一种低成本集成化离心机控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种低成本集成化离心机控制系统，包括电源供电，微控制单元(MCU)，电机驱动，不平衡检测，信号指示灯和蜂鸣器，eeprom存储，调试下载接口，键盘驱动，屏幕驱动，模式选择接口，编码器控制，门锁控制，转子识别和转速检测，温度检测，压缩机和风扇控制；所述电源供电为整个离心机控制系统供电，所述电机驱动通过电磁隔离连接到处理器对应接口，其他模块直接连接到处理器对应的接口。本发明专利技术将所有的控制集成，只需要一个MCU同时实现对电机、传感器、人机界面的控制，取消了一片MCU，也不需要另外一套软件，降低了软件开发成本和硬件成本，由于不需要建立通讯、提高了整个系统的稳定性。定性。定性。

【技术实现步骤摘要】
一种低成本集成化离心机控制系统


[0001]本专利技术涉及生化仪器
，更具体为一种低成本集成化离心机控制系统。

技术介绍

[0002]随着科技技术的发展，仪器仪表的高科技化逐渐成为仪器仪表科技与产业的发展主流，仪器仪表的高科技化对仪器仪表提出了更高、更新、更多的要求，如速度更快、稳定性更好、使用更方便更人性化，成本更低。
[0003]目前的离心机控制系统都是采用多MCU的方式，一个MCU主要做电机的控制，另外一个做人机界面和各种传感器的控制，这样的控制系统需要两套控制软件分别控制，然后MCU间通讯建立联系，加上近年MCU价格昂贵，这样的控制方式增加了人工成本、硬件成本。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种低成本集成化离心机控制系统，解决了开发成本和硬件成本过高、集成化和通用化不足、硬件之间的通讯复杂，系统稳定性差的问题，满足实际使用需求。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种低成本集成化离心机控制系统，包括电源供电，微控制单元(MCU)，电机驱动，不平衡检测，信号指示灯和蜂鸣器，eeprom存储，调试下载接口，键盘驱动，屏幕驱动，模式选择接口，编码器控制，门锁控制，转子识别和转速检测，温度检测，压缩机和风扇控制；
[0006]所述电源供电为整个离心机控制系统供电，所述电机驱动通过电磁隔离连接到处理器对应接口，其他模块直接连接到处理器对应的接口；
[0007]控制系统还包括ARM处理器为核心，ARM处理器直接对传感器进行控制，并通过隔离器对电机进行控制；
[0008]微控制单元(MCU)的高级定时器TIM1驱动电机运行，高级定时器TIM8驱动Hall传感器实现转子识别和转速检测，通用定时器TIM4实现编码器计数，通用定时器TIM5实现电机的PWM刹车功能，通用定时器TIM3实现不平衡检测，IIC接口实现eeprom的驱动，ADC实现两路温度传感器和MCU温度的检测，UART接口实现对屏幕的控制，基本IO口实现门锁的控制、压缩机的控制和风扇的控制。
[0009]作为本专利技术的一种优选实施方式，所述电源供电的电源输入经过EMI滤波整流后给电机驱动供电；经过AC/DC转换，DC/DC转换给其余模块供电；AC/DC转换后的电压经过隔离电源后给电机驱动供电。
[0010]作为本专利技术的一种优选实施方式，所述电机驱动为强电系统，其他模块为弱电系统。
[0011]作为本专利技术的一种优选实施方式，所述不平衡检测使用OPA2180IDR对霍尔信号去除直流成分放大交流成分，使用AD8667ARZ
‑
REEL滤除高频杂波，比较之后产生数字PWM信号，产生的PWM波信号连接ARM处理器，处理器通过检测PWM的占空比得到不平衡量的对应
值，不平衡量越大，占空比越大，占空比最大为50％，当不平衡量小于一定的值得时候，不平衡的电压值小于比较值，PWM波变为一条直线，PWM占空比为0％。
[0012]作为本专利技术的一种优选实施方式，所述电机驱动使用IGCM20F60GAXKMA1作为电机驱动芯片，使用ADUM160N0BRZ
‑
RL7作为电机驱动芯片的隔离芯片；使用电压比较器LM393DT把母线电压是否达到刹车电压，是否过压，电机驱动芯是否过流，是否过热和错误，电机是否过热转化为数字信号；使用IGCM20F60GAXKMA1把LM393DT转化的数字信号隔离。
[0013]作为本专利技术的一种优选实施方式，所述转子识别和转速检测是通过检测电机旋转一周获取的两个Hall信号得到的；高级定时器TIM8通过检测电机旋转一周的两个Hall信号时间和进行转速检测，高级定时器TIM8通过检测电机旋转一周的两个Hall信号时间比进行转子识别。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0015]本专利技术将所有的控制集成，只需要一个MCU同时实现对电机、传感器、人机界面的控制，取消了一片MCU，也不需要另外一套软件，降低了软件开发成本和硬件成本，由于不需要建立通讯、提高了整个系统的稳定性。
