CN113992000A - 真空陶瓷可调电容闭环控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了真空陶瓷可调电容闭环控制系统，系统包括控制电路、步进电机一和步进电机二，其中所述控制电路上集成有MCU，所述MCU信号输出端一侧集成有驱动电路一，所述驱动电路一信号输出端集成有失速检测模块一。有益效果在于：本发明通过失速检测模块一、失速检测模块二、驱动电路一以及驱动电路二的设计，使得该系统在具有失速检测功能，能够在系统安装时快速检测马达的堵转，自动查找电容的初始点，并能够精确设定电容的容值，安装时可忽略电容的位置，大大提高了系统的安装效率，同时避免系统在安装时中电容丝杆的损坏，此外该系统通过一个MCU可实现两个电容的同时控制，大大降低了硬件成本。

Description

真空陶瓷可调电容闭环控制系统

技术领域

本发明涉及到闭环控制系统技术领域，尤其涉及真空陶瓷可调电容闭环控制系统。

背景技术

目前在工业生产过程中为了使设备达到预期的生产目标，常需要采用可调电容闭环控制系统来对设备进行相应的调节。

然而现有的可调电容闭环控制系统主要采用马达和编码器的控制方式，一方面该种系统的电容初始化时对堵转的检测需要一定的时间，可能会损坏电容丝杆，另一方面编码器的脉冲检测需要占用MCU的资源，不利于多路电容的同时控制，增加了硬件成本。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供真空陶瓷可调电容闭环控制系统。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

真空陶瓷可调电容闭环控制系统，该系统包括控制电路、步进电机一和步进电机二，其中所述控制电路上集成有MCU，所述MCU信号输出端一侧集成有驱动电路一，所述驱动电路一信号输出端集成有失速检测模块一，所述失速检测模块一的信号输出端电连接有所述步进电机一，所述步进电机的传动输出端安装有电容一，所述MCU信号输出端另一侧集成有驱动电路二，所述驱动电路二信号输出端集成有失速检测模块二，所述失速检测模块二的信号输出端电连接有所述步进电机二，所述步进电机的传动输出端安装有电容二，所述控制电路上还集成有用户接口。

进一步的，所述驱动电路一以及所述驱动电路二主要用于接收所述MCU的控制信号，并分别最终实现所述电容一以及所述电容二的电容值的调节。

进一步的，所述失速检测模块一以及所述失速检测模块二，通过分别检测所述步进电机一以及所述步进电机二的反电动势信号，来快速检测到所述步进电机一以及所述步进电机二是否堵转。

进一步的，该系统的初始化过程如下：

步骤1：系统上电后，所述MCU给所述驱动电路一以及所述驱动电路二固定步数的脉冲信号，用以驱动电容丝杆顺时针旋转，所述步进电机一以及所述步进电机二可转动的圈数大于电容的最大可调圈数；

步骤2：电容丝杆到达极限位置后所述步进电机一以及所述步进电机二堵转，所述失速检测模块一以及所述失速检测模块二瞬间检测到电机线圈反电动势异常，触发所述MCU外部中断，以快速做出停止指令，反应速度快，保护所述电容一以及所述电容二不受损坏；

步骤3：去电容最大值点，当所述电容一以及所述电容二堵转后，所述MCU向所述驱动电路一以及所述驱动电路发出逆时针旋转指令，驱使所述步进电机一以及所述步进电机二逆时针转动相应步数（此步数根据电容厂家提供的电容参数来定），失速检测电路实时监控步进电机的运行状态，电容丝杆位置或容值根据MCU给驱动电路的脉冲数及转动方向计算可得，此步亦是对电容丝杆性能的一个自检过程，待找到电容最小值点和最大值点后软件自动设定所述步进电机一以及所述步进电机额转动步数的上下限值。

进一步的，该系统的电容控制模式包括手动控制模式和自动控制模式，其中手动控制模式下：用户可通过所述用户接口设定期望的电容容值（换算成百分比，0-100%对应电容的最小容值-最大容值或0-丝杆的最大转动圈数），所述MCU根据所述电容一以及所述电容二的设计参数和用户设定的容值参数，对比所述电容一以及所述电容二当前位置，计算所述步进电机一以及所述步进电机二需要转动的步数和方向，所述电容一以及所述电容二转动过程中，失速检测电路实时监控步进电机转动是否正常，此模式适合集成于动态阻抗调节系统和固定式射频阻抗匹配器中使用；自动控制模式下：所述控制电路设有两个模拟电压和一路开关信号的输入端，在自动控制模式下，开关信号为开时，所述控制电路根据两个输入电压的大小和正负自动调节所述步进电机一和所述步进电机二的转动速度和方向，直至两个电压都为零时停止转动，开关信号为关时，停止动作，所述MCU发出指令使所述电容一以及所述电容二回到原先的容值，此模式适合集成于全自动射频阻抗匹配器中使用。

