二維數(shù)控平臺(tái)電氣線路說明書

1、二維數(shù)控平臺(tái)步進(jìn)伺服系統(tǒng)電氣線路說明書二維數(shù)控平臺(tái)步進(jìn)伺服系統(tǒng)的電氣線路是為了實(shí)現(xiàn)對運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的微型二維機(jī)械平臺(tái)的計(jì)算機(jī)控制而設(shè)計(jì)的。 該系統(tǒng)由機(jī)床電氣部分和單片機(jī)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)伺服驅(qū) 動(dòng)板卡兩大部分組成首先介紹微型機(jī)床的電氣部分，其電路圖如圖一所示在上述的電路圖中，X驅(qū)動(dòng)器和丫驅(qū)動(dòng)器是指由微型機(jī)床生產(chǎn)廠家提供的配套步進(jìn)電 動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)器。該組驅(qū)動(dòng)器的直流24V供電電壓是由開關(guān)電源提供的。開關(guān)電源是由工 頻市電供電。其供電回路如下：220V交流電壓供電回路先通過無觸點(diǎn)開關(guān)的兩個(gè)交流觸點(diǎn)的引線端子， 接入開關(guān)電 源的220V勺電源端，再經(jīng)過1A的熔斷器接入市電電源220V勺另一端。與此同時(shí)，22

2、0V勺 交流電壓還接入一個(gè)小變壓器，經(jīng)過整流和穩(wěn)壓后，產(chǎn)生一個(gè) 5V的穩(wěn)定直流電壓，用作 單片機(jī)的工作電源。開關(guān)電源的24V直流輸出電壓分別接入X、丫軸步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的電源端子。該驅(qū)動(dòng) 器的型號(hào)為SH20403在上述電路圖中，X、Y驅(qū)動(dòng)器上各有10個(gè)接線端子，分成兩組，其中，六端子組為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)接口端子，該端子組最右側(cè)的兩個(gè)為電源端子， 分別接24V 電壓的正端和地端，其接線的顏色對應(yīng)為紅和蘭，其余四個(gè)端子分別接X、YW的兩個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的兩相繞組A, A,B,B，其接線的顏色對應(yīng)為黑、綠、紅、蘭。四端子組是單片機(jī)控制接口端子，該端子組中最左邊的一個(gè)端子接+5V電源，接線顏色為黃色，其余三個(gè)端子

3、分別為脈沖、轉(zhuǎn)向和鎖定端子，分別用紅、黃、蘭三色的導(dǎo) 線聯(lián)結(jié)。在上述電路中，開關(guān)電源的交流輸入電壓受到了無觸點(diǎn)開關(guān)SSR勺控制，由圖中標(biāo)注的符號(hào)可以看出，SSR勺兩個(gè)高壓開關(guān)端子實(shí)際上接在其內(nèi)部的一個(gè)雙向可控硅的 兩極上，該雙向可控硅由內(nèi)部的光敏管控制；SSR勺兩個(gè)低壓控制端子上標(biāo)注了INPUT3-32VD字樣，表示當(dāng)輸入直流電壓在3-32V范圍內(nèi)時(shí)，即可實(shí)現(xiàn)對雙向可控硅的 通斷控制。由圖中標(biāo)注的符號(hào)可以看出，其內(nèi)部接入了一個(gè)發(fā)光二極管，單片機(jī)可以通 過無觸點(diǎn)開關(guān)的直流控制端對該發(fā)光二極管進(jìn)行控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對開關(guān)電源交流輸入電壓的通斷控制。圖中虛線部分的P15表示單片機(jī)板卡中P1.5 口，它的

4、作用是驅(qū)動(dòng)三極管 9012的基極，從而驅(qū)動(dòng)SSF內(nèi)部的發(fā)光二極管，最終實(shí)現(xiàn)以單片機(jī)的 5V弱電信號(hào)控制交 流220V雖電通斷的目的。在實(shí)際設(shè)備中，為了對X，¥軸的高位和低位四個(gè)方向進(jìn)行限位保護(hù)，需要按裝四個(gè) 行程開關(guān)（圖中SL1、SL2、SL3 SL4）。為了簡化機(jī)械按裝工作，在X、Y方向的平臺(tái)內(nèi) 部安放了4個(gè)永久磁鐵，并在每個(gè)方向的極限位置安裝了一個(gè)干簧管，干簧管是一種磁 敏開關(guān)。它的兩個(gè)觸點(diǎn)由特殊材料制成，被封裝在真空玻璃管里。只要用磁鐵接近它， 干簧管兩個(gè)觸點(diǎn)就會(huì)吸合在一起，使電路導(dǎo)通，產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，此信號(hào)在本電路中被用 作限位開關(guān)信號(hào)。在圖一中，對應(yīng)為當(dāng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)到達(dá) X方向低

