CN212846415U - 一种基于单片机的操作系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于单片机的操作系统，包括：触摸屏，所述触摸屏连接有单片机，所述单片机连接有伺服驱动器，所述触摸屏上设置有显示框以及控制按钮，所述伺服驱动器内安装有模拟开关，所述模拟开关型号为DG413，所述单片机上设有调整电路以及指令电路。实现上述技术方案，以单片机为核心，通过触摸屏来远程进行伺服驱动器工作参数的设置、显示单元，由触摸屏输入数字信号，经过单片机上调整电路与指令电路的处理，然后转换为模拟信号传送至伺服驱动器内，控制伺服驱动器的工作以及模拟开关，大大提高了人机交互能力，更加方便地对伺服电机进行实时监测和更改控制参数。

Description

一种基于单片机的操作系统

技术领域

本实用新型涉及控制系统技术领域，特别涉及一种基于单片机的操作系统。

背景技术

交流异步电动机是一种将电能转换为机械能的电力拖动装置，目前伺服驱动器是现代运动控制的重要组成部分，被广泛应用于控制交流异步电动机，在设计中普遍采用基于矢量控制的电路、速度、位置，伺服驱动器与交流异步电动机是不可分割的一套系统，通过编码器线缆和动力线缆连接，伺服驱动器接收控制器的控制指令，然后通过动力线缆驱动交流异步电动机，而交流异步电动机的实时位置，通过编码器线缆反馈至伺服驱动器，形成闭环控制。目前主流的伺服驱动器均采用数字信号处理器(DSP)作为控制核心，可以实现比较复杂的控制算法，实现数字化、网络化和智能化，但人机交互能力不强，通过伺服驱动器对伺服电机进行实时监测和更改控制参数时不够方便。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种基于单片机的操作系统，具有人机交互能力强且操作方便的优点。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种基于单片机的操作系统，包括：触摸屏，所述触摸屏上设有串行通讯连接端口，所述触摸屏通过串行通讯连接有单片机，所述单片机连接有用于控制交流异步电动机的伺服驱动器，所述触摸屏上设置有显示框以及控制按钮，所述伺服驱动器内安装有模拟开关，所述模拟开关型号为DG413，所述单片机上设有调整电路以及指令电路，所述调整电路由数字电位器以及运算放大器组成，所述指令电路内连接有晶体管9012、晶体管9013、以及运算放大器。

实现上述技术方案，以单片机为核心，通过触摸屏来远程进行伺服驱动器工作参数的设置、显示单元，由触摸屏输入数字信号，经过单片机上调整电路与指令电路的处理，然后转换为模拟信号传送至伺服驱动器内，控制伺服驱动器的工作以及模拟开关，大大提高了人机交互能力，更加方便地对伺服电机进行实时监测和更改控制参数。

作为本实用新型的一种优选方案，所述显示框中显示参数包括驱动器工作电流、电动机转速、驱动器工作温度、功率模块工作温度、以及报警信息。

实现上述技术方案，驱动器工作电路表示流经伺服驱动器的实时电流大小，电动机转速表示交流异步电动机的实时转速，驱动器工作温度表示伺服驱动器内部元器件的实时温度，功率模块工作温度表示功率模块的实时温度，报警信息表示当出现超速、超压、过流、编码器断线等故障时及时显示预警。

作为本实用新型的一种优选方案，所述控制按钮包括驱动器使能控制、报警保护控制、复位控制、指令电压控制、增益电阻控制。

实现上述技术方案，通过触摸屏进行设置伺服驱动器的各种参数，方便快捷。

作为本实用新型的一种优选方案，所述模拟开关中CT1引脚连接所述单片机中CPU的P23引脚且CT2引脚连接所述单片机中CPU的P24引脚。

实现上述技术方案，CT1高电平时，使能控制EN大于ENC，控制伺服驱动器上使能，同样CT2的电平变化控制伺服驱动器的工作模式在主轴和进给之间切换。

作为本实用新型的一种优选方案，所述数字电位器型号为AD5290，所述运算放大器的型号为OPA2188。

实现上述技术方案，伺服驱动器控制电路工作电压为正负15V，AD5290数字电位器相较于大多数工作电压为5V的数字电位器来说是适用于高电压的器件，伺服驱动器控制电路工作电压为正负15V，AD5290数字电位器相较于大多数工作电压为5V的数字电位器来说是适用于高电压的器件。

作为本实用新型的一种优选方案，所述调整电路采用RC滤波技术。

实现上述技术方案，使调整电路能够在高电磁干扰的环境中工作。

综上所述，本实用新型具有如下有益效果：以单片机为核心，通过触摸屏来远程进行伺服驱动器工作参数的设置、显示单元，由触摸屏输入数字信号，经过单片机上调整电路与指令电路的处理，然后转换为模拟信号传送至伺服驱动器内，控制伺服驱动器的工作以及模拟开关，大大提高了人机交互能力，更加方便地对伺服电机进行实时监测和更改控制参数。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例的结构示意图。

图2为本实用新型实施例中模拟开关的结构示意图。

图3为本实用新型实施例中调整电路示意图。

图4为本实用新型实施例中指令电路的示意图。

图中数字和字母所表示的相应部件名称：

1、触摸屏；2、单片机；3、伺服驱动器；4、模拟开关；5、调整电路；6、数字电位器；7、运算放大器；8、指令电路；9、晶体管9012；10、晶体管9013。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

