一種具有密碼鎖的電子手輪倍率控制器的製作方法

2023-08-05 08:02:01

專利名稱：一種具有密碼鎖的電子手輪倍率控制器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種具有密碼鎖的電子手輪倍率控制器，具體地說是涉及一種具有電子密碼鎖的控制器，可對外接電子手輪直接產生的原始脈衝信號的數量，進行一定倍率的增大，產生新A相、B相脈衝信號替代外接電子手輪直接產生的原始A相、B相脈衝信號，同時也可對新A相、B相脈衝信號輸出進行開關控制，實現倍率變換電子手輪脈衝當量和啟停數控伺服系統進給功能的裝置，屬於數控伺服裝置領域。
背景技術：
頻繁的生產事故致使安全生產成為當今各行業研究的重大課題，其中很大一部分是因為操作人員的非專業或失誤性操作而引發的，而傳統的數控伺服系統通常沒有防範這類操作事故發生的手段。目前我國大量企業的眾多數控伺服系統設備過於老舊，更新新型設備同時需要操作人員花費大量時間來重新掌握操作流程。改進老舊設備成為提高生產 力、節約生產成本的重要手段。傳統電子手輪產生的脈衝信號數量通常取決於操作人員搖動電子手輪的情況，若數控伺服系統要求進給量較大，則搖動圈數過多，不僅不便於操作人員使用，而且對電子手輪使用壽命造成巨大影響。近幾年也出現了許多能夠選擇倍率的電子手輪，但這類電子手輪價格昂貴，同時缺少啟停數控伺服系統進給的功能，容易因為人員誤操作而導致被加工器件的損壞甚至是發生事故。
發明內容本實用新型的目的為了減少數控伺服系統誤操作發生、降低改造老舊設備成本，以及改善當前電子手輪應用上的不足，本實用新型提供了一種具有密碼鎖的電子手輪倍率控制器，能夠對外接電子手輪直接產生的原始脈衝信號的數量，進行一定倍率的增大，產生新A相、B相脈衝信號替代外接電子手輪直接產生的原始A相、B相脈衝信號，同時也可對新A相、B相脈衝信號進行開關控制，從而實現電子手輪脈衝當量的倍率變換和數控伺服系統進給的啟停控制。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案如下—種具有密碼鎖的電子手輪倍率控制器，包括主控模塊、脈衝輸入模塊、脈衝輸出模塊、數碼管顯不模塊、4X4矩陣鍵盤模塊、聲音提模塊、電源模塊；脈衝輸入模塊、脈衝輸出模塊、數碼管顯示模塊、4X4矩陣鍵盤模塊、聲音提示模塊都與主控模塊相連接；主控模塊與電源模塊相連接。所述的主控模塊特徵在於，選用工業級單片機ATmegal6-16PI實現，主要用於流程控制、脈衝信號採集、脈衝信號產生、顯示控制、鍵盤掃描、聲音提示控制。所述的脈衝輸入模塊由通用運算放大器LM358構成的2個電壓比較器來實現，主要用於將外接電子手輪直接產生的原始A相、B相脈衝信號(假設其幅值範圍為OV VCC，VCC通常為5V或12V)進行電壓轉換和信號隔離，轉化為幅值範圍為OV 5V的脈衝信號，以匹配ATmegal6_16PI單片機I/O 口輸入電壓範圍的要求。脈衝輸入信號米用傳統電子手輪A相、B相輸出端分別與脈衝輸入模塊中脈衝輸入埠對應接口相連而引入。所述的脈衝輸出模塊由NPN三極體MMBT3904構成的2個開關電路來實現，主要用於將ATmegal6-16PI單片機I/O 口產生的經倍率變換後的新A相、B相脈衝信號(幅值範圍為OV 5V)進行電壓轉換，轉化為幅值範圍為OV VCC的脈衝信號，以匹配數控伺服系統中原電子手輪接口處的輸入電壓範圍的要求。