CN205837891U - 振动盘自动控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及振动盘自动控制装置，包括：用于接入交流电的交流电源接口，用于接入传感器的传感器接口，用于接入振动盘线圈的振动盘接口，用于接入可变电阻的可变电阻接口，控制电源，启停控制模块，单相触冲形成电路和开关装置；本装置结构简单、传感器及控制电路的绝大部份不带危险的交流电，效率高，设有各种专业的接口以方便非专业人员安装维护，实现了振动盘控制的一体化。而且，启停控制模块设置了无料快速复位部分，及时清除记忆的有料信号，能有效避免振动盘卡振现象的发生，提高了振动盘的效率和寿命。该控制装置由纯硬件构成，该控制装置中的组成元器件均为日常使用的元器件，并不涉及昂贵或者复杂的器件，投入成本较低。

Description

振动盘自动控制装置

技术领域

本实用新型涉及振动盘自动控制装置。

背景技术

振动盘是一种自动组装或自动加工机械的辅助送料设备。它能把各种产品有序地排列出来，配合自动组装设备将产品各个部位组装起来成为完整的一个产品，或者配合自动加工机械完成对工件的加工。振动盘料盘下面有脉冲电磁铁，可以使料盘作垂直或左右方向振动，由倾斜的弹簧片带动料斗绕其垂直轴做扭摆振动。料斗内零件，由于受到这种振动而沿螺旋轨道上升。在上升的过程中经过一系列轨道的筛选或者姿态变化，零件能够按照组装或者加工的要求呈统一状态自动进入组装或者加工位置。其工作目的是通过振动将无序工件自动有序定向排列整齐、准确地输送到下道工序。振动盘广泛应用于电子、五金、化工、塑胶、钟表业、电池、食品、连接器、医疗器械、医药、食品、玩具、文具、日常用品的制造等各个行业，是解决工业自动化设备供料的必须设备。振动盘除满足产品的定向排序外还可用于分选、检测、计数包装等，是一种现代化高科技产品。

另外，目前使用传感器+较为复杂的启动停止控制装置完成振动盘的自动控制。传感器为遮挡传感器或者压力传感器，当遮挡传感器被遮挡和不被遮挡的情况下，传感器能够输出两种不同的信号；或者当压力传感器检测到物件的压力或者没有检测到物件的压力时，也能够对应输出两种信号。传感器设置在振动盘的传输轨道上，当物件正常通过传感器时，振动盘不能停振，而只有物件停留在传感器处(轨道物件满料)才能停振。目前，市场上的常规的振动盘控制装置结构中的控制部分由软件控制器以及外围的电路构成，不但比较复杂，易出现控制失效的情况，而且成本较高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种振动盘自动控制装置，用以解决现有的控制装置结构比较复杂的问题。

为实现上述目的，本实用新型的方案包括一种振动盘自动控制装置，包括有：用于接入交流电的交流电源接口、用于接入传感器的传感器接口、用于接入振动盘线圈的振动盘接口、用于接入可变电阻的可变电阻接口、控制电源、启停控制模块、触发开关、单相触冲形成电路和开关装置；

所述传感器接口输出连接所述启停控制模块；

所述启停控制模块，包含有比较器U1和电容C2，电容C2的电位变化的一端连接比较器U1的一个输入端，比较器U1的输出端为该启停控制模块的输出端；当传感器上有物料时，传感器输出低电位，对电容C2进行慢速充电或慢速放电；当传感器上无物料时，传感器输出高电位，对电容C2进行快速放电或快速充电；

所述的单相触冲形成电路包含有所述可变电阻接口、双向触发二极管DB、二极管D0、电容C、电阻R9、二极管D和电阻R10，所述串联支路中还串设有电阻R9和电阻R10，所述可变电阻接口、触发开关、电阻R9、电阻R10和电容C串联，电容C的电位变化的一端通过双向触发二极管DB控制连接所述开关装置，所述二极管D0与电容C反向并联，二极管D正向并联在电阻R10上；所述启停控制模块的输出端控制连接所述触发开关；

