基于微控制器的自适应压力平衡控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及压力自适应平衡控制系统,尤其涉及基于微控制器的自适应压力平衡控制系统。
【背景技术】
[0002]自适应压力平衡系统应用非常广泛,最多用于搬运、装配中,产品载荷多变并且需要操作灵活、精确、高效的场合。其巧妙地应用力的平衡原理,令工件在空中形成一种无重力化浮动状态,即:工件的重力被相应的拉力所平衡,使操作者对工件实施搬运操作时只需很小的操作力。对于操作者而言,无需熟练的点动键操作,徒手推拉重物,就可以把重物正确地放到空间中的任何位置,最大负载可达到880Kg。
[0003]本基于微控制器的自适应压力平衡控制系统尤其适合应用于平衡吊机,控制气缸的运动可形成一种新型气动平衡吊机。
[0004]电动平衡吊系统主要采用电机驱动,需要复杂、昂贵的控制及伺服系统和电机; 液压平衡吊系统运行平稳,驱动力大,但也有结构较复杂、价格高、维护困难、容易着火。
[0005]气动平衡吊系统更能充分发挥平衡吊的作用,工作部件实现了任意位置的定位,大大扩展了其应用范围。
[0006]传统的平衡吊气压控制装置气动元件及根据负载的变化需调整的参数较多,系统复杂,各调整参数的匹配较为困难,当负载变化时各参数需重新调整,为使用简便,通常只用于单一选定工件的搬运,对于装配中载荷多变的工件较为困难;调压阀的调整值的变化范围值较大,四杆机构运动中的力臂变化,平衡吊在工作中需不断建立的平衡状态不稳定,平衡吊的工作稳定性和精度较差。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种基于微控制器的高度集成的自适应压力平衡控制系统,使得系统结构更为简单,并且大幅提高平衡吊的工作稳定性、应用灵活性和精度。
[0008]为实现上述目的,本新型的基于微控制器的高度集成的自适应压力平衡控制系统,包括气压传动回路和控制电路;所述气压传动回路包括调压阀、进气电磁阀、排气电磁阀和压力传感器,所述进气电磁阀一端通过调压阀和进气口连接,另一端与排气电磁阀相连接,排气电磁阀的另一端连接在排气口上,压力传感器连接在进气电磁阀和排气电磁阀之间,并且通过气控安全阀与气缸相连;所述的控制电路包括升降开关,微控制器,驱动电路和若干继电器,所述微控制器输入端与升降开关和压力传感器相连,输出端连接在驱动电路上,驱动电路通过继电器分别与进气电磁阀和排气电磁阀相连接。
[0009]为了保证控制系统在电磁阀损坏的情况下持续工作,该气压传动回路还包括备用电磁阀,备用电磁阀连接在调压阀和进气电磁阀之间形成一个备用气压传动回路。
[0010]为了将微控制器外界的电信号隔离,增加系统稳定性,所述控制电路还包括两个光电隔离电路,分别连接在微控制器的输入端和输出端。
[0011]为了将外界输入电压转换为个元件所需电平,所述电路还包括电源转换电路,该电路一端与电源相连接,另一端连接于各个电路和芯片。
[0012]为了对平衡控制系统数据进行反馈和设定,所述控制电路还包括压力显示与设定电路和通信接口电路,其中,压力显示与设定电路与微控制器的通用I/o 口相连接,通信接口电路与微控制器通信口相连接。
[0013]一个优选的升降开关设置方案是,将其设置成上升键、下降键和多个备用键。
[0014]为了能对控制系统的电磁阀进行控制,所述继电器分为进气继电器,排气继电器,备用继电器,分别于进气电磁阀,排气电磁阀和备用电磁阀连接。
[0015]为了保证系统的安全性,所述控制电路还包括报警电路,报警电路与驱动电路相连接。
[0016]本发明的基于本微控制器的自适应压力平衡控制系统的智能气动平衡吊系统和传统的气动平衡吊比具有气路简单可靠,体积小重量轻集成度高,适用范围大,操作简便、灵活、可靠,负载变化时无需调整,在一个工位上可对多种重量的配件进行搬运和装配,可有效的减少生产线的工位数量,提高生产线的生产效率。
【附图说明】
[0017]图1中虚线内是本发明自适应压力平衡控制系统的控制盒内部组成结构示意图。
[0018]图2是控制电路的电路图。
