一種應用於磨床的實時顯示智能加工裝置製造方法

2023-06-14 18:01:06 1

一種應用於磨床的實時顯示智能加工裝置製造方法
【專利摘要】一種應用於磨床的實時顯示智能加工裝置應用於機械領域的金屬表面加工設備。採用單片機為核心的控制電路。產生功率超聲波，將超聲波通過換能器轉換為高頻振動方案。包括信號產生電路，整形電路，採樣電路.控制電路，驅動電路,輸出電路，電源產生電路,顯示電路，時鐘產生電路，存儲電路，鬧鈴電路，繼電器驅動電路，軟體控制電路，顯示電路。能夠實時觀察加工工件波形，確定加工件的精密度。可使被加工工件表面的粗糙度Ra值輕鬆達到0.2以下，同時控制電路發出信號驅動繼電器工作實現低壓控制高壓，保證設備正常運行。並結合時鐘晶片和存儲器，顯示日曆，時、分、秒。同時完成自動調整和掉電保護，全部信息用液晶顯示。
【專利說明】-種應用於磨床的實時顯示智能加工裝置

【技術領域】
[0001] 本發明涉及機械領域，特別是涉及金屬表面加工設備。

【背景技術】
[0002] 隨著科學技術的發展，機械領域對材料的硬度、耐高溫性、耐腐蝕性等性能的要 求、對加工精度的要求也越來越高，機件的輪廓形狀也趨於複雜化，使得難加工材料的 複雜型面加工逐步提上日程。採用普通加工方法其效果都不理想，甚至無法實現加工要 求。採用功率超聲加工技術能很好地解決金屬表面粗糙度的加工問題。
[0003] 當前普通磨削的加工精度大於Ιμπι，表面粗糙度為Ra 0. 16~1.25μπι;精密磨 削技術是指被加工零件加工精度達到1~〇. 5 μ m，表面粗糙度為Ra 0. 04~0. 16 μ m的加工 技術。主要靠對砂輪的精細修整。超精密磨削的加工精度小於〇.5~0.1 μ m，表面粗糙度 Ι^ι0.01~0.04μπι。使用金剛石或CBN砂輪。適合於合金鋼、陶瓷等硬脆材料的加工；用磨具 進行磨削和用磨粒進行研磨和拋光時實現精密超精密磨削的主要途徑。並且現在磨床加工 金屬表面加工時全憑操作工人的加工經驗去加工工件，加工工件的精度難以把握。加工時 金屬表面處理的實時狀況不能準確判斷與測量。
[0004] 同時，絕大多數控制採用由AC220V線圈組成的繼電器控制設備的工作，當工作電 壓AC220V不穩定時，會造成繼電器的工作時斷時續，進而造成機械加工設備的時工作時停 止，直接影響加工工件表面粗糙度。


【發明內容】

[0005] 為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種應用於磨床的實時顯示智能加 工裝置。
[0006] -種應用於磨床的實時顯示智能加工裝置對功率超聲波控制精度高，動態響應 快，參數整定方便，溫度漂移非常小，提高了電路的處理信號的時效性和可靠性.智能單片 機構成的控制磨床加工的裝置對功率超聲波控制精度高，動態響應快，參數整定方便，溫度 漂移非常小，大大簡化了控制線路，提高了電路信號的時效性和可靠性並且配以實時顯示 控制器，能夠實時觀察加工工件波形，確定加工出來的工件的精密度。並且可使被加工工 件鏡面光潔度提高3級以上(粗糙度Ra值輕鬆達到0. 2以下）；且工件的鏡面顯微硬度提 高20%以上；並大大提高了工件的鏡面耐磨性和耐腐蝕性。同時配以AT89S52單片機為 核心，構成單片機控制電路，有效控制電路發出相應的信號驅動繼電器是否工作。並結合 DS1302時鐘晶片和AT24C02 FLASH存儲器，顯示年、月、日、星期、時、分、秒。同時完成對它 們的自動調整和掉電保護，全部信息用液晶顯示出來，保證設備正常有效的運行。
[0007] 與傳統的砂紙拋光、壓光、磨削相比，一種應用於磨床的實時顯示智能加工裝置有 如下優點： 1.作用力大幅度降低在靜壓力等於傳統壓光靜壓力四分之一的情況下，其顯微硬度 相對提1?。
[0008] 2.加工區溫度大幅度降低由於改變了加工方式，滾輪與工件的接觸為斷續捶擊， 大大減小了相互間的摩擦，溫度也相應的降低，杜絕了因溫度過高造成的表面缺陷。
[0009] 3.大幅度降低表面粗糙度Ra值表面粗糙度可以提高三級以上，最高可達RaO. 02 以下。
[0010] 4.不產生切屑。
[0011] 5.提高已加工表面的耐磨性、耐腐蝕性以及抗疲勞強度由於超聲波表面光整加 工是壓縮型塑性變形，工件表面產生一定的殘餘壓應力，同時表面硬度提高50%以上，疲勞 強度可提高近5倍。
[0012] 6.節約設備成本超聲波表面光整加工可直接代替砂光和磨削，在普通車床上即 可進行光整加工，因此大大節約了購置設備的費用，尤其對大型和超大型工件，效果更為明 顯。
[0013] 7.生產效率高例如在普通車床上加工外圓表面，工件線速度70m/S，走刀量為 0· 05-0. 15mm/r，其效率相當於精車。
[0014] 本發明所採用的技術方案是採用單片機為核心，外圍電路為輔助電路的控制電 路。控制電路驅動IGBT開關，產生功率超聲波，將產生的功率超聲波通過換能器轉換為高 頻振動方案。
[0015] 本發明技術方案包括信號產生電路，信號整形處理電路，採樣信號處理電路，信號 控制電路，信號驅動電路，信號輸出電路，電源產生電路，定時控制電路，顯示電路，DS1302 時鐘產生電路，AT24C02存儲電路，鬧鈴電路，繼電器驅動電路，軟體控制電路，LCD顯示電 路。
[0016] 集成晶片U26的型號是⑶4046。U26的1腳接電阻RJ後直接接地。2腳接R01後 分接到此晶片的9腳和C01的一端，C01的另一端接地。3腳和5腳分別與外圍電路相連 接。6腳同時接C02和C02.1-端，兩個電容的另一端同時接7腳。8腳和15腳同時接地。 11腳接R06和R07兩個串聯電阻後接地。12腳接串聯的R04和R04. 1和R05三個電阻後 接地。14引腳接C03-端，C03另一端接R02，R02的另一端分接C04和R03的一端。C04D 的另一端接地。R03的另一端接D01的負極和霍爾交流傳感起的輸出端M。霍爾交流傳感 的負電源"一"端(負15V電源）接D01的正極和U20的4腳(如圖1)。