所述的數碼管顯示模塊由一個四位八段式LED數碼管，四個PNP三極體MMBT3906構成的數碼管動態顯示電路組成，用於本實用新型的用戶操作提示信息的顯示。所述的4X4矩陣鍵盤模塊由16個按鍵採用行列式矩陣結構連接而成，包括數字鍵「0-9」、「解鎖」鍵、「閉鎖」鍵、「確定」鍵、「後退」鍵、「倍率控制」鍵、「密碼修改」鍵，提供給用戶實現脈衝信號的閉鎖、解鎖和倍率控制，以及密碼修改和密碼輸入的功能。 所述的聲音提示模塊由一個蜂鳴器和一個PNP三極體MMBT3906構成，目的是對操作人員進行聲音提示，當閉鎖狀態下成功解鎖或解鎖狀態下成功鎖定會發出一聲短鳴音；當閉鎖狀態下誤操作電子手輪或解鎖失敗時會發出一聲長鳴音。所述的電源模塊由三端穩壓集成電路LM7805構成，作為本實用新型內部+5V電源供電來源。本實用新型的有益效果是I、本實用新型可以使傳統電子手輪滿足多種數控伺服系統不同進給量要求，大大降低了改造老舊設備成本；2、本實用新型具有啟停數控伺服系統進給的功能，可避免由於操作人員的非專業或失誤性操作而導致被加工器件的損壞甚至是發生事故；3、本實用新型可以減少操作人員的工作複雜度，延長電子手輪使用壽命。
以下結合附圖對本實用新型進一步說明。圖I是本實用新型的整體結構框圖；圖2是本實用新型的主控模塊電路原理圖；圖3是本實用新型的脈衝輸入模塊電路原理圖；圖4是本實用新型的脈衝輸出模塊電路原理圖；圖5是本實用新型的數碼管顯示模塊電路原理圖；圖6是本實用新型的4X4矩陣鍵盤模塊電路原理圖；圖7是本實用新型的聲音提示模塊電路原理圖；圖8是本實用新型的電源模塊電路原理圖；圖9是本實用新型的整體軟體流程圖。

圖10是本實用新型的密碼修改功能流程圖。圖11是本實用新型的倍率控制功能流程圖。圖12是本實用新型的脈衝變換功能流程圖。圖I中I.主控模塊，2.脈衝輸入模塊，3.脈衝輸出模塊，4.數碼管顯示模塊，5. 4X4矩陣鍵盤模塊,6.聲音提不模塊,7.電源模塊。
具體實施方式
下面結合實施例對本實用新型進一步說明。一種具有密碼鎖的電子手輪倍率控制器，整體結構如圖I所示。本實用新型包括主控模塊I、脈衝輸入模塊2、脈衝輸出模塊3、數碼管顯不模塊4、4X4矩陣鍵盤模塊5、聲音提示模塊6、電源模塊7。由外接電子手輪直接產生的原始脈衝信號(其中A相、B相脈衝信號基本相同，僅相位存在差別)，經脈衝輸入模塊2後引入主控模塊I。主控模塊I根據用戶設定的脈衝當量變換倍率P，將收集到的原始脈衝信號的數量M，增大P倍後，通過脈衝輸出模塊3產生新A相、B相脈衝信號(其脈衝數量為N);主控模塊I同時根據用 戶按鍵情況控制本實用新型在「解鎖」和「閉鎖」兩種狀態間切換，其中「解鎖」狀態下允許脈衝輸出模塊工作和用戶進行其他操作，「閉鎖」狀態下則禁止脈衝輸出模塊工作和用戶進行其他操作。脈衝輸入模塊2的作用是對輸入的原始A相、B相脈衝信號進行電壓變換和信號隔離，脈衝輸出模塊3的作用是對由ATmegal6-16PI單片機I/O 口產生的經倍率變換後的新A相、B相脈衝信號進行電壓轉換，數碼管顯示模塊4的作用是顯示系統信息，4 X 4矩陣鍵盤模塊5的作用是為用戶提供輸入各種指令或數據的功能，聲音提示模塊6的作用是發出長鳴、短鳴兩種聲音提示用戶當前操作狀態，電源模塊7的作用是為本實用新型提供內部+5V電源供電來源。