[0019]图中是调压阀,12是进气电磁阀,13是排气电磁阀,14是备用电磁阀,15是压力传感器,16是控制电路,17是通信口及电路按键,18是气控安全阀,19是气缸,110是排气口,111是气路I接口,112是气路2接口,113是进气口,114是电源接口,21是上升键,22是下降键,23是备用键,24是输入信号光电隔离电路,25是微控制器,251是控制信号输入口,252是控制信号输出口,253是压力传感器信号输入口,254是微控制器的通用I/O 口,255是通信信号输出口,26是压力显示与设定电路,27是通信接口电路,28是输出信号光电隔离电路,29是驱动电路,210是进气继电器,211是排气继电器,212是备用继电器,213是报警电路,214是压力传感器接口。
【具体实施方式】
[0020]如图1,图2,本发明基于微控制器的自适应压力平衡控制系统,主要应用于平衡吊机中控制平衡吊机气缸的运动,主要由进气口 114,排气口 110,气控安全阀18和气缸19,气压传动回路和控制电路组成;其中气压传动回路包括调压阀11、进气电磁阀12、排气电磁阀13和压力传感器15,进气电磁阀12 —端通过调压阀11和进气口 114连接,另一端与排气电磁阀13相连接,排气电磁阀13的另一端连接在排气口 110上,压力传感器15连接在进气电磁阀12和排气电磁阀13之间,并且通过气控安全阀18与气缸19相连;所述的控制电路包括升降开关,微控制器25,驱动电路29和若干继电器,微控制器输入端与升降开关和压力传感器15相连,输出端连接在驱动电路29上,驱动电路29通过继电器分别与进气电磁阀12、排气电磁阀13和备用电磁阀14相连接。
[0021]在调压阀11和进气电磁阀12之间还连接有一个备用电磁阀14,形成一个备用气压传动回路,用于在主回路发生故障时的,能够保持回路的正常运行。同时在回路和气缸19之间连接有一个气控安全阀18,当气路管道损坏等导致突然失压时使气缸中压缩空气不能通过其排出,保证气缸悬停。
[0022]系统通过控制电路控制整个系统运行,其中压力传感器15通过压力传感器接口214与微控制器上压力传感器信号输入口 253相连,并由微控制器25对升降开关及压力传感器15的输入信号进行处理,并反馈给继电器
,控制整个气压传动回路的运行。
[0023]工作时,按上述过程接好相应的气动与电气元件,通压缩空气和电,电源通过电源转换电路转换成个电路和芯片所需的电平。
[0024]按下升降开关,信号通过用于隔离外界电信号的输入信号光电隔离电路24的转化,将信号传递给微控制器25,微控制器25对信号进行处理,然后通过输出信号光电隔离电路28将信号经过驱动电路29将电信号驱动放大,并反馈给继电器,通过继电器控制气压传动回路的运行,达到控制重物升降的目的。升降开关分为上升键21、下降键22以及备用键23。继电器分为进气继电器210,排气继电器211和备用继电器212。
[0025]在上述工作过程中,若按下上升键21,微控制器25将信号通过驱动电路29放大后反馈给进气继电器210和排气继电器211,控制进气电磁阀12得电,排气继电器13失电,气缸进气,带动重物上升。同理,若按下下降键22,微控制器25将信号通过驱动电路29放大反馈给进气继电器210和排气继电器211,控制排气电磁阀13得电,进气继电器12失电,气缸排气,带动重物下降。
[0026]松开上升或下降键,排气电磁阀13和进气继电器12都失电,气缸内气体被封闭,气压压力与重物重力建立平衡状态,并通过压力传感器15将数据反馈微控制器25,微控制器25将此压力记忆为平衡基准压力。
[0027]此时,在重物上施加一个微小的操作力时,当往下按时,气缸19内压力上升,压力传感器15将数据反馈给微控制器25,微控制器25通过排气继电器211控制排气电磁阀13得电排气,保持气缸内基准压力值,重物随气缸内气体减少下降。
[0028]同理,当往上抬时气缸19内压力下降,压力传感器15将数据反馈给微控制器25,控制器控制25通过进气继电器210控制进气电磁阀12得电进气,保持气缸内基准压力值,重物随气缸内气体增加上升。
[0029]动作停止时,重物随即静止。通过以上操作,可以完成对重物位置的微调。针对重物工作结束,放到规定位置时,按下降键22,重物被完全卸载。更换重物可重新进行操作。
