CN207909609U

CN207909609U - 一种全自动型网络直流电阻箱

Info

Publication number: CN207909609U
Application number: CN201721043499.XU
Authority: CN
Inventors: 曹军; 高银浩
Original assignee: Henan Institute of Science and Technology
Current assignee: Henan Institute of Science and Technology
Priority date: 2017-08-21
Filing date: 2017-08-21
Publication date: 2018-09-25
Anticipated expiration: 2027-08-21

Abstract

本实用新型公开了一种全自动型网络直流电阻箱，控制方式分为输入键盘控制、通过U盘接口电路1或U盘接口电路2连接到电脑通过上位机控制、通过以太网接口电路连接到网络实现远程的控制和监测，也就是电阻箱的各种工作状态、模式可以通过电阻箱上设置的按钮进行调整，也可以通过上位机端调整、也可以通过internet网络进行控制和监测，产品带有高清液晶显示屏显示电阻箱的各种工作状态和控制参数，有效地通过精密机械装置和传动构件与智能硬件和网络系统的完美设计，解决了当前此类产品都是触点调整机构，造成磨损多，寿命短，维护成本高的问题。

Description

一种全自动型网络直流电阻箱

技术领域

本实用新型涉及电阻箱技术领域，特别是涉及一种全自动型网络直流电阻箱。

背景技术

当前国内外的直流电阻箱设计大多是手动旋钮式、滑道式等手动方式；自动型的均为控制电阻网络继电器通断的方式，而继电器的触点电阻存在误差大、易损坏的缺点。

在高速发展的今天，这种传统的电阻箱在使用时，明显是费时费力，在实验时，需要专人看管、调整，手动记录数值，非常繁琐，由于都是触点调整机构，造成磨损多，寿命短，增加了维护成本，而全自动智能型网络电阻箱是通过精密机械装置和传动构件与智能硬件和网络系统的完美设计，解决的当前此类产品的众多缺点，并创造性的将其智能化、网络化，远程化方便人们使用。所以本实用新型提供一种新的方案来解决此问题。

实用新型内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型之目的在于提供一种全自动型网络直流电阻箱，具有构思巧妙、实用性强的特性，有效地通过精密机械装置和传动构件与智能硬件和网络系统的完美设计，解决了当前此类产品都是触点调整机构，造成磨损多，寿命短，维护成本高的问题。

其解决的技术方案是，一种全自动型网络直流电阻箱，包括电路结构和机械结构，所述电路结构包括MCU控制器、电源供电电路、液晶屏显示驱动电路、键盘输入控制电路、以太网接口电路、SD卡接口电路、磁编码电路、电机驱动电路、输出校准控制电路、U盘接口电路Ⅰ、U盘接口电路Ⅱ，所述MCU控制器与液晶屏显示驱动电路、键盘输入控制电路、以太网接口电路、SD 卡接口电路、磁编码电路、电机驱动电路、输出校准控制电路、U盘接口电路Ⅰ、U盘接口电路2 进行信息交换，电源供电电路为MCU控制器、液晶屏显示驱动电路、键盘输入控制电路、以太网接口电路、SD卡接口电路、磁编码电路、电机驱动电路、输出校准控制电路供电所述机械结构包括用于安装电路结构的电路板、两相四线步进电机、电机固定板和线圈电阻组件；所述线圈电阻件包括线圈电阻、设置于两相四线步进电机输出轴下端与静触片贴合的旋转接触片；所述电路板上位于四线步进电机输出轴的上方设置有磁编码芯片，所述两相四线步进电机输出轴上端设置与磁编码芯片配合使用的磁铁；

所述两相四线步进电机与电机驱动电路电连接，用于驱动两相四线步进电机转动或停止，所述磁编码芯片与磁编码电路电连接，用于精确控制两相四线步进电机输出轴的转角。

优先地，所述线圈电阻有十个，1十个线圈电阻一组构成电阻矩阵；所述电阻矩阵共有六个，阻值分别为101Ω、100Ω、101Ω、102Ω、103Ω、104Ω；所述电阻矩阵串联连接形成电阻0～9999.9Ω的电阻网络；所述四线步进电机与电阻矩阵个数相等，分别位于电阻矩阵的上方。所述两相四线步进电机的输出轴上还设置有用于使旋转接触片与静触片上表面贴近的压簧。

优先地，所述MCU控制器采用的是STM32F103vet6为主控芯片，MCU控制器对磁编码芯片与磁铁位置关系进行控制用于对两相四线步进电机转角进行闭环制。

优先地，还包括用于不使用电脑端、网络远程端的对电阻箱进行操作和设置的人机交互界面板，所述人机交互界面板包括高清液晶显示屏、压线式接线柱和输入键盘；所述高清液晶显示屏与液晶屏显示驱动电路电连接，输入键盘与键盘输入控制电路电连接，所述压线式接线柱连接于电路板上。

