CN202351641U - 绕线机及绕线机控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种绕线机及绕线机控制器，旨在提供一种新型的绕线机控制器来解决当前绕线机控制器所存在的系统运行不稳定等技术问题。本实用新型针对绕线机控制器的电机驱动模块做出了改进：在电机驱动模块内增加无刷驱动单元，实现了用无刷驱动技术来替代现有绕线机控制器中的变频控制技术。实施本实用新型可以很好的解决当前绕线机控制器通过模拟电压来控制绕线机绕线轴的绕线速度所带来的控制器运行不稳定的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种绕线机及绕线机控制器。
背景技术
近年来，随着机械电子工业的飞速发展，中小型及微型线圈已进入各个领域，品种繁多的绕线机应运而生。传统绕线机是通过绕线机控制器输出0-10V的模拟电压来控制变频器进而通过三相交流电机来控制绕线轴的绕线速度，同时通过专用步进驱动芯片来控制排线轴的排线方向及速度。
通过模拟电压来控制绕线轴绕线速度的方法的缺点是变频器干扰大，经常干扰绕线机控制器的模拟信号，导致控制器信号输出不稳定，而且这种绕线机控制器的体积大，成本高，同时整个控制器对器件性能及各个功能模块要求高。
实用新型内容
本实用新型为了解决当前绕线机控制器所存在的控制器运行不稳定的问题而设计了一种新型的绕线机控制器。
本实用新型提供了一种绕线机控制器，其包括：人机显示模块，CPU控制模块，电源模块及电机驱动模块。
电源模块为绕线机控制器提供电源，人机显示模块用于设定绕线参数和显示CPU控制模块反馈的绕线信息，CPU控制模块接收绕线参数并根据绕线参数控制电机驱动模块和外部IO接口模块的输入输出状态，并向人机显示模块反馈绕线信息，外部IO接口模块用于连接控制器以外的设备，电机驱动模块包括步进驱动单元及刹车信号单元，其中步进驱动单元用于驱动步进电机从而控制绕线机排线轴的运行，刹车信号单元用于控制无刷电机刹车器准确停止。
本实用新型所提供的绕线机控制器中电机驱动模块还包括无刷驱动单元，该无刷驱动单元与CPU控制模块相连，产生驱动信号驱动无刷电机并控制绕线机绕线轴的运行；
在一个具体实施例中，我们把电机驱动模块中的无刷驱动单元、步进驱动单元及刹车信号单元集成在同一块PCB板上，集成的方法可以是当前最严格的器件布局和PCB走线；
在一个具体实施例中，我们在无刷电机驱动单元的电路内部增加一个独立的单片机，该单片机与无刷驱动单元的驱动电路相连并产生用于实现无刷电机角度闭环控制的控制信号；
在一个具体实施例中，我们又在绕线机控制器的电机驱动模块的无刷驱动单元内增加了无刷滤波单元，该无刷滤波单元用于阻止无刷驱动单元在启动和停止瞬间所产生的干扰噪声对控制器的干扰，该无刷滤波单元位于电机驱动模块中无刷驱动单元电路的电源输入端；
同时进一步的，我们可以把无刷滤波单元与无刷驱动单元、步进驱动单元及刹车信号单元集成到同一PCB板上；
在一个具体实施例中，我们在绕线机控制器内增加了散热风扇，该散热风扇与绕线机控制器的电源模块及电机驱动模块相邻，来解决电源模块及电机驱动模块的散热问题；
同时，我们也设计了一种新型的绕线机来配合使用本实用新型提供的绕线机控制器，这种新型的绕线机操作简便，只需连接好相应的电线，在绕线机控制器的控制面板输入绕线参数或调用之前存储的绕线参数即可运行。
实施本实用新型可以解决当前绕线机控制器通过模拟电压来控制绕线机绕线轴的绕线速度所带来的控制器运行不稳定的问题。
附图说明
图1为本实用新型给出的绕线机控制器的结构示意图；
图2为本实用新型具体实施方式一的结构示意图；
图3为本实用新型具体实施方式二的结构示意图；
图4为本实用新型具体实施方式三的结构示意图；
图5为本实用新型提供的一种绕线机的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图的方式对本实用新型做出进一步的详细说明。
首先对本实用新型所提供的绕线机控制器的结构做出详细说明：
从图1中可以看出本实用新型提供的控制器包括人机显示模块、CPU控制模块、外部IO接口模块、电源模块及电机驱动模块等5个模块。各个功能模块的具体构成单元：
人机显示模块由控制按键单元和数码管单元组成，CPU控制模块由CPLD控制单元、EEPROM存储单元、人机显示驱动单元、外部IO接口单元、RS485接口单元、掉电保护单元、实时时钟电路单元组成，电机驱动模块包括无刷电机驱动单元、步进电机驱动单元、刹车信号单元，外部IO接口模块提供了丰富的接口，电源模块主要由市电电压转换单元组成。