本发明的有益效果在于：

本发明通过失速检测模块一、失速检测模块二、驱动电路一以及驱动电路二的设计，使得该系统在具有失速检测功能，能够在系统安装时快速检测马达的堵转，自动查找电容的初始点，并能够精确设定电容的容值，安装时可忽略电容的位置，大大提高了系统的安装效率，同时避免系统在安装时中电容丝杆的损坏，此外该系统通过一个MCU可实现两个电容的同时控制，大大降低了硬件成本。

附图说明

图1为本发明所述的真空陶瓷可调电容闭环控制系统的结构框图。

附图标记说明如下：

1、控制电路；2、MCU；3、用户接口；4、驱动电路一；5、驱动电路二；6、失速检测模块二；7、失速检测模块一；8、步进电机二；9、电容二；10、步进电机一；11、电容一。

具体实施方式

真空陶瓷可调电容闭环控制系统，该系统包括控制电路1、步进电机一10和步进电机二8，其中所述控制电路1上集成有MCU2，所述MCU2信号输出端一侧集成有驱动电路一4，所述驱动电路一4信号输出端集成有失速检测模块一7，所述失速检测模块一7的信号输出端电连接有所述步进电机一10，所述步进电机的传动输出端安装有电容一11，所述MCU2信号输出端另一侧集成有驱动电路二5，所述驱动电路二5信号输出端集成有失速检测模块二6，所述失速检测模块二6的信号输出端电连接有所述步进电机二8，所述步进电机的传动输出端安装有电容二9，所述控制电路1上还集成有用户接口3。

本实施例中，所述驱动电路一4以及所述驱动电路二5主要用于接收所述MCU2的控制信号，并分别最终实现所述电容一11以及所述电容二9的电容值的调节。

本实施例中，所述失速检测模块一7以及所述失速检测模块二6，通过分别检测所述步进电机一10以及所述步进电机二8的反电动势信号，来快速检测到所述步进电机一10以及所述步进电机二8是否堵转。

本实施例中，该系统的初始化过程如下：

步骤1：系统上电后，所述MCU2给所述驱动电路一4以及所述驱动电路二5固定步数的脉冲信号，用以驱动电容丝杆顺时针旋转，所述步进电机一10以及所述步进电机二8可转动的圈数大于电容的最大可调圈数；

步骤2：电容丝杆到达极限位置后所述步进电机一10以及所述步进电机二8堵转，所述失速检测模块一7以及所述失速检测模块二6瞬间检测到电机线圈反电动势异常，触发所述MCU2外部中断，以快速做出停止指令，反应速度快，保护所述电容一11以及所述电容二9不受损坏；

步骤3：去电容最大值点，当所述电容一11以及所述电容二9堵转后，所述MCU2向所述驱动电路一4以及所述驱动电路发出逆时针旋转指令，驱使所述步进电机一10以及所述步进电机二8逆时针转动相应步数此步数根据电容厂家提供的电容参数来定，失速检测电路实时监控步进电机的运行状态，电容丝杆位置或容值根据MCU2给驱动电路的脉冲数及转动方向计算可得，此步亦是对电容丝杆性能的一个自检过程，待找到电容最小值点和最大值点后软件自动设定所述步进电机一10以及所述步进电机额转动步数的上下限值。