由于以上技术方案的采用，本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

1、控制方式分为输入键盘控制、通过U盘接口电路Ⅰ或U盘接口电路Ⅱ连接到电脑通过上位机控制、通过以太网接口电路连接到网络实现远程的控制和监测，也就是电阻箱的各种工作状态、模式可以通过电阻箱上设置的按钮进行调整，也可以通过上位机端调整、也可以通过 internet网络进行控制和监测，产品带有高清液晶显示屏显示电阻箱的各种工作状态和控制参数，有效地通过精密机械装置和传动构件与智能硬件和网络系统的完美设计，解决了当前此类产品都是触点调整机构，造成磨损多，寿命短，维护成本高的问题。

2、MCU控制器通过控制电机的转动角度从而控制触点位置达到控制输出不同阻值的目的，电机主要目的就是为了根据MCU控制器的指令带动动触点旋转到指定的位置，目的是为了保证电阻动触点和静触片有良好的接触，不仅在结构上采用的压簧结构，而且在材料上也对动、静触片选用了铜材料，这样目的就是为了保证输出阻值的精度，具有很大的实用价值。

3、电阻矩阵共有六个，分别为101Ω、100Ω、101Ω、102Ω、103Ω、104Ω；每一个电阻矩阵都有0-9刻度的十个阻值的高精度的线圈电阻组成，每一个电阻矩阵上都设有静触片，再将这个电阻矩阵串联起来也就形成了电阻0～9999.9Ω的电阻网络，控制精度范围大且精确。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型一种全自动型网络直流电阻箱的电路图。

图2为本实用新型一种全自动型网络直流电阻箱的电路程序流程原理图。

图3为本实用新型一种全自动型网络直流电阻箱的机械结构图。

图4为本实用新型一种全自动型网络直流电阻箱的电阻矩阵图。

图5为本实用新型一种全自动型网络直流电阻箱的两相四线步进电机图。

图6为本实用新型一种全自动型网络直流电阻箱的磁编码芯片示意图。

图7为本实用新型一种全自动型网络直流电阻箱的人机交互界面板图。

附图标号说明：1-电路板2-磁铁3-两相四线步进电机4-电机固定板5-压簧6-旋转接触片7- 连接盘8-电阻矩阵9-底座10-静触片11-高精度的线圈电阻14-电阻动触点15-磁编码芯片17-高清液晶显示屏18-压线式接线柱19-输入键盘。

具体实施方式

有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至附图7对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。

下面将参照附图描述本实用新型的各示例性的实施例。

实施例一，一种全自动型网络直流电阻箱，包括电路结构和机械结构，所述电路结构包括 MCU控制器、电源供电电路、液晶屏显示驱动电路、键盘输入控制电路、以太网接口电路、SD卡接口电路、磁编码电路、电机驱动电路、输出校准控制电路、U盘接口电路Ⅰ、U盘接口电路Ⅱ，所述MCU控制器与液晶屏显示驱动电路、键盘输入控制电路、以太网接口电路、SD卡接口电路、磁编码电路、电机驱动电路、输出校准控制电路、U盘接口电路Ⅰ、U盘接口电路Ⅱ进行信息交换，电源供电电路为MCU控制器、液晶屏显示驱动电路、键盘输入控制电路、以太网接口电路、SD卡接口电路、磁编码电路、电机驱动电路、输出校准控制电路供电，所述机械结构包括用于安装电路结构的电路板1、两相四线步进电机3、电机固定板4和线圈电阻组件；所述线圈电阻件包括线圈电阻11、用于连接线圈电阻11的连接盘7、设置于连接盘7上的用于改变阻值的静触片10、设置于两相四线步进电机3输出轴下端与静触片10贴合的旋转接触片6；所述电路板1上位于四线步进电机3输出轴的上方设置有磁编码芯片15，所述两相四线步进电机3输出轴上端设置与磁编码芯片15配合使用的磁铁2；

所述两相四线步进电机3与电机驱动电路电连接，用于驱动两相四线步进电机3转动或停止，所述磁编码芯片15与磁编码电路电连接，用于精确控制两相四线步进电机3输出轴的转角。

