对应的功能处于未启用状态；使用时，将电源开关14置于I位，控制盒接通电源；将X轴切换电脑控制开关1、Y轴切换电脑控制开关3同时置于I位时，进入电脑端控制模式；将X轴切换电脑控制开关1、Y轴切换电脑控制开关3同时置于II位时，进入控制盒控制模式；在控制盒控制模式中，将X轴手摇杆和固定脉冲发生方式切换开关4、Y轴手摇杆和固定脉冲发生方式切换开关5同时置于I位时，进入手摇杆发生脉冲模式，脉冲发生器2以已设定的频率和占空比产生PUL信号，此时，移动手摇杆15，位姿传感器24产生位姿变化电压信号，X轴和Y轴的位姿变化电压信号经X轴传感器比较器模块21和Y轴传感器比较器模块22与外部编码器C的电压信号比较，产生DIR信号，进而生成的X轴和Y轴的PUL/DIR脉冲信号经信号转换模块，通过切换Y轴脉冲信号转换开关9、X轴脉冲信号转换开关10可生成PUL/DIR或CW/CCW脉冲信号；将X轴手摇杆和固定脉冲发生方式切换开关4、Y轴手摇杆和固定脉冲发生方式切换开关5同时置于II位时，进入固定脉冲发生方式；进入固定脉冲发生方式后，将Y轴手轮和脉冲发生器切换开关7、X轴手轮和脉冲发生器切换开关12同时置于I位时，进入脉冲发生器发生脉冲方式，先手动调节脉冲发生器2的频率和占空比，再分别选择脉冲发生器Y轴方向切换开关6、脉冲发生器X轴方向切换开关13的0位或者1位，可分别发生X轴和Y轴的PUL/DIR脉冲信号，进而生成的PUL/DIR脉冲信号经信号转换模块，通过切换Y轴脉冲信号转换开关9、X轴脉冲信号转换开关10可生成X轴和Y轴的PUL/DIR或CW/CCW脉冲信号；将Y轴手轮和脉冲发生器切换开关7、X轴手轮和脉冲发生器切换开关12同时置于II位时，进入手轮发生脉冲方式，可以分别通过顺时针或逆时针旋转X轴手轮11和Y轴手轮8，生成PUL信号，经X轴手轮11产生的信号传递给X轴手轮转向判定模块20，Y轴手轮8产生的信号传递给Y轴手轮转向判定模块17，生产PUL/DIR脉冲信号，进而生成的PUL/DIR脉冲信号经信号转换模块，通过切换Y轴脉冲信号转换开关9、X轴脉冲信号转换开关10可生成X轴和Y轴的PUL/DIR或CW/CCW脉冲信号。

Claims (4)

1.一种步进和伺服驱动方波脉冲信号多功能手动发生及控制装置，其特征在于：它包含X轴切换电脑控制开关(1)、脉冲发生(2)、Y轴切换电脑控制开(3)、X轴手摇杆和固定脉冲发生方式切换开关(4)、Y轴手摇杆和固定脉冲发生方式切换开关(5)、脉冲发生器Y轴方向切换开关(6)、Y轴手轮和脉冲发生器切换开关(7)、Y轴手轮(8)、Y轴脉冲信号转换开关(9)、X轴脉冲信号转换开关(10)、X轴手轮(11)、X轴手轮和脉冲发生器切换开关(12)、脉冲发生器X轴方向切换开关(13)、电源开关(14)、手摇杆(15)、手摇杆控制盒(16)、Y轴手轮转向判定模块(17)、Y轴脉冲信号转换模块(18)、X轴脉冲信号转换模块(19)、X轴手轮方向判定模块(20)、X轴传感器比较器模块(21)、Y轴传感器比较器模块(22)、PCB板隔离柱(23)、位姿传感器(24)、控制盒外壳(A)、手摇杆控制器(B)、外接编码器(C)，手摇杆((15)固定在控制盒外壳(A)上表面和手摇杆控制盒(16)下表面之间，位姿传感器(24)通过PCB隔离柱(23)固定在手摇杆控制盒(16)内，电源开关(14)通过卡槽固定在控制盒外壳(A)左侧板外表面，其他开关通过卡槽固定在控制盒外壳(A)上表面，脉冲发生器(2)通过卡槽固定在控制盒外壳(A)上表面、两个手轮通过螺栓固定在控制盒外表面，各模块通过PCB板隔离柱(24)固定在控制盒外壳(A)上板内表面。

2.根据权利要求1所述的一种步进和伺服驱动方波脉冲信号多功能手动发生及控制装置，其特征在于：所述的手摇杆控制器(B)与控制盒外壳(A)通过卡槽固定。

3.根据权利要求1所述的一种步进和伺服驱动方波脉冲信号多功能手动发生及控制装置，其特征在于：所述的Y轴手轮转向判定模块(17)、Y轴脉冲信号转换模块(18)、X轴脉冲信号转换模块(19)、X轴手轮转向判定PCB板(20)、X轴传感器比较器模块(21)、Y轴传感器比较器模块(22)分别通过4个PCB板隔离柱(23)胶粘在控制盒上板内侧。

4.根据权利要求1所述的一种步进和伺服驱动方波脉冲信号多功能手动发生及控制装置，其特征在于：所述的位姿传感器(24)通过2个PCB板隔离柱(23)胶粘在控制盒外壳(A)上板内侧。

Images