精密数控直流电源设计

精密数控直流电源设计（精选7篇）

精密数控直流电源设计 第1篇

冲床属于点位控制机床, 在中间行程中不进行加工。大多情形下加工的产品单一, 模具无需经常更换, 所以在传统的冲床中一般采用继电器控制, 送料一般采用手工送料, 但这种方式存在着效率低、速度慢、精度不能保证和安全隐患等方面的问题[3]。

随着国内、国际市场竞争日趋激烈, 尤其是随着工业技术的迅速发展, 冲压制件外形越来越复杂、工艺要求越来越高, 传统的冲床已经不能满足需求, 数控冲床应运而生[4]。辅助机构是实现冲床自动化工作的重要保障。辅助机构的自动化程度高低, 直接影响着冲压生产效率、生产节拍以及冲压生产整体自动化水平, 只有辅助机构的自动化程度和冲床相匹配, 才能实现冲压生产的完全自动化[5]。

根据铝箔材料特性和数控冲床冲压翅片的特点, 本文设计一款适用于冲压翅片的精密高速伺服数控冲床的辅助机构, 以实现铝箔的自动取送料、翅片的集料和码垛, 从而实现冲床冲压自动化。

1 冲床辅助机构整体设计

1.1 冲床辅助机构整体设计

数控冲床自动化的目标就是尽可能的减少人的直接参与, 尽最大限度地降低操作人员的劳动强度。冲压自动化主要包括材料供给、制品及废料的排出、模具更换、冲床的调整与运行、冲压过程异常状况的监视等作业过程的自动化[6]。本文设计的辅助机构主要实现铝箔材料的供给、冲压、翅片成品的排出及收集等过程的自动化。

冲压翅片所用的铝箔最初是并未展开的卷状材料, 而冲床上的多工位级进模冲压需要展开的铝箔, 在整个冲床系统开始的地方需要一道开卷工序。

为了能够提高翅片冲压质量及有效保护模具, 在铝箔进入冲床进行冲压之前需要涂上润滑油[7], 所以在开料工序之后、冲压工序之前需要一个浸油工序。

在翅片的生产过程中, 铝箔带料的输送是必不可少的工序。在高速精密级进模具的冲压中, 带料一般都是由送料机构送进冲压区进行冲压。虽然送料机构送料使用方便、调节迅速[8], 但是本文设计的辅助机构所要输送的铝箔进入冲床之前需要涂上润滑油, 润滑油的吸附作用会使铝箔和模具的凹模面产生粘连现象, 而且该铝箔很薄 (厚度为0.095~0.12 mm) 且较软, 致使铝箔本身的刚度不能克服润滑油产生的吸附力和铝箔与模具凹模面之间产生的摩擦力, 从而不能使铝箔保持平整状态, 铝箔会产生波浪形弯曲而导致发生乱料现象, 那么就不能进行正常的冲压, 所以不能在翅片冲压输送铝箔时采用送料装置送料的方式, 而要采用拉料的方式, 所以本文设计的冲床需要在冲压工序后有拉料工序来实现铝箔带料的输送。

在铝箔带料的料头一端开始进入冲床进行冲压时, 铝箔还未到达拉料装置的位置从而拉料机构不能够进行拉料工作, 此时的送料动力和送料步距需由专门的送料装置提供和控制, 即在冲压工序前还需要一道送料的工序把铝箔送进冲压区进行冲压。为了防止铝箔由于和模具粘连而发生乱料现象, 操作人员需要在送料装置每次送料的间歇期间用一根拨料杆把铝箔挑起而防止铝箔和模具发生粘连。当送料装置把铝箔的料头送到拉料装置时, 送料装置不再工作, 操作人员此后无需拨料, 而拉料装置则开始工作。

翅片从多工位级进模冲压出来后为了便于后续的胀管工艺还需要按照换热管中翅片的排列方式收集码垛, 即最后还需要集料工序完成翅片制件的生产。本文设计一款吸附装置首先把翅片吸附起来, 随后再使吸附起来的翅片落入位于正下方的集料装置上实现翅片的收集和码垛。

由上述分析可知, 翅片从最初的卷状铝箔至翅片制件的完成, 需要经过开卷、浸油、送料、冲压、拉料、吸附和集料工序。为了完成这些工序, 需要相应的装置来实现。基于翅片生产的整个工艺流程, 初步拟定把辅助机构分为6个部分:开卷装置、浸油装置、初始送料装置、拉料装置、吸附装置和集料装置 (如图1所示) 。

1.2 冲床辅助机构的主要参数

合理地选择冲床辅助机构的工作参数能够在保证整个冲床正常工作的同时减少能耗、节约成本。根据冲床中的多工位级进模所能冲压的带料尺寸选用的铝箔卷料宽度为1 250 mm、直径为1 500 mm;根据所要生产的换热器尺寸设计吸附装置的吸料长度为1 100 mm, 而集料装置的集料高度为900 mm。冲床辅助机构的主要参数如表1所示。

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2 开卷、浸油和送料装置的设计

2.1 开卷装置设计

开卷设备大致有三种:悬臂式开卷机、双圆柱头式开卷机和双锥头式开卷机。其中悬臂式开卷机具有刚性大, 开卷张力大等优点, 适用于较薄带材的开卷[9]。本文设计一种类悬臂梁开卷机 (如图2所示) 。装料轴一端通过轴承座固定在开卷机架上, 相当于悬臂梁固定的一端。而其另一端为了方便铝箔卷料安装时进出由活动支架支撑。

为了防止铝箔卷料在装料轴上打滑和松动而造成在卷料惯性转矩下的铝箔堆积和卷料偏离中心情况的发生, 卷料和装料轴之间需要有一定的开卷张力。开卷张力的形成主要由三种方式:机械式、磁粉制动器式和直流拖动式[9]。机械式的特点是结构简单, 出故障后便于维修;磁粉制动器式可以通过调整激磁电流来调节张力大小, 易于实现自动控制, 但是最大张力受制于制动器最大力矩;直流拖动式一般用于大中型带材的情况。本文所要开卷的铝箔卷料直径为1 500 mm, 而宽度为1 250 mm, 为了机构更加精简, 所以设计通过机械式结构产生开卷张力的装料轴 (如图2所示) 。通过转动手轮带动芯杆转动, 芯杆的转动会使和芯杆以螺纹连接的伸缩套在轴向移动, 而胀条和伸缩套通过楔形卡块连接, 从而伸缩套的轴向移动会使胀条产生径向移动, 随着胀条往外移动并且和铝箔卷料内壁接触, 则开卷张力随之产生。在开卷过程中, 当拉料滚筒停止拉料时, 为了防止装料轴继续转动而造成铝箔材料过多堆积, 设计一个通过气缸推杆夹紧刹车盘来使装料轴止动的刹车机构使装料轴能够随时停止转动。