所述振动盘接口和所述开关装置串联；

所述控制电源，用于为传感器和启停控制模块提供直流工作电压。

所述开关装置为可控硅，所述触发开关为光耦元件，所述启停控制模块的输出端控制连接所述光耦元件的原边，所述光耦元件的副边串设在所述串联支路上。

所述的启停控制模块还包括比较器U2、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，控制电源正极通过电阻R1连接比较器U2的反相输入端，传感器的信号输出端连接比较器U2的反相输入端，电阻R2与电容C2串联后连接控制电源，电阻R2和电容C2的连接点连接比较器U2的输出端和比较器U1的同相输入端，电阻R3和电阻R4串联后连接控制电源，电阻R3和电阻R4的连接点连接比较器U2的同相输入端和比较器U1的反相输入端。

所述的启停控制模块还包括电阻R1、电阻R2、二极管D5、电阻R3和电阻R4，电阻R1、电阻R2和电容C2串联后连接控制电源，传感器的信号输出端连接电阻R1与电阻R2的连接点，电阻R2与电容C2的连接点连接比较器U1的反相输入端，电阻R3和电阻R4串联后连接控制电源，电阻R3和电阻R4的连接点连接比较器U1的同相输入端，电阻R2与二极管D5正向并联。

所述控制电源由电阻R5、电容C1、电容C3、稳压二极管DW、二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4构成；二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4组成一个单相全波整流桥，整流桥的直流端为控制电源的正负极，交流电的火线通过电容C3连接二极管D1和D2的连接点，电容C3与电阻R5并联，交流电的地线连接二极管D3和D4的连接点，电容C1与稳压二极管DW并联后连接控制电源。

所述的控制电源由电阻R5、电容C1、电容C3、稳压二极管DW、二极管D1和二极管D2构成；二极管D1和D2组成一个单相半波整流桥，整流桥的直流端为控制电源的正负极，交流电的火线通过电容C3连接二极管D1和D2的连接点，电容C3与电阻R5并联，电容C1与稳压二极管DW并联后连接控制电源。

所述的控制电源由降压变压器B2、电容C1、二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4构成；二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4组成一个单相全波整流桥，整流桥的直流端为控制电源的正负极，交流电通过降压变压器B2整流桥的交流侧，电容C1连接控制电源。

所述的可控硅为单向可控硅或双向可控硅。

本实用新型提供的振动盘自动控制装置中，当物件堆积在振动盘上时，此时就需停止振动盘，所以，当物件堆积在振动盘上时，控制振动盘振动回路中的开关断开，振动回路断开，振动盘不再振动，节约了电能，保证了振动盘的正常工作，防止物件堆积在振动盘上造成生产停滞的后果。与现有装置相比，本装置结构简单、传感器及控制电路均不带危险的交流电，效率高，设有各种专业的接口以方便非专业人员安装维护，实现了振动盘控制的一体化。启停控制模块设置了无料快速复位部分，及时清除记忆的有料信号，能有效避免振动盘卡振现象的发生，提高了振动盘的效率和寿命。该控制装置由纯硬件构成，避免控制器因内部软件故障而造成控制出现错误的情况，并且该控制装置中的组成元器件均为日常使用的元器件，并不涉及昂贵或者复杂的器件，投入成本较低。

附图说明

图1是振动盘自动控制装置整体结构组成框图；

图2是振动盘自动控制装置第一种实施例的电路结构图；

图3是振动盘自动控制装置第二种实施例的电路结构图；

图4是振动盘自动控制装置第三种实施例的电路结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

如图1所示，振动盘自动控制装置，主要包括：用于接入交流电的交流电源接口，用于接入传感器的传感器接口，用于接入振动盘线圈的振动盘接口，用于接入可变电阻的可变电阻接口，控制电源，启停控制模块，单相触冲形成电路和开关装置；控制电源用于为传感器和启停控制模块提供直流工作电压。