[0017] ⑶4046的引腳排列，採用16腳雙列直插式，各引腳功能如下： 1腳相位輸 出端，環路人鎖時為高電平，環路失鎖時為低電平。2腳相位比較器I的輸出端，3腳比較 信號輸入端。4腳壓控振蕩器輸出端。5腳禁止端，高電平時禁止，低電平時允許壓控振蕩 器工作。6、7腳外接振蕩電容。8、16腳電源的負端和正端。9腳壓控振蕩器的控制端。 10腳解調輸出端，用於FM解調。11、12腳外接振蕩電阻。13腳相位比較器II的輸出端。 14腳信號輸入端。15腳內部獨立的齊納穩壓管負極。
[0018] 集成晶片U20的型號是TL082。U20的1腳接D02的正極，D02的負極接U19的5 腳。2腳接R08和R09的一端。R08的另一端接地。R09的另一端接霍爾交流傳感器的" + " (15V電源)，同時接8腳和D03的負極。D03的正極接霍爾交流傳感器輸出端M。3腳接R11 和C06的的一端，C06的另一端接地。R11的另一端接霍爾交流傳感器的" + "（15V電源)。 4腳接D04的正極，D04的負極接U22的3腳。5腳接R10, R10的另一端接C05, C05的另一 端接地。6腳同時接R12和R13，R12的另一端接地。R13另一端接7腳，7腳接D5的正極。 D5的負極接R114, R14和C07串聯C07的另一端接地(如圖2)。
[0019] TL082的引腳排列，採用8腳雙列直插式，各引腳功能如下： 1腳運算放大器1的輸出端，2腳運算放大器1的反相輸入端，3腳運算放大器1的正相 輸入端，4腳運算放大器電源接地端，5腳運算放大器2的正相輸入端，6腳運算放大器2的 反相向輸入端，7腳運算放大器2的輸出端，8腳運算放大器電源正極端。
[0020] 集成晶片U19的型號是⑶4093 (如圖3)。1腳並接C08和R17, C08的另一端接 U22的8腳。R17的另一端接4腳。2腳連接到1腳。3腳並接R15和和R16. R15的另一端 接U26的5腳。R16的另一端接到5腳和D06的負極端。D06的正極接U20的1腳。6腳接 到5腳上。7腳同時連接R18和R19. R18的另一端接U22的3腳。R19的另一端接U26的 3腳和D07的負極，D07的正極接R20. R20的另一端接U22的1腳。
[0021] ⑶4093的引腳排列，採用8腳雙列直插式，各引腳功能如下： 1腳數據輸入端 2腳數據輸入端 3腳數據輸出端 4腳數據輸出端 5腳 數據輸入端 6腳數據輸入端 7腳電源地 8腳數據輸入端 9腳數據輸入 端 1〇腳數據輸出端11腳數據輸出端 12腳數據輸入端 13腳數據輸入端14腳 電源的正極端。
[0022] 集成晶片U22的型號是TL082 (如圖4)。U22的1腳接U22-1。2腳接地。3腳並 接U22-3，D08的負極和C09。C09的另一端並接R21, R22和CIO。R22和C10的另一端同時 接地。R21的另一端接0UT+. 4腳並接J26-6, U20-4和D08的正極。8腳接U22-8。
[0023] 集成晶片U27的型號是⑶40931腳接C11和R23。C11的另一端接地。R23的另 一端接5腳，6腳和2腳再接U26-4。7腳接地。8腳接R24, R24的另一端接4腳和9腳。9 腳接C12。C12的另一端接地。10腳，12腳和13腳同時接R25，R25的另一端接11腳。14 腳 U26-16.(如圖 5)。
[0024] 電源產生電路由變壓器由Tl，D25, D26, D27, U23，7915, 7815和7818為主的元件 構成。T1的初級線圈接220V電源，T1有2個次級線圈，一個是產生AC16V的電壓，一個是 產生AC19V的電壓。AC16V的同名端接D25和D27的1端，AC16V的另一端接D25和D27的 3端。AC19V的同名端接D26的2端，AC19V的另一端接D26的4端。D26的3端接U24的 1端。D26的1端接地。E07正極接D26的3端和U24的1端。U24的2端接D14的正極， D14和D15串聯，D15的負極接地。U24的三端接E06正極和C15的一端。C15的另一端和 E06的負極接地。D25的2端接地。D25的4端接E02的正極和U23的1端。U23的2端接 地。E02的負極接地。U23的3端接E01的正極，C13的一端和U26 -16。E01的負極和 C13的另一端接地。D27的4端接地，D27的2端接E03的負極和U29的2端。U29的1端 接地。U29的3端接E04的正極和C14的一端。E04的正極並接C14的另一端，U22-4和地 (如圖6)。
[0025] 電源產生電路由變壓器由T1，D25和U23為主的元件構成。T1的初級線圈接220V 電源，T1的次級線圈產生AC16V的電壓。AC16V的一端接D25的1端，AC16V的另一端接 D25的3端。D25的2端接地。D25的4端接E02的正極和U23的1端。U23的2端接地。 E02的負極接地。U23的3端接E01的正極，C13的一端和U05的3端。E01的負極和C13 的另一端接地。U05的2端接地，3端接E06的正極和C03, C03的另一端和E06的負極接 地。R78接在U05的1端和3端之間（如圖6)。
[0026] 025,026,027是整流橋。似3，，似4，似9是三端穩壓器。