铝箔从相互紧靠的主动拉料滚筒和从动拉料滚筒之间穿过, 在由减速电机驱动滚筒的牵引下自动开卷 (如图2所示) 。该滚筒的转动是连续的, 而多工位级进模冲压翅片是间歇性的, 滚筒的转动和翅片在级进模之间的移动并不同步。如果拉料滚筒转速过大, 会使铝箔在开卷装置和冲床之间堆积过多;如果拉料滚筒转速过小, 则会使铝箔因不能满足模具进料的需求被拉扯绷直而容易断裂。本文在开卷装置和浸油装置之间设计一个铝箔传感器检测装置 (如图1所示) , 当位于开卷装置和浸油装置之间的铝箔高度高于一定值时, 滚筒转动开卷放料;当铝箔高度低于一定值时, 滚筒停止转动, 从而保证在开料装置和浸油装置之间始终保持有一定的铝箔材料。

2.2 浸油装置的设计

浸油装置的作用就是让铝箔能够涂上润滑油, 压油辊的作用就是把铝箔压入油面以下以便让铝箔沾上油料 (如图3所示) 。但铝箔沾上了过多的油料会增加铝箔和模具凹模面之间的吸附作用而不利于铝箔的输送, 且过多的油料也会造成生产上的浪费, 所以设计一个滤油毛毡把铝箔多余的油料刮掉。由于铝箔较软, 很容易和四周接触产生摩擦而被刮花, 所以设计前段压辊、压杆和中部导向压辊来给铝箔提供导向作用, 防止铝箔和四周发生接触摩擦。

2.3 初始送料装置的设计

2.3.1 初始送料装置结构设计

在冲压翅片最初的阶段, 铝箔料头的一端还未到达拉料装置的时候, 如果没有初始送料装置, 铝箔的移动要靠操作人员亲自用手深入模具里进行拉扯完成, 增加操作人员的危险系数。为了增加在开始冲压时人工操作的安全系数, 本文所设计的初始送料装置使得铝箔在冲压的开始阶段能够按一定的冲压步距送料。

送料装置的机构形式主要有5种, 分别是钩式送料装置、凸轮钳式送料装置、杠杆送料装置、夹持送料装置和辊轴送料装置。钩式适用于带孔一类的材料, 而凸轮钳式、杠杆式则需要所送材料具有一定厚度[10]。本文要冲压的是很薄的带式铝箔, 采用辊轴送料装置 (如图3所示) 。

铝箔从两个辊轴间穿过, 上面的辊轴为从动轮, 其两端分别有气缸控制上下的位置。当压辊气缸推杆往下推出时, 主动辊轴、从动辊轴分别和铝箔有了沿径向的排斥力。位于下端的主动辊轴为了实现定长送料选用伺服电机直接驱动, 当其转动时辊轴和铝箔间产生的摩擦力牵引铝箔向前运动。

2.3.2 初始送料装置送料精度分析

由于多工位级进模冲压翅片时是间歇性的, 则铝箔的移动也是间歇运动, 那么要求初始送料时送料辊轴的转动也是间歇性的。设送料辊轴的转角为φ, 送料辊轴半径为R, 则每次送料的步距为S=R·φ, 公式两边取微分则有△S=△R·φ+R·△φ。由于铝箔与辊轴之间以摩擦力传动, 二者间有可能发生相对滑动, 设滑动量为△V, 则送料的步距误差为△=△S+△V=△R·φ+R·△φ+△V=△R+△φ+△V[11]。式中:△R为送料辊轴半径变化引起的送料步距误差, 由辊轴制造与装配误差造成;△φ为送料辊轴转角变化引起的步距误差, 主要由于送料辊轴启动和停止时由于机构惯性造成的;△V为送料辊轴与条料间相对滑动引起的步距误差, 主要由于辊轴和铝箔之间摩擦系数不够大、辊轴间的压力太小造成。

所以本文通过提高辊轴的制造与安装精度、将辊轴设计成空心结构以减少滚轮的转动惯量、在不刮花铝箔表面的情况下提高辊轴表面粗糙度和适当增加辊轴间的压力这些措施来提高初始送料装置的送料精度。

3 拉料、吸附和集料装置设计

3.1 拉料装置的设计

冲床拉料机构根据拉料动力的不同可分为气动、液压和机械三大类。气动送料机构采用压差式气动原理工作, 但机构工作噪声较大、影响冲压工作环境。液压送料机构反应较缓慢, 液压缸自身不能准确定位, 还需要其它机构辅助定位。机械送料机构具有送料准确可靠、机构冲击与振动少、噪声低和稳定性好等优点[12], 本文设计的辅助机构所适用的精密高速伺服数控冲床对翅片的送料精度、送料速度和工作环境有较高要求, 所以本文采用机械式拉料机构。

冲床可以根据实际生产需要在不同的主轴转速下冲压翅片, 当冲床完成一次冲压后, 拉料机构需要把翅片往前拉一段相应的位移, 所以拉料机构的拉料节拍需要和翅片的冲压节拍同步。本文设计的冲床适用于4步进的多工位级进模, 则要求拉料机构的电机在转动一周时模具拉料移动条的拉料行程为4个翅片孔距的大小 (如图4所示) 。当翅片需要在非4倍孔距长度地方切断的时候, 模具拉料移动条在上一个拉料行程结束时直接回程到剩余需要拉动的翅片孔处, 此回程过程中电机的转动方向和拉4个孔距时的转向一致, 但只需转动一个小于一周的转角;随后模具拉料移动条需往前拉料直到拉料行程结束的地方, 此时电机的转向和回程时相反, 但是转动角度的大小一样。在整个拉料的过程中, 要求电机能够快速的改变转向和转速的大小, 所以需要采用伺服电机。

为了避免传动链过长带来的传动滞后, 拉料伺服电机的主轴直接和偏心轮连杆连接 (如图4所示) , 通过摆臂和抱紧夹使连接轴转动, 连接轴的转动通过摆杆和连杆转变为模具拉料移动条的直线运动而最终实现翅片向前移动的动作。

拉料机构每次使翅片前进的距离为拉料步距, 该步距大小除了和每次拉料的步进数有关外, 还取决于翅片的孔距大小。而不同空调的换热器翅片不同, 为了使冲床能够适应不同的翅片的冲压, 在摆臂上设计长孔来实现抱紧夹在摆臂上的位置调节 (如图4所示) , 不同的位置对应不同的摆臂有效长度, 而摆臂有效长度的改变会使连接轴的最大转角发生变化, 不同的最大连接轴转角对应不同的模具拉料移动条的行程 (即拉料步距) , 从而实现拉料步距的调节。