传感器接口输出连接启停控制模块。

启停控制模块，包含有比较器U1和电容C2，电容C2的电位变化的一端连接比较器U1的一个输入端，比较器U1的输出端为该启停控制模块的输出端；当传感器上有物料时，传感器输出低电位，对电容C2进行慢速充电或者慢速放电；当电容C2上的电压小于设定值时，比较器U1输出低电位，当电容C2上的电压大于设定值时，比较器U1输出高电位；当传感器上无物料时，传感器输出高电位，对电容C2进行快速放电或快速充电；根据比较器U1输出的信号并根据后续的电路控制振动盘振动。

传感器的输出信号送入启停控制模块，当物料通过传感器时，通过相应的控制电路慢速向记忆电容C2充电；未检测到物料时，通过相应的控制电路使记忆电容C2快速放电，使记忆电容C2记忆的信息迅速复位，使记忆电容C2记忆的有料信息均从零位开始。只有记忆电容C2记忆的有物料信息量大于设定值时，即物料经过传感器的时间大于设定值时，才使比较器U1输出端与直流电源负极断开，停止振动盘振动。启停控制模块除完成对振动盘的启动停止控制外，还有效避免了振动盘卡振现象的发生。本实用新型中的快速和慢速只是用于区别这两个速度，说明这两个速度中，其中一个要比另一个快，即快速比慢速要快，并不是指代两者的具体速度。

单相触冲形成电路包含有可变电阻接口、双向触发二极管DB、二极管D0和电容C，可变电阻接口、触发开关和电容C串联构成的串联支路与开关装置并联，二极管D0与电容C反向并联，电容C的电位变化的一端通过双向触发二极管DB控制连接开关装置，启停控制模块的输出端控制连接触发开关。在本实施例中，触发开关为光耦元件，开关装置为可控硅，作为其他的实施例，触发开关可开关装置均可以为其他类型的控制开关，比如：IGBT或者其他的全控型开关器件。所以，启停控制模块的输出信号经光电隔离后送入单相触冲形成电路，单相触冲形成电路中的触发二极管DB控制连接可控硅。

振动盘接口和开关装置串联形成供电线路，该供电线路连接交流电之后形成振动盘的供电回路。

当传感器上无物料时，传感器输出高电位，对电容C2进行快速放电，比较器U1输出低电位，或者当电容C2上的电压小于设定值时，控制光电隔离元件的输出侧接通，如果加在可控硅上的电压为正时，该正电压通过可变电阻和光电隔离元件的输出侧向电容C充电，当电容C上的电压大于双向触发二极管DB的击穿电压时，电容C通过触发二极管DB向可控硅的触发极放电，可控硅导通，振动盘线圈得电振动；另外，通过调整可变电阻的大小，可以方便改变触发二极管DB击穿的动作时机，从而方便改变振动盘的振幅；而当可控硅上的电压为负时，在二极管D0的作用下，电容C两端电压维持在二极管D0的导通压降上，触发二极管DB无法击穿，可控硅反向无法导通，实现了振动盘的单向调压。而当传感器上有物料时，光电隔离的输出侧断开，无论加在可控硅上的电压正负，电容C两侧电压不会改变，触发二极管DB无法击穿，可控硅无法导通，从而实现了振动盘的启动和停止控制。

交流电源通过交流电源接口引入本装置，其一路通过整流后变成控制电源，供外接的传感器及本装置的启停控制模块工作电源；另一路直接送入可控硅及单相触冲形成电路，作为供电电源。

单相触冲形成电路综合启停控制模块输出的开关信号和经可变电阻接口送入的电阻阻值变化连续模拟信号，形成可控硅的单向触发脉冲，直接控制可控硅的开通时机，完成可控硅实现启动停止控制和单向调压功能。

针对该控制装置，以下给出几种具体的控制电路。

控制装置的电路一

如图2所示，该控制装置包括控制电源、启停控制模块、单相触冲形成电路、光电隔离、可控硅和J1、J2、J3、J4四个对外连接的接口。其中，J1接口外接振动盘线圈；J2接口外接振幅调整可变电阻；J3接口外接传感器；J4接口外接交流电源。

