CN205827283U - 一种测功机控制板 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种测功机控制板，其关键在于：所述测功机控制板包括单片机，以及与单片机的IO接口相连的串口通信模块、驱动控制模块、气压采集模块、速度采集模块、AD转换模块、温湿度传感模块、按键复位模块和继电控制模块；所述继电控制模块中还包含变频控制模块和举升控制模块。本实用新型原理简单，能够实现对扭力、速度信号的实时采集，实现与工控机的通信功能，达到恒速、恒力、恒功率的PID调控效果，并且能够实时的反馈数据给上位机系统；然后，按照上位机系统的要求，实现对多路继电器通道的控制，实时采集温湿度、压力信号数据，还能有效避免涡流机、变频器产生的强磁干扰的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种测功机控制板。
背景技术
测功机控制板在实际工作中，需要满足当涡流机在95%的占空比及以下工作的情况下，主控制系统必须能够准确的采集到当前的车速和扭力反馈值；在上述情况下，MCU能够正确执行上位机系统下发的各种控制信号，比如：某一个恒定的速度、扭力或者功率以及各类控制信号等；要能实时、准确的反馈环境变化情况；而且，要确保主控制板工作正常，不能出现死机、复位、过调的情况。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种测功机控制板。
为了实现上述目的，采用以下技术方案：一种测功机控制板，其特征在于：所述测功机控制板包括单片机，以及与单片机的IO接口相连的串口通信模块、驱动控制模块、气压采集模块、速度采集模块、AD转换模块、温湿度传感模块、按键复位模块和继电控制模块；所述继电控制模块中还包含变频控制模块和举升控制模块；其中，
单片机：实现读取各模块输入的信号，并输出对应的控制信号；
串口通信模块：保障控制板上各模块与单片机之间的通信；
驱动控制模块：输出驱动控制信息；
气压采集模块：采集大气压的相关数据；
速度采集模块：采集当前的车速信号；
AD转换模块：对信号进行高精度的AD转换；
温湿度传感模块：获取外部的温度、湿度等信号；
按键复位模块：通过按键实现复位功能；
继电控制模块：控制变频器和举升器。
所述变频控制模块包括变频器U100，所述变频器U100的5脚和7脚控制线连接接口板J4的1脚和2脚，变频器U100的2脚、3脚、4脚、6脚均悬空，变频器U100的1脚连接+5V电源端，变频器U100的8脚和1脚之间串接二极管D0，二极管D0还与电阻R16和发光二极管D100组成的串接电路并联，变频器U100的8脚还通过电容C151连接耦合器U26的4脚；耦合器U26的5脚与变频器U100的8脚直接连通，耦合器U26的4脚还与接地端GND连通，耦合器U26的6脚通过电容C112后连接接地端GND，耦合器U26的1脚通过电感R3后连接+3V电源端，耦合器U26的3脚空置，耦合器U26的2脚连接六路反向缓冲器的第四路U8D的8脚；六路反向缓冲器的第四路U8D的7脚接地，六路反向缓冲器的第四路U8D的14脚连接+5V电源端，六路反向缓冲器的第四路U8D的9脚连接单片机的CTR_SWITCH端。
所述举升控制模块包括电磁阀U104和电磁阀U105；所述电磁阀U104的1脚连接接地端GND，电磁阀U104的2脚连接接口板J7的1脚，电磁阀U104的3脚通过二极管D4后接地，电磁阀U104的4脚空置，电磁阀U104的5脚连接电磁阀U105的5脚；电磁阀U105的1脚连接接地端GND, 电磁阀U105的2脚连接接口板J7的2脚，电磁阀U105的3脚通过二极管D5后接地，电磁阀U105的4脚空置，电磁阀U105的5脚连接接口板J8的2脚；所述电磁阀U105的3脚还连接变频器U103的4脚，电磁阀U104的3脚还连接变频器U102的4脚；所述变频器U102的1脚连接+5V电源端，变频器U102的2脚连接变频器U103的6脚，变频器U102的3脚和5脚空置，变频器U102的6脚连接变频器U103的2脚，变频器U102的连接+12V电源端，变频器U102的8脚通过二极管D2后与变频器U102的1脚连通，变频器U102的8脚还依次通过电阻R15和发光二极管D101后与变频器U102的1脚连通，变频器U102的8脚还连接耦合器U