3.2 吸附和集料装置的设计

铝箔冲压完经过拉料和切断后就成为了片状的翅片。翅片和铜管要组成空调换热器还需最后的胀接工艺, 而胀接前需要把翅片按照空调换热器的形状码垛起来。而要码垛成换热器所需形状, 则需翅片每次在同一高度地方悬空停留后落入接料架而堆叠起来。吸附装置的作用就是确保翅片能悬空停留, 并且随后落下。

目前, 吸附工件的方法主要有磁性、静电和压差吸附的方法[13]。翅片为抗磁性金属材料且质量很小, 难以用磁性或静电吸附的方法, 所以本文设计一个靠压差吸附的方法的吸附装置 (如图5所示) 。通过拉料机构使翅片进入吸附板而翅片翻边孔部分则嵌入吸附板的凹槽内 (如图6所示) 。吹风电机使吸附装置内腔口部的空气流速增加, 则内腔的空气压强低于外界大气压。吸附板的吸口联通腔内和外界空气, 而翅片两长直边的边缘部分堵住吸附板的吸口, 从而外界和内腔的气压差使得翅片获得吸附力。当摆门打开时, 内腔和外界不存在气压差而使翅片在自身重力的作用下落入位于其下方的集料装置的集料针上 (如图7所示) 。当冲床的冲压速度很快时, 这时仅仅依靠翅片的自由落体不能满足生产速度的要求, 所以设计吸附板和气缸相连, 在摆门打开的同时气缸直接把吸附板往下压料, 使翅片更快的落入下面的集料针上。

为了便于集好料的翅片的装卸, 把集料装置设计成可以拉出小车的形式 (如图7所示) 。该集料小车通过集料架的上下移动控制集料的高度。当一部小车集满后, 通过底部液压缸把另一部尚未集料的小车移入集料的工位从而实现自动换车集料。

4 结论

为了实现冲床高速冲压的自动化, 设计一款适用于冲压翅片的精密高速伺服数控冲床的辅助机构, 结论如下。

(1) 开卷装置采用类悬臂梁结构, 通过楔形卡块、伸缩套和胀条组成的机械式结构产生开卷张力;设计出减速电机驱动的双滚筒拉料装置来提供开卷牵引力, 通过传感器检测铝箔的高度调节电机的转速。

(2) 设计出能够让铝箔涂上油料和把多余油料滤掉的浸油装置。

(3) 设计出由伺服电机驱动、压辊气缸提供压料力的双辊轴送料装置;计算分析影响送料精度的因素, 通过提高辊轴制造和安装精度、适当提高辊轴表面粗糙度和设计空心辊轴来提高送料精度。

(4) 设计出通过伺服电机驱动的拉料机构, 采用通过改变抱紧夹在摆杆位置来调节摆杆有效长度的结构实现拉料距离的改变。

(5) 采用压差法设计出翅片吸附装置, 通过气缸连接控制吸附板来加快翅片落料速度;设计出小车形式的接料装置, 通过底部液压缸实现自动换车集料。

摘要：为了实现翅片高速冲压的自动化要求, 设计了一套精密高速伺服数控冲床辅助机构。重点介绍了辅助机构的整体设计及开卷、浸油、送料、拉料、吸附和集料等装置的设计。通过分析悬臂式结构和开卷张力形成特点, 设计出由减速电机、开卷滚筒和装料轴组成的开卷装置;为满足铝箔上油和去除多余油料的要求, 设计出一款由辊轴和毛毡组成的浸油装置;为满足冲压初期送料要求, 对辊轴送料精度进行分析后设计出由空心辊轴、伺服电机和气缸组成的送料装置;为了满足能够冲压不同翅片要求及避免铝箔涂油后由于粘连现象不利于送料的情况, 设计了一个拉料步距可调的拉料机构;根据压差吸附原理、翅片和换热器外形特点, 设计出能够吸附和收集翅片的吸附装置和集料装置。

精密数控直流电源设计 第2篇

关键词：高速/精密,数控机床,可靠性设计,性能试验

1 问题提出

提高国产数控机床可靠性的关键在于提高国产关键功能部件的可靠性, 而开展可靠性试验是提高产品可靠性的主要技术途径。现阶段对国内数控机床及其功能部件进行的可靠性试验, 主要依靠在机床用户企业对生产过程进行现场跟踪来实现, 试验条件不可控, 试验周期长, 不能满足产品开发进度要求, 而且需要付出高昂的时间和人力成本。

进行关键功能部件的可靠性实验室加速试验, 是提高可靠性试验效率的主要技术手段。实验室可靠性试验须遵循2个原则:一是不能改变故障模式, 二是不能改变故障机理。因此, 可靠性试验系统必须具有工况模拟能力, 包括载荷的维数、大小、种类、频率和速度等, 以使可靠性试验能够激发出关键功能部件真实工作时的潜在故障, 保证试验结果的真实可靠。本文结合数控机床可靠性及关键部位可靠性试验技术方面的研究成果, 对数控机床关键功能部件的可靠性试验系统进行分析。

2 本研究的创新性

数控机床关键功能部件可靠性试验系统的研制, 关键在于准确把握功能部件实际工作状况下的载荷特性, 实现对复杂载荷的模拟。以机床主轴为例, 包括车床主轴和铣床或加工中心主轴 (含电主轴) , 在切削加工工作中会受到三向切削力和切削扭矩的作用, 同时, 切削力中还有较大的动态切削力分量, 而且动态分量对可靠性的影响甚至会大于稳态切削力分量的影响。为此, 机床主轴的可靠性试验系统必须能够对主轴进行多自由度的静动态切削力模拟和切削扭矩模拟。其次, 机床主轴具有较高的转速和回转精度, 扭矩加载装置也需要达到相应的要求。吉林大学经反复调研论证、计算机仿真、多种样机的试制和比较试验, 历时2年, 研发出了采用电液伺服技术的多自由度动态切削力加载装置和采用测功机的切削扭矩加载装置, 并以此为核心部件构建了机床主轴的可靠性试验系统。系统的切削力维数、动静态力和频率、主轴的转速和扭矩等均可通过系统的主控计算机进行控制, 系统的加载范围可通过以上2类加载装置中动力元件的选配来满足要求。

