CN111900851B

CN111900851B - 一种摆动器控制电路、装置以及激光识别扫码系统

Info

Publication number: CN111900851B
Application number: CN202010701788.4A
Authority: CN
Inventors: 徐龙; 翁铨; 徐朝荣
Original assignee: Guangdong Xulong Technology Co ltd
Current assignee: Guangdong Xulong Technology Co ltd
Priority date: 2020-07-20
Filing date: 2020-07-20
Publication date: 2021-08-10
Anticipated expiration: 2040-07-20
Also published as: CN111900851A

Abstract

本发明公开了一种摆动器控制电路，包括微控制器、驱动电路以及反馈电路；驱动电路包括驱动信号端、电磁驱动模块，驱动信号端通过电磁驱动模块与摆动器的线圈连接；反馈电路包括信号采集模块、运算放大器、反馈信号端，信号采集模块的信号采集端与摆动器的线圈连接，信号采集模块的信号输出端通过运算放大器与反馈信号端连接；微控制器的调控端与驱动信号端连接，反馈信号端与微控制器的信号端连接。本发明实施例提供的摆动器控制电路，通过数字电路控制方式，改进控制电路结构，使用数字信号产生的波形驱动摆动器，不仅能够简化电路结构、减少元器件的数量和降低成本，还能提高摆动器的精度和实现摆动幅度的自动调节。

Description

一种摆动器控制电路、装置以及激光识别扫码系统

技术领域

本发明涉及摆动器技术领域，尤其是涉及一种摆动器控制电路、装置以及激光识别扫码系统。

背景技术

光学摆动器是一种可以往复运动的机械结构，摆动器主要由支点、摆臂、动力源等组成，其通过磁场力推动摆臂上的磁铁以使摆臂摆动，随着摆动角度增加麦拉片的弹力势能，当摆动角度达一定角度或者在一定时间过后控制磁场消失，此时麦拉片回弹，当麦拉片经过中轴的时候，控制线圈恢复电流并继续产生推力，以使摆臂往另一方向运动，如此循环动作实现摆动器的摆动。

但是，为了获得稳定的摆动周期和摆动幅度，现有技术通过纯模拟电路控制摆动器，不仅电路比较复杂，而且依赖于人工调试导致成本较高。

发明内容

本发明提供一种摆动器控制电路，以解决现有的纯模拟摆动器控制电路结构复杂、依赖于人工调试的技术问题，本发明通过数字电路控制方式，改进控制电路结构，使用数字信号产生的波形驱动摆动器，不仅能够简化电路结构、减少元器件的数量和降低成本，还能提高摆动器的精度和实现摆动幅度的自动调节。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种摆动器控制电路，包括微控制器、驱动电路以及反馈电路；

所述驱动电路包括驱动信号端、电磁驱动模块，所述驱动信号端通过所述电磁驱动模块与摆动器的线圈连接；

所述反馈电路包括信号采集模块、运算放大器、反馈信号端，所述信号采集模块的信号采集端与所述摆动器的线圈连接，所述信号采集模块的信号输出端通过所述运算放大器与所述反馈信号端连接；

所述微控制器的调控端与所述驱动信号端连接，所述反馈信号端与所述微控制器的信号端连接；

所述电磁驱动模块包括第一电阻、第一电容；

所述驱动信号端与所述第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端分别与所述摆动器的线圈中的主线圈一端、所述第一电容的一端连接，所述摆动器的线圈中的主线圈另一端连接供电电压源；