21的5脚；变频器U103的1脚连接+5V电源端，变频器U103的3脚和5脚空置，变频器U103的7脚连接+12V电源端，变频器U103的8脚通过二极管D3与变频器U103的1脚连通，变频器U103的8脚还依次通过电阻R14和发光二极管D02后与变频器U103的1脚连通，变频器U103的8脚还连接耦合器U20的5脚；所述耦合器U21的4脚连接接地端GND，耦合器U21的4脚还通过电容C122与耦合器U21的5脚连通，耦合器U21的6脚通过电容C121后连接接地端GND，耦合器U21的1脚通过电感R2后连接+3V电源端，耦合器U21的2脚连接六路反向缓冲器的第五路U8F的12脚，耦合器U21的3脚空置；所述耦合器U20的4脚连接接地端GND，耦合器U20的4脚还通过电容C124与耦合器U20的5脚连通，耦合器U20的6脚通过电容C123后连接接地端GND，耦合器U20的1脚通过电感R1后连接+3V电源端，耦合器U20的2脚连接六路反向缓冲器的第一路U8A的2脚，耦合器U20的3脚空置；所述六路反向缓冲器的第五路U8F的7脚连接接地端GND，六路反向缓冲器的第五路U8F的14脚连接+5V电源端，六路反向缓冲器的第五路U8F的13脚连接单片机的CTR_UP端；所述六路反向缓冲器的第一路U8A的7脚连接接地端GND，六路反向缓冲器的第一路U8A的14脚连接+5V电源端，六路反向缓冲器的第一路U8A的1脚连接单片机的CTR_DOWN端。
所述驱动控制模块包括连接驱动板卡的接口板J10；所述接口板J10的1脚和4脚连接+12V电源端，接口板J10的2脚连接接地端GND，接口板J10的3脚连接-12V电源端，接口板J10的5脚连接三极管Q101的栅极；所述三极管Q101的源极连接接地端GND，三极管Q101的基极连接电阻R10的一端；电阻R10的另一端连接电阻R126以后与接地端GND连接，该电阻R10的另一端还连接单片机的CTR_IGBT端。
所述串口通信模块连接单片机的USART1_TX和USART1_RX端。
所述气压采集模块连接单片机的MPX_VIN端。
所述速度采集模块连接单片机的PWM_IN端。
所述AD转换模块连接单片机的AD_DATA0、AD_DATA1、AD_DATA2、AD_DATA3、AD_DATA4、AD_DATA5、AD_DATA6、AD_DATA7、AD_DATA8、AD_DATA9、AD_DATA10、AD_DATA11、AD_DATA12、AD_DATA13、AD_DATA14、AD_DATA15、AD_BUSY端。
所述温湿度传感模块连接单片机的SHT_DATA、SHT_SCK、MPX_VOUT端。
所述按键复位模块连接单片机的NRST端。
所述单片机型号为STM32F103VC。
本实用新型原理简单，实现方便，能够实现对扭力、速度信号的实时采集，实现与工控机的通信功能，达到恒速、恒力、恒功率的PID调控效果，并且能够实时的反馈数据给上位机系统；然后，按照上位机系统的要求，实现对多路继电器通道的控制，实时采集温湿度、压力信号数据，还能有效避免涡流机、变频器产生的强磁干扰的问题。
附图说明
图1为本实用新型实施例的逻辑结构示意图；
图2为单片机的电路结构图；
图3为串口通信模块的电路结构图；
图4为驱动控制模块的电路结构图；
图5为气压采集模块的电路结构图；
图6为速度采集模块的电路结构图；
图7为AD转换模块的电路结构图；
图8为温湿度传感模块的电路结构图；
图9为按键复位模块的电路结构图；
图10为变频控制模块的电路结构图；
图11为举升控制模块的电路结构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的说明。
如图1至图11所示，一种测功机控制板，包括单片机1，以及与单片机1的IO接口相连的串口通信模块2、驱动控制模块3、气压采集模块4、速度采集模块5、AD转换模块6、温湿度传感模块7、按键复位模块8和继电控制模块9；所述继电控制模块9中还包含变频控制模块10和举升控制模块11；其中，
单片机1：实现读取各模块输入的信号，并输出对应的控制信号；
串口通信模块2：保障控制板上各模块与单片机之间的通信；
驱动控制模块3：输出驱动控制信息；
气压采集模块4：采集大气压的相关数据；
速度采集模块5：采集当前的车速信号；
AD转换模块6：对信号进行高精度的AD转换；