控制电源由电阻R5、电容C1、电容C3、稳压二极管DW、二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4构成；二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4组成一个单相全波整流桥，整流桥的直流端为控制电源的正负极，交流电的火线通过电容C3连接二极管D1和D2的连接点，电容C3与电阻R5并联，交流电的地线连接二极管D3和D4的连接点，电容C1与稳压二极管DW并联后连接控制电源。该控制电源除向整个控制部份提供直流电源外，还通过J3接口向传感器提供电源。

启停控制模块除了比较器U1和电容C2之外，还包括比较器U2、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，控制电源正极通过电阻R1连接比较器U2的反相输入端，传感器的信号输出端连接比较器U2的反相输入端，电阻R2与电容C2串联后连接控制电源，电阻R2和电容C2的连接点连接比较器U2的输出端和比较器U1的同相输入端，电阻R3和电阻R4串联后连接控制电源，电阻R3和电阻R4的连接点连接比较器U2的同相输入端和比较器U1的反相输入端。当传感器未检测到物料时输出高电位，比较器U2的输出端对直流电源负极接通，记忆电容C2迅速放电，比较器U1输出端对直流电源负极接通，光电隔离的输入侧得电，光电隔离的输出接通，振动盘得电线圈振动；当传感器检测到物料时输出低电位，比较器U2的输出端对直流电源负极断开，记忆电容C2通过电阻R2缓慢充电，只要其充电电压低于分压电阻R3、R4间的电压，比较器U1输出端仍然维持对直流电源负极接通，光电隔离的输入侧得电，光电隔离的输出接通，振动盘线圈仍然得电振动，从而保证了物料正常通过时，振动盘不停止振动；只有物料通过时间超过C2电容充电到分压电阻R3、R4间的电压时，比较器U1输出端才断开，振动盘才停止振动。

光电隔离元件为可控硅光电耦合器MOC，它的输入侧一端连接直流电源正极，另一端通过电阻R8连接比较器U1的输出端。

单相触冲形成电路包含有双向触发二极管DB、二极管D0、二极管D、电阻R9、电阻R10和电容C；可变电阻接口、光耦元件的输出端、电阻R9、电阻R10和电容C依次串联形成一个串联支路，二极管D0与电容C反向并联，电阻R10与二极管D正向串联，该串联支路与可控硅并联，即该支路的两端分别连接可控硅的阳极和阴极；电容C的电位变化的一端通过双向触发二极管DB控制连接可控硅。

当传感器上无物料时，传感器输出高电位，对电容C2进行放电，比较器U1输出低电位，或者当电容C2上的电压小于电阻R3和电阻R4的分压电压时，控制光电隔离元件的输出侧接通，如果此时加在可控硅上的电压为正时，该正电压通过可变电阻、光电隔离的输出侧、电阻R9、二极管D向电容C充电，当电容C上的电压大于双向触发二极管DB的击穿电压时，电容C通过触发二极管DB向可控硅的触发极放电，可控硅导通，振动盘线圈得电振动；另外，通过调整可变电阻的大小，可以方便改变触发二极管DB击穿的动作时机，从而方便改变振动盘的振幅；而如果可控硅上的电压为负时，在二极管D0的作用下，电容C两端电压维持在二极管D0的导通压降上，触发二极管DB无法击穿，可控硅反向无法导通，实现了振动盘的单向调压。而当传感器上有物料时，且物料通过时间超过C2电容充电到分压电阻R3、R4间的电压时，比较器U1输出端断开，光电隔离的输出侧断开，无论加在可控硅上的电压正负，电容C两侧电压不会改变，触发二极管DB无法击穿，可控硅无法导通，从而实现了振动盘的启动和停止控制。