附图说明
[0016]图1为本专利技术控制系统框图；
[0017]图2为本专利技术控制系统原理图；
[0018]图3为本专利技术电源供电框图；
[0019]图4为本专利技术MCU原理图；
[0020]图5为本专利技术电机驱动原理图；
[0021]图6为本专利技术不平衡检测原理图；
[0022]图7为本专利技术不平衡检测波形图；
[0023]图8为本专利技术常用外设原理图；
[0024]图9为本专利技术传感器驱动原理图。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]请参阅图1
‑
9，本专利技术提供一种技术方案：一种低成本集成化离心机控制系统，包括电源供电100，微控制单元(MCU)200，电机驱动300，不平衡检测400，信号指示灯和蜂鸣器500，eeprom存储501，调试下载接口502，键盘驱动503，屏幕驱动504，模式选择接口505，编码器控制600，门锁控制700，转子识别和转速检测800，温度检测900，压缩机和风扇控制901；电源部分为整个离心机控制系统供电，以ARM处理器为核心，电机驱动部分通过电磁隔离连接到处理器对应接口，其他模块直接连接到处理器对应的接口。
[0027]如图2所示，处理器通过隔离器对整个电机进行控制，处理器直接对其他传感器控制，整个控制系统都有一个处理器完成，降低了硬件成本和软件开发工作量。
[0028]如图3所示，电机驱动104为强电系统，其他模块106为弱电系统；电源输入经过EMI滤波之后进入AC/DC模块102，AC/DC模块102转为24V电压送入隔离电源105、DC/DC模块103和弱电供电部分；DC/DC模块103转为
±
15V、5V、3.3V后到给弱电供电部分106；隔离电源105转化为15V为电机驱动104供电，EMI滤波之后经过整流也给电机驱动104供电。
[0029]如图4所示，微控制单元(MCU)200为STM32F407VGT6；STM32F407VGT6基于Cortex M4内核，带FPU和DSP指令集，运行频率168Mhz，192KB片内SRAM，1024KB片内Flash，2个高级定时器，10个通用定时器,2个基本定时器；高级定时器TIM1驱动电机运行，高级定时器TIM8驱动Hall传感器实现转子识别和转速检测，通用定时器TIM4实现编码器计数，通用定时器TIM5实现电机的PWM刹车功能，通用定时器TIM3实现不平衡检测；IIC接口1实现eeprom的驱动；ADC实现两路温度传感器和MC本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低成本集成化离心机控制系统，其特征在于：包括电源供电，微控制单元(MCU)，电机驱动，不平衡检测，信号指示灯和蜂鸣器，eeprom存储，调试下载接口，键盘驱动，屏幕驱动，模式选择接口，编码器控制，门锁控制，转子识别和转速检测，温度检测，压缩机和风扇控制；所述电源供电为整个离心机控制系统供电，所述电机驱动通过电磁隔离连接到处理器对应接口，其他模块直接连接到处理器对应的接口；控制系统还包括ARM处理器为核心，ARM处理器直接对传感器进行控制，并通过隔离器对电机进行控制；微控制单元(MCU)的高级定时器TIM1驱动电机运行，高级定时器TIM8驱动Hall传感器实现转子识别和转速检测，通用定时器TIM4实现编码器计数，通用定时器TIM5实现电机的PWM刹车功能，通用定时器TIM3实现不平衡检测，IIC接口实现eeprom的驱动，ADC实现两路温度传感器和MCU温度的检测，UART接口实现对屏幕的控制，基本IO口实现门锁的控制、压缩机的控制和风扇的控制。2.根据权利要求1所述的一种低成本集成化离心机控制系统，其特征在于：所述电源供电的电源输入经过EMI滤波整流后给电机驱动供电；经过AC/DC转换，DC/DC转换给其余模块供电；AC/DC转换后的电压经过隔离电源后给电机驱动供电。3.根据权利要求2所述的一种低成本集成化离心机控制系统，其特征在于：所述电机驱动为强电系统，其他模块为弱电系统。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝献文，梁湘，杨卫涛，
申请(专利权)人：上海天美科学仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：