CN202258635U - 磨床电磁吸盘充退磁控制器 - Google Patents

磨床电磁吸盘充退磁控制器 Download PDF

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本实用新型涉及一种磨床电磁吸盘充退磁控制器,是由控制回路连接主回路组成,其特点是主回路中,交流电源通过固态继电器K2与整流模块D1连接,整流模块D1与双刀双掷继电器K1连接,双刀双掷继电器K1输出直流电压并与电磁吸盘相连;控制回路中,外部状态控制电路与单片机控制电路连接,单片机控制电路分两路分别与输出驱动电路和固态继电器K2连接,输出驱动电路与双刀双掷继电器K1连接,本实用新型实现了无触点导通和截止,经测试各项性能均优于现有技术,延长了元件的使用寿命,简化了电路结构,降低了成本,缩短了退磁时间,减小了功耗。

Description

磨床电磁吸盘充退磁控制器
技术领域
本实用新型涉及一种充退磁控制器,尤其是一种磨床电磁吸盘充退磁控制器。
背景技术
电磁吸盘充退磁控制器是电磁吸盘的核心部件之一,其性能优劣直接影响电磁吸盘整体性能和使用安全,因此,磨床的电磁吸盘充退磁控制电路设计对于方便安全地吸合、取走工件起着至关重要的作用,目前国内冲退磁功能的实现主要通过搭建模拟电路和单片机加晶闸管两种方式,但这两种充退磁方式有许多不足之处:①结构复杂,造价较高,对于以低成本为设计要点之一的通用工业产品而言,成本偏高;②晶闸管在频繁切断电路的时候,非常容易损坏,寿命较短;另外,还有诸如退磁时间长,功耗大等缺点。
发明内容
本实用新型主要解决现有技术存在的成本较高、结构复杂、寿命较短等问题,提供一种成本低、结构简单、寿命长,电路由单片机控制,应用外围固态继电器实现无触点导通和截止的磨床电磁吸盘充退磁控制器。
为完成上述任务,本实用新型技术解决方案是这样实现的:由控制回路连接主回路组成,其特点是主回路中,交流电源通过固态继电器K2与整流模块D1连接,整流模块D1与双刀双掷继电器K1连接,双刀双掷继电器K1输出直流电压并与电磁吸盘相连;控制回路中,外部状态控制电路与单片机控制电路连接,单片机控制电路分两路分别与输出驱动电路和固态继电器K2连接,输出驱动电路与双刀双掷继电器K1连接。
主回路是单相交流输入的两端分别接保险F1的一端、电阻R2和固态继电器K2的常开开关一端的公共端,整流模块D1的2脚与保险F1和电阻R2的公共端相连,4脚与固态继电器K2常开开关的触点相接,输出1脚正极接双刀双掷继电器K1常闭开关的触点的公共端,输出3脚负极接地,双刀双掷继电器K1的公共端分别接直流输出端和保险F2的一端,双刀双掷继电器K1的线圈两端与二极管D2并联后分别接直流24V电压和源极驱动U2的20脚,固态继电器K2的一端接单片机U1的P2.1脚,另一端接直流5V电压。
外部状态控制电路包括与单片机U1的P1.0脚相连的充磁状态控制和与单片机U1的P1.1脚相连的退磁状态控制,充磁状态控制中,光电耦合器IC1的1脚接直流24V电压,2脚分别接电阻R6和电容C4,电阻R6与二极管D3连接,电容C4接地,3脚接地,4脚分别接电阻R4和电阻R5,电阻R4与直流5V电压相接,电阻R5与单片机U1的P1.0脚相连;退磁状态控制中,光电耦合器IC2的1脚接直流24V电压,2脚分别接电阻R9和电容C5,电阻R9与二极管D4连接,电容C5接地,3脚接地,4脚分别接电阻R7和电阻R8,电阻R7与直流5V电压相接,电阻R8与单片机U1的P1.1脚相连。