3 数控机床可靠性试验系统及关键技术

3.1 主轴

机床主轴主要由转子、轴承、齿轮、主轴外壳、冷却装置和驱动电动机构成, 其中, 轴承具有支承和定位作用, 齿轮具有传动作用, 冷却装置具有降温作用。机床主轴可靠性试验, 需要对径向力、轴向力和转矩进行加载, 同时测量机床主轴的各项性能参数的变化, 如精度、振动、噪声和温度等, 最后对各项性能参数的变化进行可靠性分析。数控机床主轴可靠性试验系统如图1所示。

主轴的可靠性试验系统采用的是电液伺服加载装置对主轴进行动、静态切削力加载, 并安装动态拉、压力传感器, 用于测量动态加载力大小和波形变化。采用发电测功机进行扭矩加载, 并安装扭矩传感器和转速传感器, 测量电主轴的加载扭矩和转速, 实现加载的实时监控和闭环控制。机床主轴1连接加载棒2, 加载棒通过联轴器4连接转矩加载装置5, 实现转矩加载;径向加载装置7和加载块3接触, 实现径向加载;轴向加载装置6和加载块3接触, 实现轴向加载;控制系统控制加载装置和机床主轴的输入量;传感器采集机床主轴的各项性能参数的变化;数据采集系统用于采集传感器和加载装置的输出量;利用采集到的数据对机床主轴的可靠性进行分析。

3.2 数控动力伺服刀架

动力伺服刀架是数控车床、车削中心、车铣复合等数控机床实现刀具储备、自动换刀、夹刀切削的主要功能部件。动力伺服刀架具有结构紧凑、定位精度高、转位快、刚性好以及能够实现钻削和铣削等特点, 一次装夹能够实现多个工步的加工, 既可以保证精度, 又能极大地提高加工精度和加工效率。

数控动力伺服刀架的可靠性试验系统采用电液伺服加载装置对刀架的模拟刀杆进行动、静态切削力加载, 并安装动态拉、压力传感器, 用于测量动态加载力大小和波形变化。利用测功机对被测动力头进行扭矩加载, 安装扭矩传感器和转速传感器, 实时监测加载数据。

3.3 数控转塔刀架

转塔刀架是数控车床的关键功能部件, 其可靠性水平直接影响到整机的可靠性水平。数控转塔刀架一般由驱动装置、精定位装置、松开和锁紧装置、装刀装置、预定位装置、机械传动机构、检测装置等组成。数控转塔刀架与数控动力伺服刀架的区别在于刀架没有动力轴, 故本试验系统不需要扭矩加载装置, 其他与数控动力伺服刀架的可靠性试验系统类似。

数控转塔刀架的可靠性试验系统包括试验台架设计、电液伺服加载系统、下层控制系统和上位机监控系统4部分。试验台架能够对各种型号的刀架进行安装和固定, 由于要进行动态加载试验, 试验台对刚度要求较高, 而且机构之间可以相对调节, 以实现对刀架的多角度加载;电液伺服加载系统采用电液伺服阀控制液压油缸提供动态加载力, 可靠性高, 控制性能好, 频率响应好, 并能够有效地吸收振动冲击, 针对不同的刀架型号还可以充分利用活塞杆的行程, 调节加载距离;下层PLC控制系统控制系统主要是要做到经济合理与安全可靠;上位机监控系统中上位机监控软件选用Visual Basic, 支持面向对象的程序设计, 功能十分强大。

3.4 链式刀库

链式刀库可靠性试验系统作为数控机床关键功能部件——刀库的加速试验载体, 应满足稳定、可靠的运行要求。链式刀库可靠性试验系统如图2所示。

(1) 地坪铁。支撑除电控柜外的整个试验系统, 由2块1.2*1.7m2单元构成, 整体尺寸2.4*1.7m2, 平台表面精度级。安装时需在地面钻孔, 用固体粘结剂固定, 下面用契形垫铁支撑且可调整高度, 安装完成后需用水平仪找平, 保证平台表面完全光洁水平。 (2) 刀库支架。支撑链式刀库, 由2根方钢支撑柱、槽钢底座、角铁肋板、扁钢加强板等焊接而成。刀库安装后成外伸梁结构, 支架经应力分析后刚度、强度可完全保证试验要求。 (3) 控制柜。安装电气系统和工控机, 控制柜由不锈钢薄板制成, 分电气柜和工控柜, 2部分。电气元器件安装在一块钢板上, 之后固定在电气柜里;工控机放置在工控柜里, 之间留有足够的安全距离, 以保证强电流电磁干扰不会影响工控机正常运行。 (4) 链式刀库。安装在刀库支架上, 与机械主轴构成换刀系统。 (5) 打刀气缸。实现主轴松刀、拉刀功能。从气缸的油杯处可加入机油润滑, 可防止长期剧烈摩擦损坏气缸, 并采用回位进气对接方式, 可使使用者减少接头的装配成本。 (6) 机械主轴。与链式刀库配合实现自动换刀功能, 安装在主轴架上, 与链式刀库构成换刀系统。 (7) 主轴架。支撑机械主轴与打刀气缸。

本试验系统需满足以下功能:一是被试件可代表类似链式刀库, 与机械主轴、打刀机构、主轴架、刀库支架、地坪铁、电控柜组成可靠性试验系统, 模拟实际工况, 并保证良好运行;二是下位机控制刀库可以完成“刀盘选刀—刀套倒刀—机械手扣刀—主轴松刀—换刀—机械手插刀—主轴拉刀—机械手回原点—刀套回刀”整套自动换刀功能, 上位机控制下位机实现随机换刀和手动换刀2项功能, 并连接数据库使试验台具备记录、查询换刀次数、换刀时间和刀库故障等试验数据的能力;三是建立的状态监测系统可以对机械手换刀时的振动状态进行实时监测, 并将X, Y, Z三向振动信号反馈给上位机监测界面, 供后期分析信号曲线的时频特性, 提取卡刀、掉刀等故障的特征指标。

3.5 盘式刀库的可靠性试验系统

盘式刀库结构简单, 成本相对较低换刀可靠性较高, 换刀时间短, 多应用于小型立式加工中心, 刀库容量为15~40把刀具, 需搭配自动换刀机构进行刀具交换, 应用最为广泛。盘式刀库的可靠性试验系统包括机械系统、控制系统、测试系统3个部分。盘式刀库的可靠性试验系统能够根据试验需要, 控制刀盘的旋转、机械手拔刀、转位和插刀等动作。监控系统自动控制刀库的运行, 对刀库工作状态进行监测和报警。

4 结语

综上所述, 文章在对高速/精密数控机床可靠性设计与性能试验技术的研究中, 通过对研究创新点的分析, 主要研究了机床主轴、数控动力伺服刀架、数控转塔刀架、链式刀库和盘式刀库的可靠性试验系统, 以期为同仁提供参考。

参考文献

[1]许智.加工中心及其功能部件可靠性技术研究[D].重庆:重庆大学, 2011.