所述第一电容的另一端与所述摆动器的线圈中的次线圈一端共地，所述摆动器的线圈中的次线圈另一端与所述信号采集模块的信号采集端连接；

所述信号采集模块包括第二电阻、第二电容；

所述信号采集模块的信号采集端通过所述第二电阻分别与所述第二电容的一端、所述运算放大器的反相输入端连接，所述运算放大器的同相输入端、所述第二电容的第二端接地；

所述运算放大器的输出端与所述反馈信号端连接。

在本发明的其中一种实施例中，所述微控制器，被配置为：

当检测到所述反馈信号端的信号由高电平下降至低电平时产生中断，并在产生中断后向所述驱动信号端发送PWM信号或DAC波形信号。

本发明实施例还提供一种摆动器控制装置，包括摆动器和如上述的摆动器控制电路。

本发明实施例还提供一种激光识别扫码系统，包括光源、反射镜和上述的摆动器控制装置。

相比于现有技术，本发明实施例的有益效果在于，本发明实施例提供了一种摆动器控制电路，包括微控制器、驱动电路以及反馈电路；所述驱动电路包括驱动信号端、电磁驱动模块，所述驱动信号端通过所述电磁驱动模块与摆动器的线圈连接；所述反馈电路包括信号采集模块、运算放大器、反馈信号端，所述信号采集模块的信号采集端与所述摆动器的线圈连接，所述信号采集模块的信号输出端通过所述运算放大器与所述反馈信号端连接；所述微控制器的调控端与所述驱动信号端连接，所述反馈信号端与所述微控制器的信号端连接。通过对摆动器控制电路进行简化，不仅可以减少元器件的数量和降低成本，还能提高摆动器的精度和实现摆动幅度的自动调节。

附图说明

图1是本发明实施例中的摆动器控制电路的结构示意图；

图2是本发明实施例中的摆动器控制电路的电路结构示意图；

图3是本发明实施例中的摆动器控制电路的原理图；

图4是本发明实施例中的摆动器控制电路的波形图；

图5是现有技术的摆动器驱动电路的结构示意图；

图6是现有技术的摆动器反馈电路的结构示意图；

图7是现有技术的摆动器控制电路的波形图；

其中，说明书附图标记如下：

1、微控制器；2、驱动信号端；3、电磁驱动模块；4、信号采集模块；5、运算放大器；6、反馈信号端；7、第一电阻；8、第一电容；9、第二电阻；10、第二电容。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参见图1，本发明实施例提供了一种摆动器控制电路，包括微控制器1、驱动电路以及反馈电路；

驱动电路包括驱动信号端2、电磁驱动模块3，驱动信号端2通过电磁驱动模块3与摆动器的线圈连接；

反馈电路包括信号采集模块4、运算放大器5、反馈信号端6，信号采集模块4的信号采集端与摆动器的线圈连接，信号采集模块4的信号输出端通过运算放大器5与反馈信号端6连接；

微控制器1的调控端与驱动信号端2连接，反馈信号端6与微控制器1的信号端连接。

请参见图2，其是本发明实施例的一种可行的电路设计结构，具体说明如下：

驱动电路设计：

电磁驱动模块3包括第一电阻7、第一电容8；

驱动信号端2与第一电阻7的一端连接，第一电阻7的另一端分别与摆动器的线圈中的主线圈一端、第一电容8的一端连接，摆动器的线圈中的主线圈另一端连接供电电压源；

第一电容8的另一端与摆动器的线圈中的次线圈一端共地，摆动器的线圈中的次线圈另一端与信号采集模块4的信号采集端连接。

反馈电路设计：

信号采集模块4包括第二电阻9、第二电容10；

信号采集模块4的信号采集端通过第二电阻9分别与第二电容10的一端、运算放大器5的反相输入端连接，运算放大器5的同相输入端、第二电容10的第二端接地；

运算放大器5的输出端与反馈信号端6连接。

微控制器1，被配置为：

当检测到反馈信号端6的信号由高电平下降至低电平时产生中断，并在产生中断后向驱动信号端2发送PWM信号或DAC波形信号。

在具体实施时，通过图2所示电路控制摆动器，在摆动器的线圈不变的情况下只需要使用一个运算放大器5即可实现驱动控制功能。

其中，驱动电路和反馈电路视为一个电路的不同部分，相同网络视为连接，如两边的OSO。

结合图3的电磁驱动摆臂原理图所示，驱动电路部分直接使用PB5产生DAC波形驱动电路，直接推动摆动器的线圈中的主线圈，由线圈产生磁场驱动摆动器上的磁铁。

PB5是实际测试用的输出控制IO口，用于输出驱动信号。

在没有反馈之前，摆动器有初始状态，上电瞬间会有一个推力，形成反馈。反馈电路只需要将OSO信号用比较器转换为SOS信号，然后反馈电路将SOS信号输入给软件处理，软件方面通过算法控制如图4所示，在图4中，信号1表示主线圈的驱动力，信号2表示SOS的同步信号。运算放大器5除了电源外有2个输入，分别为正反馈，负反馈，还有一个输出。运算放大器5作为比较器，其工作过程是比较正反馈和负反馈的电压，如果正反馈电压比较高，输出高电平，如果负反馈电平比较高输出低电平。高电平即VCC，低电平即GND。其中的OSO信号该信号由线圈切割摆动器上的磁铁磁感线产生感应电流，因此可以直接反应摆动器的摆动方向。

