CN210985976U - 一种三维微量移液控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三维微量移液控制器，包括上位机、DSP、中央处理单元、驱动模块、隔离电路、电压检测电路、电压保护电路、电流检测电路、电流保护电路、IPM模块、电机；其中：DSP芯片连接中央处理单元；中央处理模块连接上位机；中央处理单元分别连接电压检测电路、电压保护电路、电流检测电路、电流保护电路；中央处理单元连接隔离电路；中央处理器连接驱动模块，驱动模块连接IPM模块，IPM模块连接电机，电机连接中央处理模块；本实用新型成本低、可靠性高、功能强大，能根据运行条件的变化，实现三维移液的精确控制，能实时显示信息及设备的运行状态。

Description

一种三维微量移液控制器

技术领域

本实用新型涉及改进的微量移液控制器，具体来说是一种三维微量移液控制器。

背景技术

安全性、快捷性和准确性是衡量现代医用仪器性能的重要标准。医用三维微量移液伺服控制***在安全性、快捷性和准确性上有着密切的关系。随着医疗器械的飞速发展，对智能化和快速化的要求越来越高，所以本生化分析***在抗干扰及运动稳定性上寻求达到满意的结果。同时对伺服控制***的性能要求也越来越高，特别是对控制***的稳定性和准确性的要求很高，所以高性能的伺服控制***在医疗器械上得到了广泛应用价值。

在医疗器械工作过程中，几乎无处不使用电力传动装置，随着生产技术的发展，对电气传动在启制动、正反转以及调速精度、调速范围、静态特性、动态响应等方面提出了更高的要求，这就要求越来越多的生产机械能够实现自动调速。因此，医疗领域及机器人领域等需要高性能可控电力拖动的领域至今仍有广泛的应用。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种新型的三维微量移液控制器。

为实现上述目的，本实用新型所采用了下述的技术方案：一种三维微量移液控制器，包括上位机、DSP、中央处理单元、驱动模块、隔离电路、电压检测电路、电压保护电路、电流检测电路、电流保护电路、IPM模块及电机；其中：

所述DSP芯片连接中央处理单元，完成控制***的控制算法部分，接收电机的给定转速及电机运行时的额定电流，得到运动控制部分的参考输入信号；上述中央处理模块连接上位机，把电机各信号输入上位机；

所述电压检测电路、电压保护电路、电流检测电路及电流保护电路分别与中央处理单元连接，将电压、电流信号输入中央处理单元；上述电流检测电路由霍尔器件完成；上述电压检测电路由分压采样电路结合滤波电路完成；上述电压电流保护模块包括过流故障OL、过压故障OV、欠压故障LV和功率器件故障IGBT；

所述中央处理单元连接隔离电路，隔离模块来提高***的抗干扰能力；上述中央处理器连接驱动模块，驱动模块连接IPM模块，IPM模块连接电机，电机连接中央处理模块。

优选的，所述的三维微量移液控制器中，所述IPM模块由功率芯片IGBT、输出监测及RESET电路组成，完成驱动模块的电机之间的智能功率控制。

优选的，所述的三维微量移液控制器中，所述电机包括步进电机和伺服电机，所述IPM模块分别与所述步进电机和伺服电机连接，所述步进电机和伺服电机分别与中央处理模块连接。

优选的，所述的三维微量移液控制器中，所述DSP为TMS320LF2407A。

优选的，所述的三维微量移液控制器中，所述驱动模块包括步进电机驱动模块、直流伺服电机驱动模块和交流伺服电机驱动模块；

所述交流伺服电机驱动模块是MCAC2805，所述步进电机驱动模块是TA8435H；所述直流伺服电机驱动模块是LM629。

优选的，所述的三维微量移液控制器中，所述TA8435H包括1个解码器、2个桥式驱动电路、2个输出电流控制电路、2个最大电流限制电路及1个斩波器，核心器件为TOSHIBA，控制由DSP芯片给出的PWM信号实现。

相对于现有技术的有益效果是，采用上述方案，本实用新型提供的三维微量移液控制器，使机械滑块在三维空间中前后、左右、上下运动，并能借此使整个滑块在导轨上移动过程中保持稳定，而且还能随速度、运动方式的变化做出适当、灵敏的反应，从而使该***的精确性能、稳定性能以及快捷性能得以充分体现，同时为了保证***的可靠性，针对本***在设计过程中可能存在的各种干扰因素，给出了具体的***抗干扰措施。

附图说明

图1为本实用新型的一个实施例的原理框图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本说明书所使用的术语“连接”、“输入”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。

如图1所示，本实用新型的一个实施例是，该三维微量移液控制器，包括上位机、DSP、中央处理单元、驱动模块、隔离电路、电压检测电路、电压保护电路、电流检测电路、电流保护电路、IPM模块及电机；其中：所述DSP芯片连接中央处理单元，完成控制***的控制算法部分，接收电机的给定转速及电机运行时的额定电流，得到运动控制部分的参考输入信号；上述中央处理模块连接上位机，把电机各信号输入上位机；所述电压检测电路、电压保护电路、电流检测电路及电流保护电路分别与中央处理单元连接，将电压、电流信号输入中央处理单元；上述电流检测电路由霍尔器件完成；上述电压检测电路由分压采样电路结合滤波电路完成；上述电压电流保护模块包括过流故障OL、过压故障OV、欠压故障LV和功率器件故障IGBT；所述中央处理单元连接隔离电路，隔离模块来提高***的抗干扰能力；上述中央处理器连接驱动模块，驱动模块连接IPM模块，IPM模块连接电机，电机连接中央处理模块。

