一种基于IGBT驱动的高速剑杆织机嵌入式多电压控制刹车板制造技术

本发明专利技术涉及一种基于IGBT驱动的高速剑杆织机嵌入式多电压控制刹车板，该刹车板包括刹车控制模块和下层板控制模块；所述刹车控制模块包括微控制器、输入模块、输出模块、总线模块和收发数据模块；所述下层板控制模块包括IGBT驱动电路、第一整流滤波电路、第二整流滤波电路、微调电路、开关变压器模块、过压欠压保护电路、5V电压转换电路、防浪涌软启动电路和3.3V电压转换电路；所述微控制器通过总线模块与IGBT驱动电路的输入端连接；用于接收织机主控板提供的主离、慢离、纬离和刹车的高低压信号的输入模块一端与织机主控板的输出连接。该刹车板使得高低压转换有一定的缓冲，高低压转换响应速度快，从而刹车控制稳定可靠，刹车精度高。

An embedded multi voltage control brake board for rapier loom based on IGBT driving

The invention relates to a IGBT driven high speed rapier loom embedded multi voltage control brake board. The brake board includes the brake control module and the lower layer control module. The brake control module includes the micro controller, the input module, the output module, the bus module and the receiving and receiving data module, and the lower plate control module package. It includes IGBT drive circuit, first rectifying filter circuit, second rectifier filter circuit, fine tuning circuit, switching transformer module, overvoltage undervoltage protection circuit, 5V voltage conversion circuit, surge proof soft start circuit and 3.3V voltage conversion circuit; the microcontroller is connected to the input end of a IGBT drive circuit through a bus module; One end of the input module of the high and low voltage signal supplied by the loom main control board is connected with the output of the loom main control board. The brake plate has a certain buffer for high and low voltage conversion, and the high and low voltage conversion speed is fast, so that the brake control is stable and reliable, and the brake accuracy is high.

【技术实现步骤摘要】
一种基于IGBT驱动的高速剑杆织机嵌入式多电压控制刹车板
本专利技术涉及纺织
，具体涉及一种用于高速剑杆织机的基于IGBT驱动的高速剑杆织机嵌入式多电压控制刹车板。
技术介绍