本实施例中，该系统的电容控制模式包括手动控制模式和自动控制模式，其中手动控制模式下：用户可通过所述用户接口3设定期望的电容容值换算成百分比，0-100%对应电容的最小容值-最大容值或0-丝杆的最大转动圈数，所述MCU2根据所述电容一11以及所述电容二9的设计参数和用户设定的容值参数，对比所述电容一11以及所述电容二9当前位置，计算所述步进电机一10以及所述步进电机二8需要转动的步数和方向，所述电容一11以及所述电容二9转动过程中，失速检测电路实时监控步进电机转动是否正常，此模式适合集成于动态阻抗调节系统和固定式射频阻抗匹配器中使用；自动控制模式下：所述控制电路1设有两个模拟电压和一路开关信号的输入端，在自动控制模式下，开关信号为开时，所述控制电路1根据两个输入电压的大小和正负自动调节所述步进电机一10和所述步进电机二8的转动速度和方向，直至两个电压都为零时停止转动，开关信号为关时，停止动作，所述MCU2发出指令使所述电容一11以及所述电容二9回到原先的容值，此模式适合集成于全自动射频阻抗匹配器中使用。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.真空陶瓷可调电容闭环控制系统，其特征在于：该系统包括控制电路（1）、步进电机一（10）和步进电机二（8），其中所述控制电路（1）上集成有MCU（2），所述MCU（2）信号输出端一侧集成有驱动电路一（4），所述驱动电路一（4）信号输出端集成有失速检测模块一（7），所述失速检测模块一（7）的信号输出端电连接有所述步进电机一（10），所述步进电机的传动输出端安装有电容一（11），所述MCU（2）信号输出端另一侧集成有驱动电路二（5），所述驱动电路二（5）信号输出端集成有失速检测模块二（6），所述失速检测模块二（6）的信号输出端电连接有所述步进电机二（8），所述步进电机的传动输出端安装有电容二（9），所述控制电路（1）上还集成有用户接口（3）。

2.根据权利要求1所述的真空陶瓷可调电容闭环控制系统，其特征在于：所述驱动电路一（4）以及所述驱动电路二（5）主要用于接收所述MCU（2）的控制信号，并分别最终实现所述电容一（11）以及所述电容二（9）的电容值的调节。

3.根据权利要求1所述的真空陶瓷可调电容闭环控制系统，其特征在于：所述失速检测模块一（7）以及所述失速检测模块二（6），通过分别检测所述步进电机一（10）以及所述步进电机二（8）的反电动势信号，来快速检测到所述步进电机一（10）以及所述步进电机二（8）是否堵转。

4.根据权利要求1所述的真空陶瓷可调电容闭环控制系统，其特征在于：该系统的初始化过程如下：

步骤1：系统上电后，所述MCU（2）给所述驱动电路一（4）以及所述驱动电路二（5）固定步数的脉冲信号，用以驱动电容丝杆顺时针旋转，所述步进电机一（10）以及所述步进电机二（8）可转动的圈数大于电容的最大可调圈数；

步骤2：电容丝杆到达极限位置后所述步进电机一（10）以及所述步进电机二（8）堵转，所述失速检测模块一（7）以及所述失速检测模块二（6）瞬间检测到电机线圈反电动势异常，触发所述MCU（2）外部中断，以快速做出停止指令，反应速度快，保护所述电容一（11）以及所述电容二（9）不受损坏；

步骤3：去电容最大值点，当所述电容一（11）以及所述电容二（9）堵转后，所述MCU（2）向所述驱动电路一（4）以及所述驱动电路发出逆时针旋转指令，驱使所述步进电机一（10）以及所述步进电机二（8）逆时针转动相应步数（此步数根据电容厂家提供的电容参数来定），失速检测电路实时监控步进电机的运行状态，电容丝杆位置或容值根据MCU（2）给驱动电路的脉冲数及转动方向计算可得，此步亦是对电容丝杆性能的一个自检过程，待找到电容最小值点和最大值点后软件自动设定所述步进电机一（10）以及所述步进电机额转动步数的上下限值。

5.根据权利要求1所述的真空陶瓷可调电容闭环控制系统，其特征在于：该系统的电容控制模式包括手动控制模式和自动控制模式，其中手动控制模式下：用户可通过所述用户接口（3）设定期望的电容容值（换算成百分比，0-100%对应电容的最小容值-最大容值或0-丝杆的最大转动圈数），所述MCU（2）根据所述电容一（11）以及所述电容二（9）的设计参数和用户设定的容值参数，对比所述电容一（11）以及所述电容二（9）当前位置，计算所述步进电机一（10）以及所述步进电机二（8）需要转动的步数和方向，所述电容一（11）以及所述电容二（9）转动过程中，失速检测电路实时监控步进电机转动是否正常，此模式适合集成于动态阻抗调节系统和固定式射频阻抗匹配器中使用；自动控制模式下：所述控制电路（1）设有两个模拟电压和一路开关信号的输入端，在自动控制模式下，开关信号为开时，所述控制电路（1）根据两个输入电压的大小和正负自动调节所述步进电机一（10）和所述步进电机二（8）的转动速度和方向，直至两个电压都为零时停止转动，开关信号为关时，停止动作，所述MCU（2）发出指令使所述电容一（11）以及所述电容二（9）回到原先的容值，此模式适合集成于全自动射频阻抗匹配器中使用。

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