各功能模块的作用如下：
电源模块为控制器提供稳定的电源，人机显示模块用于设定绕线参数和显示CPU控制模块反馈的绕线信息，CPU控制模块接收绕线参数并根据绕线参数控制电机驱动模块和外部IO接口模块的运行并向人机显示模块反馈绕线信息，外部IO接口模块用于连接控制器以外的设备，电机驱动模块的步进驱动单元用于驱动步进电机从而控制绕线机排线轴的运行、刹车信号单元用于控制绕线机刹车器的运行、无刷驱动单元用于驱动无刷电机并控制绕线机绕线轴的运行
下面结合图2说明本实用新型绕线机控制器的具体实施方式一：
如图2所示，我们在具体实施方式一中，把电机驱动模块中的无刷驱动单元、步进驱动单元及刹车信号单元集成在同一块PCB板上，实现了用无刷驱动技术来替代现有绕线机控制器中的变频控制技术。
在本具体实施方式一中把无刷驱动单元、步进驱动单元及刹车信号单元集成在同一块PCB板上的做法只是进一步减少了绕线机控制器的安装面积及复杂度。因此，如果没有把无刷驱动单元、步进驱动单元及刹车信号单元集成在同一块PCB板上仍然起到用先进的无刷驱动技术代替当前变频控制技术的效果。
下面结合图3说明本实用新型绕线机控制器的具体实施方式二：
从图3所示的结构示意图中可以看出，我们在电机驱动模块中的无刷驱动单元内设置了一个独立的单片机结构。由于本绕线机控制器的特点，将把无刷驱动单元、步进驱动单元及刹车信号单元集成在同一块PCB板上，实现了用无刷驱动技术来替代变频控制技术的效果。无刷电机驱动电路内置一个独立的单片机，用来实现无刷电机的角度闭环控制，从伺服驱动的意义上讲，是一个简易的伺服驱动技术。这种驱动技术解决了现有变频驱动技术中存在的三相电机转速慢、扭力小等缺点。通过实际测试，本实用新型驱动的无刷电机转速可到6000r/min，远远超过了现有变频驱动电机的转速(1500r/min)，同时由于本实施方式的无刷电机不需要通过机械机构转换来提高主轴转速，从而大大提高绕线机的实际生产效率。
下面结合图4说明本实用新型绕线机控制器的具体实施方式三：
从图4所示的结构示意图中可以看出，电机驱动模块还包括无刷滤波单元。本实施方式中的电机驱动电路的控制信号是CPU控制模块给定的数字信号，并通过光耦隔离，彻底解决了传统模拟信号易受干扰的缺点，将无刷驱动单元和步进驱动单元集成在一块PCB板上，使绕线机控制器的控制信号不易受干扰。但是由于无刷电机驱动在启动和停止瞬间，会产生干扰噪声，所以本实施方式在电机驱动模块中驱动电路的电源输入端添加了特制的专用无刷滤波单元，为电机驱动模块提供纯净的电源，并且阻止干扰噪声通过绕线机控制器的电源串扰到CPU控制模块，从而提高绕线机控制器运行时的稳定性。
在本实施方式三中没有把无刷滤波单元与无刷驱动单元及步进驱动单元集成到同一PCB板上，我们可以在实际生产时，把无刷滤波单元与无刷驱动单元及步进驱动单元集成到同一PCB板上，这样可以进一步降低绕线机控制器的安装面积，提供控制器运行的稳定性。
在本实施例的基础上，我们可以在绕线机控制器内增加一个散热风扇，来解决控制器内部电源模块和电机驱动模块的散热问题，进而为绕线机控制器系统的运行提供了良好的条件。
下面结合图5说明本实用新型提供的绕线机控制器在绕线机中的运用：
在图5给出的示意图中，可以看到使用本实用新型提供的绕线机控制器的绕线机操作更简便，只需连接好相应的电线，通过人机控制模块的控制按键单元输入绕线机所需要的绕线参数或调用之前存储的参数，即可运行。另外，由于本实用新型绕线机控制器的集成度高，节约了材料成本。与当前绕线机控制器使用变频器的方案相比，成本减少了30％——40％，减少了客户机器安装面积，使客户装配及调机效率提高了30％。
以上所述，仅是本实用新型的具体实施方式而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施方式所做的任意简单修改、等同变化或修饰，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种绕线机控制器，包括电源模块、人机显示模块、CPU控制模块、电机驱动模块；所述电源模块为控制器提供电源；所述人机显示模块用于设定绕线参数和显示CPU控制模块反馈的绕线信息；所述CPU控制模块接收所述绕线参数并根据绕线参数控制电机驱动模块运行，并向人机显示模块反馈绕线信息；所述电机驱动模块包括步进驱动单元及刹车信号单元，所述步进驱动单元用于驱动步进电机从而控制绕线机排线轴的运行，所述刹车信号单元用于控制无刷电机刹车器的准确停止，其特征在于，所述电机驱动模块还包括无刷驱动单元，所述无刷驱动单元与所述CPU控制模块相连，所述无刷驱动单元产生驱动信号驱动无刷电机运行。