剑杆织机是目前应用最为广泛的无梭织机，它除了具有无梭织机高速、高自动化程度、高效能生产的特点外，其积极引纬方式具有很强的品种适应性，能适应各类纱线的引纬，加之剑杆织机在多色纬线织造方面也有着明显的优势，可以生产多达20色纬纱的色织产品，随着无梭织机取代有梭织机，剑杆织机将成为机织物的主要生产机种。在织机织造过程中，断经、断纬、人为刹车或由于故障原因都会使织机停车。若无法保证织机停车的平稳性，会导致织机刹车的角度产生波动，进而使得织物出现瑕疵，也会使下一次织机开车变得复杂。织机停车平稳性对于织物的品质有着重要的影响。织机在运行状态转换为停车状态时需要使用刹车制动，刹车线圈产生磁场，使电磁摩擦片吸合产生制动力。在制动过程中如果只使用低压给刹车线圈通电，产生的磁场不足以使摩擦片吸合，如果只使用高压给刹车线圈通电，刹车线圈会因为过热而烧毁。现有的刹车系统采用变压器提供两种电源，一种高电压，一种低电压，通常先使用高压将刹车摩擦片快速吸合，在使用低压保持住。使用高低压结合的方法，通过两种电源切换实现高低电压输出，直接进行高低压转换导致电压转换幅度很大，造成停车位置不准确、离合器吸合时产生较大抖动，有可能产生电火花，不仅影响织物质量，同时安全性无法保证。目前现有的刹车系统，刹车时由于刹车的关系必然导致最后一根纬纱的打纬力不够，同样的原理，离合器吸合后，由于有滑动摩擦的关系，机器的速度也有一个加速过程，这种加速过程在微观上会导致起动时的打纬力不够；在使用过程中反应速度较慢，长时间使用容易发生刹车不到位的现象，而且刹车离合寿命也会受到影响。申请号为201621415685.7的中国专利公开了一种提花织机刹车控制电路，其控制系统使用由555振荡电路组成的PWM调压模块对电压进行调整，但是电路最终只能获得两种低压信号，刹车控制电路无法对高电压进行调节，输出电压转换幅度大，造成停车位置不准确，离合器会产生较大抖动，影响织物质量，同时该专利没有专门的电源模块为各模块提供直流稳压电源使系统稳定工作。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提供一种基于IGBT驱动的高速剑杆织机嵌入式多电压控制刹车板，该刹车板采用独立化设计、便于操作与维修，结构简单，刹车板能控制完成主离、慢离、纬离和刹车的高低压信号输出从而使对应刹车线圈正常工作。该刹车板采用IGBT驱动电路，通过PWM脉冲调制，当PWM输出高电平时，IGBT导通，PWM输出低电平时，IGBT断开，即IGBT通断实现输出电压调节，能够获得较平缓的电压信号，使织机刹车控制系统输出高电压维持在80V-170V范围内，低电压维持在12V-36V范围内，使得高低压转换有一定的缓冲，高低压转换响应速度快，从而刹车控制稳定可靠，刹车精度高。本专利技术解决所述技术问题采用的技术方案是，提供一种基于IGBT驱动的高速剑杆织机嵌入式多电压控制刹车板，其特征在于该刹车板包括刹车控制模块和下层板控制模块；所述刹车控制模块包括微控制器、输入模块、输出模块、总线模块和收发数据模块；所述下层板控制模块包括IGBT驱动电路、第一整流滤波电路、第二整流滤波电路、微调电路、开关变压器模块、过压欠压保护电路、5V电压转换电路、防浪涌软启动电路和3.3V电压转换电路；所述微控制器通过总线模块与IGBT驱动电路的输入端连接；用于接收织机主控板提供的主离、慢离、纬离和刹车的高低压信号的输入模块一端与织机主控板的输出连接，输入模块另一端通过光耦与微控制器连接，若输入有信号，则对应指示灯亮；所述输出模块一端与织机主控板的输入连接，一端通过光耦与微控制器连接，若输出有信号，则对应指示灯亮；所述收发数据模块与织机主控板双向连接；所述IGBT驱动电路包括主离IGBT驱动电路、慢离IGBT驱动电路、纬离IGBT驱动电路和刹车IGBT驱动电路；所述第一整流滤波电路输入端与外部交流电压输出端连接，第一整流滤波电路的输出端与开关变压器模块的输入端连接；所述过压欠压保护电路与开关变压器模块进行双向通信；所述开关变压器模块的输出端与5V电压转换电路的输入端连接；所述5V电压转换电路的输出端分别与3.3V电压转换电路的输入端、刹车板上5V供电芯片的电源引脚连接；所述3.3V电压转换电路的输出端与刹车板上3.3V供电芯片的电源引脚连接，实现为刹车板上的芯片提供3.3V电源；所述主离IGBT驱动电路、慢离IGBT驱动电路、纬离IGBT驱动电路和刹车IGBT驱动电路的输入端均通过防浪涌软启动电路连接第二整流滤波电路连接；所述主离IGBT驱动电路、慢离IGBT驱动电路、纬离IGBT驱动电路和刹车IGBT驱动电路的输出端分别与相应的刹车线圈连接；所述第二整流滤波电路输入端与外部220V交流电压输出端连接；所述微调电路一端通过继电器与第二整流滤波电路的输出端连接，另一端通过二极管钳位保护电路与微控制器连接。