CN204172413U - 机械压力机电子凸轮控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种机械压力机电子凸轮控制器，属于压力机控制技术领域，主要特点是接入以线性霍尔器件为信号采集元件的角度传感器；角度解码电路由低通滤波器、AD转换电路构成，角度传感器信号接入角度解码电路中的低通滤波器，低通滤波器输出接入AD转换电路。本实用新型采用线性霍尔器件为信号采集元件，霍尔器件感应磁场变化为非接触方式。油污、灰尘等环境对其无影响，同时抗震性能好，由于是近乎直流的信号传输，解码部分采用低通滤波，信号的抗电磁干扰性能大幅增加，实现了低成本，高性能。

Description

机械压力机电子凸轮控制器

技术领域

    本实用新型涉及一种机械压力机电子凸轮控制器(以下简称电子凸轮控制器)，根据压力机曲轴位置发出开关信号的电子凸轮集成控制装置，用电子特征实现凸轮功能，属于压力机控制技术领域。

背景技术

目前通常使用的电子凸轮控制器主要由输入接口电路、显示电路、角度传感器、角度解码电路、单片机、电源电路、输出接口电路构成。机械压力机的曲轴连接角度传感器，角度解码电路对角度传感器输入的信号进行解码得出机械压力机曲轴位置，单片机对输入的角度数字信号进行运算，驱动接口电路输出开关信号，显示电路显示角度值指示曲轴的位置以及提供人机接口设置电子凸轮参数。目前电子凸轮控制器中通常使用的角度传感器有光电增量编码器或旋转变压器。

采用光电增量编码器作为角度传感器的电子凸轮控制器，其光电增量编码器输出A、B、Z三路增量编码信号，角度解码电路通过计数电路对A、B、Z输入信号进行运算得出机械压力机曲轴位置角度值。采用光电编码器为角度传感器的电子凸轮控制器存在以下问题：(1)防尘性能差。由于工业现场环境恶劣，灰尘多，同时由于光电增量编码器的码盘旋转部件很难密封，光电增量编码器内部的光电器件和圆形码盘上一旦有灰尘则光接收器件检测的光信号就会出错，甚至检测不到光信号，输出的电压脉冲信号出错或者无信号输出，导致检测的角度值和压力机曲轴位置不对应，电子凸轮输出错误，以至于机械压力机动作错误或非法停车，甚至有一定安全隐患；(2)增量编码器是通过计数得出角度，其输出并不是绝对位置角度。增量编码器在掉电之后再重新上电，通过掉电保存增量编码输出A、B的脉冲计数值来实现上电后初始角度对应的压力机曲轴位置检测，如果掉电保存值出错或者掉电后增量编码器机械轴有转动都会导致上电后初次检测的角度与压力机曲轴绝对位置有误差，进而导致电子凸轮控制器输出精度差，甚至出现错误。（3）由于压力机工作时震动大而增量编码器抗震性能较差，导致可靠性降低、寿命减少。

采用旋转变压器作为角度传感器的电子凸轮控制器，其旋转变压器由定子和转子组成，定子绕组作为旋转变压器的原边，接受励磁电压，励磁信号频率通常采用1KH、5KH、10KH等。转子绕组作为变压器的副边，通过电磁耦合得到感应电压，输出电压的幅值与所检测的角度对应，角度解码电路采用专用的解码芯片如：AD2S80A、AD2S1200等得出与压力机曲轴位置对应的绝对角度值。采用旋转变压器的电子凸轮控制器存在的问题如下：(1)工业现场电磁干扰严重，而目前流行的旋转变压器采用的基频信号为1KH、5KH、10KH等，当干扰严重时导致旋转变压器的信号严重失真，超出了专用解码电路抑制失真的范围，导致出现短时的解码输出错误。（2）目前旋转变压器的专用解码电路芯片技术难度高，仅有国际少数的集成电路厂家能够生产，导致专用解码电路芯片价格高昂，同时由于旋转变压器生产成本居高不下，因此采用旋转变压器为角度传感器的电子凸轮控制器生产制造成本高昂，不利于推广应用。

实用新型内容

本实用新型提供一种机械压力机电子凸轮控制器，针对机械压力机目前安装的电子凸轮控制器以光电增量编码器为角度传感器时抗震、防尘性能差，以旋转变压器作为角度传感器时存在抗干扰能力差、电路复杂、生产制造成本高的问题，通过本实用新型提高抗电磁干扰性能，实现防尘、抗震、低成本、高性能。

    本实用新型是通过以下技术方案实现，一种机械压力机电子凸轮控制器，包括壳体，壳体上的角度传感器信号接口，壳体内的输入接口电路、显示电路、角度解码电路、单片机、电源电路、输出接口电路，其特征在于，所述角度传感器信号接口接入以线性霍尔器件为信号采集元件的角度传感器；所述角度解码电路由低通滤波器、AD转换电路构成，角度传感器信号接入角度解码电路中的低通滤波器，低通滤波器输出接入AD转换电路。

