电机控制系统.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010540002.5 (22)申请日 2020.06.15 (71)申请人 深圳市康进医疗科技有限公司 地址 518107 广东省深圳市光明区玉塘街 道田寮社区同观路十九号路10号九洲 工业园202 (72)发明人 匡进姜精水石国雍 (74)专利代理机构 深圳龙图腾专利代理有限公 司 44541 代理人 姜书新 (51)Int.Cl. H02P 8/18(2006.01) H02P 23/24(2016.01) H02P 23/14(2006.01) H02P 7/03(。

2、2016.01) (54)发明名称 一种电机控制系统 (57)摘要 本发明公开了一种电机控制系统， 包括电压 检测电路、 控制按键输入电路、 限位输入模块、 电 机切换模块、 串口通信模块、 CAN通讯模块、 直流 电机控制输出模块、 步进电机控制输出模块、 交 流电机控制输出模块和CPU最小系统， 本发明具 有电压检测、 限位开关检测、 电机控制模块切换 控制、 编码器数据采集等功能， 电位器运动数据 采集 （可以通过设置选择） 、 不同的电机控制模 块， CAN通信控制模块， 串口通信控制模块， 同时 该系统实现电机一对一电机控制系统、 一对二电 机控制系统的开发功能。 同时能过CAN实现。

3、不同 的电机的控制系统组成不同产品的应用需求。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 111600520 A 2020.08.28 CN 111600520 A 1.一种电机控制系统， 包括电压检测电路、 控制按键输入电路、 限位输入模块、 电机切 换模块、 串口通信模块、 CAN通讯模块、 直流电机控制输出模块、 步进电机控制输出模块、 交 流电机控制输出模块和CPU最小系统， 其特征在于， 所述CPU最小系统分别连接电压检测电 路、 控制按键输入电路、 限位输入模块、 电机切换模块、 串口通信模块、 步进电机控制输出模 块、 CAN通讯模块、 直流电机控制输出模块和交流电机控制输出模。

4、块。 2.根据权利要求1所述的一种电机控制系统， 其特征在于， 所述CPU最小系统采用最高 主频72MHz的单片机。 3.根据权利要求2所述的一种电机控制系统， 其特征在于， 所述交流电机控制输出模块 有两种控制方式， 一种方式通过正反转控制信号去控制变频器的输入控制信号， 电机的速 度通过变频器进行调整； 另一种方式通过485通信控制电机的方向， 速度调节。 4.根据权利要求1所述的一种电机控制系统， 其特征在于， 所述直流电机控制输出模块 有两种控制方式， 一种方式通过高低电平吸合不同的继电器实现直流电机电流方向的改 变， 实现方向的变化， 不能实现电面的速度可调， 另一种方式通过PWM控。

5、制场效应对管实现 电机的正反转， 同时可以实现电机的速度可调。 5.根据权利要求1所述的一种电机控制系统， 其特征在于， 还包括用于给各个模块供电 的电源输入模块。 6.根据权利要求5所述的一种电机控制系统， 其特征在于， 所述电源输入模块的输入电 压为12-24V直流电压， 输出电压有12V直流电压、 5V直流电压和3.3V直流电压三种。 7.根据权利要求1所述的一种电机控制系统， 其特征在于， 还包括编码器输入模块， 所 述编码器输入模块连接CPU最小系统。 8.根据权利要求1所述的一种电机控制系统， 其特征在于， 还包括电位器输入模块， 所 述电位器输入模块连接CPU最小系统。 权利要求。

6、书 1/1 页 2 CN 111600520 A 2 一种电机控制系统 技术领域 0001 本发明涉及电机技术领域， 具体是一种电机控制系统。 背景技术 0002 目前大多数电机控制系统都是通过单一产品功能去开发新的控制功能， 没有完善 的控制系统体系。 0003 现有系统是将电机在工作中所需要用到的控制产品的类型进行了一体化控制， 将 电机运行中的所有参数信息全部进行整理， 可以实时观察整个控制系统的稳定性。 同时整 个系统可以不用进行二次开发即可以实现不同电机的功能， 只需要串口或者Can进行电机 运行参数的设置即可。 发明内容 0004 本发明的目的在于提供一种电机控制系统， 以解决上述。