温湿度传感模块7：获取外部的温度、湿度等信号；
按键复位模块8：通过按键实现复位功能；
继电控制模块9：控制变频器和举升器。
所述变频控制模块10包括变频器U100，所述变频器U100的5脚和7脚控制线连接接口板J4的1脚和2脚，变频器U100的2脚、3脚、4脚、6脚均悬空，变频器U100的1脚连接+5V电源端，变频器U100的8脚和1脚之间串接二极管D0，二极管D0还与电阻R16和发光二极管D100组成的串接电路并联，变频器U100的8脚还通过电容C151连接耦合器U26的4脚；耦合器U26的5脚与变频器U100的8脚直接连通，耦合器U26的4脚还与接地端GND连通，耦合器U26的6脚通过电容C112后连接接地端GND，耦合器U26的1脚通过电感R3后连接+3V电源端，耦合器U26的3脚空置，耦合器U26的2脚连接六路反向缓冲器的第四路U8D的8脚；六路反向缓冲器的第四路U8D的7脚接地，六路反向缓冲器的第四路U8D的14脚连接+5V电源端，六路反向缓冲器的第四路U8D的9脚连接单片机1的CTR_SWITCH端。
所述举升控制模块11包括电磁阀U104和电磁阀U105；所述电磁阀U104的1脚连接接地端GND，电磁阀U104的2脚连接接口板J7的1脚，电磁阀U104的3脚通过二极管D4后接地，电磁阀U104的4脚空置，电磁阀U104的5脚连接电磁阀U105的5脚；电磁阀U105的1脚连接接地端GND, 电磁阀U105的2脚连接接口板J7的2脚，电磁阀U105的3脚通过二极管D5后接地，电磁阀U105的4脚空置，电磁阀U105的5脚连接接口板J8的2脚；所述电磁阀U105的3脚还连接变频器U103的4脚，电磁阀U104的3脚还连接变频器U102的4脚；所述变频器U102的1脚连接+5V电源端，变频器U102的2脚连接变频器U103的6脚，变频器U102的3脚和5脚空置，变频器U102的6脚连接变频器U103的2脚，变频器U102的连接+12V电源端，变频器U102的8脚通过二极管D2后与变频器U102的1脚连通，变频器U102的8脚还依次通过电阻R15和发光二极管D101后与变频器U102的1脚连通，变频器U102的8脚还连接耦合器U21的5脚；变频器U103的1脚连接+5V电源端，变频器U103的3脚和5脚空置，变频器U103的7脚连接+12V电源端，变频器U103的8脚通过二极管D3与变频器U103的1脚连通，变频器U103的8脚还依次通过电阻R14和发光二极管D02后与变频器U103的1脚连通，变频器U103的8脚还连接耦合器U20的5脚；所述耦合器U21的4脚连接接地端GND，耦合器U21的4脚还通过电容C122与耦合器U21的5脚连通，耦合器U21的6脚通过电容C121后连接接地端GND，耦合器U21的1脚通过电感R2后连接+3V电源端，耦合器U21的2脚连接六路反向缓冲器的第五路U8F的12脚，耦合器U21的3脚空置；所述耦合器U20的4脚连接接地端GND，耦合器U20的4脚还通过电容C124与耦合器U20的5脚连通，耦合器U20的6脚通过电容C123后连接接地端GND，耦合器U20的1脚通过电感R1后连接+3V电源端，耦合器U20的2脚连接六路反向缓冲器的第一路U8A的2脚，耦合器U20的3脚空置；所述六路反向缓冲器的第五路U8F的7脚连接接地端GND，六路反向缓冲器的第五路U8F的14脚连接+5V电源端，六路反向缓冲器的第五路U8F的13脚连接单片机的CTR_UP端；所述六路反向缓冲器的第一路U8A的7脚连接接地端GND，六路反向缓冲器的第一路U8A的14脚连接+5V电源端，六路反向缓冲器的第一路U8A的1脚连接单片机1的CTR_DOWN端。
所述驱动控制模块3包括连接驱动板卡的接口板J10；所述接口板J10的1脚和4脚连接+12V电源端，接口板J10的2脚连接接地端GND，接口板J10的3脚连接-12V电源端，接口板J10的5脚连接三极管Q101的栅极；所述三极管Q101的源极连接接地端GND，三极管Q101的基极连接电阻R10的一端；电阻R10的另一端连接电阻R126以后与接地端GND连接，该电阻R10的另一端还连接单片机1的CTR_IGBT端。
所述串口通信模块2连接单片机1的USART1_TX和USART1_RX端。
所述气压采集模块4连接单片机1的MPX_VIN端。
所述速度采集模块5连接单片机1的PWM_IN端。
