旋转开关状态检测系统设计.pdf

《旋转开关状态检测系统设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第32卷第5期嘉应学院学报(自然科学)V01．32No．52014年5月Jl}URNALOFJIAYINGUNIVERSITY(NaturalScience)Mav．2014旋转开关状态检测系统设计曾镜源，欧阳玉平，洪添胜，(1．嘉应学院计算机学院，广东梅州514015；2．华南农业大学工程学院，广州510642)摘要：旋转开关状态检测系统采用减速电机通过齿轮带动六个旋转开关旋转，由电流检测电路检测负载电流，并通过分析电流变化判断旋转开关是否失效．系统通过旋转编码器与电流波形分析结果相结合的方法校准减速电机旋转的误差，并采

2、用线性回归的方法计算出负载电流．电路中加入了锂电池备用电路，解决了系统断电时单片机的状态保持问题．关键词：旋转开关；状态检测；电流检测；角度检测；断电保护中图分类号：TP23文献标识码：A文章编号：1006—642X(2014)05—0031—05旋转开关(rotaryswitch)口．2为小功率交流电机控制的问题，并分析和计算开关的有效性，达到降提供多个档位．旋转开关使用寿命的主要影响因素低检测难度和减少人工成本的目的．是材料质量和接触铜片在滑动过程中出现的闪弧1系统总体结构设计电离作用，故障表现为接触不良或接触电阻过大

3、．目前开关状态检测研究主要针对弱电的开关根据实际需求，以及旋转开关的特点，故本文或不检测负载电流的变化情况曲】，而旋转开关是针对所测试按键的特点，设计出控制系统和机械执作为AC220V小型交流电机回路的一部分．在带不行部件．系统总体结构如图1所示．同负载的条件下，则于接触时电离程度不一样，所1控制系统I-t减速电机Il以按键的寿命是不同的．因市场上开关寿命测试设旋转编码器器卜_．{机械执行部件备加载在开关上的电压为低压直流电，故无法满足旋转开关的测试需求．图1系统总体结构框圈开关的寿命取决于其机械故障和电离程度，而在控制系

4、统的指令控制下，减速电机带动机械这两个因素均影响流过开关的电流，故需要解决实部分的转盘齿轮旋转，转盘齿轮上同时带动六个旋时电流检测的问题．电流互感器和霍尔传感器等均转开关，转盘齿轮旋转时，带动开关与编码器同步可实现对交流电流的检测川．旋转．旋转编码器提供旋转角度信号，反馈到控制旋转开关状态检测系统需要解决开关在带AC系统．220V的功率负载的情况下，系统的机械设计与动作2机械执行部件设计旋转开关是一个三个有效档位和二个空档的收稿日期：2013—12—10开关，相邻档间的角度均为l8。，如图2(a)所示．基金项目：现代农业产

5、业技术体系建设专项资金(CARS一27)；公益性行业(农业)科研专项经费项目(201203016)；梅为提高测试的效率，设计了由一个减速电机带动州市科学技术局、嘉应学院联合自然科学研究项目(O8l(J17)六个旋转开关的机械执行部件．在综合考虑减速电机作者简介：曾镜源(1980一)，男，广东梅州人，讲师，博士研究扭矩，旋转开关旋转所需扭矩，以及安装的方便性的基生，主要研究方向：计算机应用技术、机电一体化和信息技术应用．础上，设计了如图2所示的总体机机械结构．32嘉应学院学报(自然科学)2014年5月统提供电源．旋转编码器反

6、馈旋转的角度信息．按键及LCD提供人机交互功能，为用户提供功能选择和反馈测试信息．电流检测电路提供+24V和GND输入引脚，以及一个与检测电流相对应的模拟电压输出引脚．系统通过单片机的ADC来检测电流检测模块的输a．旋转开关示意图b．旋转开关、编码器和电机关系圈入电压值．图2旋转开关、编码器和减速电机的齿轮示意图旋转开关的公共接线端在旋钮旋转时，分别与3．2电源电路直流电机采用输出功率为120W的DC24V开空档、一档、二档、三档和空档连接，总旋转角度为18。4=72。．减速电机采用AlognJGB37—3625直关电源供

7、电，以保证有足够功率带动减速电机．DC3．7V锂电池、DC5V电源和单片机所需要流无刷减速电机，转速为20rpm／min，额定扭矩为的DC3．3V电源的关系如图4所示．0．08Kg·m．当减速电机旋转时，带动转盘反向旋转，转盘带动旋转开关正向旋转．3控制系统设计3．1控制系统总体设计控制系统需要实现外设状态输人、控制信号输出和人机交互等功能，其电路结构如图3所示．藤匝回i--t—DC5V—,~I_=-—厂lc==C8051F120H网按键、LCDl图4片机电源电路==·11一l及蜂呜器lDC24V开直流减DC5V电源为经A

8、S11l7降压成3．3V后为单片火电源速电机编码器机系统提供电源，DC3．7V锂电池串接一个IN4007图3控制系统结构框图后作为单片机备用电源，从而实现了单片机的不间系统采用基于C8051F120单片机的最小系统为电断供电．只要DC3．3V处的电压不低于2．7V就能路核心，此单片机采用内部晶振并用PL