由于信号2为SOS同步信号，代表摆动器的左右摆动，本发明实施例使用微控制器1，在SOS下降产生中断，中断后使用PWM或者DAC输出驱动信号波形到PB5，PB5信号直接驱动主线圈驱动摆动器磁铁产生摆动，至此整个摆动周期完成，如果需要增加或者减少摆动幅度，不需要人工调节电位器，直接用软件输出更大幅度或者更小幅度的驱动信号可以达到调节驱动力的效果。因此可以自动调节摆动幅度。

综上，本发明实施例提供的摆动器控制电路通过对摆动器控制电路进行简化，不仅可以减少元器件的数量和降低成本，还能提高摆动器的精度和实现摆动幅度的自动调节。

下面举例现有技术，以现有技术和本发明实施例的比较说明本发明的有益效果：

如图5所示，其电路设计结构中的第一部分是摆动器驱动电路，这部分主要由OSZ信号通过信号放大，驱动三极管Q3，Q3直接驱动T1主线圈，产生磁场驱动摆动器上磁铁，产生摆动。同时次级线圈会发生电子感应现象，产生感应信号OSO信号。其中，OSZ信号来自图5的自动控制电路，信号来自Q8的集电极，如果运放LM324比较输出是高电平，Q8截止状态，则8脚是高电平，OSZ也会是高电平，此时Q8的基级会缓慢充电，同时产生推力，一旦超过Q8的导通电压则Q8导通，基级OSZ电平逐渐降为0，失去推力。等到摆动器达到最远位置换向，运放第8脚比较器输出就变为0，如此循环。

如图6所示，其电路设计结构中的摆动器反馈电路通过信号的正方向放大后经过二极管D7，持续的电流将对电容C28充电，同时，放大信号经过R41分压后得到OSZ，作为驱动电路的驱动信号。待C28电容充到一定电压后，Q8三极管导通，导通后OSZ电压被卸掉，主级线圈不再有驱动力。实际这一过程是控制线圈驱动的方法，VR2作为参考电压可以控制摆动驱动力而影响摆动幅度，需要人工调试。OSO感应信号的负极被放大后变为摆动器的同步信号SOS，此信号代表了SOS的摆动方向。实际波形如图7所示，在图7中，信号1是主线圈的驱动力，信号2是SOS的同步信号。

其中，Q4基级信号来自U3B第七脚输出，当OSO低电平，U3B输出高电平，Q4导通，会将OSZ直接拉地，目的是保证OSO是低电平的时候，OSZ一定是低电平。同时Q7导通，SOS被拉为低电平。而Q6基级连接U3C第八脚输出，当OSO高电平，U3C输出高电平，Q6导通。Q6导通，则Q7基级低电平，Q7截止，SOS就保持高电平。

相比于上述现有技术，本发明实施例的有益效果在于：

第一，本发明实施例实现了电路简化，可以节省实际的物料成本，现有的典型驱动电路除了线圈磁铁外，还需要4个运算放大器，5个三极管，1个二极管，一个电位器，阻容若干。而本发明实施例中的驱动电路只需要一个运算放大器5，以及电阻若干，关于控制器方面可以合并到系统现有的控制系统因此不会增加成本。

第二，在控制方式上，传统的摆动器驱动电路是纯模拟电路，如果参数发生调整需要全系统考虑，而本发明实施例中的驱动电路采用数字控制方法，使用数字信号生产的波形直接驱动摆动器，因此精度更高，更能够任意调整摆动幅度。

除了上述改进的摆动器控制电路，本发明实施例还提供一种摆动器控制装置，包括摆动器和如上述的摆动器控制电路。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种摆动器控制电路，其特征在于，包括微控制器、驱动电路以及反馈电路；

所述电磁驱动模块包括第一电阻、第一电容；

所述信号采集模块包括第二电阻、第二电容；

所述运算放大器的输出端与所述反馈信号端连接。

2.如权利要求1所述的摆动器控制电路，其特征在于，所述微控制器，被配置为：

3.一种摆动器控制装置，其特征在于，包括摆动器和如权利要求1～2任一项所述的摆动器控制电路。

4.一种激光识别扫码系统，其特征在于，包括光源、反射镜和如权利要求3所述的摆动器控制装置。