2.如权利要求1所述的绕线机控制器，其特征在于，所述电机驱动模块中的所述无刷驱动单元、所述步进驱动单元及所述刹车信号单元集成在同一块PCB板上。
3.如权利要求1或2所述的绕线机控制器，其特征在于，所述无刷驱动单元内置单片机，所述单片机与所述无刷驱动单元的驱动电路相连并产生用于实现无刷电机角度闭环控制的控制信号。
4.如权利要求1或2任一项所述的绕线机控制器，其特征在于，所述无刷驱动单元还包括无刷滤波单元，所述无刷滤波单元位于所述电机驱动模块中所述无刷驱动单元电路的电源输入端，用于阻止所述无刷驱动单元在启动和停止瞬间所产生的干扰噪声对所述CPU控制模块的干扰。
5.如权利要求3所述的绕线机控制器，其特征在于，所述无刷驱动单元还包括无刷滤波单元，所述无刷滤波单元位于所述电机驱动模块中所述无刷驱动单元电路的电源输入端，用于阻止所述无刷驱动单元在启动和停止瞬间所产生的干扰噪声对所述CPU控制模块的干扰。
6.如权利要求4所述的绕线机控制器，其特征在于，所述无刷滤波单元与所述无刷驱动单元集成到同一PCB板上。
7.如权利要求5所述的绕线机控制器，其特征在于，所述无刷滤波单元与所述无刷驱动单元集成到同一PCB板上。
8.如权利要求4所述的绕线机控制器，其特征在于，所述绕线机控制器还含有至少一个散热风扇，所述散热风扇与所述电源模块和所述电机驱动模块相邻。
9.如权利要求5所述的绕线机控制器，其特征在于，所述绕线机控制器还含有至少一个散热风扇，所述散热风扇与所述电源模块和所述电机驱动模块相邻。
10.一种绕线机，包括绕线轴、刹车器及排线轴，所述绕线轴的运行由无刷电机控制，所述排线轴的运行由步进电机控制，其特征在于，所述绕线机还包含权利要求1至9任一项所述的绕线机控制器；无刷电机与绕线机控制器中电机驱动模块的无刷驱动单元连接，刹车器与刹车信号单元连接，步进电机与步进驱动单元连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN2011205228980U CN202351641U (zh) | 2011-12-14 | 2011-12-14 | 绕线机及绕线机控制器 |
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Publications (1)
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|---|---|
| CN202351641U true CN202351641U (zh) | 2012-07-25 |
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| CN2011205228980U Expired - Lifetime CN202351641U (zh) | 2011-12-14 | 2011-12-14 | 绕线机及绕线机控制器 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN202351641U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106253787A (zh) * | 2016-08-24 | 2016-12-21 | 廖建航 | 闭环控制卧式绕线机的转速方法及系统 |
| WO2018035791A1 (zh) * | 2016-08-24 | 2018-03-01 | 廖建航 | 闭环控制卧式绕线机的转速方法及系统 |
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2011
- 2011-12-14 CN CN2011205228980U patent/CN202351641U/zh not_active Expired - Lifetime
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