參見圖2，是本實用新型的主控模塊電路原理圖，ATmegal6_16PI單片機晶片Ul的管腳10、30、32接+5V電源，管腳11、31接地，管腳9與電阻R1、電阻R2、電容Cl 一端相連，管腳12與電阻R3、電容C2、晶振Yl —端相連，管腳13與電容C3 —端、電阻R3另一端、晶振Yl另一端相連；電容C2、C3另一端接地；電阻R2另一端與按鍵SI —端相連；按鍵SI、電容Cl的另一端接地；電阻Rl另一端接+5V電源。參見圖3，是本實用新型的脈衝輸入模塊電路原理圖，通用運算放大器LM358晶片U2包含2個運放U2A、U2B,其管腳4接地，管腳2與電阻R4、R5 一端相連，管腳3與脈衝輸入埠 J_IN管腳2 (A相)、電阻R5另一端相連，管腳I與電阻R6 —端相連，管腳6與電阻R8、R9 —端相連，管腳5與脈衝輸入埠 J_IN管腳3(B相)、電阻R9另一端相連，管腳7與電阻RlO —端相連，管腳8接VCC電源，VCC電源串聯0. IuF濾波電容C4後接地；電阻R6另一端與5V穩壓二極體Dl的K極、電阻R7 —端、ATmegal6-16PI單片機晶片Ul的管腳16相連；電阻RlO另一端與5V穩壓二極體D2的K極、電阻Rll —端、ATmegal6_16PI單片機晶片Ul的管腳17相連；5V穩壓二極體D1、D2的K極接地；電阻R7、R11另一端接地；電阻R4、R8另一端接地；脈衝輸入埠 J_IN管腳I接VCC電源，管腳4接地。參見圖4，是本實用新型的脈衝輸出模塊電路原理圖，電阻R16 —端與ATmegal6-16PI單片機晶片Ul的管腳6相連，另一端與NPN三極體Ql的基極相連；電阻R18一端與ATmegal6-16PI單片機晶片Ul的管腳8相連，另一端與NPN三極體Q2的基極相連；NPN三極體Ql、Q2的集電極接VCC電源；NPN三極體Ql的發射極與電阻R17 —端、脈衝輸出埠 J_0UT管腳3 (B相)相連；NPN三極體Q2的發射極與電阻R19 —端、脈衝輸出埠J.0UT管腳2 (A相)相連；電阻R17、R19的另一端接地；脈衝輸出埠 J_0UT管腳I接VCC電源，管腳4接地；所述的NPN三極體Ql、Q2型號為MMBT3904。參見圖5，是本實用新型的數碼管顯示模塊電路原理圖，電阻R22—端與ATmegal6-16PI單片機晶片Ul的管腳18相連，另一端與PNP三極體Q4的基極相連；電阻R23 —端與ATmegal6-16PI單片機晶片Ul的管腳19相連，另一端與PNP三極體Q5的基極相連；電阻R32 —端與ATmegal6-16PI單片機晶片Ul的管腳20相連，另一端與PNP三極體Q6的基極相連；電阻R33 —端與ATmegal6-16PI單片機晶片Ul的管腳21相連，另一端與PNP三極體Q7的基極相連；PNP三極體Q4、Q5、Q6、Q7的發射極接+5V電源，集電極分別與四位八段式LED數碼管SMGl的管腳Cl、C2、C3、C4相連；電阻R24 R31 —端分別與四位八段式LED數碼管SMGl的管腳a、f、b、g、C、dp、d、e相連，另一端分別與ATmegal6_16PI單片機晶片Ul的管腳22、27、23、28、24、29、25、26相連；所述的PNP三極體Q4、Q5、Q6、Q7型號為 MMBT3906。