如图1至图4所示，本实用新型提供一种基于单片机的操作系统，包括：触摸屏1，触摸屏1上设有串行通讯连接端口，触摸屏1通过串行通讯连接有单片机2，单片机2连接有用于控制交流异步电动机的伺服驱动器3，触摸屏1上设置有显示框以及控制按钮，伺服驱动器3内安装有模拟开关4，模拟开关4型号为DG413，单片机2上设有调整电路5以及指令电路8，调整电路5由数字电位器6以及运算放大器7组成，指令电路8内连接有晶体管9012 9、晶体管9013 10、以及运算放大器7。

显示框中显示参数包括驱动器工作电流、电动机转速、驱动器工作温度、功率模块工作温度、以及报警信息，驱动器工作电路表示流经伺服驱动器3的实时电流大小，电动机转速表示交流异步电动机的实时转速，驱动器工作温度表示伺服驱动器3内部元器件的实时温度，功率模块工作温度表示功率模块的实时温度，报警信息表示当出现超速、超压、过流、编码器断线等故障时及时显示预警，控制按钮包括驱动器使能控制、报警保护控制、复位控制、指令电压控制、增益电阻控制，通过触摸屏1进行设置伺服驱动器3的各种参数，方便快捷。

模拟开关4中CT1引脚连接单片机2中CPU的P23引脚且CT2引脚连接单片机2中CPU的P24引脚，CT1高电平时，使能控制EN大于ENC，控制伺服驱动器3上使能，同样CT2的电平变化控制伺服驱动器3的工作模式在主轴和进给之间切换。

优选地，数字电位器6型号为AD5290，运算放大器7的型号为OPA2188，伺服驱动器3控制电路工作电压为正负15V，AD5290数字电位器6相较于大多数工作电压为5V的数字电位器6来说是适用于高电压的器件，伺服驱动器3控制电路工作电压为正负15V，AD5290数字电位器6相较于大多数工作电压为5V的数字电位器6来说是适用于高电压的器件。

优选地，调整电路5采用RC滤波技术，使调整电路5能够在高电磁干扰的环境中工作。

在本实用新型实施例中，以单片机2为核心，通过触摸屏1来远程进行伺服驱动器3工作参数的设置、显示单元，由触摸屏1输入数字信号，经过单片机2上调整电路5与指令电路8的处理，然后转换为模拟信号传送至伺服驱动器3内，控制伺服驱动器3的工作以及模拟开关4，大大提高了人机交互能力，更加方便地对伺服电机进行实时监测和更改控制参数；单片机2选用STC15W408AS型号，触摸屏1选用DWTL543彩色触摸屏1，触摸屏1以单片机2为核心设计的交流异步电动机的伺服驱动器3工作参数的设置、显示单元，单片机2通过RS485串口通讯与PC机相连接，通过PC机向单片机2内导入控制程序，单片机2将从伺服电动机测得的模拟量通过输入端转化为数字量在触摸屏1的显示框上显示；同时按压触摸屏1上相应的控制按钮，向单片机2发送指令，通过单片机2的输出端口转换为模拟量对伺服驱动器3进行控制，使用模拟开关4DG413代替电磁继电器及手动选择开关，更加方便伺服驱动器3的使用，伺服驱动器3与单片机2相连，单片机2连接有触摸屏1，可通过触摸屏1通过单片机2对伺服电机实现远程控制工作模式的功能，降低了能耗，减小了PCB的面积，交流异步电动机的伺服驱动器3融合了单片机2控制部分；用数字电位器6代替用于调整电流反馈增益的电流板，更改为单片机2控制的数字电位器6调整运算放大器7的增益，通过触摸屏1设置参数，单片机2通过串口SCK、SDI控制数字电位器6的阻值大小，从而调整运算放大器7的增益，很大程度地方便了使用和现场调试，利用单片机2中CPU的PWM(脉宽调制)输出，结合运算放大器7合成正负10V的调速指令电压，指令电路8内设有指令切换控制P15，P15为高电平时晶体管9013 10导通，将手动调速电压V+短路，单片机2输出的PWM信号，经过滤波、放大调整加到运算放大器7的正端，作为驱动器的调速电压，控制电动机的转速；P15为低电平时，晶体管9012 9导通，单片机2输出被短路，手动调速电压控制电动机的转速。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种基于单片机的操作系统，其特征在于，包括：触摸屏，所述触摸屏上设有串行通讯连接端口，所述触摸屏通过串行通讯连接有单片机，所述单片机连接有用于控制交流异步电动机的伺服驱动器，所述触摸屏上设置有显示框以及控制按钮，所述伺服驱动器内安装有模拟开关，所述模拟开关型号为DG413，所述单片机上设有调整电路以及指令电路，所述调整电路由数字电位器以及运算放大器组成，所述指令电路内连接有晶体管90125、晶体管9013、以及运算放大器。

2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的操作系统，其特征在于，所述显示框中显示参数包括驱动器工作电流、电动机转速、驱动器工作温度、功率模块工作温度、以及报警信息。

3.根据权利要求2所述的一种基于单片机的操作系统，其特征在于，所述控制按钮包括驱动器使能控制、报警保护控制、复位控制、指令电压控制、增益电阻控制。

4.根据权利要求1所述的一种基于单片机的操作系统，其特征在于，所述模拟开关中CT1引脚连接所述单片机中CPU的P23引脚且CT2引脚连接所述单片机中CPU的P24引脚。

5.根据权利要求1所述的一种基于单片机的操作系统，其特征在于，所述数字电位器型号为AD5290，所述运算放大器的型号为OPA2188。

6.根据权利要求5所述的一种基于单片机的操作系统，其特征在于，所述调整电路采用RC滤波技术。

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