数控式直流电源设计 第3篇

直流稳压电源是教学、科学研究和工业生产中使用非常广泛的一种设备。常见的直流稳压电源通常采用调整输出取样电阻的方式来调整输出电压, 由于作为采样电阻的电位器具有非线性和调整范围窄, 使得直流稳压电源难控制、精度低、可靠性低。随着科技水平的发展, 直流电源已向数字化、智能化的方向发展。本文设计出一种以微控制器为核心, 结合数字控制技术, 能够进行精确调整电压的数控直流稳压电源。与普通电源相比, 其具有操作方便、输出电压稳定、读数直观、控制精度高等特点。

1 总体设计

本数控式直流电源采用单片机作为控制器, 以D/A转换电路、放大电路、检测电路、A/D转换电路、按键输入电路、显示电路等构成整个硬件系统。通过键盘设定输出值, 检测电路测量实际输出值, 然后与设定值进行比较, 根据偏差值调整和控制输出值, 从而使电源输出值达到稳定。系统框图如图1所示。

2 硬件系统设计

2.1 控制器选择

采用与8051兼容的STC89S52作为控制器, STC89S52单片机是一种低功耗、高性能的微处理器, 其指令与引脚和MCS51系列单片机兼容, 具有处理功能强、速度快、价格低、可靠性能高等特点。

在STC89S52的引脚XTALl和引脚XTAL2之间跨接晶体振荡器与微调电容, 和芯片内部反向放大器, 构成了一个稳定的自激振荡器产生时钟脉冲, 晶振频率选取11.0592MHz。STC89S52的RESET引脚上保持2个机器周期时间的高电平, 单片机系统就会自动复位, 复位电路采用按键式位电路, 最小系统如图2所示。

2.2 键盘输入和数码管显示电路设计

键盘接口电路如图3所示, 按键可以设定输出电压的参数。采用四个独立式按键构成, 当有按键按下时向单片机申请中断, CPU响应中断后进行相应按键处理程序。采用中断接口方式占用系统时间较少, 效率好。

LED数码管显示电路如图4所示, 由集成电路74LS245、74LS04和7段LED数码管构成显示系统。显示内容有输出电压设定值和实际值, 输出数据由单片机P1口给出, 经过74LS245驱动后送到LED进行显示。

2.3 D/A转换电路设计

D/A转换由12位的数模转换芯片TLC5618实现, 其基准电压由LM317调整给出。TLC5618将单片机P0口发出的12位二进制数据转换成0~5V的电压, 然后经过运放驱动放大后送出去。DAC5618的输出电压是基准电压的两倍, 具有3线串行接口, 使用简单方便。如图5所示。

2.4 A/D转换电路设计

A/D转换由具有11个采样通道的模数转换芯片TLC2543实现, TLC2543是分辨率为12位的具有3个串行输入结构控制端的模数转换器。输出电压经过采样电阻获取后经过运放LM324放大后送入TLC2543的通道0进行采样, 单片机通过P0口得到输出电压的数字量。如图6所示。

2.5 控制电压电路设计

D/A转换电路输出电压经过大功率运放OPA541放大, 以满足功率输出的要求。OPA541的最大工作电源电压为±40V, 最大输出电流为10A, 该芯片构成电路简单方便, 如图7所示。

2.6 辅助电源电路设计

220V、50Hz交流电通过变压器变成幅值较低的交流电压, 经过整流桥将交流电变成直流电, 再经过滤波电容滤波电压变得平稳, 最后经过三端稳压器7805、7812、7912获得+5V、+12V、-12V供给系统使用, 如图8所示。

3 软件设计

系统软件程序分为主程序、中断程序和若干子程序。主程序主要是对系统参数初始化;显示系统初始状态;根据条件调用相应子程序。中断程序是根据键码, 转到相应的按键处理程序。子程序有A/D采样子程序、输出控制子程序、D/A输出子程序和显示子程序等。系统主程序流程图如图9所示。

4 结束语

本文由单片机控制器构成控制输出电压的闭环控制系统, 设计了一款数控式直流电压源。这种数字式直流电源不仅大大地改善了传统稳压电源的性能, 而且还可以通过软件编程满足对电源新的要求, 扩展其功能。简单易用、操作方便、灵活改进, 非常适合教学、科学研究和工程实践等方面应用。

摘要：本文设计了一种由单片机控制系统构成的数控式直流电压源。以STC89S52作为控制核心, 采用A/D转换电路、D/A转换电路、放大电路、键盘显示电路等构成整个电源系统。该系统具有控制精度高、可靠性高、成本低、使用方便、易于实现等特点。

关键词：直流电压源,数字控制,单片机

参考文献

[1]李全利.单片机原理及应用技术[M].北京:高等教育出版社, 2009.

[2]许艳慧.一种智能化高精度数控直流电源的设计与实现[J].微计算机信息, 2007, 11.

[3]刘楚湘.基于单片机的数控直流稳压电源设计[J].新疆师范大学学报, 2007, 03.

精密数控直流电源设计 第4篇

关键词：C616床身,精密,数控车床

以数控机床为代表的“工作母机”, 是数字化控制技术和精密制造技术的结晶, 是先进制造装备的典型代表。近几年来, 国产小型高精度数控机床和大型机床虽然增长迅速, 合理的利用普通机床相关主要零件进行数控化再制造, 不仅可以达到与购置新机床同样的效果:提高零件加工质量和生产率, 缩短产品制造周期, 改善工作环境;而且通过这样的精密化机床的再制造, 可以全面提升企业现有机床性能, 有效提高企业加工制造能力。

1 CMK6132机床设计目标

根据本厂现有机床设备, 利用C616车床床身、床座、尾座, 依据数控车床的相关国家标准, 进行CMK6132精密数控车床的设计。

1.1 机床的加工对象、用途。

1.1.1加工几何形状复杂、尺寸繁多, 精度要求高的轴类 (或盘类) 零件, 各种公、英制内外螺纹。1.1.2本机床不但能车削外圆, 切槽及倒角, 也可进行钻、扩、铰、滚压及镗削加工。1.1.3外圆最大加工直径:轴类φ200, 盘类φ320。

1.2 机床加工精度。1.2.1圆度:0.005mm。1.2.2圆柱度:0.015/300, 全长700mm上0.03。1.2.3垂直度:0.010/φ320mm。1.2.4粗糙度:Ra0.8μm。

1.3 导轨与主轴的几何精度。

Z轴:水平:0.005mm/300mm;全长:0.01mm/700mm (中凸) ;垂直:0.010mm/300mm;全长:0.02mm/700mm;X轴:精密线轨:垂直和水平方向:0.005/300α≥90°。