所述AD转换模块6连接单片机1的AD_DATA0、AD_DATA1、AD_DATA2、AD_DATA3、AD_DATA4、AD_DATA5、AD_DATA6、AD_DATA7、AD_DATA8、AD_DATA9、AD_DATA10、AD_DATA11、AD_DATA12、AD_DATA13、AD_DATA14、AD_DATA15、AD_BUSY端。
所述温湿度传感模块7连接单片机1的SHT_DATA、SHT_SCK、MPX_VOUT端。
所述按键复位模块8连接单片机1的NRST端。
所述单片机1型号为STM32F103VC。
本实用新型的主要工作原理如下：主控板每隔100ms计算出当前的速度值和扭力值，通过这两个参数可以进一步得到当前的功率值，并且通过内部协议实时的上传此类数据到上位机系统；速度信号通过编码器产生的脉冲、滚筒直径和编码器一转产生的脉冲数以及高精度的定时器计算和最终标定得到；扭力是将力传感器的弱电信号通过三级放大后输出给16bit的高精度AD转换模块，该转换的结果与标定系数计算后的结果；温湿度信号是传感器输的数字信号和标定系数共同作用的结果；大气压信号是模数转换以及标定得到的结果；主控制板和上位机系统实时处于连接状态，当上位机系统判断状态准备完成，通过内部协议下发相应的指令，例如：恒50KM/H速度调节，主控制板将会根据当前的速度反馈值调节输出扭力的大小，从而保证速度在我们需要的这个范围内；本控制板的主要作用在于各类外部信号采集和转换以及执行上位机软件系统控制指令。
本实用新型原理简单，实现方便，能够实现对扭力、速度信号的实时采集，实现与工控机的通信功能，达到恒速、恒力、恒功率的PID调控效果，并且能够实时的反馈数据给上位机系统；然后，按照上位机系统的要求，实现对多路继电器通道的控制，实时采集温湿度、压力信号数据，还能有效避免涡流机、变频器产生的强磁干扰的问题。
Claims (6)
1.一种测功机控制板，其特征在于：所述测功机控制板包括单片机，以及与单片机的IO接口相连的串口通信模块、驱动控制模块、气压采集模块、速度采集模块、AD转换模块、温湿度传感模块、按键复位模块和继电控制模块；所述继电控制模块中还包含变频控制模块和举升控制模块；其中，
单片机：实现读取各模块输入的信号，并输出对应的控制信号；
串口通信模块：保障控制板上各模块与单片机之间的通信；
驱动控制模块：输出驱动控制信息；
气压采集模块：采集大气压的相关数据；
速度采集模块：采集当前的车速信号；
AD转换模块：对信号进行高精度的AD转换；
温湿度传感模块：获取外部的温度、湿度等信号；
按键复位模块：通过按键实现复位功能；
继电控制模块：控制变频器和举升器。
2.如权利要求1所述的测功机控制板，其特征在于：所述变频控制模块包括变频器U100，所述变频器U100的5脚和7脚控制线连接接口板J4的1脚和2脚，变频器U100的2脚、3脚、4脚、6脚均悬空，变频器U100的1脚连接+5V电源端，变频器U100的8脚和1脚之间串接二极管D0，二极管D0还与电阻R16和发光二极管D100组成的串接电路并联，变频器U100的8脚还通过电容C151连接耦合器U26的4脚；耦合器U26的5脚与变频器U100的8脚直接连通，耦合器U26的4脚还与接地端GND连通，耦合器U26的6脚通过电容C112后连接接地端GND，耦合器U26的1脚通过电感R3后连接+3V电源端，耦合器U26的3脚空置，耦合器U26的2脚连接六路反向缓冲器的第四路U8D的8脚；六路反向缓冲器的第四路U8D的7脚接地，六路反向缓冲器的第四路U8D的14脚连接+5V电源端，六路反向缓冲器的第四路U8D的9脚连接单片机的CTR_SWITCH端。
3.如权利要求1所述的测功机控制板，其特征在于：所述举升控制模块包括电磁阀U104和电磁阀U105；所述电磁阀U104的1脚连接接地端GND，电磁阀U104的2脚连接接口板J7的1脚，电磁阀U104的3脚通过二极管D4后接地，电磁阀U104的4脚空置，电磁阀U104的5脚连接电磁阀U105的5脚；电磁阀U105的1脚连接接地端GND, 