一种程控式多功能转速信号转换装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供的一种程控式多功能转速信号转换装置，包括：旋转编码器、隔离驱动电路、微控制器、调理电路、V/I转换电路、RS485电平转换电路、键盘、液晶显示模块。本发明专利技术通过设置编码器每转的脉冲数、电机的额定转速即可输出标准电压、电流信号和RS485通信信号，标准模拟端口方便现场反馈控制，RS485端口与上位机连接即可实现转速的远程监控，有助于系统的智能化、网络化控制。本装置在旋转编码器脉冲信号与标准模拟、通信转速信号的架起了便捷的桥梁，使得转速信号安全、准确、可靠地传至目标设备。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于转速测量
，涉及一种程控式多功能转速信号转换装置的方法。
技术介绍
电机转速测量装置是工业自动化设备的关键组成部分。特别是如今对于交流调速性能要求越来越高的趋势下，传统转速的开环的VVVF控制方式往往难以胜任。速度闭环控制有效地提高了系统的鲁棒性、先进的矢量控制技术和直接转矩控制技术更使得交流电机调速的性能可以与直流电机的性能相媲美。在工业自动化系统中，高精度、高可靠性的测速装置是设备安全、稳定、可靠、准确运行的关键。传统的转速测量装置为旋转编码器，但目前还没有专门处理旋转编码器转速信号，并且带标准模拟量信号输出的通用转速信号转换装置。随着工业现场的网络化、智能化的发展。也急需一种能将转速信号直接送入上位机的带串口通信的转速信号转换装置，通过通讯串口并使用标准的通信协议可以将转速实时的传至上位机，方便实现智能控制、信息保存、故障诊断等。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种程控式多功能速度信号转换装置，解决了旋转编码器脉冲信号和标准模拟量输出信号、串口通信信号之间的转换问题，以及转速测量装置输出端口单一、不能满足不同分辨率旋转编码器以及不同额定转速下的转速测量的问题。本专利技术所采用的技术方案是一种程控式多功能转速信号转换装置，其包括:旋转编码器、隔离驱动电路、微控制器、调理电路、V/ι转换电路、RS485电平转换电路、键盘、液晶显示模块，其特征是:所述的旋转编码器与所述的隔离驱动电路连接，所述的隔离驱动电路与所述的微控制器连接，所述的调理电路与所述的微控制器连接，所述的RS485电平转换电路与所述的微控制器连接，所述的V/I转换电路与所述的调理电路连接，所述的键盘和液晶显示模块与微控制器连接。所述的旋转编码器为增量式光电编码器，其型号为PKT1040-1024-C12-24F。所述的微控制器为Atmegal28单片机，单片机负责将捕获的转速方波信号转换为数字转速信号、并判断转向、编写通信协议。所述的隔离驱动电路采用高速光耦合器6N137将编码器输出的方波信号整形，经处理的方波信号送入单片机捕获单元。所述的RS485电平转换电路采用的芯片是RS485通信芯片SN75HVD3082E、TLP251-1光耦和J3Y/C8050三极管。所述的调理电路输出0-10V标准直流电压。 所述的V/I转换电路将转换为4-20mA标准直流电流信号。本专利技术的有益效果是:用户可以选用不同精度的转速编码器，也可以自由选择电机的额定转速。使用的时候只需通过键盘设置编码器每转的脉冲数、电机的额定转速即可输出三路标准信号=O-1OV电压、4-20mA电流、RS485通信信号，标准模拟信号方便现场反馈控制，RS485端口与上位机连接即可实现转速的远程监控，有助于系统的智能化、网络化控制。另外，液晶显示便于现场调试、监测。本装置在旋转编码器脉冲信号与标准模拟、通信转速信号的架起了便捷的桥梁，使得转速信号安全、准确、可靠地传至目标设备。【附图说明】图1是一种程控式多功能转速信号转换装置结构； 图2是隔离驱动电路图； 图3是调理电路； 图4是V/I转换电路； 图5是RS485电平转换电路； 图6是M法测速流程图。【具体实施方式】下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术进行详细说明。