所述MCU控制器通过U盘接口电路Ⅰ或U盘接口电路Ⅱ实现参数配置，并通过液晶屏显示驱动电路、键盘输入控制电路、以太网接口电路、SD卡接口电路、磁编码电路、电机驱动电路、输出校准控制电路、U盘接口电路Ⅰ、U盘接口电路2接收数据或命令信息，分析数据或命令信息并执行数据或命令操作，其具体控制方式分为输入键盘19控制、通过U盘接口电路Ⅰ或U盘接口电路Ⅱ连接到电脑通过上位机控制、通过以太网接口电路连接到网络实现远程的控制和监测，也就是电阻箱的各种工作状态、模式可以通过电阻箱上设置的按钮进行调整，也可以通过上位机端调整、也可以通过internet网络进行控制和监测，产品带有高清液晶显示屏17显示电阻箱的各种工作状态和控制参数；MCU控制器得到要输出电阻值的指令后，将电阻值的对应的数据转成步进电机要走的步数，然后将控制步进电机运动，步进电机在完成运动后MCU控制器会对电机运动结果进行检测，也就是检测电阻箱输出的电阻值和实际命令的电阻值是否一致，如果不一致，MCU控制器会对误差进行计算，然后再次通过步进电机进行微调，直至输出电阻值和指令电阻值一致时候，MCU控制器接通输出回路电阻对外输出，在MCU控制器没有完成精度检测之前电阻箱对外是不输出电阻的，也就是电阻箱对外输出端电阻输出电阻为无穷大，知道电阻箱完成精度检测后准确的阻值才会从输出端输出，这样以来能够有效的解决电阻箱的静态、动态、干扰误差；所述MCU控制器采用的是STM32F103vet6为主控芯片，运算处理速度高、可靠性稳定性好、功耗低，片上自带有丰富的外设接口，具有告诉12位高速AD，稳定的多通道PWM输出，MCU 控制器对两相四线步进电机3采用闭环控制，也即是即是检测两相四线步进电机3的真实旋转角度采用了磁编码技术，附图6中向充磁的磁铁，其中编码器是12位精度，对电机角度的控制可达到0.0879°，此精度误差范围在±1.5°。

实施例二，在实施例一的基础上，所述机械结构包括电路板1、电机固定板4和底座9，底座 9与电阻矩阵8通过螺丝固定在一起，电机固定板4通过连接盘7和电阻矩阵8相连，且连接盘7和电机固定板4中间设有压簧5，电机固定板4和电路板1中间设有两相四线步进电机3，两相四线步进电机3轴上固定的轴向充磁的磁铁2与电路板1直接接触固定在一起；所述电阻矩阵8共有6个，分别为101Ω电阻矩阵、100Ω电阻矩阵、101Ω电阻矩阵、102Ω电阻矩阵、103Ω电阻矩阵、 104Ω电阻矩阵；每一个电阻矩阵8都有0-9刻度的十个阻值的高精度的线圈电阻11组成，每一个电阻矩阵8上都设有静触片10，再将这6个电阻矩阵串联起来也就形成了电阻0～9999.9Ω的电阻网络；

所述两相四线步进电机3与电阻矩阵8对应也共有6个，两相四线步进电机3上设有与静触片 10对应的电阻动触点14，且电阻动触点14与步进电机3设置了压簧5，MCU控制器通过控制电机的转动角度从而控制触点位置达到控制输出不同阻值的目的，电机主要目的就是为了根据MCU控制器的指令带动动触点旋转到指定的位置，压簧5的主要作用就是起到一个涨力的作用，目的是为了保证电阻动触点14和静触片10有良好的接触，不仅在结构上采用的压簧结构，而且在材料上也对动、静触片选用了铜材料，这样目的就是为了保证输出阻值的精度。

实施例三，在实施例二的基础上，该电阻箱还设置了人机交互界面板，其上设有高清液晶显示屏17、压线式接线柱18和输入键盘19，在不使用电脑端、网络远程端的情况下仍然可以轻松的对电阻箱进行操作和设置。