电磁阀U105的2脚连接接口板J7的2脚，电磁阀U105的3脚通过二极管D5后接地，电磁阀U105的4脚空置，电磁阀U105的5脚连接接口板J8的2脚；所述电磁阀U105的3脚还连接变频器U103的4脚，电磁阀U104的3脚还连接变频器U102的4脚；所述变频器U102的1脚连接+5V电源端，变频器U102的2脚连接变频器U103的6脚，变频器U102的3脚和5脚空置，变频器U102的6脚连接变频器U103的2脚，变频器U102的连接+12V电源端，变频器U102的8脚通过二极管D2后与变频器U102的1脚连通，变频器U102的8脚还依次通过电阻R15和发光二极管D101后与变频器U102的1脚连通，变频器U102的8脚还连接耦合器U21的5脚；变频器U103的1脚连接+5V电源端，变频器U103的3脚和5脚空置，变频器U103的7脚连接+12V电源端，变频器U103的8脚通过二极管D3与变频器U103的1脚连通，变频器U103的8脚还依次通过电阻R14和发光二极管D02后与变频器U103的1脚连通，变频器U103的8脚还连接耦合器U20的5脚；所述耦合器U21的4脚连接接地端GND，耦合器U21的4脚还通过电容C122与耦合器U21的5脚连通，耦合器U21的6脚通过电容C121后连接接地端GND，耦合器U21的1脚通过电感R2后连接+3V电源端，耦合器U21的2脚连接六路反向缓冲器的第五路U8F的12脚，耦合器U21的3脚空置；所述耦合器U20的4脚连接接地端GND，耦合器U20的4脚还通过电容C124与耦合器U20的5脚连通，耦合器U20的6脚通过电容C123后连接接地端GND，耦合器U20的1脚通过电感R1后连接+3V电源端，耦合器U20的2脚连接六路反向缓冲器的第一路U8A的2脚，耦合器U20的3脚空置；所述六路反向缓冲器的第五路U8F的7脚连接接地端GND，六路反向缓冲器的第五路U8F的14脚连接+5V电源端，六路反向缓冲器的第五路U8F的13脚连接单片机的CTR_UP端；所述六路反向缓冲器的第一路U8A的7脚连接接地端GND，六路反向缓冲器的第一路U8A的14脚连接+5V电源端，六路反向缓冲器的第一路U8A的1脚连接单片机的CTR_DOWN端。
4.如权利要求1所述的测功机控制板，其特征在于：所述驱动控制模块包括连接驱动板卡的接口板J10；所述接口板J10的1脚和4脚连接+12V电源端，接口板J10的2脚连接接地端GND，接口板J10的3脚连接-12V电源端，接口板J10的5脚连接三极管Q101的栅极；所述三极管Q101的源极连接接地端GND，三极管Q101的基极连接电阻R10的一端；电阻R10的另一端连接电阻R126以后与接地端GND连接，该电阻R10的另一端还连接单片机的CTR_IGBT端。
5.如权利要求1所述的测功机控制板，其特征在于：所述串口通信模块连接单片机的USART1_TX和USART1_RX端；所述气压采集模块连接单片机的MPX_VIN端；所述速度采集模块连接单片机的PWM_IN端；所述AD转换模块连接单片机的AD_DATA0、AD_DATA1、AD_DATA2、AD_DATA3、AD_DATA4、AD_DATA5、AD_DATA6、AD_DATA7、AD_DATA8、AD_DATA9、AD_DATA10、AD_DATA11、AD_DATA12、AD_DATA13、AD_DATA14、AD_DATA15、AD_BUSY端；所述温湿度传感模块连接单片机的SHT_DATA、SHT_SCK、MPX_VOUT端；所述按键复位模块连接单片机的NRST端。
6.如权利要求1至5任一所述的测功机控制板，其特征在于：所述单片机型号为STM32F103VC。
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2016
- 2016-07-22 CN CN201620778926.8U patent/CN205827283U/zh active Active
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| CN108991770A (zh) * | 2018-07-19 | 2018-12-14 | 齐齐哈尔大学 | 新型中草药自动取药柜 |
| CN109975034A (zh) * | 2019-04-19 | 2019-07-05 | 重庆凯瑞汽车试验设备开发有限公司 | 一种重型底盘测功机道路阻力模拟控制系统及方法 |
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