优选的，所述的三维微量移液控制器中，所述IPM模块由功率芯片IGBT、输出监测及RESET电路组成，完成驱动模块的电机之间的智能功率控制。所述电机包括步进电机和伺服电机，所述IPM模块分别与所述步进电机和伺服电机连接，所述步进电机和伺服电机分别与中央处理模块连接。所述DSP为TMS320LF2407A。所述驱动模块包括步进电机驱动模块、直流伺服电机驱动模块和交流伺服电机驱动模块；所述交流伺服电机驱动模块是MCAC2805，所述步进电机驱动模块是TA8435H；所述直流伺服电机驱动模块是LM629。所述TA8435H包括1个解码器、2个桥式驱动电路、2个输出电流控制电路、2个最大电流限制电路及1个斩波器，核心器件为TOSHIBA，控制由DSP芯片给出的PWM信号实现。

电流的检测由霍尔器件完成，利用霍尔器件的霍尔效应原理将电流值转换到电压值，便于测量，霍尔器件测量电机运行时功率器件的电流值，从而测量到电机定子电流值，测量得到的电流信号经过电压匹配电路转换后输入DSP内置ADC模块。相电压检测由分压采样电路结合滤波电路完成，检测电路测得电机运行时三相定子中的相电压，从而间接测量到三相定子中的反电动势值，测量值送入DSP内置ADC模块。电流的调节是DSP内置ADC转换模块先将测得的电流值数字化，将获得的电流采样值与给定的额定电流比较，通过对偏差的PI调节改变驱动开关信号（PWM信号）的占空比值，实现电流的数字PI调节；位置检测装置中DSP接受增量式光电编码器送回的位置信号后，与给定位置进行比对，从而控制伺服电机和步进电机的正转或反转。保护电路包括过流故障OL、过压故障OV、欠压故障LV和功率器件故障IGBT，四个信号都为高电平，则四个触发器连接到端口的故障信号、和都为低，连接到四输入与门的信号都为高，故障中断仍为高无效，为低电平，驱动电路解除封锁，***开始工作。该控制器在控制策略上采用电流、电压和位置三闭环的控制方式。

DSP采用TI公司的TMS320C24X系列的TMS320LF2407A，TMS320LF2407A负责处理采集到的数据和发送控制命令。

DSP通过捕获单元电动机转子位置传感器上的脉冲信号，判断转子位置，输出合适的驱动逻辑电平给MCAC2805运动控制器，再由运动控制器驱动电机旋转。DSP的捕获单元根据捕获的位置传感器脉冲信号的宽度，计算出电机的当前转速，与电机的设定转速比较后，利用模糊-PID算法产生合适占空比的PWM控制信号，使电机的转速跟随转速的设定值。

电流的调节，DSP内置ADC转换模块先将测得的电流值数字化，将获得的电流采样值与给定的额定电流比较，通过对偏差的PI调节改变驱动开关信号的占空比值，实现电流的数字PI调节。

DSP经A/D口采集电机的相电流信号，完成电机的电流闭环控制和电机的过流保护。

PWM模块，首先要将6路PWM输出通道设置为互补输出方式，就是将6路PWM通道分成3组，分别驱动逆变器的3个桥臂的功率管。

该控制器能实现手动控制、自动控制及远程控制功能。该控制器设有人机接口模块，按键电路、LCD显示电路、指示灯及报警电路。

为了提高控制器的抗干扰性能，对输入输出电路采用光纤耦合隔离，并且对控制器中不同模块采用隔离电源独立供电，采用等电位大面积接地提高抗干扰能力。

需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本实用新型说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种三维微量移液控制器，其特征在于，包括上位机、DSP、中央处理单元、驱动模块、隔离电路、电压检测电路、电压保护电路、电流检测电路、电流保护电路、IPM模块及电机；其中：

所述DSP芯片连接中央处理单元，完成控制***的控制算法部分，接收电机的给定转速及电机运行时的额定电流，得到运动控制部分的参考输入信号；上述中央处理单元连接上位机，把电机各信号输入上位机；

所述电压检测电路、电压保护电路、电流检测电路及电流保护电路分别与中央处理单元连接，将电压、电流信号输入中央处理单元；上述电流检测电路由霍尔器件完成；上述电压检测电路由分压采样电路结合滤波电路完成；电压电流保护模块包括过流故障OL、过压故障OV、欠压故障LV和功率器件故障IGBT；

所述中央处理单元连接隔离电路，隔离模块来提高***的抗干扰能力；上述中央处理单元连接驱动模块，驱动模块连接IPM模块，IPM模块连接电机，电机连接中央处理单元。

2.根据权利要求1所述的三维微量移液控制器，其特征在于，所述IPM模块由功率芯片IGBT、输出监测及RESET电路组成，完成驱动模块的电机之间的智能功率控制。

3.根据权利要求1所述的三维微量移液控制器，其特征在于，所述电机包括步进电机和伺服电机，所述IPM模块分别与所述步进电机和伺服电机连接，所述步进电机和伺服电机分别与中央处理模块连接。

4.根据权利要求1所述的三维微量移液控制器，其特征在于，所述DSP为TMS320LF2407A。

5.根据权利要求1所述的三维微量移液控制器，其特征在于，所述驱动模块包括步进电机驱动模块、直流伺服电机驱动模块和交流伺服电机驱动模块；

所述交流伺服电机驱动模块是MCAC2805，所述步进电机驱动模块是TA8435H；所述直流伺服电机驱动模块是LM629。

6.根据权利要求5所述的三维微量移液控制器，其特征在于，所述TA8435H包括1个解码器、2个桥式驱动电路、2个输出电流控制电路、2个最大电流限制电路及1个斩波器，核心器件为TOSHIBA，控制由DSP芯片给出的PWM信号实现。

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