[0027] 集成晶片U33的型號是VLA517 (如圖7)。VLA517的1腳D13的正極和E05的 負極。3腳接R34。R34的另一端接J3-6。9腳接E05的正極。13腳接R26後接U27-11。 12腳接地。6腳接D16的正極。R27和R28並連接D16的負極。C16，C17並聯接R27，R28 的另一端。C16, C17並聯的另一端接Q1的集電極。C18, C19, R29並接後一端接Q1的集電 極，C18, C19, R29並接後另一段接R30。R30的另一端接Q2的射極。D16的負極接並聯的 C20, C21，C20和C21的另一端接並聯的R32, R31。R32, R31接Q2的射極。R00接Q1的集 電極，R00的另一端接T2的A1端和C001的負極。T2的A2端Q1的射極。T2的A4端接接 0UT+端和高頻電感的一端，高頻電感的另一端接換能器的正極。換能器的負極接HCGQ器 的一端。另一端接地。A3的另一端接地。U10的1接交流霍爾傳感器的Μ端，2端接0UT+ 端，3端接地。4端通過USB數據線接工業電腦。
[0028] VL517是IGBT的集成驅動模塊。
[0029] 以AT89S52單片機為核心構成的單片機控制電路。2腳接R06, R06的另一端接驅動 電路的光電耦合器件二極體的負極。二極體的正極接5V電源。4腳接按鍵開關的Sl，S2, S3 的一端。S1的另一端接8腳，S2的另一端接7腳，S3的另一端接6腳。9腳是上電復位端。 9腳接R30,按鍵S4和C3。R30的另一端接接地。C3的另一端接5V電源。S4的另一端接 R31，R31的另一端接5V電源。10腳接AT24C02的5腳，11腳接AT24C02的6腳。12腳接 接DS1302的7腳，13腳接DS1302的6腳，14腳接DS1302的5腳。15腳接驅動鬧鈴的信號 T1. 16腳接寫信號WR，17腳接讀信號RD。18腳接C1和晶振Y2的1端。19腳接晶振Y2的2 端和C2，C1和C2的另一端接地。20腳接地。21腳接HY-12864的4腳。22腳接HY-12864 的5腳。23腳，24腳接HY-12864的15腳和16腳。32腳到39腳分別接HY-12864的14腳 至IJ 7腳。40腳接電源5V (如圖10)。
[0030] 存儲電路AT24C02的1腳，2腳，3腳，4腳同時接地。5腳接AT89S52的10腳和 R2。R2的另一端接5V。6腳接AT89S52的10腳和R1，R1的另一端接接5V電源。8腳接電 源（如圖10)。
[0031] 時鐘產生電路的1腳接電源5V. 2腳接晶振Y1的1腳。3腳接晶振Y2的2腳。4 腳接地。5腳接AT89S52的14腳。6腳接AT89S52的13腳。7腳接AT89S52的12腳。8 腳接3V電源的正極。3V電源的負極接地(如圖10)。
[0032] 鬧鐘電路的驅動信號來自AT89S52的15腳。15腳接R00, R00的另一端接Q1的 基極。Q1的發射極接地。Q1的集電極接喇叭的一端，喇叭的另一端接5V電源。
[0033] AT89S52的16腳接寫信號WR接U5(74ALS00)的輸入端的一端。AT89S52的17腳 接讀信號WR接U5 (74ALS00)的輸入端的一端。74ALS00的輸出端接HY-12864的6端(如 圖 10)。
[0034] 顯示電路由U2(HY-12864)為主的電路組成。HY-12864的1腳接地。2腳接5V電 源。3腳接電位器R4的調節端。電位器R4的一端接地，另一端接5V電源。4腳接AT89S52 的21腳。5腳接AT89S52的22腳.6腳接74ALS00的輸出端。7腳到14腳分別接AT89S52 的39腳到32腳。15腳和16腳分別接AT89S52的23腳和24腳。17腳和20接5V電源。 18腳和19腳接地(如圖10)。繼電器驅動電路光電耦合器件的集電極接15V。發射極接 R300, R300的另一端接Q1的基極，Q1的發射極接地。15V電源接R002的一端，D02的負極 和繼電器K1和K2控制線圈的一端。繼電器K1和K2控制線圈的另一端，D01的負極和D02 的正極接Q1的集電極(如圖10)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0035] 圖1是本發明方案一種應用於磨床的實時顯示智能加工裝置的信號產生電路。
[0036] 圖2是本發明方案一種應用於磨床的實時顯示智能加工裝置的換能器採樣信號 處理電路。
[0037] 圖3是本發明方案一種應用於磨床的實時顯示智能加工裝置的信號控制電路。
[0038] 圖4是本發明方案一種應用於磨床的實時顯不智能加工裝置的高頻信號輸出處 理電路。
[0039] 圖5是本發明方案一種應用於磨床的實時顯示智能加工裝置的整形處理電路。
[0040] 圖6是本發明方案一種應用於磨床的實時顯不智能加工裝置的電源產生電路。
[0041] 圖7是本發明方案一種應用於磨床的實時顯示智能加工裝置的信號驅動和信號 反饋電路。
[0042] 圖8是本發明方案一種應用於磨床的實時顯示智能加工裝置的顯示電路。
[0043] 圖9是本發明方案一種應用於磨床的實時顯不智能加工裝置的整體電路原理電 路（1)。
[0044] 圖10是本發明方案一種應用於磨床的實時顯不智能加工裝置的整體電路原理電 路⑵。
[0045] 圖11是本發明方案一種應用於磨床的實時顯不智能加工裝置的時鐘產生電路 DS1302引腳功能表。
[0046] 圖12是本發明方案一種應用於磨床的實時顯不智能加工裝置的時鐘產生電路 DS1302的日曆、時鐘寄存器及其控制字表。
[0047] 圖13是本發明方案一種應用於磨床的實時顯示智能加工裝置的顯示電路 HD61202的引腳功能表。
[0048] 圖14是本發明方案一種應用於磨床的實時顯示智能加工裝置的計算天數程序流 程圖。
[0049] 圖15是本發明方案一種應用於磨床的實時顯示智能加工裝置的時間調整程序流 程圖。
[0050] 圖16是本發明方案一種應用於磨床的實時顯不智能加工裝置的系統框圖。