一种程控式多功能转速信号转换装置，其包括:转速编码器、隔离驱动电路、微控制器、调理电路、V/I转换电路、RS485电平转换电路、键盘、液晶显示模块，其特征是:编码器输出带毛刺的方波信号经过隔离驱动电路整形分别送入单片机的捕获单元，单片机将捕获的信号通过计算转换为数字量转速，转速数字信号通过AD转换模块以及调理电路输出0-10V电压信号，经V/I转换电路输出4-20mA电流信号，数字量转速信号按照标准传输协议通过USART模块和RS485电平转换电路输出转速标准通信信号，键盘与单片机1 口连接设定转速满量程以及编码器每转的脉冲数，液晶屏显示转速、转向信号、工作模式。一种程控式多功能转速信号转换装置结构如图1所示。旋转编码器的两路转速信号A相、B相。但是光电编码器输出的信号带有毛刺，且不能满足单片机3.3V的驱动要求，因此必须有隔离电路驱动电路如图2所示。隔离芯片使用6N137，它将光电编码器的使用的高电压信号转换成可供单片机使用的低电压信号，系统得到的两路3.3V信号送入单片机Atmegal28的捕获单元，通过M法计算出电机的转速，M法是工业应用中较为常用的方法。除了测速、转向判断程序，还有DA转换程序、RS485通信串口程序。为了灵活适应各种不同型号旋转编码器、电机，本装置采用外部键盘输入旋转编码器每转脉冲数、电机额定转速，从而输出准确转速信号。旋转编码器的两路正交信号A相、B相，通过光耦隔离电路将编码器使用的15V-24V电压转化为单片机Atmegal28所能接受的3.3V低电压，并实现隔离。6N137使用时输出接口通常接4.7K上拉电阻，否则没有输出。调理电路如图3所示，输出0-10V标准电压，电路使用DA芯片的型号为TLC5615，该芯片为10位DA芯片，使用串行接口，TLC5615的数据线DIN 口接Atemegal28的PAl 口，时钟信号TCLK接Atmegal28的1 口 PA3，编程时O转速和额定转速需要转换为数字量0-1024，使TLC5615输出为0-5V，通过两个运算放大器0P07组成电压调理电路，将其输出信号放大2倍以实现0-10V标准输出。V/I转换电路如图4所示，输出4-20mA标准信号，电路使用AD649芯片，进行V/I转换，AD649可以直接将调理好的0-10V电压信号转换为4_20mA的电流信号，电路简单可O通信接口使用芯片SN75HVD3082E、光耦TLP521进行TTL电平和RS485所用的电平之间的转换，RS485电平转换电路如图5所示。RTS信号接Atemgal28的PWM输出口 0C1，作为时钟信号产生波特率，TX信号接Atmegal28的TXDO 口，RX信号接Atmegal28的RXO口。通信协议使用ModBus协议是一种常用的标准通信协议，而且大部分组态软件也用也有ModBus通信驱动程序，这使得测速装置能够很方便的接入上位机，对转速进行实时监控。ModBus通信协议有种传输模式=ASCII模式、RTU模式，相同波特率，RTU模式可以传输更多的数据，因此本装置采用ModBus RTU模式。两路调整好的正交信号接单片机Atemgal28的捕获引脚ICPl和ICP2，使用M法测出转速，并通过判断两相正交信号的先后顺序判断出转向，具体测速算法流程图如6所示。显示模块使用IXD12864，本系统使用IXD12864的串口数据传输模式，IXD12864的R/W 口接 Atmegal28 的 PA5、RS (STD) 口接 Atmegal28 的 PAhEn(SCLK) 口接 Atmegal28 的PA7 口。IXD12864液晶用来显示工作模式、转速、转向等信息。通过4个独立按键可以设置编码器的每转脉冲数、调整工作模式，满量程调整(电机额定转速对应的电压、电流)等。【主权项】1.一种程控式多功能转速信号转换装置，其包括:旋转编码器、隔离驱动电路、微控制器、调理电路、V/I转换电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种程控式多功能转速信号转换装置，其包括：旋转编码器、隔离驱动电路、微控制器、调理电路、V/I转换电路、RS485电平转换电路、键盘、液晶显示模块，其特征是：所述的旋转编码器与所述的隔离驱动电路连接，所述的隔离驱动电路与所述的微控制器连接，所述的调理电路与所述的微控制器连接，所述的RS485电平转换电路与所述的微控制器连接，所述的V/I转换电路与所述的调理电路连接，所述的键盘和液晶显示模块与微控制器连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡文皓，赵旭，赵熙，
申请(专利权)人：西安信唯信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61