与现有技术相比，本专利技术有益效果在于：(1)该刹车板控制更加智能化，采用功能模块化设计，功能模块自带处理器，对于织机主控板的控制信号可以自行识别判断进行处理，然后发送相应的控制信号实现相应的功能。织机主控板由微控制器输出不同占空比PWM信号，通过IGBT驱动电路，输出相对平稳的两种范围内电压信号，微控制器输出较大占空比PWM信号，获得平缓高压信号，使得刹车线圈能在短时间内产生制动，刹车制动完成后当需要长时间保持刹车状态时，织机主控板通过微控制器输出相应的具有较小占空比PWM信号，使输出电压保持较低的值，实现刹车板控制系统输出的高低压信号分别在一定范围内，即电压具有可调性、高低压转换具有一定缓冲，高低压转换速度提升，提高织机刹车精度，提升刹车控制系统品质。(2)刹车控制模块为独立化设计，收发数据模块采用75LBC184收发串行口，抗干扰性强，能稳定实现远距离通信；八路总线模块采用HCT245芯片，能够实现对不同电压、频率的信号分开处理，互不干扰，具有良好的安全性；输入模块采用6路施密特LVC14A，有效消除输入端干扰。(3)该织机刹车板控制系统设计专门的电源模块，经过第二整流滤波电路输出为运算放大器芯片提供480V电源电压，为光耦芯片提供24V电源电压，为控制系统各模块芯片提供3.3V、5V、12V电源电压，使系统稳定工作，保证各功能模块维持正常工作模式。(4)该织机刹车板控制系统输出电压精确度高，设计专门微调电路，对第二整流滤波电路输出电压进行检测，检测电压信号是否波动，若第二整流滤波电路输出电压与480V相差较大即电压波动较大时，则将相应信号传送给织机微控制器，织机微控制器输出较小占空比；若整流滤波电路输出电压与480V相差较小即电压波动较小时，则将相应信号传送给织机微控制器，织机微控制器输出较小占空比，即实现输出高精度电压信号，提升刹车质量。(5)在微调电路中加入二极管钳位保护电路，使微控制器的数模转化输入输出引脚PC0电压钳位在0-3.3V范围内，实现对微控制器的保护作用，以免烧毁微控制器。附图说明图1是本专利技术基于IGBT驱动的高速剑杆织机嵌入式多电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于IGBT驱动的高速剑杆织机嵌入式多电压控制刹车板，其特征在于该刹车板包括刹车控制模块和下层板控制模块；所述刹车控制模块包括微控制器、输入模块、输出模块、总线模块和收发数据模块；所述下层板控制模块包括IGBT驱动电路、第一整流滤波电路、第二整流滤波电路、微调电路、开关变压器模块、过压欠压保护电路、5V电压转换电路、防浪涌软启动电路和3.3V电压转换电路；所述微控制器通过总线模块与IGBT驱动电路的输入端连接；用于接收织机主控板提供的主离、慢离、纬离和刹车的高低压信号的输入模块一端与织机主控板的输出连接，输入模块另一端通过光耦与微控制器连接，若输入有信号，则对应指示灯亮；所述输出模块一端与织机主控板的输入连接，一端通过光耦与微控制器连接，若输出有信号，则对应指示灯亮；所述收发数据模块与织机主控板双向连接；所述IGBT驱动电路包括主离IGBT驱动电路、慢离IGBT驱动电路、纬离IGBT驱动电路和刹车IGBT驱动电路；所述第一整流滤波电路输入端与外部交流电压输出端连接，第一整流滤波电路的输出端与开关变压器模块的输入端连接；所述过压欠压保护电路与开关变压器模块进行双向通信；所述开关变压器模块的输出端与5V电压转换电路的输入端连接；所述5V电压转换电路的输出端分别与3.3V电压转换电路的输入端、刹车板上5V供电芯片的电源引脚连接；所述3.3V电压转换电路的输出端与刹车板上3.3V供电芯片的电源引脚连接，实现为刹车板上的芯片提供3.3V电源；所述主离IGBT驱动电路、慢离IGBT驱动电路、纬离IGBT驱动电路和刹车IGBT驱动电路的输入端均通过防浪涌软启动电路连接第二整流滤波电路连接；所述主离IGBT驱动电路、慢离IGBT驱动电路、纬离IGBT驱动电路和刹车IGBT驱动电路的输出端分别与相应的刹车线圈连接；所述第二整流滤波电路输入端与外部220V交流电压输出端连接；所述微调电路一端通过继电器与第二整流滤波电路的输出端连接，另一端通过二极管钳位保护电路与微控制器连接。...

