CN209367625U - 一种高精度控制板模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种高精度控制板模块，涉及电梯门的高精度传感器模块技术领域，包括控制板模块和外形圈盘，外形圈盘固定于控制板模块底端，外形圈盘中部镂空有内环，该种高精度控制板模块，其模块使得用户方便地使用RS232、总线等方式连接至我们的电机控制板模块，接收到相应的质量信号之后，DSP芯片通过运算处理，调节PWM波形占空比来对电机转速进行控制，同时考虑到电机在运转过程中的过流、过压和欠压等故障保护措施，为了提高控制精度和调速性能，采用速度、电流和位置的三闭环控制，解决了现有交直流电机方案均需要外围主控设备提供驱动电流或者是驱动信号，不利于电梯的模块化开发，也不利于后期电梯的检查与维修的问题。

Description

一种高精度控制板模块

技术领域

本实用新型涉及电梯门的高精度传感器模块技术领域，具体为一种高精度控制板模块。

背景技术

门控系统是电梯控制系统中一个非常重要的子系统。相对于整个电梯控制系统来说，由于它的动作最频繁并且直接面对乘客，因此在实际应用中需要一个运行安全可靠、性能稳定门控制系统来为乘客服务。乘客对电梯门运行的一般要求是门在开或关的开始阶段要求速度快，在开或关的结束阶段要求门速慢。老式电梯门的控制及运行大多采用直流电机配以继电器、限位开关及电阻等器件来实现开、关门的控制，门在运行中依靠安装在轿门上的开关打板依次撞击装在轿顶上的各换速行程开关，逐渐短接分压电阻，从而改变直流电机电枢绕组两端的电压来实现调速，这种方法实现电梯开、关门的缺点是平稳性较差、调试较为困难、易受外界干扰、故障点多且故障率较高，已无法满足新型电梯门的技术要求。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提供了一种高精度控制板模块，其模块使得用户方便地使用RS232、总线等方式连接至我们的电机控制板模块，接收到相应的质量信号之后，DSP芯片通过运算处理，调节PWM波形占空比来对电机转速进行控制，同时考虑到电机在运转过程中的过流、过压和欠压等故障保护措施，为了提高控制精度和调速性能，采用速度、电流和位置的三闭环控制，解决了现有交直流电机方案均需要外围主控设备提供驱动电流或者是驱动信号，不利于电梯的模块化开发，也不利于后期电梯的检查与维修的问题。

本实用新型要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种高精度控制板模块，包括控制板模块和外形圈盘，所述外形圈盘固定于控制板模块底端，所述外形圈盘中部镂空有内环，所述外形圈盘上、左、右端均焊接有一块霍尔元件，所述霍尔元件与控制板模块表面电路电性连接，所述外形圈盘右侧分别焊接有微电机电子器件、ESD器件与DSP芯片，所述微电机电子器件与DSP芯片分别位于ESD器件的上下两端，所述微电机电子器件、ESD器件与DSP芯片均与控制板模块表面电路电性连接，所述ESD器件电路分别与霍尔元件、微电机电子器件、DSP芯片电路连通，所述微电机电子器件、ESD器件、霍尔元件表面均焊接有若干个引脚接口，所述引脚接口与控制板模块表面电路电性连接；所述控制板模块中由内而外分别电性连接有电流环、速度环与位置环，所述电流环、速度环与位置环均为环状电路系统。

优选地，所述控制板模块与外形圈盘连接处设有用于连接电机的RS232接口、总线接口，且控制板模块外侧RS232接口、总线接口与DSP芯片电性连接。

所述微电机电子器件内部制作有两个线圈，且微电机电子器件内部线圈为mile磁感应器件，所述微电机电子器件测量输出为A/B/I格式。

所述霍尔元件为一种根据霍尔效应制作的磁场传感器，且霍尔元件的电流测量规格与电压测量规格分别为50KA以及6400V，所述霍尔元件通过接口与DSP芯片链接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、该种高精度控制板模块，其控制板模块在控制板模块主体与安装用的外形圈盘处设有可外接的接口，其设计可以使得用户方便地使用RS232、总线等方式连接至电机控制板模块，在电机运转过程中，电流通过电机及其控制板模块芯片，接收到相应的质量信号之后，DSP芯片通过运算处理，调节PWM波形占空比来对电机转速进行控制，在设计中，主要考虑对输入信号进行采样与滤波，使得DSP能接受到精确的输入指令信号，同时考虑到电机在运转过程中的过流、过压和欠压等故障保护措施，为了提高控制精度和调速性能，采用速度、电流和位置的三闭环控制，利用三闭环控制来优化电机运转过程中，当电机的线圈快速从磁感应元件霍尔元件上面经过，实时检测出位置信息，电流检测环实时监控实际电机控制电流大小，做出加大或减小功率元件开关时间从而使输出电流做相应变化，从而控制电机运转速度。电流环速度环位置环形成整个闭环控制系统，对PID参数进行优化学习，从而实现高精度控制，相比过去电梯门采用单片机控制有刷电机这种损耗大、控制精度低、寿命不长的方案，本模块在安装时通过搭载在直流无刷电机上，不但可以有效地克服有刷直流电机由于换向火花产生的转矩变化和电磁干扰，而且配合了模块本身的DSP 驱动，控制精度也有很大的提升，可以供用户方便地去对电梯门开关时变化的速度、力矩等进行精确的控制；

