本发明专利技术公开了一种永磁体电磁驱动装置的控制驱动电路，是专门为一类新型直线驱动的装置即包含各种结构的永磁体电磁驱动装置提供驱动电流的电路。本发明专利技术电路是由电源模块、单片机模块、位置检测模块和输出驱动模块组成。永磁体电磁驱动装置是介于传统电磁铁与直线电机之间的一种全新直线电磁驱动装置，可应用于任何需要大行程、快速运动、直线驱动的设备中。本发明专利技术是其专用配套电路。
Control drive circuit of permanent magnet electromagnetic driving device
The invention discloses a permanent magnet electromagnetic drive control circuit, driving device is specially for a new type of the line that contains a permanent magnet electromagnetic structure driving device provide circuit drive current. The circuit of the invention is composed of a power supply module, a singlechip module, a position detection module and an output drive module. The permanent magnet electromagnetic drive device is a new linear electromagnetic drive device between traditional electromagnet and linear motor. It can be applied to any equipment which needs large stroke, fast motion and linear drive. The invention is a special matching circuit for the utility model.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电学领域中的电磁驱动电路，用于对各种永磁体电磁驱动装置提供驱 动电流，它还涉及到单片机内容。
技术介绍
本专利技术人从2009年11月沈日开始已陆续申请了 4个专利技术专利，它们公开了 一种永磁体电磁驱动装置，是一类全新的用于直线驱动的电磁驱动装置，申请号分别为 200910234647. X, 201010175164. X, 201010198078. 0 和 201110040290. 9，这种永磁体电磁 驱动装置能产生较大的行程，并在大行程范围内提供比较均衡的电磁力。这种全新的永磁 体电磁驱动装置与传统的直动式电磁铁和直线电机有本质上的区别，它们的控制方法和驱 动电路完全不同。为了充分利用前4个专利技术的各种永磁体电磁驱动装置，特专利技术了本控制 驱动电路。本专利技术是专用电路，专门为各种永磁体电磁驱动装置提供正确的驱动电流，是不 能用其他电路代替的。前述4个专利、本专利技术专利以及将要申请的关于单片机程序的专利 合在一起构成一个系统的专利技术专利。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是解决现有技术中没有专为永磁体电磁驱动装置这 一类新型装置提供驱动电流的电路的问题，使各种永磁体电磁驱动装置充分发挥作用。当 然本专利技术也可用于对其他类型的电磁铁进行驱动控制。本专利技术是通过以下技术方案实现的所述永磁体电磁驱动装置的控制驱动电路， 参见附图1，包括如下模块电源模块，它对其他各模块供电，尤其是能够为输出驱动模块 短时间提供大电流，因此含有储能电容。单片机模块，它接收来自外部的控制信号和位置检 测模块的位置信号，执行单片机程序，向输出驱动模块发出控制信号，使其对永磁体电磁驱 动装置提供正确的驱动电流。位置检测模块，为单片机模块提供当前动磁铁位置信息。输出 驱动模块，含有大功率半导体开关元件，通过大功率半导体开关元件对所控制的永磁体电 磁驱动装置的线圈提供驱动电流。为了使永磁体电磁驱动装置正常工作，其线圈中通电时 间和电流方向必须根据动磁铁当前位置和外部控制要求确定，因此控制驱动电路必然包含 单片机或其他含有控制器和运算器的系统例如嵌入式系统。显然，若在本专利技术中用嵌入式 系统，那将只是单片机系统的简单替换。执行驱动电流切换的元件是大功率半导体开关元 件，这类开关元件包括功率场效应管(VDMOS)、绝缘栅场效应管(IGBT)、功率晶体管(GTR) 和可关断晶闸管(GTO)等。由于永磁体电磁驱动装置的结构有很多种，同一种结构的控制方法也可根据需要 而不同。因此，为了只用一个硬件电路就能对各种不同结构的永磁体电磁驱动装置提供所 需要的驱动电流，永磁体电磁驱动装置的控制驱动电路还包含用于工作方式选择的跳线 器，这些跳线器通过电阻与单片机的I/O端口连接，设置跳线器状态可改变对应I/O端口的 电平。根据所驱动的永磁体电磁驱动装置线圈的个数、控制驱动方式设置跳线器的状态，使单片机根据跳线器的状态执行相应的程序。