2 确定机床主要基本参数:

根据以上机床设计目标要求, 确定机床各主要参数及配置如下:

床身上最大回转直径:φ320mm;顶尖距:700mm

最大切削直径轴类:φ150mm;盘类:φ320mm

X轴/Z轴有效行程:245mm/700mm

X/Z轴丝杠直径及螺距:4006/3205

X/Z轴伺服电机:1FK7 063-5AF71-1, 11N·m, 3000r/min

主轴:台湾台大JL06-17-10

卡盘及规格:众环KT55160/A2-5

液压回转油缸:众环P25125×46B-II

主轴通孔直径:φ56mm

尾座套筒锥孔:MT-4

尾座移动方式:手动移动

导轨形式:Z轴:V-平型导轨 (硬轨) ;X轴:直线导轨

刀架形式:数控转塔六工位刀架。

3 机床概述

机床特点。CMK6132型数控车床, 是机电一体化布局, 两坐标 (X、Z) 连续控制的精密数控卧式车床。机床采用西门子802Dsl数控系统, 以数控装置为计算机数字系统, 交流伺服电机为进给驱动装置, 可编程控制器 (PLC) 为基点之间控制。机床主轴单元采用进口台湾台大精密主轴单元, 整个主轴单元热变形小, 热稳定性佳, 精度保持性好, 免维护。机床标准配置采用烟台环球六工位液压转塔刀架, 重复定位精度为0.005mm。刀架优选路径换刀, 相邻刀位转位时间3S。具有精度高、稳定可靠、应用范围广、结构简单, 维修方便等特点。改造的CMK6132型精密数控卧式车床选择了优质可靠的“众环”牌回转油缸及三爪动力卡盘。

4 机床的主要部件结构

本机床由前床座、后床座、床身、主轴箱系统、纵向进给系统、横进给系统、刀架系统、尾架系统、液压系统、润滑系统、冷却系统等组成。

4.1 床座、床身及整体布局。

底座及床身采用传统的C616系列车床构件, 机床稳定性好, 床身导轨经导轨磨床周边磨削并经严格刮研, 具有很高的寿命和形位精度。床身纵向导轨面为V-平结构。机床防护采用框架式全封闭结构, 铁屑箱、冷却箱分层置于机床底部, 整体布局协调、美观。

4.2 主轴箱系统。

本机床主轴为独立的主轴单元, 主轴采用台大JL06-17-10皮带式主轴单元, 由电机经联组V带直接带动主轴, 无级变速, 主轴转速范围100~4000r/min。该主轴系统具有良好的精度、刚性及热稳定性, 主轴轴承已经调整固定在最佳预紧状态, 同时采用特殊润滑脂使主轴温升最低, 热变形小。

4.3 纵向进给系统, 横向进给系统。

床鞍通过Z轴伺服电机驱动滚珠丝杠上的丝母连接座与床鞍连接在一起而实现沿床身导轨在Z向移动, 刀架安装在中托板上, 通过X轴伺服电机驱动滚珠丝杠使刀架实现在X向移动。Z轴、X轴伺服电机均有内置编码器, 安装在进给电机内部与电机同轴, 同时作速度环和位置环的反馈。

4.4 刀架系统。本机标准配置为六工位转塔刀架, 可正反转就近选刀。

4.5 尾架系统。本机尾架为手动调节式尾架, 尾架体在床身导轨上移动, 可用手柄将尾座按需要的位置固定在床身导轨上。

4.6 液压系统。

4.6.1本机液压系统压力为3Mpa, 用来控制动力卡盘的夹紧和松开, 液压工作站为一独立装置, 安置于机床后部。4.6.2液压动力卡盘装置。液压动力卡盘与油缸的安装步骤:给油缸活塞的前端装拉杆, 拉杆必须旋紧。将油缸与拉杆装入主轴油缸法兰。将软爪和防护盖从卡盘上取下来。用卡盘自带的扳手旋转卡盘中心部位的结合螺母, 使卡盘和拉杆连接起来。转动扳手的同时, 将卡盘紧定螺钉装在机床主轴头上。

4.7 润滑系统。

4.7.1机床横向 (X向) 丝杠、纵向 (Z向) 丝杠副、及纵横向进给润滑。该部分配有自动润滑系统, 润滑泵每隔一段时间向各润滑部位自动供油一次, 流向各润滑点的流量由安装在管路中的计量件控制。4.7.2纵横向进给轴承润滑。采用2号锂基润滑脂润滑, 其中Z轴支撑轴承可以利用注脂油枪通过油杯方便的加脂润滑。

4.8 冷却系统。

机床冷却系统由水箱、水泵、水管等组成。用完的冷却液经过床身中间空隙与铁屑一起流入盛屑槽中, 然后经过盛屑槽中的过滤孔, 将铁屑滤去, 使冷却液流入冷却箱中, 在经过沉淀过滤, 由冷却泵泵出, 循环使用。

结束语

数控直流电流源的设计 第5篇

关键词：AT89S52单片机,D/A转换,电流采集

1 系统设计的总框图

1.1 系统的总体设计方框图 (如图1所示)

1.2 系统分析

整个系统以单片机系统为主体, 通过键盘预置电流值, 在液晶显示器上显示该预置值。0.1Ω的电阻由康铜电阻丝绕制而成的标准电阻, 康铜电阻丝线性较好、精密度高。当输出电流为2A时, 康铜电阻两端的电压为200mV, 而由ICL7107设计构成的数字电压表的满量程为200mV, 从而得到一个很精密的电压表。ICL7107将采集的电压转换送入单片机比较并处理, 当采集的电压比设置的电压值大时, 由单片机控制DAC0832的电压减小, 直至降到与设置值相等时, 达到平衡状态;同理, 当采集的电压比设置电压小时, 则控制DAC0832的电压增大, 直至达到平衡。

2 系统各模块电路的设计

2.1 AT89S52与D/A转换器DAC0832接口电路

本电路由单片机控制D/A转换芯片组成, 其电路原理图如图2所示。

DAC0832属于电流输出型D/A转换器, 输出的电流随输入的电压控制字线性变化。若要得到电压还需要外接一个运放来实现电流转换成电压。该运放输入端的输入电流对转换精度影响很大, 运放的输入端的输入电流为0.1μA时, 就会引入相当于1～2个电压控制字的误差, 而DAC0832输出电流在几微安到几十微安间变化因此此处选用输入阻抗高的运放, 例如输入级为场效应管的运放LM324, 它的输入电流可以忽略。DAC0832需外接基准电压, 此基准电压的性能决定了输出电压的性能, 要求基准电压具有较高的稳定度和低纹波。