2、且该种高精度控制板模块，利用其模块控制端与电梯门电机系统相对接，使得电机系统结合控制板模块进行控制，减少了传统电梯门加装感应器件以感应电梯门开关、传动机械结构控制端与电梯门之间控制端的相连结构，也使得电梯门的机械结构得以简化，有利于长期使用的寿命，为更换和维修也提供了方便，通过该种高精度控制板模块配合直流无刷电机平台，其电机的精确控制使得电梯门的开关更加柔和，可以实现零碰撞，有效地降低了碰撞产生的噪音和磨损，提高了系统的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型的电连接架构示意图。

图中标记：1控制板模块、2外形圈盘、3引脚接口、4微电机电子器件、5ESD器件、 6电流环、7速度环、8位置环、9霍尔元件、10DSP芯片。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，一种高精度控制板模块，包括控制板模块1和外形圈盘2，所述外形圈盘2固定于控制板模块1底端，所述外形圈盘2中部镂空有内环，所述外形圈盘2上、左、右端均焊接有一块霍尔元件9，所述霍尔元件9与控制板模块1表面电路电性连接，所述外形圈盘2右侧分别焊接有微电机电子器件4、ESD器件5与DSP芯片10，所述微电机电子器件4与DSP芯片10分别位于ESD器件5的上下两端，所述微电机电子器件4、ESD器件5与DSP芯片10均与控制板模块1表面电路电性连接，所述ESD器件5电路分别与霍尔元件9、微电机电子器件4、DSP芯片10电路连通，所述微电机电子器件4、ESD器件5、霍尔元件9表面均焊接有若干个引脚接口3，所述引脚接口3与控制板模块1表面电路电性连接，安装时，将之控制板模块1与外形圈盘2固定于所搭载的电机平台上端，并将之电机电路分别与霍尔元件9、微电机电子器件4、DSP芯片10以及控制板模块1本身结构电性连接，并可通过引脚接口3跳接电机局部电路来与电机连通，其中将微电机电子器件 4外侧线圈与电机线圈相绕；所述控制板模块1中由内而外分别电性连接有电流环6、速度环7与位置环8，所述电流环6、速度环7与位置环8均为环状电路系统，当电机的线圈快速从磁感应元件霍尔元件9上面经过，实时检测出位置信息，从而方便模块实时监控实际电机控制电流大小，做出加大或减小功率元件开关时间从而使输出电流做相应变化，从而控制电机运转速度，电流6、速度环7、位置环8、形成整个闭环控制系统，对PID参数进行优化学习，从而实现高精度控制。

综上所述，所述控制板模块1与外形圈盘2连接处设有用于连接电机的RS232接口、总线接口，且控制板模块1外侧RS232接口、总线接口与DSP芯片10电性连接，通过控制板模块1外侧设有的RS232接口、总线接口来适配各种电机的线路安装，提高了模块的适用性。

所述微电机电子器件4内部制作有两个线圈，且微电机电子器件4内部线圈为mile磁感应器件，所述微电机电子器件4测量输出为A/B/I格式，当电机交变得磁场从微电机电子器件4经过时，从而产生SIN/COS得旋变信号，同时DSP芯片10计算解析SIN/COS 三角位置，生成A/B/I格式的增量编码器信号，通过微电机电子器件4测量所输出的A/B/I 格式，与电机及其大部分电设备接口兼容，进一步提高了模块的适用性。

所述霍尔元件9为一种根据霍尔效应制作的磁场传感器，且霍尔元件9的电流测量规格与电压测量规格分别为50KA以及6400V，所述霍尔元件9通过接口与DSP芯片10链接，霍尔元件9根据霍尔效应原理，从而对通过微电机电子器件4线圈的电流进行感应，获取其控制电流大小。

其中本实用新型中应用的仪器：

微电机电子器件的型号为；

ESD器件的型号为PESD0603；

霍尔元件的型号为HX276T；

DSP芯片的型号为TMS320C；

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，应当指出的是，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高精度控制板模块，包括控制板模块（1）和外形圈盘（2），所述外形圈盘（2）固定于控制板模块（1）底端，其特征在于：所述外形圈盘（2）中部镂空有内环，所述外形圈盘（2）上、左、右端均焊接有一块霍尔元件（9），所述霍尔元件（9）与控制板模块（1）表面电路电性连接，所述外形圈盘（2）右侧分别焊接有微电机电子器件（4）、ESD器件（5）与DSP芯片（10），所述微电机电子器件（4）与DSP芯片（10）分别位于ESD器件（5）的上下两端，所述微电机电子器件（4）、ESD器件（5）与DSP芯片（10）均与控制板模块（1）表面电路电性连接，所述ESD器件（5）电路分别与霍尔元件（9）、微电机电子器件（4）、DSP芯片（10）电路连通，所述微电机电子器件（4）、ESD器件（5）、霍尔元件（9）表面均焊接有若干个引脚接口（3），所述引脚接口（3）与控制板模块（1）表面电路电性连接；所述控制板模块（1）中由内而外分别电性连接有电流环（6）、速度环（7）与位置环（8），所述电流环（6）、速度环（7）与位置环（8）均为环状电路系统。

2.根据权利要求1所述的一种高精度控制板模块，其特征在于：所述控制板模块（1）与外形圈盘（2）连接处设有用于连接电机的RS232接口、总线接口，且控制板模块（1）外侧RS232接口、总线接口与DSP芯片（10）电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种高精度控制板模块，其特征在于：所述微电机电子器件（4）内部制作有两个线圈，且微电机电子器件（4）内部线圈为mile磁感应器件，所述微电机电子器件（4）测量输出为A/B/I格式。

4.根据权利要求1所述的一种高精度控制板模块，其特征在于：所述霍尔元件（9）为一种根据霍尔效应制作的磁场传感器，且霍尔元件（9）的电流测量规格与电压测量规格分别为50KA以及6400V，所述霍尔元件（9）通过接口与DSP芯片（10）链接。