二維數(shù)控平臺電氣線路說明書

1、二維數(shù)控平臺步進伺服系統(tǒng)電氣線路說明書二維數(shù)控平臺步進伺服系統(tǒng)的電氣線路是為了實現(xiàn)對運動控制實驗室內(nèi)的微型二維機械平臺的計算機控制而設(shè)計的。 該系統(tǒng)由機床電氣部分和單片機步進電動機伺服驅(qū) 動板卡兩大部分組成首先介紹微型機床的電氣部分，其電路圖如圖一所示在上述的電路圖中，X驅(qū)動器和丫驅(qū)動器是指由微型機床生產(chǎn)廠家提供的配套步進電 動機的驅(qū)動器。該組驅(qū)動器的直流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開關(guān)的兩個交流觸點的引線端子， 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，22

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

3、分別為脈沖、轉(zhuǎn)向和鎖定端子，分別用紅、黃、蘭三色的導 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開關(guān)SSR勺控制，由圖中標注的符號可以看出，SSR勺兩個高壓開關(guān)端子實際上接在其內(nèi)部的一個雙向可控硅的 兩極上，該雙向可控硅由內(nèi)部的光敏管控制；SSR勺兩個低壓控制端子上標注了INPUT3-32VD字樣，表示當輸入直流電壓在3-32V范圍內(nèi)時，即可實現(xiàn)對雙向可控硅的 通斷控制。由圖中標注的符號可以看出，其內(nèi)部接入了一個發(fā)光二極管，單片機可以通 過無觸點開關(guān)的直流控制端對該發(fā)光二極管進行控制，進而實現(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表示單片機板卡中P1.5 口，它的

4、作用是驅(qū)動三極管 9012的基極，從而驅(qū)動SSF內(nèi)部的發(fā)光二極管，最終實現(xiàn)以單片機的 5V弱電信號控制交 流220V雖電通斷的目的。在實際設(shè)備中，為了對X，¥軸的高位和低位四個方向進行限位保護，需要按裝四個 行程開關(guān)（圖中SL1、SL2、SL3 SL4）。為了簡化機械按裝工作，在X、Y方向的平臺內(nèi) 部安放了4個永久磁鐵，并在每個方向的極限位置安裝了一個干簧管，干簧管是一種磁 敏開關(guān)。它的兩個觸點由特殊材料制成，被封裝在真空玻璃管里。只要用磁鐵接近它， 干簧管兩個觸點就會吸合在一起，使電路導通，產(chǎn)生一個信號，此信號在本電路中被用 作限位開關(guān)信號。在圖一中，對應(yīng)為當平臺運動到達 X方向低

5、位極限位即XL位置時，SL1閉合，TP2/4 接地；當平臺運動到達X方向高位極限位即XH時SL2閉合，TP2/5接地；同理，當平臺運 動到達Y方向低位極限位即YL位置時，SL3閉合，TP2/2接地；當平臺運動到達Y方向高位 極限位YH位置時，SL4閉合，TP2/1接地，配合單片機軟件檢測電路的設(shè)計，可以達到自 動限位的目的。其次，介紹單片機控制硬件電路部分。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、單片機及外圍控制部分、及驅(qū)動輸出部分.通信部分以集成塊MAX23為核心，配合5個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、勺電平信號作為邏輯0”低于 -3V的信號 作為邏輯1”為了滿足單片機工作的需要，應(yīng)當將 RS23電平轉(zhuǎn)換成TTL電 平，MAX23電路解決了這個電平轉(zhuǎn)換的問題，其9、10兩引腳為符合TTL電平要求的信號 端口，可以接到單片機的串口 TXD RXD其電氣特性為+5V表示邏輯"1"，0V表示邏輯"0"。單片機及外圍控制部分包括：由發(fā)光二極管組成的信號發(fā)生電路、無觸點開關(guān)的控制電路，它們都使用了 9012三極管作為驅(qū)動管，三極管9012的主要是起功率放大的作用。 因為P1 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，所以 由9012將

7、電流放大。與單片機RS端子相關(guān)聯(lián)的是由10uF的電容，100Q和5KQ電阻組成的單片機的復位 電路，在該電路中，平時RS處于低電位，當按下按鈕AN1以后，電容就放電，電容兩端 的電壓為0,當釋放按鈕時，由于電容兩端的電壓不能突變，所以RST電位瞬時上升到+5V, 該脈沖使單片機復位。當RST又恢復到低電平時，單片機又正常工作，從而起到復位的 作用。該電路還具備上電復位的功能。從單片機晶振接口引出頻率為11.0592MHZ勺晶振元件，配合以2個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，這是因為P2

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)動輸出部分以ULN200為核心，其作用是將單片機的輸出脈沖、轉(zhuǎn)向和鎖定信號 進行電流放大，使其輸出的電流足以驅(qū)動驅(qū)動器內(nèi)部的發(fā)光二極管工作。驅(qū)動芯片 ULN200是高耐壓、大電流達林頓陣列，內(nèi)部有 7組硅NP!達林頓管組成。同時它也起了 反相作用，因此，當單片機的輸入脈沖信號為高電平時，就能夠驅(qū)動步進電機作步進運 動。圖二中，JPS口是單片機板卡與二維數(shù)控平臺的電源聯(lián)接插口，其中， JP1是二維 數(shù)控平臺中開關(guān)電源的交流進線控制口， JP3、JP4分別是單片機電源供電地和+5V供電 口。JX是單片機板卡與X軸驅(qū)動器的聯(lián)接插口； JY是單片機板卡與Y軸驅(qū)動器的聯(lián)接插口， 其中，JX0、JX1、JY0、JY1分別是上述四個極限位置行程開關(guān)的檢測聯(lián)接插口。圖二中，XA XB XAB分別為X軸光柵的三個輸出信號的檢測聯(lián)接插口； YA YB YAB分別為Y軸光柵的三個輸出信號的檢測聯(lián)接插口。 X、Y軸光柵的供電端口也已經(jīng)