2.2 电流推动电路

电流放大电路采用三级大功率三极管构成, 后级加一个由OP07构成的反相器, 反相器输出端反馈到DAC0832的Vfb端, 从而实现推动电路的自动调整功能, 起到稳定输出电压的作用。电路原理图如图3所示。

(1) 电阻的精度。

为了很好的保证电流很好的放大, 对电阻要求有足够的精度, 电路中两个3DD15D的基极电阻采用的是10Ω大功率电阻, 其精度为±5%, 并且两个电阻的温度系数应一致。

(2) 大功率三极管。

采用的是D313和3DD15D构成, 能够满足题目要求输出电压和输出电流在2A以内的要求。

2.3 AT89S52与A/D转换器ICL7107接口电路

A/D转换器实现对负载电压进行采集。ICL7107是高性能、低功耗11位A/D转换器, 该芯片是大电流反相输出, 能够直接驱动共阳数码显示器LED。ICL7107结合少量的外围元件可以构成一个很精密的数字电压表, 在此处就是利用ICL7107的这个特点。ICL7107对由康铜电阻丝绕成的0.1Ω电阻两端的电压进行实时采集, 并送入单片机比较判断处理。单片机通过隔离器74LS245来实现对ICL7107的片选, 单片机通过软件编程将ICL7107的LED段码值转换成数字并通过LCD显示。

3 系统软件的设计

3.1 系统软件的功能

本系统的软件部分主要采用汇编语言编写, 实现了以下功能: (1) 可以实现键盘预置电流值, 预置范围为:200mA～2000mA。 (2) 可以实现按键单步增减功能, 步进值为10mA。 (3) 可以实现超量程保护功能。

软件程序主要控制DAC0832实现电压调整功能, 使得DAC0832的电压跟随负载的电压的变化。软件算法是采用按位逐位比较法, 从最高位千位开始比较, 高位比较相等后稳定不变, 再进行百位比较, 如此类推, 直至个位接近设置值。如果测量值超出了测量的范围, 则最高置1, 低三为空。

3.2 软件设计流程图

系统总流程图如图图4所示。

参考文献

[1]谢自美, 主编.《电子线路设计·实验·测试》.武汉:华中科技大学出版社 (第二版) .

[2]胡宴如, 主编.《模拟电子技术》.北京:高等教育出版社.第一版.2000.

精密数控直流电源设计 第6篇

目前,直流稳压电源多采用A/D和D/A转换器实现数字化控制,具有高精度、高稳定性及强拓宽性等特点。笔者设计了一种以AT89S51单片机为核心控制单元,采用12位高精度D/A转换器TLV5616和A/D转换器TLC2543,实现数字化控制的高精度数控直流稳压电源。

1 系统概况

笔者设计的直流稳压电源主要包括供电电源、稳压电路和数控三大部分,具有的指标和功能如下[3]:

a. 输出电压0.0～+9.9V,最大输出电流500mA;

b. 输出电压可由数字键盘任意设定,而且可以进行人工和自动步进增减控制,最小步长10mV;

c. 过流保护功能。

2 硬件电路

2.1 供电电源

220V(AC)市电经降压、整流和滤波后成为±24V直流电压,再经固定式三端稳压器7815、7915、7805、7905稳压后输出±15V和±5V电压,为整个系统的其他电路提供工作电压。其电路原理如图1所示[4]。

2.2 稳压电路

稳压电路部分是整个高精度数控直流稳压电源硬件系统的基础,采用电压串联反馈式结构,以运算放大器构成的比较放大器控制调整管的压降,实现稳压输出。其电路原理如图2所示,其中采样电路为R6和Rw。

由2N3055和T5609构成的达林顿管为稳压电路的调整管,与负载串联,输出电压的变化量直接反馈至由U1B实现的比较放大器的反相输入端,与同相输入端的基准电压比较后,其差值经比较放大后控制调整管的电压降,从而达到稳定输出电压的目的。输出电压等于同相输入端的基准电压,其大小由数控中DAC模块的输出电压da控制。由于DAC的最大输出电压为5V,为实现输出电压9.9V的目的,输出电压da需经UA1构成的同相直流放大器放大两倍作为基准电压。

2.3 数控部分

数控部分是稳压电源实现数字化控制的核心(图3)。以AT89S51单片机为控制核,采用DAC模块实现稳压电路的输出控制,并由ADC模块实现输出电压的测量,利用键盘和显示模块实现人机交互。键盘模块采用4×4矩阵键盘,实现输出电压的数字化设定和步进调整;显示模块采用LCD1602型液晶显示屏,用于显示和设定电压和实际输出电压。而DAC模块和ADC模块都采用串行控制芯片,分别为TLV5616和TLC2543,减少了单片机IO口的使用。

2.3.1 DAC模块

为提高输出电压的控制精度,设计采用高精度12位D/A转换器TLV5616,该模块的工作原理如图4所示,引脚功能见表1。

TLV5616是一种电压输出型的四线可变串行接口数模转换器。为将其应用于CMOS处理,TLV5616设计有2.7～5.5V的单电源供电范围,其输出缓冲是两倍增益轨对轨(rail-to-rail)输出放大器,以使最大输出电压为参考电压的两倍[5]。故实际电路中的模块工作电源为5V,参考电压为2.5V,由电源电压分压后提供。

2.3.2 ADC模块

为精确测量实际输出电压,设计电路采用高精度12位A/D转换器TLC2543,该模块的工作原理如图5所示,引脚功能见表2[6]。

TLC2543是一种开关电容逐次逼近型模数转换器,具有四线制串行接口,设有11个外部模拟输入通道,具有分辨率高、多输入通道、转换速度快、线性误差小及稳定性好等特点。为保证能够进行全范围测量,将稳压电源的输出电压衰减一半后再进行测量。

2.3.3 过流保护电路

为防止输出电流过大,系统设计过流保护电路,如图6所示。

3 软件系统

笔者设计的直流稳压电源软件系统的程序流程如图7所示。

由于TLV5616和TLC2543都是串行控制芯片,而设计使用的51系列单片机没有SPI接口,故采用软件模拟SPI的操作方法实现串行控制。在ADC采样时,对输出电压进行多次采样(如100次),取其平均值作为采样结果,否则采样过于频繁,测量不准确。而预设DAC输出时,根据设定值预设一个DAC控制字,使输出接近设定值。在微调DAC输出时,只需对DAC控制字进行增1或减1操作即可。在键盘扫描时,如果按下的是数字键,则储存数字;如果按下的是单位键,则组合之前按下的各数字键,使之成为一个数值,作为新的设定值;如果按下的是步长键,则可设置步长值;如果按下的是步进键,则对DAC设定值按所设置的步长增或减,使输出电压步进变化。