作为一个具体的实施方式，选用一块LM393双比较器集成电路作为两个电压比较器U1、U2；其六个二极管均选用1N4004整流二极管；电容C0选用0.01μF/630V的电容；电容C3选用0.47μF/400V的电容；电容C选用0.10μF/63V；电容C2选用0.47μF/63V；电容C1选用1000μF/35V；电阻R1、R2、R3、R4、R5、R8、R9、R10分别选用5.1kΩ、1MΩ、51kΩ、51kΩ、1MΩ、300Ω、20kΩ和1MΩ，其功率均选1/8W；电阻R0选用20Ω1/4W；稳压二极管DW选用9.1V、1W；可控硅光电耦合器MOC选用MOC4060；双向触发二极管DB选用DB3；可控硅BT选用普通单向可控硅。另外，J4接口接入220V/50Hz的交流电压后，经过电容C1、C3，电阻R5，整流二极管D1、D2、D3、D4和稳压二极管DW构成的控制电源电路后，会得到近10V(±5V)的控制直流电压，满足本控制装置及外接的传感器的供电要求(常规传感器工作电压为5-36V)。

控制装置的电路二

如图3所示，该电路与图2所示的电路的区别在于：由全控整流变成单相整流，因单相整流输出的电流只有全控整流的一半，因此，相应的C3电容容量由图2中的0.47μF提高到1μF；启停控制模块由双比较器变成单比较器，相应的控制电路作了调整。

具体不同如下：

控制电源由电阻R5、电容C1、电容C3、稳压二极管DW、二极管D1和二极管D2构成；二极管D1和D2组成一个单相半波整流桥，整流桥的直流端为控制电源的正负极，交流电的火线通过电容C3连接二极管D1和D2的连接点，电容C3与电阻R5并联，电容C1与稳压二极管DW并联后连接控制电源。在电容C1和稳压二极管DW的共同作用下，使直流电压维持在稳压二极管DW的稳压值上。

启停控制模块除了比较器U1和电容C2外，还包括电阻R1、电阻R2、二极管D5、电阻R3和电阻R4，电阻R1、电阻R2和电容C2串联后连接控制电源，传感器的信号输出端连接电阻R1与电阻R2的连接点，电阻R2与电容C2的连接点连接比较器U1的反相输入端，电阻R3和电阻R4串联后连接控制电源，电阻R3和电阻R4的连接点连接比较器U1的同相输入端，电阻R2与二极管D5正向并联。该方案与上方案相比，不同之处在于：当未检测到物料时，通过二极管D5向电容C2迅速充电；而当检测到物料时，因二极管D5反向截止，电容C2只能通过R2缓慢放电；因比较器U1输入侧的接线与上方案相反，两次相反之后，比较器U1的输出效果与上方案完全相同。

从表面看，该电路结构节省了一个比较器，节省了一个二极管，但因市场一个比较器的集成电路与两个比较器的集成电路价格相当，且LM393双比较器的价格只有一元左右，该方式还是选用LM393，因此，没有节省集成电路的成本。同时，因电容C3的容量增加，反而增加了成本。

控制装置的电路三

如图4所示，该电路结构与图2中的电路结构的区别在于：交流电源通过一个变压器连接到整流桥，所以电流由电容降压式变为变压器降压式；可控硅BT由单向变为双向。

具体不同如下：

控制电源由降压变压器B2、电容C1、二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4构成；二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4组成一个单相全波整流桥，整流桥的直流端为控制电源的正负极，交流电通过降压变压器B2整流桥的交流侧，电容C1连接控制电源。降压变压器无论成本、体积和损耗均比电容降压高，因此，本方案成本适当要提高。但因控制电路及外接的传感器与交流电源之间没有电气连接，因此，比方案1和方案2更安全。

可控硅BT由单向变为双向，因单相触冲形成电路，只在交流电源电压为正是才能形成触发脉冲，因此，无论可控硅是单向或是双向的，其控制效果完全相同。

该电路具体的控制过程与图2中的电路的控制过程相同，这里不做赘述。

上述三个电路分别属于三个不同的实施方式，所以，三个附图中的各个元器件的标记可以重复使用，根据不同的电路来各自区分。

上述三个实施例中，直流电源为该控制装置中的整流模块的直流端，作为其他的实施例，整流模块无需设置，直流电源使用独立的电源装置。

以上给出了具体的实施方式，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。本实用新型的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本实用新型的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种振动盘自动控制装置，其特征在于，包括有：用于接入交流电的交流电源接口、用于接入传感器的传感器接口、用于接入振动盘线圈的振动盘接口、用于接入可变电阻的可变电阻接口、控制电源、启停控制模块、触发开关、单相触冲形成电路和开关装置；