5、位極限位即XL位置時(shí)，SL1閉合，TP2/4 接地；當(dāng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)到達(dá)X方向高位極限位即XH時(shí)SL2閉合，TP2/5接地；同理，當(dāng)平臺(tái)運(yùn) 動(dòng)到達(dá)Y方向低位極限位即YL位置時(shí)，SL3閉合，TP2/2接地；當(dāng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)到達(dá)Y方向高位 極限位YH位置時(shí)，SL4閉合，TP2/1接地，配合單片機(jī)軟件檢測電路的設(shè)計(jì)，可以達(dá)到自 動(dòng)限位的目的。其次，介紹單片機(jī)控制硬件電路部分。其接線如下圖2-5所示電路可分為三大部分，分別為通信部分、單片機(jī)及外圍控制部分、及驅(qū)動(dòng)輸出部分.通信部分以集成塊MAX23為核心，配合5個(gè)0.1uF的電容器工作，圖中，TX、R煙到 電腦232接口，屬于RS23血平，其電氣特性是將高于+3V

6、勺電平信號(hào)作為邏輯0”低于 -3V的信號(hào) 作為邏輯1”為了滿足單片機(jī)工作的需要，應(yīng)當(dāng)將 RS23電平轉(zhuǎn)換成TTL電 平，MAX23電路解決了這個(gè)電平轉(zhuǎn)換的問題，其9、10兩引腳為符合TTL電平要求的信號(hào) 端口，可以接到單片機(jī)的串口 TXD RXD其電氣特性為+5V表示邏輯"1"，0V表示邏輯"0"。單片機(jī)及外圍控制部分包括：由發(fā)光二極管組成的信號(hào)發(fā)生電路、無觸點(diǎn)開關(guān)的控制電路，它們都使用了 9012三極管作為驅(qū)動(dòng)管，三極管9012的主要是起功率放大的作用。 因?yàn)镻1 口允許灌入的電流是1mA而發(fā)光二極管需要有接近10mA勺電流才能驅(qū)動(dòng)，所以 由9012將

7、電流放大。與單片機(jī)RS端子相關(guān)聯(lián)的是由10uF的電容，100Q和5KQ電阻組成的單片機(jī)的復(fù)位 電路，在該電路中，平時(shí)RS處于低電位，當(dāng)按下按鈕AN1以后，電容就放電，電容兩端 的電壓為0,當(dāng)釋放按鈕時(shí)，由于電容兩端的電壓不能突變，所以RST電位瞬時(shí)上升到+5V, 該脈沖使單片機(jī)復(fù)位。當(dāng)RST又恢復(fù)到低電平時(shí)，單片機(jī)又正常工作，從而起到復(fù)位的 作用。該電路還具備上電復(fù)位的功能。從單片機(jī)晶振接口引出頻率為11.0592MHZ勺晶振元件，配合以2個(gè)30pF的振蕩電容。 XTAL端口為片內(nèi)晶振輸入端，XTAL端口為片內(nèi)晶振輸出端。在P0口用了 5KQ的上拉電阻，而P1、P2、P3口沒有用，這是因?yàn)镻2

8、、P3 P4口內(nèi)部 已經(jīng)接有上拉電阻，其阻值一般為15KQ20KQ。驅(qū)動(dòng)輸出部分以ULN200為核心，其作用是將單片機(jī)的輸出脈沖、轉(zhuǎn)向和鎖定信號(hào) 進(jìn)行電流放大，使其輸出的電流足以驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的發(fā)光二極管工作。驅(qū)動(dòng)芯片 ULN200是高耐壓、大電流達(dá)林頓陣列，內(nèi)部有 7組硅NP!達(dá)林頓管組成。同時(shí)它也起了 反相作用，因此，當(dāng)單片機(jī)的輸入脈沖信號(hào)為高電平時(shí)，就能夠驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)作步進(jìn)運(yùn) 動(dòng)。圖二中，JPS口是單片機(jī)板卡與二維數(shù)控平臺(tái)的電源聯(lián)接插口，其中， JP1是二維 數(shù)控平臺(tái)中開關(guān)電源的交流進(jìn)線控制口， JP3、JP4分別是單片機(jī)電源供電地和+5V供電 口。JX是單片機(jī)板卡與X軸驅(qū)動(dòng)器的聯(lián)接插口； JY是單片機(jī)板卡與Y軸驅(qū)動(dòng)器的聯(lián)接插口， 其中，JX0、JX1、JY0、JY1分別是上述四個(gè)極限位置行程開關(guān)的檢測聯(lián)接插口。圖二中，XA XB XAB分別為X軸光柵的三個(gè)輸出信號(hào)的檢測聯(lián)接插口； YA YB YAB分別為Y軸光柵的三個(gè)輸出信號(hào)的檢測聯(lián)接插口。 X、Y軸光柵的供電端口也已經(jīng)