[0030]在工作时,当重物超过设定载荷时,微控制器25的发出的信号经过输出信号光电隔离电路28时,与其相连接的驱动电路29将信号反馈给报警电路213,完成声光报警。
[0031]控制电路中还设置有压力显示和设定电路26以及通信接口电路27,压力显示和设定电路26为LED或LCD显示,并带有按键,用于显示压力设定值和当前压力值,按键完成对设定压力值和工作模式的设定。通讯接口电路27用于软件下载更新或外部连接装置通讯。用于完善该系统的功能,简化系统操作。
[0032]为了保证电路元件出现故障时电路的畅通,在控制电路中还设计有备用键23和备用继电器212,用于临时备用。
【主权项】
1.一种基于微控制器的自适应压力平衡控制系统,其特征在于:包括进气口(113)、排气口(110)、气缸(19)、气控安全阀(18)、气压传动回路和控制电路;所述气压传动回路包括调压阀(11)、进气电磁阀(12)、排气电磁阀(13)和压力传感器(15),所述进气电磁阀(12)—端通过调压阀(11)和进气口( 113 )连接,另一端与排气电磁阀(13 )相连接,排气电磁阀(13)的另一端连接在排气口( 110)上,压力传感器(15)连接在进气电磁阀(12)和排气电磁阀(13)之间,并且通过气控安全阀(18)与气缸(19)相连;所述的控制电路包括升降开关,微控制器(25),驱动电路(29)和若干继电器,所述微控制器(25)输入端与升降开关和压力传感器(15)相连,输出端连接在驱动电路(29)上,驱动电路(29)通过继电器分别与进气电磁阀(12)、排气电磁阀(13)和备用电磁阀(14)相连接。2.根据权利要求1所述的基于微控制器的自适应压力平衡控制系统,其特征在于:所述气压传动回路还包括备用电磁阀(14),备用电磁阀(14)连接在调压阀(11)和进气电磁阀(12)之间形成一个备用气压传动回路。3.根据权利要求1所述的基于微控制器的自适应压力平衡控制系统,其特征在于:所述控制电路还包括两个光电隔离电路,分别连接在微控制器(25)的输入端和输出端。4.根据权利要求1所述的基于微控制器的自适应压力平衡控制系统,其特征在于:所述控制电路还包括电源转换电路,该电路一端与电源相连接,另一端连接于各个电路和芯片。5.根据权利要求1所述的基于微控制器的自适应压力平衡控制系统,其特征在于:所述控制电路还包括压力显示与设定电路(26)和通信接口电路(27),其中,压力显示与设定电路(26)与微控制器的通用I/O 口(254)相连接,通信接口电路(27)与微控制器通信口(255)相连接。6.根据权利要求1所述的基于微控制器的自适应压力平衡控制系统,其特征在于:所述升降开关设置成上升键(21)、下降键(22)和多个备用键(23)。7.根据权利要求1所述的基于微控制器的自适应压力平衡控制系统,其特征在于:所述继电器分为进气继电器(210),排气继电器(211),备用继电器(212),分别于进气电磁阀(12 ),排气电磁阀(13 )和备用电磁阀(14 )连接。8.根据权利要求1所述的基于微控制器的自适应压力平衡控制系统,其特征在于:所述控制电路还包括报警电路(213 ),报警电路(213 )与驱动电路(29 )相连接。
【专利摘要】本发明涉及基于微控制器的自适应压力平衡控制系统,包括进气口、排气口、气缸、气控安全阀、气压传动回路和控制电路;气压传动回路包括调压阀、进气电磁阀、排气电磁阀和压力传感器,进气电磁阀一端通过调压阀和进气口连接,另一端与排气电磁阀相连接,排气电磁阀的另一端连接在排气口上,压力传感器连接在进气电磁阀和排气电磁阀之间;所述的控制电路包括升降开关,微控制器,驱动电路和继电器,微控制器输入端与升降开关和压力传感器相连,输出端连接在驱动电路上,驱动电路通过继电器与进气电磁阀和排气电磁阀相连。其产生的有益效果是,气路简单可靠,体积小重量轻集成度高,适用范围大,操作简便灵活,负载变化无需调整,提高生产线的生产效率。
【IPC分类】B66C15/06, B66C13/18
【公开号】CN104891339
【申请号】CN201510228365
【发明人】甄久军, 杨战民, 王晓勇, 曾九玉, 周玲
【申请人】南京工业职业技术学院
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月7日