【技术特征摘要】
1.一种基于IGBT驱动的高速剑杆织机嵌入式多电压控制刹车板，其特征在于该刹车板包括刹车控制模块和下层板控制模块；所述刹车控制模块包括微控制器、输入模块、输出模块、总线模块和收发数据模块；所述下层板控制模块包括IGBT驱动电路、第一整流滤波电路、第二整流滤波电路、微调电路、开关变压器模块、过压欠压保护电路、5V电压转换电路、防浪涌软启动电路和3.3V电压转换电路；所述微控制器通过总线模块与IGBT驱动电路的输入端连接；用于接收织机主控板提供的主离、慢离、纬离和刹车的高低压信号的输入模块一端与织机主控板的输出连接，输入模块另一端通过光耦与微控制器连接，若输入有信号，则对应指示灯亮；所述输出模块一端与织机主控板的输入连接，一端通过光耦与微控制器连接，若输出有信号，则对应指示灯亮；所述收发数据模块与织机主控板双向连接；所述IGBT驱动电路包括主离IGBT驱动电路、慢离IGBT驱动电路、纬离IGBT驱动电路和刹车IGBT驱动电路；所述第一整流滤波电路输入端与外部交流电压输出端连接，第一整流滤波电路的输出端与开关变压器模块的输入端连接；所述过压欠压保护电路与开关变压器模块进行双向通信；所述开关变压器模块的输出端与5V电压转换电路的输入端连接；所述5V电压转换电路的输出端分别与3.3V电压转换电路的输入端、刹车板上5V供电芯片的电源引脚连接；所述3.3V电压转换电路的输出端与刹车板上3.3V供电芯片的电源引脚连接，实现为刹车板上的芯片提供3.3V电源；所述主离IGBT驱动电路、慢离IGBT驱动电路、纬离IGBT驱动电路和刹车IGBT驱动电路的输入端均通过防浪涌软启动电路连接第二整流滤波电路连接；所述主离IGBT驱动电路、慢离IGBT驱动电路、纬离IGBT驱动电路和刹车IGBT驱动电路的输出端分别与相应的刹车线圈连接；所述第二整流滤波电路输入端与外部220V交流电压输出端连接；所述微调电路一端通过继电器与第二整流滤波电路的输出端连接，另一端通过二极管钳位保护电路与微控制器连接。2.根据权利要求1所述的基于IGBT驱动的高速剑杆织机嵌入式多电压控制刹车板，其特征在于所述主离IGBT驱动电路用来控制主离IGBT驱动，其电路构成是：光耦芯片TLP250输入负引脚IF-与三极管S8050的发射极T3.e、电阻R2连接，电阻R2另一端与电阻R3一端、光耦芯片TL250输入正引脚IF+连接，电阻R3另一端通过插针J1由总线模块与织机微控制器连接；光耦芯片TLP250电源供电引脚VCC分别与电阻R1一端、电容C2一端、电容C3一端和二极管D2阴极连接，电阻R1另一端与电容C1一端、二极管D1阴极和第二整流滤波电路连接，电容C1另一端、电容C2另一端、电容C3另一端和二极管D1的阳极均接地，二极管D2的阳极与开关变压器模块连接，由开关变压器模块为光耦芯片TL250供电；光耦芯片TLP250电压输入引脚Vo与电阻R6连接，电阻R6另一端与电阻R5的一端、电容C5的一端、IGBTQ1的栅极Q1.G连接，电容C5的另一端、电阻R5的另一端与IGBTQ1的发射极BR1.3连接，IGBTQ1的发射极与第二整流滤波电路、电容C4一端连接，电容C4另一端与二极管D4阴极、电阻R4一端连接，电阻R4另一端与二极管D3的阴极连接，二极管D3的阳极、二极管D4的阳极与IGBTQ1的集电极Q1.C连接，IGBT集电极通过插针与织机主离线圈连接。3.根据权利要求1所述的基于IGBT驱动的高速剑杆织机嵌入式多电压控制刹车板，其特征在于所述过压欠压保护电路，用来控制实现电路保护功能，其电路构成是：PWM控制器UC3845BN电压输入Vi引脚与电容C18、电容C19连接，电容C18、电容C19另一端接地，PWM控制器UC3845BN误差放大器Comp引脚与光耦EL817集电极Coll、电容C14、电阻R19连接，电容C14另一端接地，光耦EL817阴极Cath与可控精密稳压源TL431阴极连接，光耦EL817发射极Emit接地，光耦EL817阳极Ano与电阻R15连接，电阻R15另一端与电阻R16连接，电阻R16另一端与可控精密稳压源TL431取样端引脚Ref、电阻R17、电阻R14连接，电阻R17另一端通过电容C13与可控精密稳压源TL431阴极Cathode连接，电阻R14另一端接地，电阻R19另一端与电阻R18、电容C17、PWM控制器UC3845BN参考输出Vref引脚连接，电阻R18另一端与PWM控制器UC3845BN的Rt/C...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖艳军，王新，肖艳春，周围，张宗华，
申请(专利权)人：江苏科瑞德智控自动化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32