參見圖6，是本實用新型的4X4矩陣鍵盤模塊電路原理圖，ATmegal6_16PI單片機晶片Ul的管腳40與按鍵K1、K2、K3、K4的一端相連，管腳39與按鍵K5、K6、K7、K8的一端相連，管腳38與按鍵K9、K10、K11、K12的一端相連，管腳37與按鍵K13、K14、K15、K16的一端相連，管腳36與按鍵K1、K5、K9、K13的另一端相連，管腳35與按鍵K2、K6、K10、K14的另 一端相連，管腳34與按鍵K3、K7、K11、K15的另一端相連，管腳33與按鍵K4、K8、K12、K16的另一端相連。參見圖7，是本實用新型的聲音提示模塊電路原理圖，電阻R34—端與ATmegal6-16PI單片機晶片Ul的管腳14相連，另一端與PNP三極體Q8的基極相連；PNP三極體Q8的發射極接+5V電源，集電極與蜂鳴器FMQ的一端相連；蜂鳴器FMQ的另一端接地；所述的PNP三極體Q8型號為MMBT3906 ;所述的蜂鳴器FMQ驅動電壓為+5V。參見圖8，是本實用新型的電源模塊電路原理圖，三端穩壓集成電路LM7805晶片U3的管腳I與外部電源輸入埠 J_P0WER的管腳I、電解電容El正極、濾波電容C7 —端相連，作為本實用新型VCC電源供電來源；三端穩壓集成電路LM7805晶片U3的管腳3與電解電容E2正極、濾波電容C8 —端、電阻R35 —端相連，作為本實用新型+5V電源供電來源；電阻R35的另一端與發光二極體D4的A極相連；三端穩壓集成電路LM7805晶片U3的管腳2、極性電容El負極、極性電容E2負極、濾波電容C7另一端、濾波電容C8另一端、外部電源輸入埠 J_P0WER的管腳2、發光二極體D4的K極接地。參見圖9，是本實用新型的整體軟體流程圖，系統初始化後默認進入「閉鎖」狀態，關閉本實用新型的數碼管顯示，隨後循環掃描4X4矩陣鍵盤監測按鍵情況，判斷「解鎖」鍵有無按下，若沒有按下「解鎖」鍵則仍關閉數碼管顯示並繼續循環掃描4X4矩陣鍵盤；若已按下「解鎖」鍵則開啟數碼管顯示並閃爍光標提示用戶輸入解鎖密碼。將解鎖密碼與單片機片內FLASH存儲的密碼進行對比，若解鎖密碼錯誤，則關閉數碼管顯示並重新循環掃描4X4矩陣鍵盤；若解鎖密碼正確，系統進入解鎖狀態並開啟計時器計時。若4X4矩陣鍵盤自上次按鍵後60秒內又有按鍵按下，則計時器清零重新計時並開啟數碼管顯示；若60秒內無任何按鍵按下，則關閉數碼管顯示後繼續循環掃描4X4矩陣鍵盤監測按鍵情況，如此反覆。參見圖10，是本實用新型的密碼修改功能流程圖，系統必須處於解鎖狀態時密碼修改功能才可以使用，隨後循環掃描4X4矩陣鍵盤監測按鍵情況，判斷「密碼修改」鍵有無按下，若沒有按下「密碼修改」鍵則系統繼續循環掃描4X4矩陣鍵盤；若已按下「密碼修改」鍵則開啟本實用新型的數碼管顯示並閃爍光標提示用戶輸入新的解鎖密碼。若在輸入新的解鎖密碼期間按下「後退」鍵，則清除前面所有輸入的數字，重新閃爍光標提示用戶輸入新的解鎖密碼；若新的解鎖密碼輸入完畢，此時按下「確定」鍵，系統記錄此次輸入的新解鎖密碼，並重新閃爍光標提示用戶再次輸入新的解鎖密碼。第二次輸入與第一次類似，確定後系統判斷前後兩次分別輸入的新解鎖密碼是否相同，若相同則系統將新解鎖密碼燒寫入單片機片內FLASH中，隨後顯示「0K」2秒提示密碼修改成功並返回解鎖狀態；若不同則系統不記錄任何數據，隨後顯示「FAIL」 2秒提示密碼修改失敗並返回解鎖狀態。