单片机控制电路是单片机U1的P1.0脚、P1.1脚、P2.0脚、P2.1脚分别经过电阻R5与光电耦合器IC1的4脚连接、经过电阻R8与光电耦合器IC2的4脚连接、与源极驱动U2的1脚连接、与固态继电器K2的一端连接,9脚分别与电容C8和电阻R10连接,电容C8接直流5V电压,电阻R10接地,40脚接直流5V电压,并与20脚通过电容C1串联,18脚、19脚分别串联电容C3、C2接地,并且通过外部晶振Y1相连,29脚、31脚分别接直流5V电压;另外,单片机U1还可以P2.0脚、P2.1脚分别与固态继电器K2的一端连接、与源极驱动U2的1脚连接。
输出驱动电路是源极驱动U2的1脚、20脚分别接单片机U1的P2.0脚、双刀双掷继电器K1线圈的一端,10脚通过电阻R3与二极管DS1相连,并直接接直流5V电压,11脚接直流24V电压。
本实用新型与现有技术相比,具有以下特点:
①主回路包括输出电压正反向切换电路,控制回路包括输出电压正反向控制,主回路中,交流电源通过固态继电器K2与整流模块D1连接,整流模块D1与双刀双掷继电器K1连接,双刀双掷继电器K1输出直流电压并与电磁吸盘相连;控制回路中,外部状态控制电路与单片机控制电路连接,单片机控制电路分两路分别与输出驱动电路和固态继电器K2连接,输出驱动电路与双刀双掷继电器K1连接,本实用新型的突出进步在于:交流电源产生直流电压之前经过固态继电器K2的常开点,固态继电器K2控制引脚与单片机U1相连,充磁时,由单片机U1控制其I/O引脚输出低电平,使固态继电器K2常开点吸合,单相电进入整流模块D1整流后,通过双刀双掷继电器K1输出直流电压,加在吸盘上;退磁时,由单片机U1控制其I/O引脚输出高电平,使固态继电器K2常开点断开,切断加在吸盘上的直流电,然后双刀双掷继电器K1吸合,常闭变常开,然后单片机U1控制其I/O引脚输出低电平,使固态继电器K2常开点吸合,单相电进入整流模块D1整流后反向加在吸盘上,通过二者轮换吸合,从而实现无触点导通和截止,避免了主触点的硬件碰击,延长了元件的使用寿命。
②单片机编程可根据不同吸盘的指标和不同材料的退磁曲线要求综合分析,确定满足需求的退磁周期和退磁时间,达到良好的退磁效果。
本实用新型的有益效果在于,应用外围固态继电器实现无触点导通和截止,延长了元件的使用寿命,简化了电路结构,降低了成本,缩短了退磁时间,减小了功耗。
附图说明
图1是本实用新型的工作原理方框图。
图2、图4是本实用新型的主回路结构图。
图3、图5是本实用新型的控制回路原理结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。
实施例1,磨床电磁吸盘充退磁控制器,参照图1、图2、图3所示,由控制回路连接主回路组成,主回路包括输出电压正反向切换电路,控制回路包括输出电压正反向切换控制,主回路中,交流电源通过固态继电器K2与整流模块D1连接,整流模块D1与双刀双掷继电器K1连接,双刀双掷继电器K1输出直流电压并与电磁吸盘相连;控制回路中,外部状态控制电路1与单片机控制电路2连接,单片机控制电路2分两路分别与输出驱动电路3和固态继电器K2连接,输出驱动电路3与双刀双掷继电器K1连接,电源是220V交流电经整流模块D9整流变压为直流24V,经过电源芯片U3变为直流5V,主回路是单相交流输入的两端分别接保险F1的一端、电阻R2和固态继电器K2的常开开关一端的公共端,整流模块D1的2脚与保险F1和电阻R2的公共端相连,4脚与固态继电器K2常开开关的触点相接,输出1脚正极接双刀双掷继电器K1常闭开关的触点的公共端,输出3脚负极接地,双刀双掷继电器K1的公共端分别接直流输出端和保险F2的一端,双刀双掷继电器K1线圈的两端分别接直流24V电压和源极驱动U2的20脚,并与二极管D2并联起续流作用,固态继电器K2的一端接单片机U1的P2.1脚,另一端接直流5V电压;外部状态控制电路1包括与单片机U1的P1.0脚相连的充磁状态控制和与单片机U1的P1.1脚相连的退磁状态控制,充磁状态控制中,光电