[0051] 圖17是本發明方案一種應用於磨床的實時顯不智能加工裝置的系統框圖。

【具體實施方式】
[0052] 1.電源產生電路。交流AC220V經過一系列電壓變換產生相應的電路需要的電壓 (如圖6)。
[0053] 交流AC220V電源經過變壓器T1產生交流AC16V和AC19V兩種電源。AC16V電源 輸入D25整流橋（2W10)的輸入端。D25整流橋輸出端4端接U23 (7815)的輸入端1端。 D25的2端接地。E02為U23的輸入穩定電壓起穩壓濾波的作用。U23的2端接地。U23的 3端為輸出端，輸出15V電源。E01和C13器穩定15V電源和濾除15V電源諧波已達到穩定 15V電源的作用。15V電源經過U05轉換為5V電壓。E06，C03起穩定5V電源的作用。R78 起反饋作用，穩定輸出。
[0054] 交流AC220V電源經過變壓器T1產生交流AC16V和AC19V兩種電源。AC16V電源 輸入D27整流橋（2W10)的輸入端。D27整流橋輸出端2端接U29 (7915)的輸入端2端。 D27的4端接地。E03為U29的輸入穩定電壓起穩壓濾波的作用。U29的1端接地。U29的 3端為輸出端，輸出負15V電源。E04和C14器穩定負15V電源和濾除負15V電源諧波已達 到穩定負15V電源的作用。
[0055] 交流AC220V電源經過變壓器T1產生交流AC16V和AC19V兩種電源。AC19V電源 輸入D26整流橋（2W10)的輸入端。D26整流橋輸出端3端接U24 (7818)的輸入端1端。 D26的1端接地。E07為U24的輸入穩定電壓起穩壓濾波的作用。U24的2端經過D14, D15 電平移位後接地。U24的3端為輸出端，輸出18V電源。E06和C15起穩定18V電源和濾除 18V電源諧波已達到穩定18V電源的作用。
[0056] 2.頻率調整(如圖1)。頻率調整的目的是與換能器的頻率一致，使換能器能夠產 生高頻振動。⑶4046是產生高頻振動的核心電路。U26供電後，在4腳會產生高頻方波。 電阻RJ起限流作用。輸入信號Μ從14腳輸入後，經其內部放大器A1進行放大、整形後加 到相位比較器輸入端，內部開關撥至2腳，則比較器將從3腳輸入的比較信號Uo與輸入信 號Μ作相位比較，從相位比較器輸出的誤差電壓υΨ則反映出兩者的相位差。υΨ經R101、 C01濾波後得到一控制電壓Ud加至壓控振蕩器VC0的輸入端9腳，調整內部VC0的振蕩頻 率f2,使f2迅速逼近信號頻率f 1。VC0的輸出又經除法器再進入相位比較器I，繼續與Ui 進行相位比較，最後使得f2 = Π ，兩者的相位差為一定值，實現了相位鎖定。R01起限流的 作用。C02和C20. 1是起振蕩作用的振蕩電容。R04, R04. 1，R05, R06, R07是起振蕩作用的 振蕩電阻，調節振蕩頻率的。R03，R02起限流作用，C03起耦合連接作用。C04起穩壓濾波 作用。D01起防止小於負15V脈衝輸入。將示波器的一通道的探針接U26的4腳，接地夾 接地，觀察示波器，示波器呈現不規則的矩形波，頻率大小。若頻率不匹配，調整R04. 1的大 小，使頻率匹配。
[0057] 3.頻率調整好以後，將電路按照電路圖接好通電。交流霍爾傳感器從Μ端輸出交 流正弦波輸入到U20 (TL082)的3腳（運算放大器的正向輸入端）與U20的運算放大器 的反相輸入端（2腳）電壓進行運算放大後從U20的1腳輸出經D02後輸入到U19 (4093) 5 腳。D02進行電平移位，R08, R09對15V進行分壓給U20的2腳提供電壓。U20的8腳接 15V電源，4腳接負15V電源。R10，C05構成運算放大器的正向輸入端，6腳R12構成運算放 大器的反相輸入端。7腳是運算放大器的輸出端。R13構成正反饋產生自激振蕩。D5進行 電平移位，R14進行限流，C07進行穩壓濾波。R12是限流電阻。R11進行限流，C06進行穩 壓濾波將示波器的另一通道的探針接交流霍爾傳感器的Μ端，接地夾不用接地，觀察示波 器，示波器呈現不規則的正弦波(如圖2)。
[0058] 4.從U20的1腳輸出信號輸入到U19的5腳，經過施密特觸發器後，4腳輸出，經 R17限流後，輸入到1腳和2腳，再經過施密特觸發器整形後從3端輸出經R15限流後輸入 至IJ U26的5端控制壓控振蕩器工作，低電平工作，高電平停止工作。進而控制U26的4腳波 形的輸出。15V電源經過C08偶合連接到U19的1端(如圖3)。
[0059] 5.從U26 (4046)輸出的信號接到U27的2腳。U27是4093集成晶片，CD4093由 四個2輸入端施密特觸發器電路組成。每個電路均為在兩輸入端具有斯密特觸發功能的2 輸入與非門。通過用施密特觸發器對U26(4046)輸出的信號的波形進行整形而得到理想的 矩形脈衝波形。U27的1腳和2腳見接入的R23用於決定高低電平轉換的分壓電阻。1腳 和2腳作用於施密特觸發器輸入端，從3端輸出。5腳和6腳作用於施密特觸發器輸入端， 從4輸出後接入9腳，8腳和9腳同時作用於施密特觸發器輸入端，從10腳輸出再接入12 和13腳從11腳輸出，經過3次波形整形，整形成理想矩形波。C11和C12是用來穩壓的。 R24和R25用來決定高低電平轉換的分壓電阻。7腳是電源地。14腳是15V電源的正極。 將示波器的一通道的探針接U27的11腳，接地夾接地，觀察示波器，示波器呈現矩形波，頻 率。若頻率不匹配，調整R04. 1的大小，使頻率匹配(如圖5)。