7、背景技术中提出的问题。 0005 为实现上述目的， 本发明提供如下技术方案： 一种电机控制系统， 包括电压检测电路、 控制按键输入电路、 限位输入模块、 电机切换 模块、 串口通信模块、 CAN通讯模块、 直流电机控制输出模块、 步进电机控制输出模块、 交流 电机控制输出模块和CPU最小系统， 所述CPU最小系统分别连接电压检测电路、 控制按键输 入电路、 限位输入模块、 电机切换模块、 串口通信模块、 步进电机控制输出模块、 CAN通讯模 块、 直流电机控制输出模块和交流电机控制输出模块。 0006 作为本发明的进一步方案： 所述CPU最小系统采用最高主频72MHz的单片机。 0007 作为。

8、本发明的进一步方案： 所述交流电机控制输出模块有两种控制方式， 一种方 式通过正反转控制信号去控制变频器的输入控制信号， 电机的速度通过变频器进行调整。 另一种方式通过485通信控制电机的方向， 速度调节。 0008 作为本发明的进一步方案： 所述直流电机控制输出模块有两种控制方式， 一种方 式通过高低电平吸合不同的继电器实现直流电机电流方向的改变， 实现方向的变化， 不能 实现电面的速度可调， 另一种方式通过PWM控制场效应对管实现电机的正反转， 同时可以实 现电机的速度可调。 0009 作为本发明的进一步方案： 还包括用于给各个模块供电的电源输入模块。 0010 作为本发明的进一步方案： 。

9、所述电源输入模块的输入电压为12-24V直流电压， 输 出电压有12V直流电压、 5V直流电压和3.3V直流电压三种。 0011 作为本发明的进一步方案： 还包括编码器输入模块， 所述编码器输入模块连接CPU 最小系统。 0012 作为本发明的进一步方案： 还包括电位器输入模块， 所述电位器输入模块连接CPU 最小系统。 0013 与现有技术相比， 本发明的有益效果是： 本发明具有电压检测、 限位开关检测、 电 机控制模块切换控制、 编码器数据采集等功能， 电位器运动数据采集 （可以通过设置选择） 、 说明书 1/4 页 3 CN 111600520 A 3 不同的电机控制模块， CAN通信控。

10、制模块， 串口通信控制模块， 同时该系统实现电机一对一 电机控制系统、 一对二电机控制系统的开发功能。 同时能过CAN实现不同的电机的控制系统 组成不同产品的应用需求。 附图说明 0014 图1为本发明具体实施方案的硬件电路方框原理图。 0015 图2为电源输入模块的原理图。 0016 图3为电压检测模块的原理图。 0017 图4为限位检测模块的原理图。 0018 图5为按键输入检测模块的原理图。 0019 图6为电机切换模块的原理图。 0020 图7为编码器采集模块的原理图。 0021 图8为电位器采集模块的原理图。 0022 图9为串口通讯模块的原理图。 0023 图10为CAN通讯模块的。

11、原理图。 0024 图11为直流电机控制模块的原理图。 0025 图12为三相异步电机控制模块的原理图。 0026 图13为步进 （伺服） 电机控制模块的原理图。 具体实施方式 0027 下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明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发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于 本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例， 都属于本发明保护的范围。 0028 实施例1： 请参阅图1-13， 本发明实施例中， 由电阻R1R14， 压敏电阻RV， 电容C1 C6， 整流二极管D1。

12、D4， 稳压二极管ZD， 双向触发二极管DIAC， 三极管Q1、 Q2， 高压包T1， 光耦 U1， 继电器JD以及点火针/火焰针IG组成。 在这个电路中， 继电器JD， 电阻R2， 二极管D1、 D2， 电容C5， 双向触发二极管DIAC， 压敏电阻RV， 高压包T1组成脉冲点火电路， 其它部分组成火 焰检测电路。 0029 如图1所示， 在该电路中， 电阻R1与电阻R2一端以及220V交流电源零线N极相连接， 电压检测电路将外部电源的输入电压转换为系统模块中所需要应用到的电压。 当前系 统主要有三类电压组成 1： 外部电压 （12-24V） 。 系统输入电压。 同时电位器的最大的两端初始电。