4 系统测试

运用四位半VC980+数字式万用表对数控直流稳压电源进行测试,测试结果见表3～5。当输出电流为510mA时,系统的过流保护电路启动。

5 结束语

实践表明,基于单片机的数控直流稳压电源大大改善了传统的稳压电源的性能,具有较高的精度和较强的稳定度,操作简单、可扩展性强而且价格低廉,具有较高的实用价值。

摘要：基于单片机AT89S51设计了一种高精度数控直流稳压电源,数控部分采用12位高精度D/A转换器TLV5616控制稳压电路的输出电压;采用12位高精度A/D转换器TLC2543测量输出电压;采用矩阵式键盘作为电压的设定装置;采用LCD1602型液晶显示屏显示设定的电压和实际输出电压;电源以电压串联反馈式稳压电路为基础,并在系统中设计了过流保护电路。

关键词：数控直流稳压电源,单片机,数模转换器,模数转换器,过流保护

参考文献

[1]刘楚湘,杜勇,尤双枫.基于单片机的数控直流稳压电源设计[J].新疆师范大学学报(自然科学版),2007,26(1):50～52.

[2]吕晓坤.应急电源在煤气化装置的应用[J].石油化工自动化,2012,48(3):82～84.

[3]王春梅.实验室简易数控直流稳压电源的设计[J].化工自动化及仪表,2011,37(1):102～104.

[4]贺洪江,李宪红,阎舒静.一种高精度数控直流稳压电源的设计[J].河北建筑科技学院学报,2000,17(1):36～39.

[5]冯林,王晓迪,吴振宇,等.基于FPGA和ARM的便携式在线监测仪[J].仪表技术与传感器,2011,(6):38～40.

精密数控直流电源设计 第7篇

本数控直流稳压电源的设计共分三个模块:数字控制模块、D/A转换模块及可调稳压模块。数字控制模块用按键控制可逆计数器产生二进制数字,二进制数字输出分两路运行:一路用于驱动数字显示电路,精确显示当前输出电压值;另一路进入数模转换电路(D/A变换),数模转换电路将数字量按比例转化成模拟电压,此电压通过放大到相应的电压后可加到可调稳压部分,控制输出电压以手动0.1V的电压步进或步减,总体设计框图如图1所示。

2 电路原理与设计分析

2.1 数字控制模块

2.1.1 “+”,“-”键、拨码开关控制的可逆计数器的计数设计

可逆计数器采用两片四位十进制同步加/减计数芯片74LS192级联而成。其中的按键的消抖是通过CD4011B中的与非门组成2个SR锁存器实现。其原理如图2所示。

2.1.2 数字显示电路的设计

数字显示译码驱动采用74LS48芯片,74LS48为BCD码七段译码器,驱动七段数码管显示数码。其原理如图3所示。

2.2 D/A转换电路模块设计

数模转换电路,采用两块DAC0832芯片,它是一个8位数/模转换电路,这里只用高四位数字量输入端。由于DAC0832输出的是电路信号,因此需接运算放大器加反馈电阻构成D/A转换器,低位DAC输出模拟量经9:1分流器分流后与高位DAC输出模拟量相加后送入运放,具体实现由900Ω和100Ω的电阻相并联分流实现,运放将其转换成与数字端输入的数值成正比的模拟输出电压,运放采用具有调零的低噪声高速优质运放NE5534。其原理如图4所示。

2.3 调整稳压输出模块

调整输出采用运放跟随器,使调整管的输出电压精确地与D/A转换器输出电压保持一致。调整管采用大功率达林顿管,确保电路的输出电流值达到设计要求。数控电源各部分工作所需的+12V和+5V可由稳压电源提供,稳压电源要求能提供5A的电流。其原理如图5。

3 数控直流稳压电源测试性能

用数电、模电电子技术设计的数控直流稳压电源的主要性能如下:

(1)稳压输出电压VOUT可调范围:0.0～9.9V,最大输出电流为5.0A;

(2)步进电压值:0.1V;输出纹波电压:≤0.03V;

(3)工作电压:5V;±12V;12V—18V(工作电压用实验室现有的WD-5型稳压电源提供)。

4 数控直流稳压电源的功能特点与创新点

4.1 功能特点

(1)通过控制【+】,【-】两键、拨码开关和置数按键实现电压值的设置,方便快捷;

(2)输出电压由数码管进行显示,易于观察;

(3)按键部分具有消抖功能,数码计数显示更加精确;

(4)电压经射极跟随器控制,调整输出级,得到稳定的直流电压。

4.2 创新点

(1)在数字控制模块由于需要使用按键实现对电压以0.1v递增、递减,而且此部分的准确度导致后面电压步进的准确度,所以对按键的要求就极为严格。我们将CD4011B中的与非门两两组合成两个SR锁存器,正好对【+】、【-】键实现消抖,从而有效地实现电压值精确的步进或步减;

(2)由于我们设计的数控直流稳压电源电压值由整数和小数组成,所以在数模转换模块的核心是

将数字控制模块所传输的数字信号分别转换为模拟电压小数部分和整数部分,在此部分我们对电压小数的转换是在控制小数部分DAC0832芯片的电流输出端接入两个并联的电阻,阻值比例为10:1,从而实现将流入集成运算放大器的电流值转变为DAC0832输出电流的0.1倍,再通过放大器的转换将此模拟信号转变为小数部分的电压值;

(3)通过数模转换模块得到的电压虽然已经达到了预想的电压,但是此时输出的电压很不稳定,所以在稳压模块用一片NE5534和达林顿管实现对电压的稳定调节。

5 结论

本设计的数控直流稳压电源与传统的稳压电源相比,具有操作方便,电压稳定度高的特点,其输出电压大小采用数字显示,主要用于电源精度比较高的设备,或科研实验电源使用,并且此设计,没有用到单片机,只用到了数字电子技术中的可逆计数器,D/A转换器,译码编码电路,消抖电路,模拟技术中的电压射极跟随器,达林顿管等,具有控制精度高,制作比较容易等特点。

摘要：本文基于数字电子技术设计出一种数控直流稳压电源。该电源通过拨码开关、按键操作,实现输出电压的预置、递增或递减步进调节,步进电压精度为0.1V,电压调节范围为0-9.9 V,通过数码管直观显示输出电压值。

关键词：数字控制电路(数字显示电路),D/A转换电路,可调稳压电路

参考文献

[1]华成英、童诗白.模拟电子技术基础[M].高等教育出版社,2002

[2]阎石.数字电子技术基础[M].高等教育出版社,2000