[0060] 6.從U27 (4093)的11腳輸出的矩形波傳到U33(VLA517)的信號輸入端13端。 VLA517是IGBT的驅動模塊。VLA517D具有開關和短路功能。當U277的11腳輸出高電平， 觸發VLA517動作，3腳輸出驅動IGBT高電平信號驅動IGBT導通，給高頻變壓初級線圈輸送 能量。當3腳輸出驅動IGBT低電平信號時驅關斷IGBT，高頻變壓初級線圈輸送能量到次級 線圈，產生高頻能量信號。產生的高頻能量信號直接輸送到TL082的輸入端和經過D0高頻 電感後輸送到換能器的正極，從換能器的負極輸出後接交流霍爾傳感器（HCGQ)。高頻電感 D0用於儲存高頻電能量。換能器將高頻能量轉換為機械動能，產生高頻振動。交流霍爾傳 感器（HCGQ)採集換能器的輸出信號，反饋到U20 (TL082)的3端進行信號的運算放大處理 (如圖7)。
[0061] VLA517的1腳是反相電源供電段。6端是過流檢測段端，如果過流輸出低電平，對 IGBT進行關斷，保護IGBT.否則輸出高電平，IGBT導通。D13起電平移位的作用，使IGBT的 驅動信號射極能夠徹底輸出負脈衝。9腳電源供電端。2腳是電路工作的18V電源。12腳 接地。E05起穩壓作用。R34和R26起限流作用。D16起防止負脈衝接入6腳，使電路誤判 導致IGBT關斷。R27和R28起限流作用。C16和C17起耦合連接作用，R29, C18, C19, R30 組成IGBT的關斷時間的電流吸收回路。C001起穩壓濾波作用。C21和C22起耦合連接作 用，R32和R31起限流作用。R00起限流作用。
[0062] 7.高頻變壓器次級線圈輸出信號經R21限流，C09耦合後接到U22的3腳(運算 放大器的正向輸入端)。C10為旁路電容，R22為分壓電阻。U22的2腳接地(運算放大器的 反相輸入端)。從運算放大器1端輸出運算結果經過R98限流，D12的電平移位後接到U26 (4093)的3端（比較信號的輸入端）與振蕩信號進行比較，自動進行相位鎖定，使頻率輸出 一致。即經過驅動負載後輸出信號波形與U26 (4093)的4端輸出信號控制波形進行相位 比較，使頻率一致。D08起隔離負電源。U22的4端接負15V，8端接15V，給運算放大器進行 雙電源供電(如圖7)。
[0063] 8.加工金屬表面時，將示波器的1通道的探針接交流霍爾傳感器的Μ端，接地夾 不用接地，觀察示波器，工業電腦屏幕呈現不規則的正弦波。將示波器的2通道的探針接高 頻變壓器Τ2的Α4端的0UT+端，接地夾接地，觀察工業電腦，工業電腦屏幕呈現矩形波。用 萬用表測量Μ端的電流大小是1Α左右。說明控制電路工作電路正常，金屬表面加工工作良 好。若金屬表面加工工作不正常，查看U27的波形是否為矩形波，若是矩形波就換IGBT。若 不是矩形波，就換U26 (4046)，換後工作就正常。
[0064] 9. DS1302在任何數據傳送時必須先初始化，把RST腳置為高電平，然後把8位地 址和命令字裝入移位寄存器，數據在SCLK的上升沿被輸入。無論是讀周期還是寫周期，開 始8位指定40個寄存器中哪個被訪問到。在開始8個時鐘周期，把命令字節裝入移位寄存 器之後，另外的時鐘周期在讀操作時輸出數據，在寫操作時寫入數據。時鐘脈衝的個數在單 字節方式下為8加8,在多字節方式下為8加字節數，最大可達248位元組數。
[0065] 如果在傳送過程中置RST為低電平，則會終止本次數據傳送，並且I/O引腳變為高 阻態。上電運行時，在VCC大於等於2. 5V之前，RST腳必須保持低電平。只有在SCLK為低 電平時，才能將@置為高電平。
[0066] DS1302的控制字節的最高有效位(位7)必須是邏輯1 ;如果它為邏輯0,則不能把 數據寫入到DS1302中。位6如果為0,則表示存取日曆時鐘數據；為1表示存取RAM數據。 位5?1 (A4?A0)指示操作單元的地址。最低有效位(位0)如為0,表示要進行寫操作； 為1表示進行讀操作。控制字節總是從最低位開始輸入/輸出。
[0067] DS1302共有12個寄存器，其中有7個寄存器與日曆、時鐘相關，存放的數據位為 BCD碼形式，其奇數為讀操作，偶數為寫操作。AM-PM/12-24小時方式：小時寄存器的位7定 義為12或24小時方式選擇位。它為高電平時，選擇12小時方式。在此方式下，位5是AM/ PM位，此位是高電平時表示PM，低電平表示AM，在24小時方式下，位5為第二個10小時位 (20?23h);秒寄存器的位7定義位時鐘暫停位。當它為1時，DS1302停止振蕩，進入低功 耗的備份方式。通常在對DS1302進行寫操作時(如進入時鐘調整程序)，停止振蕩。當它為 0時，時鐘將開始啟動(如圖12)。
[0068] 實時時鐘晶片DS1302採用串行數據傳輸，可為掉電保護電源提供可編程的充電 功能，也可以關閉充電功能，晶片採用32768Hz晶振。要特別說明的是，備用電源BT1用電 池，雖然DS1302在主電源掉電後耗電很小，但要長時間保證時鐘正常，最好選用小型電池。 DS1302在第一次加電後，需進行初始化操作。初始化後就可以按正常方法調整時間及鬧鈴。 [0069] 10.存儲電路AT24C02。在數據傳送過程中，必須確認數據傳送的開始和結束。當 時鐘線SCL為高電平時，數據線SDA由高電平跳變為低電平定義為"開始"信號；當SCL線 為高電平時，SDA線發生低電平到高電平的跳變為"結束"信號。開始和結束信號都是由主 器件產生。在開始信號以後，總線即被認為處於忙狀態；在結束信號以後的一段時間內，總 線被認為是空閒的。I2C總線的數據傳送格式是：在I2C總線開始信號後，送出的第一個字 節數據是用來選擇從器件地址的，其中前7位為地址碼，第8位為方向位（R/W)。方向位為 "0"表示發送，即主器件把信息寫到所選擇的從器件；方向位為" 1"表示主器件將從從器件 讀信息。開始信號後，系統中的各個器件將自己的地址和主器件送到總線上的地址進行比 較，如果與主器件發送到總線上的地址一致，則該器件即為被主器件尋址的器件，其接收信 息還是發送信息則由第8位（R/W)確定。