    所述角度传感器包括壳体、转动轴、印制电路板、线性霍尔元件、接口电路和永磁体磁环组成；壳体中的转动轴上套固永磁体磁环，印制电路板上固定线性霍尔元件，线性霍尔元件与永磁体磁环表面相对并与接口电路的输入端相连接。

    所述印制电路板上固定不少于两只线性霍尔元件。

    所述机械转动轴上套固的永磁体磁环为一对磁极的径向磁环。

所述的单片机采用Atmegaxxx或C8051Fxx或STCxx。

    本实用新型通过角度传感器内部机械转动轴上套固永磁体磁环，印制电路板上固定线性霍尔元件。机械压力机曲轴带动角度传感器中的机械转动轴转动过程中，线性霍尔元件感应永磁体磁环磁场的变化，线性霍尔元件输出模拟电压信号，经输出接口输出，通过线缆连接到电子凸轮控制器的角度传感器信号接口。低通滤波器对信号滤波处理，滤除高频干扰信号输出到AD转换电路，经AD转换电路将模拟电压转换成角度数字信号。电子凸轮控制器中的单片机读取角度数字信号，通过输入接口电路、显示电路、输出接口电路，实现电子凸轮控制器所有的功能。本实用新型采用线性霍尔器件为信号采集元件，霍尔器件感应磁场变化为非接触方式。油污、灰尘等环境对其无影响，同时抗震性能好，由于是近乎直流的信号传输，解码部分采用低通滤波，信号的抗电磁干扰性能大幅增加，实现了低成本，高性能。

附图说明

图1是本实用新型结构框图；

     图2是本实用新型的角度解码原理框图；

     图3是本实用新型的角度传感器原理框图；

     图4是本实用新型的角度传感器机械结构示意图。

具体实施方式

结合附图和实例进一步说明本实用新型，如图1所示，本实用新型由电源模块提供直流电压，给接口电路、显示电路、角度传感器、角度解码电路、单片机供电。角度传感器输出与转动轴位置对应的电压信号，角度解码电路对模拟电压信号进行低通滤波，AD转换，角度解码得出压力机曲轴位置的角度数字信号，单片机读取角度数字信号，处理得出相关参数，驱动输出接口电路输出凸轮控制信号，控制显示电路显示角度值及相关参数，扫描显示电路中的按键，实现凸轮参数设置功能。如图2所示，角度解码电路由低通滤波器、AD转换电路构成。低通滤波器对信号滤波处理，滤除高频干扰信号输出到AD转换电路，经AD转换电路将模拟电压转换成角度数字信号。如图3所示，角度传感器内的接口电路、线性霍尔元件由电源电路提供工作电压，线性霍尔元件感应永磁体磁环磁场产生电压信号，经输出接口输出。如图4所示，角度传感器转动轴2和固定线性霍尔元件5的印制电路板4安装在支座1上，线性霍尔元件5垂直固定在印制电路板上靠近永磁体磁环3的位置，永磁体磁环3套固在机械转动轴2的上。线性霍尔元件5与永磁体磁环3表面相对，分开一定的角度。

本实用新型的电子凸轮控制器采用以线性霍尔器件为信号采集元件的角度传感器，角度解码电路对角度传感器输入的信号进行滤波处理，模拟信号经AD转换输出角度数字信号，单片机处理角度数字信号，控制凸轮输出、显示、凸轮参数设置。通过本实用新型解决了以光电增量编码器作为角度传感器的电子凸轮控制器防尘抗震性能差，角度和绝对位置不对应的问题；同时解决了以旋转变压器作为角度传感器的电子凸轮控制器抗干扰能力差，电路复杂，生产制造成本高的问题。

本实用新型中的接口电路为现有成熟的通用电压跟随器。低通滤波器、AD转换电路均采用现有成熟技术。

Claims (4)

1.一种机械压力机电子凸轮控制器，包括壳体，壳体上的角度传感器信号接口，壳体内的输入接口电路、显示电路、角度解码电路、单片机、电源电路、输出接口电路，其特征在于，所述角度传感器信号接口接入以线性霍尔器件为信号采集元件的角度传感器；所述角度解码电路由低通滤波器、AD转换电路构成，角度传感器信号接入角度解码电路中的低通滤波器，低通滤波器输出接入AD转换电路。

2.根据权利要求1所述的机械压力机电子凸轮控制器，其特征在于，所述角度传感器包括壳体、转动轴、印制电路板、线性霍尔元件、接口电路和永磁体磁环组成；壳体中的转动轴上套固永磁体磁环，印制电路板上固定线性霍尔元件，线性霍尔元件与永磁体磁环表面相对并与接口电路的输入端相连接。

3.根据权利要求2所述的机械压力机电子凸轮控制器，其特征在于，所述印制电路板上固定不少于两只线性霍尔元件。

4.根据权利要求2所述的机械压力机电子凸轮控制器，其特征在于，所述机械转动轴上套固的永磁体磁环为一对磁极的径向磁环。