本实用新型具体使用时，一种全自动型网络直流电阻箱，包括电路结构和机械结构，所述电路结构包括MCU控制器、电源供电电路、液晶屏显示驱动电路、键盘输入控制电路、以太网接口电路、SD卡接口电路、磁编码电路、电机驱动电路、输出校准控制电路、U盘接口电路Ⅰ、U 盘接口电路Ⅱ，所述MCU控制器与液晶屏显示驱动电路、键盘输入控制电路、以太网接口电路、 SD卡接口电路、磁编码电路、电机驱动电路、输出校准控制电路、U盘接口电路Ⅰ、U盘接口电路2进行信息交换，电源供电电路为MCU控制器、液晶屏显示驱动电路、键盘输入控制电路、以太网接口电路、SD卡接口电路、磁编码电路、电机驱动电路、输出校准控制电路供电；MCU控制器通过U盘接口电路Ⅰ或U盘接口电路Ⅱ实现参数配置，并通过液晶屏显示驱动电路、键盘输入控制电路、以太网接口电路、SD卡接口电路、磁编码电路、电机驱动电路、输出校准控制电路、U盘接口电路1、U盘接口电路Ⅱ接收数据或命令信息，分析数据或命令信息并执行数据或命令操作，其具体控制方式分为输入键盘19控制、通过U盘接口电路Ⅰ或U盘接口电路2连接到电脑通过上位机控制、通过以太网接口电路连接到网络实现远程的控制和监测，也就是电阻箱的各种工作状态、模式可以通过电阻箱上设置的按钮进行调整，也可以通过上位机端调整、也可以通过internet网络进行控制和监测，产品带有高清液晶显示屏17显示电阻箱的各种工作状态和控制参数；MCU控制器对两相四线步进电机3采用闭环控制，也即是即是检测两相四线步进电机3 的真实旋转角度采用了磁编码技术，其中编码器是12位精度，对电机角度的控制可达到 0.0879°，此精度误差范围在±1.5°，MCU控制器控制电机的转动角度从而控制触点位置达到控制输出不同阻值的目的，不仅电机主要目的就是为了根据MCU控制器的指令带动动触点旋转到指定的位置，在不使用电脑端、网络远程端的情况下可以通过人机交互界面板仍然可以轻松的对电阻箱进行操作和设置。

以上所述是结合具体实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型具体实施仅局限于此；对于本实用新型所属及相关技术领域的技术人员来说，在基于本实用新型技术方案思路前提下，所作的拓展以及操作方法、数据的替换，都应当落在本实用新型保护范围之内。

Claims

1.一种全自动型网络直流电阻箱，包括电路结构和机械结构，其特征在于，所述电路结构包括MCU控制器、电源供电电路、液晶屏显示驱动电路、键盘输入控制电路、以太网接口电路、SD卡接口电路、磁编码电路、电机驱动电路、输出校准控制电路、U盘接口电路Ⅰ、U盘接口电路Ⅱ，所述MCU控制器与液晶屏显示驱动电路、键盘输入控制电路、以太网接口电路、SD卡接口电路、磁编码电路、电机驱动电路、输出校准控制电路、U盘接口电路Ⅰ、U盘接口电路Ⅱ进行信息交换，电源供电电路为MCU控制器、液晶屏显示驱动电路、键盘输入控制电路、以太网接口电路、SD卡接口电路、磁编码电路、电机驱动电路、输出校准控制电路供电；所述机械结构包括用于安装电路结构的电路板（1）、两相四线步进电机（3）、电机固定板（4）和线圈电阻组件；所述线圈电阻件包括线圈电阻（11）、设置于两相四线步进电机（3）输出轴下端与静触片（10）贴合的旋转接触片（6）；所述电路板（1）上位于两相四线步进电机（3）输出轴的上方设置有磁编码芯片（15），所述两相四线步进电机（3）输出轴上端设置与磁编码芯片（15）配合使用的磁铁（2）；所述两相四线步进电机（3）与电机驱动电路电连接，用于驱动两相四线步进电机（3）转动或停止，所述磁编码芯片（15）与磁编码电路电连接，用于精确控制两相四线步进电机（3）输出轴的转角。

2.如权利要求1所述一种全自动型网络直流电阻箱，其特征在于：所述线圈电阻（11）有十个，十个线圈电阻（11）一组构成电阻矩阵（8）；所述电阻矩阵（8）共有六个，阻值分别为101Ω、100Ω、101Ω、102Ω、103Ω、104Ω；所述电阻矩阵（8）串联连接形成电阻0~9999.9Ω的电阻网络；所述两相四线步进电机（3）与电阻矩阵（8）个数相等，分别位于电阻矩阵（8）的上方。

3.如权利要求2所述一种全自动型网络直流电阻箱，其特征在于，所述两相四线步进电机（3）的输出轴上还设置有用于使旋转接触片（6）与静触片（10）上表面贴近的压簧（5）。

4.如权利要求1-3任一权利要求所述一种全自动型网络直流电阻箱，其特征在于，所述MCU控制器采用的是STM32F103vet6为主控芯片，MCU控制器对磁编码芯片（15）与磁铁（2）位置关系进行控制用于对两相四线步进电机（3）转角进行闭环制。

5.如权利要求1所述一种全自动型网络直流电阻箱，其特征在于，还包括用于不使用电脑端、网络远程端的对电阻箱进行操作和设置的人机交互界面板，所述人机交互界面板包括高清液晶显示屏（17）、压线式接线柱（18）和输入键盘（19）；所述高清液晶显示屏（17）与液晶屏显示驱动电路电连接，输入键盘（19）与键盘输入控制电路电连接，所述压线式接线柱（18）连接于电路板（1）上。