在I2C總線上每次傳送的數據字節數不限，但每 一個字節必須為8位，而且每個傳送的字節後面必須跟一個認可位(第9位)，也叫應答位 (ACK)。每次都是先傳最高位，通常從器件在接收到每個字節後都會做出響應，即釋放SCL 線返回高電平，準備接收下一個數據字節，主器件可繼續傳送。如果從器件正在處理一個實 時事件而不能接收數據時(例如正在處理一個內部中斷，在這個中斷處理完之前就不能接 收I2C總線上的數據字節)，可以使時鐘SCL線保持低電平，從器件必須使SDA保持高電平， 此時主器件產生1個結束信號，使傳送異常結束，迫使主器件處於等待狀態。當從器件處理 完畢時將釋放SCL線，主器件繼續傳送。當主器件發送完一個字節的數據後，接著發出對應 於SCL線上的一個時鐘（ACK)認可位，在此時鐘內主器件釋放SDA線，一個字節傳送結束， 而從器件的響應信號將SDA線拉成低電平，使SDA在該時鐘的高電平期間為穩定的低電平。 從器件的響應信號結束後，SDA線返回高電平，進入下一個傳送周期。AT24C02與單片機的 接口非常簡單，AO, Al，A2為器件地址線，WP為防寫引腳，SCL，SDA為二線串行接口，符 合I2C總線協議。
[0070] 11.顯示器部分是由HD61202液晶顯示控制驅動器和HY12864液晶顯示器組成的， HD61202液晶顯示控制驅動器是一種帶有驅動輸出的圖形液晶顯示控制器，它可直接與8 位微處理器相連，它可與HD61203配合對液晶屏進行行、列驅動。HD61202是一種帶有列驅 動輸出的液晶顯示控制器，它可與行驅動器HD61203配合使用，組成液晶顯示驅動控制系 統，引腳CS1，CS2，CS3為晶片的片選端；引腳E為讀寫使能信號，它是在下降沿時數據被 鎖存入HD61202的；在E高電平期間，數據被讀出；R/W為讀寫選擇信號，當它為一時為讀 選通，為零時為寫選通；DB0-DB7為數據總線RST為復位信號復位信號有效時，關閉液晶顯 示，使顯示起始行為〇, RST可跟MCU相連，由MCU控制；也可直接接VDD，使之不起作用。
[0071] 在HY-12864中，兩片HD61202的ADC均接高電平，RST也接高電平，這樣在使用 HY-12864時就不必再考慮這兩個引腳的作用。跟HD61202 (1)的@相連；跟 HD61202 (2)的CS1相連，因此^^、^運選通組合信號為=01選通 ，茂§ =10選通（2)。對於HY-12864,只要供給VDD、VSS和V0即可，HD61202和HD61203所 需的電源將由模塊內部電路在VDD和V0、VSS的作用下產生。VSS接地；數字電源VDD接+ 5V ;對比度控制電壓V0接電位器，可通過調節電位器調整液晶亮度；數據、指令選擇信號RS 接單片機P2.0 口；讀寫選擇信號R/W接單片機P2. 1 口；單片機讀、寫選通信號、@通 過與非門接液晶的讀寫使能信號E ;DB0?DB7分別接單片機的P0. 0?P0. 7 口；晶片1、芯 片2的片選分別接單片機的P2. 2、P2. 3 口；復位端RST、背光正電源LEDA接+ 5V ;液晶驅 動電壓VEE、背光負電源LEDK接地(如圖10 )。
[0072] 12.鍵盤電路。本設計共採用按鍵3個，分別與單片機的P1. 5、P1. 6、P1. 7 口相 連，分別對應光標移動，時間、日期調整，退出、鬧鈴開關鍵的功能(如圖10)。
[0073] 13.鬧鈴電路。當鬧鈴顯示"關"時，鬧鈴不起作用；當鬧鈴顯示"開"時，設定鬧 鈴時間，鬧鈴時間只可設定時和分，當前時間不斷與設定的鬧鈴時間比較，不相等時不產生 任何現象，一旦相等，P3. 5輸出一個低電平使三極體導通，從而使蜂鳴器工作，鬧鈴起作用 (如圖10)。
[0074] 14.繼電器驅動電路。當AT89S52的2腳輸出高電平時，不能驅動光電耦合器件的 二極體發光，於是光電耦合器件的輸出迴路不會導通，從而使三極體Q1處於關斷狀態。從 而使15V電源不能接到繼電器驅動線圈的兩側。D02起隔離作用和當繼電器線圈關斷時二 極管D02反向續流，抑制浪湧，R002起限制發光二極體D01導通時的電流。R06, R003在各 自的電路都起到限制電流的作用。當AT89S52的2腳輸出低電平時，驅動光電耦合器件的 二極體發光，光電耦合器件的輸出迴路導通，驅動三極體Q1進入飽和導通狀態，從而使15V 電源加到繼電器的15V線圈的兩端。驅動繼電器穩定工作。此時發光二極體D01導通發光， 其指示作用（如圖10)。
[0075] 15.當給整個電路供電後，首先對DS1302進行初始化，設定初始時間。讓其自動 運行運行，設定好時間後，數據數據傳輸到AT89S52的12腳，13腳和14腳。經過AT89S52 的處理後P0 口輸出，傳送到HY-12864顯示當前的時間。經AT89S52的處理後的信號還要 從10腳和12腳輸出，存儲到AT24C02的寄存器中。在程序中設定繼電器關斷時間，傳輸 到AT89S52的時間信號與設定的時間信號進行比較，如果實時時間超過設定的繼電器關斷 時間，程序就自動發送指令給相應的引腳動作，令繼電器停止工作，同時鬧鈴響起，以提示 工作人員（如圖10)。
【權利要求】
1. 一種應用於磨床的實時顯示智能加工裝置所採用的技術方案是採用單片機為核心， 外圍電路為輔助電路的控制電路.控制電路驅動IGBT開關，產生功率超聲波，將產生的功 率超聲波通過換能器轉換為高頻振動方案其特徵是：本發明技術方案包括信號產生電路， 信號整形處理電路，採樣信號處理電路，信號控制電路，信號驅動電路，信號輸出電路，電 源產生電路，定時控制電路，顯示電路，DS1302時鐘產生電路，AT24C02存儲電路，鬧鈴電 路，繼電器驅動電路，軟體控制電路，LCD顯示電路。