所述传感器接口输出连接所述启停控制模块；

所述启停控制模块，包含有比较器U1和电容C2，电容C2的电位变化的一端连接比较器U1的一个输入端，比较器U1的输出端为该启停控制模块的输出端；当传感器上有物料时，传感器输出低电位，对电容C2进行慢速充电或慢速放电；当传感器上无物料时，传感器输出高电位，对电容C2进行快速放电或快速充电；

所述的单相触冲形成电路包含有所述可变电阻接口、双向触发二极管DB、二极管D0、电容C、电阻R9、二极管D和电阻R10，所述可变电阻接口、触发开关、电阻R9、电阻R10和电容C串联形成一个串联支路，电容C的电位变化的一端通过双向触发二极管DB控制连接所述开关装置，所述二极管D0与电容C反向并联，二极管D正向并联在电阻R10上；所述启停控制模块的输出端控制连接所述触发开关；

所述振动盘接口和所述开关装置串联；

所述控制电源，用于为传感器和启停控制模块提供直流工作电压。

2.根据权利要求1所述的振动盘自动控制装置，其特征在于，所述开关装置为可控硅，所述触发开关为光耦元件，所述启停控制模 块的输出端控制连接所述光耦元件的原边，所述光耦元件的副边串设在所述串联支路上。

3.根据权利要求1所述的振动盘自动控制装置，其特征在于，所述的启停控制模块还包括比较器U2、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，控制电源正极通过电阻R1连接比较器U2的反相输入端，传感器的信号输出端连接比较器U2的反相输入端，电阻R2与电容C2串联后连接控制电源，电阻R2和电容C2的连接点连接比较器U2的输出端和比较器U1的同相输入端，电阻R3和电阻R4串联后连接控制电源，电阻R3和电阻R4的连接点连接比较器U2的同相输入端和比较器U1的反相输入端。

4.根据权利要求1所述的振动盘自动控制装置，其特征在于，所述的启停控制模块还包括电阻R1、电阻R2、二极管D5、电阻R3和电阻R4，电阻R1、电阻R2和电容C2串联后连接控制电源，传感器的信号输出端连接电阻R1与电阻R2的连接点，电阻R2与电容C2的连接点连接比较器U1的反相输入端，电阻R3和电阻R4串联后连接控制电源，电阻R3和电阻R4的连接点连接比较器U1的同相输入端，电阻R2与二极管D5正向并联。

5.根据权利要求1所述的振动盘自动控制装置，其特征在于，所述控制电源由电阻R5、电容C1、电容C3、稳压二极管DW、二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4构成；二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4组成一个单相全波整流桥，整流桥的直流端为控制电源的正负极，交流电的火线通过电容C3连接二极 管D1和D2的连接点，电容C3与电阻R5并联，交流电的地线连接二极管D3和D4的连接点，电容C1与稳压二极管DW并联后连接控制电源。

6.根据权利要求1所述的振动盘自动控制装置，其特征在于，所述的控制电源由电阻R5、电容C1、电容C3、稳压二极管DW、二极管D1和二极管D2构成；二极管D1和D2组成一个单相半波整流桥，整流桥的直流端为控制电源的正负极，交流电的火线通过电容C3连接二极管D1和D2的连接点，电容C3与电阻R5并联，电容C1与稳压二极管DW并联后连接控制电源。

7.根据权利要求1所述的振动盘自动控制装置，其特征在于，所述的控制电源由降压变压器B2、电容C1、二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4构成；二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4组成一个单相全波整流桥，整流桥的直流端为控制电源的正负极，交流电通过降压变压器B2整流桥的交流侧，电容C1连接控制电源。

8.根据权利要求2所述的振动盘自动控制装置，其特征在于，所述的可控硅为单向可控硅或双向可控硅。