13、压 2： 12V电压： 通过电压可调模块实现降压的作用， 主要用于限位开关的供电， 控制输入 模块电机控制模块的需求 3： 5V电压： 主要用于CAN总线接口， 编码器输入等相应控制模块 4： 3.3V电压： 主要是用于最小系统、 串口、 电机切换模块 5： 运动过程中外置电位器控制电路 控制按键输入电路是控制系统在使用过程中调试或者不需要使用多级联控制使用时。 说明书 2/4 页 4 CN 111600520 A 4 是控制电机正转与反转的方向信号， 当按键按下时， 为有效信； 松开即为停止信号。 0030 限位输入模块是控制在使用过程对电机起到保护作用的一个限位功能。 同时可以 通过限位开。

14、关的位置用来做校正方式的起始位与终止位。 因采用最小系统CPU。 而供电采用 的是3.3V。 0031 为减少CPU的功耗， 将功能定义为低电压有效。 其原理电路图设计如下： 电机切换模块是为了实现对不同电机的输入去控制交流电机、 直流电机、 步进 （伺服） 电机功能的实现。 同时在电机的切换过程对CAN口的ID进行修改设置。 因采用最小系统CPU。 而供电采用的是3.3V。 为减少CPU的功耗， 将功能定义为低电压有效。 其原理设计图设计如 下： 编码器输入模块是为了实现运动距离与角度的采集。 编码器的输入信号为一个方波信 号， 因此对需要用到实时的时时的采集编码器在运动过程中的脉冲数。 通。

15、过计算脉冲数据 与距离， 角度的关系实现在运动距离与角度的确认。 0032 串口通信模块是将整个运动的过程进行控制， 数据采集 （如运动过程中的距离、 角 度所对应珠AD值或者脉冲值。 运动状态信号如系统电压、 限位开关与控制输入信息。 电位器 与编码器使用设置） 。 其原理图设计如下： CAN通讯模块是将整个运动的过程进行控制， 数据采集 （如运动过程中的距离、 角度所 对应珠AD值或者脉冲值。 运动状态信号如系统电压、 限位开关与控制输入信息。 电位器与编 码器使用设置） 。 在CAN通信中， 注意CANID的设置。 0033 直流电机控制输出模块有两种控制方式， 一种方式通过高低电平吸合。

16、不同的继电 器实现直流电机电流方向的改变， 实现方向的变化。 不能实现电面的速度可调。 另一种方式 通过PWM控制场效应对管实现电机的正反转。 同时可以实现电机的速度可调。 0034 步进 （伺服） 电机输出电路有两种控制方式， 一种方式通过PWM控制步进电机及伺 服电机的速度， 另外两组的信号通过高低电平控制步进电机的方向及使能。 另一种方式在 伺服电机中使用， 即用模拟信号进行控制伺服电机的速度、 另外两组的信号通过高低电平 控制电机的方向及使能。 其原理设计图如下： 交流电机控制输出模块有两种控制方式， 一种方式通过正反转控制信号去控制变频器 的输入控制信号。 电机的速度通过变频器进行调。

17、整。 另一种方式通过485通信控制电机的方 向， 速度调节。 其原理设计图如下： 实施例2： 在实施例1的基础上， CPU最小系统采用最高主频72MHz的单片机， 可以快速的 处理采集的数据、 与服务器之间通讯。 内部集成12位AD转换器， 可以保证电压采集的精度。 内部定时器负责采集编码器的脉冲值。 采集到的数据通过内部算法实现不同距离或者角度 的要求。 通过按键输入或者通信协议输入实现在电机的正转与反转。 通过电机的运动带动 电位器或者编码器进行运动采集。 0035 对于本领域技术人员而言， 显然本发明不限于上述示范性实施例的细节， 而且在 不背离本发明的精神或基本特征的情况下， 能够以其。

18、他的具体形式实现本发明。 因此， 无论 从哪一点来看， 均应将实施例看作是示范性的， 而且是非限制性的， 本发明的范围由所附权 利要求而不是上述说明限定， 因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有 变化囊括在本发明内。 不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。 0036 此外， 应当理解， 虽然本说明书按照实施方式加以描述， 但并非每个实施方式仅包 说明书 3/4 页 5 CN 111600520 A 5 含一个独立的技术方案， 说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见， 本领域技术人员应当 将说明书作为一个整体， 各实施例中的技术方案也可以经适当组合， 形成本领域技术人员 可以理解的其他实施方式。 说明书 4/4 页 6 CN 111600520 A 6 图1 图2 图3 图4 图5 图6 说明书附图 1/2 页 7 CN 111600520 A 7 图7 图8 图9 图10 图11 图12 图13 说明书附图 2/2 页 8 CN 111600520 A 8 。