2. 如權力要求1所述的一種應用於磨床的實時顯示智能加工裝置包括信號產生電路， 信號整形處理電路，採樣信號處理電路，信號控制電路，信號驅動電路和信號輸出電路，電 路電源產生電路，定時控制電路，顯示電路，DS1302時鐘產生電路，AT24C02存儲電路，鬧 鈴電路，繼電器驅動電路，軟體控制電路，LCD顯示電路.其特徵：集成晶片U26的型號是 ⑶4046. U26的1腳接電阻RJ後直接接地.2腳接R01後分接到此晶片的9腳和C01的一 端，C01的另一端接地.3腳和5腳分別與外圍電路相連接.6腳同時接C02和C02. 1 -端， 兩個電容的另一端同時接7腳.8腳和15腳同時接地.11腳接R06和R07兩個串聯電阻後 接地· 12腳接串聯的R04和R04. 1和R05三個電阻後接地.14引腳接C03 -端，C03另一 端接R02, R02的另一端分接C04和R03的一端.C04D的另一端接地.R03的另一端接D01 的負極和霍爾交流傳感起的輸出端M.霍爾交流傳感的負電源"一"端(負15V電源）接D01 的正極和U20的4腳·集成晶片U20的型號是TL082. U20的1腳接D02的正極，D02的負 極接U19的5腳.2腳接R08和R09的一端.R08的另一端接地.R09的另一端接霍爾交流 傳感器的" + "（15V電源)，同時接8腳和D03的負極.D03的正極接霍爾交流傳感器輸出端 M. 3腳接R11和C06的的一端，C06的另一端接地.R11的另一端接霍爾交流傳感器的" + " (15V電源).4腳接D04的正極，D04的負極接U22的3腳.5腳接R10, R10的另一端接C05， C05的另一端接地.6腳同時接R12和R13, R12的另一端接地.R13另一端接7腳，7腳接 D5的正極.D5的負極接R114, R14和C07串聯C07的另一端接地·集成晶片U19的型號是 ⑶4093. 1腳並接C08和R17, C08的另一端接U22的8腳.R17的另一端接4腳.2腳連接 到1腳.3腳並接R15和和R16. R15的另一端接U26的5腳.R16的另一端接到5腳和D06 的負極端.D06的正極接U20的1腳.6腳接到5腳上.7腳同時連接R18和R19. R18的另 一端接U22的3腳.R19的另一端接U26的3腳和D07的負極，D07的正極接R20. R20的另 一端接U22的1腳·集成晶片U22的型號是TL082. U22的1腳接U22-1. 2腳接地.3腳並 接U22-3, D08的負極和C09. C09的另一端並接R21, R22和CIO. R22和C10的另一端同時 接地.R21的另一端接0UT+. 4腳並接J26-6, U20-4和D08的正極.8腳接U22-8.集成晶片 U33的型號是VLA517. VLA517的1腳D13的正極和E05的負極.3腳接R34. R34的另一端接 J3-6. 9腳接E05的正極· 13腳接R26後接U27-11. 12腳接地.6腳接D16的正極.R27和 R28並連接D16的負極.C16, C17並聯接R27, R28的另一端.C16, C17並聯的另一端接Q1的 集電極.C18, C19, R29並接後一端接Q1的集電極，C18, C19, R29並接後另一段接R30. R30的 另一端接Q2的射極.D16的負極接並聯的C20, C21，C20和C21的另一端接並聯的R32, R31. R32, R31接Q2的射極.R00接Q1的集電極，R00的另一端接T2的A1端和C001的負極.T2 的A2端Q1的射極.T2的A4端接接0UT+端和高頻電感的一端，高頻電感的另一端接換能 器的正極.換能器的負極接HCGQ器的一端.另一端接地.A3的另一端接地.U10的1接交 流霍爾傳感器的Μ端，2端接0UT+端，3端接地.4端通過USB數據線接工業電腦。
3. 如權力要求2所述的一種應用於磨床的實時顯示智能加工裝置包括信號產生電路， 信號整形處理電路，採樣信號處理電路，信號控制電路，信號驅動電路和信號輸出電路，電 路電源產生電路，定時控制電路，顯示電路，DS1302時鐘產生電路，AT24C02存儲電路，鬧鈴 電路，繼電器驅動電路，軟體控制電路，IXD顯示電路.其特徵：U26的型號是⑶4046,是一 片產生頻率，自動鎖定相位的集成晶片，是信號產生電路的核心元件.集成晶片U20的型號 是TL082.集成晶片U19的型號是⑶4093,是信號整形處理電路的核心元件.集成晶片U22 型號是TL082,是高頻信號輸出採樣處理電路的核心元件.集成晶片U27的型號是⑶4093， 用於對高頻信號波形進行整形電路的核心元件.集成晶片U33的型號是VLA517, VL517是 IGBT的集成驅動模塊。
4. 如權力要求1所述的一種應用於磨床的實時顯示智能加工裝置包括信號產生電路， 信號整形處理電路，採樣信號處理電路，信號控制電路，信號驅動電路和信號輸出電路，電 路電源產生電路，定時控制電路，顯示電路，DS1302時鐘產生電路，AT24C02存儲電路，鬧鈴 電路，繼電器驅動電路，軟體控制電路，LCD顯示電路.其特徵：電源產生電路由變壓器由 Tl，D25, D26, D27, U23，7915, 7815和7818為主的元件構成.T1的初級線圈接220V電源， T1有2個次級線圈，一個是產生AC16V的電壓，一個是產生AC19V的電壓.AC16V的同名端 接D25和D27的1端，AC16V的另一端接D25和D27的3端.AC19V的同名端接D26的2端， AC19V的另一端接D26的4端.D26的3端接U24的1端.D26的1端接地.E07正極接D26 的3端和U24的1端.U24的2端接D14的正極，D14和D15串聯，D15的負極接地.U24的 三端接E06正極和C15的一端.C15的另一端和E06的負極接地.D25的2端接地.D25的 4端接E02的正極和U23的1端.U23的2端接地· E02的負極接地.U23的3端接E01的 正極，C13的一端和U26 -16. E01的負極和C13的另一端接地.D27的4端接地，D27的2端 接E03的負極和U29的2端.U29的1端接地.U29的3端接E04的正極和C14的一端.E04 的正極並接C14的另一端，U22-4和地。