耦合器IC1的1脚接直流24V电压,2脚分别接电阻R6和电容C4,电阻R6与二极管D3连接,电容C4接地,3脚接地,4脚分别接电阻R4和电阻R5,电阻R4与直流5V电压相接,电阻R5与单片机U1的P1.0脚相连;退磁状态控制中,光电耦合器IC2的1脚接直流24V电压,2脚分别接电阻R9和电容C5,电阻R9与二极管D4连接,电容C5接地,3脚接地,4脚分别接电阻R7和电阻R8,电阻R7与直流5V电压相接,电阻R8与单片机U1的P1.1脚相连;单片机控制电路2是单片机U1的P1.0脚、P1.1脚、P2.0脚、P2.1脚分别经过电阻R5与光电耦合器IC1的4脚连接、经过电阻R8与光电耦合器IC2的4脚连接、与源极驱动U2的1脚连接、与固态继电器K2的一端连接,9脚分别与电容C8和电阻R10连接,电容C8接直流5V电压,电阻R10接地,40脚接直流5V电压,并与20脚通过电容C1串联,18脚、19脚分别串联电容C3、C2接地,并且通过外部晶振Y1相连,29脚、31脚分别接直流5V电压;输出驱动电路3是源极驱动U2的1脚、20脚分别接单片机U1的P2.0脚、双刀双掷继电器K1线圈的一端,10脚通过电阻R3与二极管DS1相连,并直接接直流5V电压,11脚接直流24V电压;本实施例中,单片机U1采用STC89C52RC,固态继电器K2采用SGS0244ZD1,光电耦合器IC1、IC2均采用TLP 521,源极驱动U2采用UDN2987LW,电源芯片采用LS2576,整流模块采用MZD1-R2240A,这构成了本实用新型的一种结构。
本实用新型工作时,主回路在控制回路的作用下,输出幅值和方向均可调的直流电压,并直接接电磁吸盘。当充磁时,外部按钮充磁开始,充磁信号经J1进入光电耦合器IC1,经过隔离后进入单片机U1的P1.0脚,单片机U1经过内部处理后,由P2.1脚输出低电平,使固态继电器K2吸合,产生110V的直流电压,双刀双掷继电器K1输出直流+110V电压对电磁吸盘进行充磁;退磁时,外部按钮退磁开始,退磁信号经J2进入光电耦合器IC2,经过隔离后进入单片机U1的P1.1脚,单片机U1经过内部处理后,由P2.1脚输出高电平,使固态继电器K2断开,产生的110V的直流电压断电,以保证双刀双掷继电器K1在零电流时状态转换,由P2.0脚输出高电平,进入源极驱动U2的1脚,由源极驱动U2的20脚输出高电平,使双刀双掷继电器K1的开关由常开变为常闭,后由P2.1脚输出低电平,使固态继电器K2吸合,产生110V的直流电压,并通过双刀双掷继电器K1输出直流-110V电压,经软件延时后,由P2.1脚输出高电平,使固态继电器K2断开,对电磁吸盘进行退磁。
实施例2,磨床电磁吸盘充退磁控制器,参照图1、图4、图5所示,由控制回路连接主回路组成,主回路包括输出电压正反向切换电路,控制回路包括输出电压正反向切换控制,主回路中,交流电源通过固态继电器K2与整流模块D1连接,整流模块D1与双刀双掷继电器K1连接,双刀双掷继电器K1输出直流电压并与电磁吸盘相连;控制回路中,外部状态控制电路1与单片机控制电路2连接,单片机控制电路2分两路分别与输出驱动电路3和固态继电器K2连接,输出驱动电路3与双刀双掷继电器K1连接,电源是220V交流电经整流模块D9整流变压为直流24V,经过电源芯片U3变为直流5V,主回路是单相交流输入的两端分别接保险F1的一端、电阻R2和固态继电器K2的常开开关一端的公共端,整流模块D1的2脚与保险F1和电阻R2的公共端相连,4脚与固态继电器K2常开开关的触点相接,输出1脚正极接双刀双掷继电器K1常闭开关的触点的公共端,输出3脚负极接地,双刀双掷继电器K1的公共端分别接直流输出端和保险F2的一端,双刀双掷继电器K1线圈的两端分别接直流24V电压和源极驱动U2的20脚,并与二极