显然，跳线器也可用波动开关代替。所述的电源模块是将来自外部的直流电源VCC2或工频交流电变换成适合本电路 各部分工作电压要求的电路。本控制驱动电路所需的主电源VCCl可以直接等于VCC2，考虑 到本电路含有大容量的储能电容C9，VCC2直接接入本电路，初始充电电流很大，对外电源 可能造成损坏，通常将外部直流电源VCC2经电感Ll后成为本电路主电源VCCl，电感Ll可 减弱对C9的初始充电电流。最简单的控制驱动电路只需要两种电源VCCl和VDD，VCCl就 是对线圈的驱动电源。电源模块应包含一个三端稳压集成块VRl，输出稳定的直流电压VDD 对单片机模块和位置检测模块供电。三端稳压集成块VRl的输入端接主电源VCCl，低压储 能电容C9并联在主电源VCCl和地之间。多数情况下VDD = 5伏。单片机模块都包含多个I/O端口，对于简单的控制驱动电路可以将其中几个I/O 端口与位置检测模块连接，当对应位置传感器信号变化时，该引脚电平也发生相应变化，单 片机检测到这种电平变化从而执行相应程序。几个I/O端口用于产生驱动控制信号与输出 驱动模块连接，I/0端口输出不同的电平，对应输出驱动通道产生不同的驱动电流。一个或 两个I/O端口用于接收外部控制信号。一个或两个I/O端口用于输出报警指示，连接发光 二极管或蜂鸣器。所述位置检测模块包含多个提供开关信号的位置传感器，这些位置传感器安装在 被驱动的永磁体电磁驱动装置上。位置传感器通常是干簧管、位置开关或其他微动开关等， 也可以是霍尔元件等。有些永磁体电磁驱动装置含有多个线圈，而且要求每个线圈单独通电，这就要求 本控制驱动电路所述输出驱动模块应包含多个输出通道，每个输出通道都能通过大功率半 导体开关元件对外提供驱动电流。每个通道可驱动一个或多个线圈工作。简单的控制驱动电路中，主电源VCCl直接对输出驱动模块供电。为了能提供大的 驱动电流同时又不会对外部电源增加太多负荷，所述的低压储能电容C9应尽量大，一般应 大于等于10000微法。被驱动的线圈电阻越小，储能电容C9就越大。最常用的单片机是以MCS-51为核心的单片机，所以本电路最好也采用这种单片 机，例如AT89C2051。输出驱动模块中所需的大功率半导体开关元件可选择N沟道增强型 功率场效应管。单片机某个I/O端口输出的控制信号由三极管放大后接功率场效应管的栅 极，功率场效应管的源极接地，漏极通过输出接口与被驱动线圈的一端连接，线圈的另一端 通过输出接口与主电源VCCl连接，构成一个输出驱动通道。这种输出驱动方式最简单，但 是不能改变线圈中电流的方向。位置检测模块和跳线器采用电阻网络与单片机I/O端口连接，当跳线器接上或位 置传感器闭合时对应I/O端口为低电平或高电平。外部控制信号通过控制插座C0NTR0L1 送给单片机的I/O端口，该I/O端口电平的不同组合表示不同的外部控制命令。单片机根 据当前跳线器、位置传感器的状态，结合外部控制命令执行相应程序。有些永磁体电磁驱动装置要求线圈中电流的方向可变，当动磁铁的几何中心运动 到线圈的几何中心时改变线圈中电流的方向，这就需要较为复杂的控制驱动电路，输出驱 动模块含有桥式驱动电路，下面介绍其技术实现方案。无论输出驱动模块是否包含桥式驱动电路，本专利技术都还可以包含一个驱动电流检 测模块，用一个取样电阻R58串联在输出驱动模块与地之间，永磁体电磁驱动装置线圈中的电流等于该取样电阻中的电流；取样电阻上R58的电压信号经过放大后送给单片机的一 个I/O端口。取样电阻的作用有两个，一是起到硬件保险丝的作用，当输出驱动电流超过输 出驱动模块允许的最大电流时，将烧断该取样电阻，从而保护输出驱动模块。二是便于单片 机监测输出驱动电流大小，供程序使用。电源模块除了提供主电源VCCl和对单片机供电的电源VDD外，还提供高电压驱动 电源VCC4和专为驱动模块提供偏置电压的高电压电源VCC5。驱动电源VCC3要么来自高电 压驱动电源VCC4，要么来自主电源VCC1，由单片机根据程序需要控制切换。在主电源VCCl 和地之间并联有低压储能电容C9，在高电压驱动电源VCC4和地之间并联有高压储能电容 C5，在高电压电源VCC5和地之间并联有滤波电容C13。当采用功率场效应管作为开关元件 时，要使桥式驱动电路正常工本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．永磁体电磁驱动装置的控制驱动电路，其特征是它包括：电源模块，它对其他各模块供电，尤其是能够为输出驱动模块短时间提供大电流，因此含有储能电容；单片机模块，它接收来自外部的控制信号和位置检测模块的位置信号，执行单片机程序，向输出驱动模块发出控制信号，使其对永磁体电磁驱动装置提供正确的驱动电流；位置检测模块，为单片机模块提供当前动磁铁位置信息；输出驱动模块，含有大功率半导体开关元件，通过大功率半导体开关元件对所控制的永磁体电磁驱动装置的线圈提供驱动电流。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：蹇兴亮，
申请(专利权)人：蹇兴亮，
类型：发明
国别省市：84
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