5. 如權力要求4所述的一種應用於磨床的實時顯示智能加工裝置包括信號產生電 路，信號整形處理電路，採樣信號處理電路，信號控制電路，信號驅動電路和信號輸出電路， 電路電源產生電路，定時控制電路，顯示電路，DS1302時鐘產生電路，AT24C02存儲電路， 鬧鈴電路，繼電器驅動電路，軟體控制電路，IXD顯示電路.其特徵：D25，D26，D27是整流 橋.U23,，U24, U29是三端穩壓器。
6. 如權力要求1所述的一種應用於磨床的實時顯示智能加工裝置包括信號產生電路， 信號整形處理電路，採樣信號處理電路，信號控制電路，信號驅動電路和信號輸出電路，電 路電源產生電路，定時控制電路，顯示電路，DS1302時鐘產生電路，AT24C02存儲電路，鬧 鈴電路，繼電器驅動電路，軟體控制電路，LCD顯示電路.其特徵在於：AT89S52的2腳接 R06, R06的另一端接驅動電路的光電耦合器件二極體的負極.二極體的正極接5V電源.4 腳接按鍵開關的Sl，S2, S3的一端.S1的另一端接8腳，S2的另一端接7腳，S3的另一端 接6腳.9腳是上電復位端.9腳接R30,按鍵S4和C3. R30的另一端接接地.C3的另一端 接5V電源.S4的另一端接R31，R31的另一端接5V電源· 10腳接AT24C02的5腳，11腳 接AT24C02的6腳.12腳接接DS1302的7腳，13腳接DS1302的6腳，14腳接DS1302的5 腳.15腳接驅動鬧鈴的信號T1. 16腳接寫信號WR，17腳接讀信號RD. 18腳接C1和晶振Y2 的1端.19腳接晶振Y2的2端和C2, C1和C2的另一端接地.20腳接地.21腳接HY-12864 的4腳.22腳接HY-12864的5腳.23腳，24腳接HY-12864的15腳和16腳.32腳到39腳 分別接HY-12864的14腳到7腳.40腳接電源5V.存儲電路AT24C02的1腳，2腳，3腳， 4腳同時接地.5腳接AT89S52的10腳和R2. R2的另一端接5V. 6腳接AT89S52的10腳和 R1，R1的另一端接接5V電源.8腳接電源.時鐘產生電路DS1302的1腳接電源5V. 2腳接 晶振Y1的1腳.3腳接晶振Y2的2腳.4腳接地.5腳接AT89S52的14腳.6腳接AT89S52 的13腳.7腳接AT89S52的12腳.8腳接3V電源的正極.3V電源的負極接地.鬧鐘電路 的驅動信號來自AT89S52的15腳.15腳接R00, R00的另一端接Q1的基極.Q1的發射極接 地.Q1的集電極接喇叭的一端，喇叭的另一端接5V電源.顯示電路由U2 (HY-12864)為 主的電路組成.HY-12864的1腳接地.2腳接5V電源.3腳接電位器R4的調節端.電位器 R4的一端接地，另一端接5V電源.4腳接AT89S52的21腳.5腳接AT89S52的22腳.6腳 接74ALS00的輸出端.7腳到14腳分別接AT89S52的39腳到32腳· 15腳和16腳分別接 AT89S52的23腳和24腳.17腳和20接5V電源.18腳和19腳接地.AT89S52的16腳接寫 信號WR接U5 (74ALS00)的輸入端的一端.AT89S52的17腳接讀信號WR接U5 (74ALS00) 的輸入端的一端.74ALS00的輸出端接HY-12864的6端.繼電器驅動電路光電稱合器件的 集電極接15V.發射極接R300, R300的另一端接Q1的基極，Q1的發射極接地.15V電源接 R002的一端，D02的負極和繼電器K1和K2控制線圈的一端.繼電器K1和K2控制線圈的另 一端，D01的負極和D02的正極接Q1的集電極..電源產生電路由變壓器由Tl，D25和U23 為主的元件構成.T1的初級線圈接220V電源，T1的次級線圈產生AC16V的電壓.AC16V的 一端接D25的1端，AC16V的另一端接D25的3端.D25的2端接地.D25的4端接E02的 正極和U23的1端.U23的2端接地· E02的負極接地.U23的3端接E01的正極，C13的 一端和U05的3端.E01的負極和C13的另一端接地.U05的2端接地，3端接E06的正極和 C03, C03的另一端和E06的負極接地.R78接在U05的1端和3端之間。
7.如權力要求6所述的一種應用於磨床的實時顯示智能加工裝置包括信號產生電路， 信號整形處理電路，採樣信號處理電路，信號控制電路，信號驅動電路和信號輸出電路，電 路電源產生電路，定時控制電路，顯示電路，DS1302時鐘產生電路，AT24C02存儲電路，鬧 鈴電路，繼電器驅動電路，軟體控制電路，LCD顯示電路.，其特徵在於：AT89S52是一片單 片機.31，52,53是按鍵，1?30和1?31是電阻(：1，02和03是電容，￥2是晶.4了240)2是 存儲集成晶片，Rl，R2是電阻.DS1302是時鐘晶片，Yl，Y2是晶振.R00是電阻，Q1是三極 管.HY-12864是液晶顯示電路，R4是電位器，74ALS00是與非門：Q1是三極體，R002是電阻， Kl，K2是繼電器.T1是變壓器，D25是整流橋，U23和U25是三端穩壓器，E01，E02和E06是 電解電容，C03和C13是電容，R78是電阻。
【文檔編號】B24B51/00GK104249295SQ201310259519
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年6月27日 優先權日:2013年6月27日
【發明者】王培濤 申請人:王培濤