管D2并联起续流作用,固态继电器K2的一端接单片机U1的P2.0脚,另一端接直流5V电压;外部状态控制电路1包括与单片机U1的P1.0脚相连的充磁状态控制和与单片机U1的P1.1脚相连的退磁状态控制,充磁状态控制中,光电耦合器IC1的1脚接直流24V电压,2脚分别接电阻R6和电容C4,电阻R6与二极管D3连接,电容C4接地,3脚接地,4脚分别接电阻R4和电阻R5,电阻R4与直流5V电压相接,电阻R5与单片机U1的P1.0脚相连;退磁状态控制中,光电耦合器IC2的1脚接直流24V电压,2脚分别接电阻R9和电容C5,电阻R9与二极管D4连接,电容C5接地,3脚接地,4脚分别接电阻R7和电阻R8,电阻R7与直流5V电压相接,电阻R8与单片机U1的P1.1脚相连;单片机控制电路2是单片机U1的P1.0脚、P1.1脚、P2.0脚、P2.1脚分别经过电阻R5与光电耦合器IC1的4脚连接、经过电阻R8与光电耦合器IC2的4脚连接、与固态继电器K2的一端连接、与源极驱动U2的1脚连接,9脚分别与电容C8和电阻R10连接,电容C8接直流5V电压,电阻R10接地,40脚接直流5V电压,并与20脚通过电容C1串联,18脚、19脚分别串联电容C3、C2接地,并且通过外部晶振Y1相连,29脚、31脚分别接直流5V电压;输出驱动电路3是源极驱动U2的1脚、20脚分别接单片机U1的P2.1脚、双刀双掷继电器K1线圈的一端,10脚通过电阻R3与二极管DS1相连,并直接接直流5V电压,11脚接直流24V电压;本实施例中,单片机U1采用STC89C52RC,固态继电器K2采用SGS0244ZD1,光电耦合器IC1、IC2均采用TLP 521,源极驱动U2采用UDN2987LW,电源芯片采用LS2576,整流模块采用MZD1-R2240A,这构成了本实用新型的另一种结构。
本实用新型工作时,主回路在控制回路的作用下,输出幅值和方向均可调的直流电压,并直接接电磁吸盘。当充磁时,外部按钮充磁开始,充磁信号经J1进入光电耦合器IC1,经过隔离后进入单片机U1的P1.0脚,单片机U1经过内部处理后,由P2.0脚输出低电平,使固态继电器K2吸合,产生110V的直流电压,双刀双掷继电器K1输出直流+110V电压对电磁吸盘进行充磁;退磁时,外部按钮退磁开始,退磁信号经J2进入光电耦合器IC2,经过隔离后进入单片机U1的P1.1脚,单片机U1经过内部处理后,由P2.0脚输出高电平,使固态继电器K2断开,产生的110V的直流电压断电,以保证双刀双掷继电器K1在零电流时状态转换,由P2.1脚输出高电平,进入源极驱动U2的1脚,由源极驱动U2的20脚输出高电平,使双刀双掷继电器K1的开关由常开变为常闭,后由P2.0脚输出低电平,使固态继电器K2吸合,产生110V的直流电压,并通过双刀双掷继电器K1输出直流-110V电压,经软件延时后,由P2.0脚输出高电平,使固态继电器K2断开,对电磁吸盘进行退磁。
本实用新型的充退磁控制器经过测试后,各项性能指标均优于现有技术,如退磁时间为2秒左右;充退磁功耗小;结构简单;成本低。

Claims (8)

1.一种磨床电磁吸盘充退磁控制器,由控制回路连接主回路组成,其特征在于:主回路中,交流电源通过固态继电器K2与整流模块D1连接,整流模块D1与双刀双掷继电器K1连接,双刀双掷继电器K1输出直流电压并与电磁吸盘相连;控制回路中,外部状态控制电路(1)与单片机控制电路(2)连接,单片机控制电路(2)分两路分别与输出驱动电路(3)和固态继电器K2连接,输出驱动电路(3)与双刀双掷继电器K1连接。