參見圖11，是本實用新型的倍率控制功能流程圖，系統必須處於解鎖狀態時倍率控制功能才可以使用，隨後循環掃描4X4矩陣鍵盤監測按鍵情況，判斷「倍率控制」鍵有無按下，若沒有按下「倍率控制」鍵則系統繼續循環掃描4X 4矩陣鍵盤；若已按下「倍率控制」鍵則開啟本實用新型的數碼管顯示，並閃爍光標提示用戶輸入脈衝當量變換倍率(可用數字鍵「(T9」直接進行輸入，範圍為廣100)。若輸入脈衝當量變換倍率期間按下「後退」鍵，則清除前面所有輸入的數字，重新閃爍光標提示用戶輸入脈衝當量變換倍率；若脈衝當量變換倍率輸入完畢，此時按下「確定」鍵則系統修改脈衝當量變換倍率3，隨後系統顯示「0K」 2秒後返回解鎖狀態。 參見圖12，是本實用新型的脈衝變換功能流程圖，系統必須處於解鎖狀態時脈衝變換功能才可以使用，隨後監測用於外接電子手輪的脈衝輸入埠有無脈衝輸入，若沒有則系統繼續監測；若存在脈衝輸入，系統記錄原始輸入脈衝數量M，隨後計算新脈衝數量N(計算公式為N= PXM)。然後系統驅動單片機I/O 口產生所需的新A相、B相脈衝信號，隨後判斷新A相、B相脈衝信號是否輸出完畢，若未完畢則繼續輸出剩餘脈衝數量；若完畢則系統返回解鎖狀態。本實用新型所涉及的一種具有密碼鎖的電子手輪倍率控制器，將微控制器、數字電路、模擬電路高度集成於一體，具有功能強大、成本低廉的顯著優點，有助於解決當前電子手輪在數控伺服系統應用中的局限性，可大大減少生產事故的發生。以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型表述的技術範圍內，根據本實用新型的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.ー種具有密碼鎖的電子手輪倍率控制器，其特徵在於包括主控模塊、脈衝輸入模塊、脈衝輸出模塊、數碼管顯不模塊、4X4矩陣鍵盤模塊、聲音提模塊、電源模塊；脈衝輸入模塊、脈衝輸出模塊、數碼管顯示模塊、4X4矩陣鍵盤模塊、聲音提示模塊都與主控模塊相連接；主控模塊與電源模塊相連接。
2.根據權利要求I所述的ー種具有密碼鎖的電子手輪倍率控制器，其特徵在於所述的主控模塊選用エ業級單片機ATmegal6-16PI。
3.根據權利要求I所述的ー種具有密碼鎖的電子手輪倍率控制器，其特徵在於所述的脈衝輸入模塊由通用運算放大器LM358構成的2個電壓比較器來實現。
4.根據權利要求I所述的ー種具有密碼鎖的電子手輪倍率控制器，其特徵在於所述的4X4矩陣鍵盤模塊由16個按鍵採用行列式矩陣結構連接而成。
5.根據權利要求I所述的ー種具有密碼鎖的電子手輪倍率控制器，其特徵在於所述的電源模塊選用三端穩壓集成電路LM7805。
專利摘要本實用新型公開了一種具有密碼鎖的電子手輪倍率控制器，包括主控模塊、脈衝輸入模塊、脈衝輸出模塊、數碼管顯示模塊、4×4矩陣鍵盤模塊、聲音提示模塊、電源模塊。本實用新型能夠對外接電子手輪直接產生的原始脈衝信號的數量，進行一定倍率的增大，產生新A相、B相脈衝信號替代外接電子手輪直接產生的原始A相、B相脈衝信號，同時也可對新A相、B相脈衝信號輸出進行開關控制，具有倍率變換電子手輪脈衝當量和啟停數控伺服系統進給的功能。本實用新型可改善當前電子手輪應用上的不足，降低改造老舊設備成本，滿足多種數控伺服系統要求，同時也可減少誤操作的發生，避免生產事故。
文檔編號G05B19/042GK202583760SQ201220076068
公開日2012年12月5日 申請日期2012年3月3日 優先權日2012年3月3日
發明者徐磊 申請人:徐磊