2.根据权利要求1所述的磨床电磁吸盘充退磁控制器,其特征在于:所述主回路是单相交流输入的两端分别接保险F1的一端、电阻R2和固态继电器K2的常开开关一端的公共端,整流模块D1的2脚与保险F1和电阻R2的公共端相连,4脚与固态继电器K2常开开关的触点相接,输出1脚正极接双刀双掷继电器K1常闭开关的触点的公共端,输出3脚负极接地,双刀双掷继电器K1的公共端分别接直流输出端和保险F2的一端,双刀双掷继电器K1的线圈两端与二极管D2并联后分别接直流24V电压和源极驱动U2的20脚,固态继电器K2的两端分别接单片机U1的P2.1脚、直流5V电压。
3.根据权利要求1所述的磨床电磁吸盘充退磁控制器,其特征在于:所述主回路是单相交流输入的两端分别接保险F1的一端、电阻R2和固态继电器K2的常开开关一端的公共端,整流模块D1的2脚与保险F1和电阻R2的公共端相连,4脚与固态继电器K2常开开关的触点相接,输出1脚正极接双刀双掷继电器K1常闭开关的触点的公共端,输出3脚负极接地,双刀双掷继电器K1的公共端分别接直流输出端和保险F2的一端,双刀双掷继电器K1的线圈两端与二极管D2并联后分别接直流24V电压和源极驱动U2的20脚,固态继电器K2的两端分别接单片机U1的P2.0脚、直流5V电压。
4.根据权利要求1所述的磨床电磁吸盘充退磁控制器,其特征在于:所述外部状态控制电路(1)包括与单片机U1的P1.0脚相连的充磁状态控制和与单片机U1的P1.1脚相连的退磁状态控制,充磁状态控制中,光电耦合器IC1的1脚接直流24V电压,2脚分别接电阻R6和电容C4,电阻R6与二极管D3连接,电容C4接地,3脚接地,4脚分别接电阻R4和电阻R5,电阻R4与直流5V电压相接,电阻R5与单片机U1的P1.0脚相连;退磁状态控制中,光电耦合器IC2的1脚接直流24V电压,2脚分别接电阻R9和电容C5,电阻R9与二极管D4连接,电容C5接地,3脚接地,4脚分别接电阻R7和电阻R8,电阻R7与直流5V电压相接,电阻R8与单片机U1的P1.1脚相连。
5.根据权利要求1所述的磨床电磁吸盘充退磁控制器,其特征在于:所述单片机控制电路(2)是单片机U1的P1.0脚、P1.1脚、P2.0脚、P2.1脚分别经过电阻R5与光电耦合器IC1的4脚连接、经过电阻R8与光电耦合器IC2的4脚连接、与源极驱动U2的1脚连接、与固态继电器K2的一端连接,9脚分别与电容C8和电阻R10连接,电容C8接直流5V电压,电阻R10接地,40脚接直流5V电压,并与20脚通过电容C1串联,18脚、19脚分别串联电容C3、C2接地,并且通过外部晶振Y1相连,29脚、31脚分别接直流5V电压。
6.根据权利要求1所述的磨床电磁吸盘充退磁控制器,其特征在于:所述单片机控制电路(2)是单片机U1的P1.0脚、P1.1脚、P2.0脚、P2.1脚分别经过电阻R5与光电耦合器IC1的4脚连接、经过电阻R8与光电耦合器IC2的4脚连接、与固态继电器K2的一端连接、与源极驱动U2的1脚连接,9脚分别与电容C8和电阻R10连接,电容C8接直流5V电压,电阻R10接地,40脚接直流5V电压,并与20脚通过电容C1串联,18脚、19脚分别串联电容C3、C2接地,并且通过外部晶振Y1相连,29脚、31脚分别接直流5V电压。
7.根据权利要求1所述的磨床电磁吸盘充退磁控制器,其特征在于:所述输出驱动电路(3)是源极驱动U2的1脚、20脚分别接单片机U1的P2.0脚、双刀双掷继电器K1线圈的一端,10脚通过电阻R3与二极管DS1相连,并直接接直流5V电压,11脚接直流24V电压。
8.根据权利要求1所述的磨床电磁吸盘充退磁控制器,其特征在于:所述输出驱动电路(3)是源极驱动U2的1脚、20脚分别接单片机U1的P2.1脚、双刀双掷继电器K1线圈的一端,10脚通过电阻R3与二极管DS1相连,并直接接直流5V电压,11脚接直流24V电压。
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