[發明專利]秋千式電控擺

有效

• 申請號: 201210417577.3
• 申請日: 2012-10-26
• 公開（公告）號: CN102880100A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 王丁
• 申請（專利權）人: 黑龍江大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張果瑞

技術領域

本發明屬于一種電子自動化系統，具體涉及一種教學實驗設備。

背景技術

在電子自動化課程和技術學習中，如何將書本上學到的理論知識應用到實際是人們越來越關心的問題，因此實訓變得越來越重要，實驗課的比例越來越大。現有實驗課中的擺桿類的實驗裝置用到的技術比較單一，應用單一的電子技術擺桿無法達到持續擺動的效果。

發明內容

本發明為了解決現有電子技術的實驗課中擺桿類的實驗裝置中擺桿不能連續擺動的問題，提出了秋千式電控擺。

秋千式電控擺包括電子控制器、固定基座、固定吊環、主擺桿、步進電機、角度傳感器、可控擺桿和停止按鈕；

固定吊環固定在固定基座上，主擺桿的一端與固定吊環轉動連接，步進電機固定在主擺桿的另一端，該步進電機的輸出軸與可控擺桿的一端固定連接；角度傳感器單元用于測量主擺桿的轉動角度，停止按鈕的停止信號輸出端與電子控制器的停止信號輸入端連接；

角度傳感器的角度信號輸出端與電子控制器的角度信號輸入端相連，電子控制器的控制信號輸出端與步進電機的控制信號輸入端相連；

所述主擺桿的擺動平面與可控擺桿的擺動平面相互平行；

所述角度傳感器測量主擺桿的轉動角度是指主擺桿與豎直方向的夾角；

所述的電子控制器采用微處理器實現，所述微處理器內部帶有A/D轉換器，角度傳感器的角度信號輸出端與所述A/D轉換器模擬信號輸入端相連；

所述的電子控制器內部嵌入有控制軟件，該控制軟件的流程為：

步驟A1、讀取A/D轉換器輸出的數據作為當前角度數據，執行步驟A2；

步驟A2、將最新的N組角度數據存入電子控制器的預設數組，其中N為3到10之間的自然數，執行步驟A3；

步驟A3、根據當前角度數據判斷可控擺桿是否向左擺動，如果判斷結果為是，則執行步驟A4，否則執行步驟A10；

步驟A4、將最新的N組角度數據互相比較，確定主擺桿向左擺動的最大擺角，執行步驟A5；

步驟A5、判斷主擺桿向左擺動的最大擺角是否小于設定值，如果判斷結果為是，則執行步驟A6，否則執行步驟A9；

步驟A6、輸出控制信號給步進電機，使步進電動機左轉，執行步驟A7；

步驟A7、根據當前角度數據判斷步進電機左轉是否到位，如果判斷結果為是，則執行步驟A8，否則返回執行步驟A6；

步驟A8、輸出控制信號給步進電機使其步進電機停止轉動，執行步驟A9；

步驟A9、判斷是否接收到停止信號，如果判斷結果為是，則執行步驟A14，否則返回執行步驟A2；

步驟A10、將最新的N組角度數據互相比較，確定主擺桿向右擺動的最大擺角，執行步驟A11；

步驟A11、判斷主擺桿向右擺動的最大擺角是否小于設定值，如果判斷結果為是，則執行步驟A12，否則返回執行步驟A9；

步驟A12、輸出控制信號給步進電機，使步進電動機右轉，執行步驟A13；

步驟A13、根據當前角度數據判斷步進電動機右轉是否到位，如果判斷結果為是，則返回執行步驟A8，否則執行步驟A12；

步驟A14、輸出控制信號給步進電機使步進電機停止工作。

本發明的工作過程：

角度傳感器用來感應主擺桿的擺動方向與角度，角度信號傳輸給電子控制器，電子控制器發出控制信號來控制步進電機，步進電機驅動可控擺桿。

首先使電子秋千處于初始靜止狀態，然后用手搬動擺偏離原來的靜止狀態一定的角度，使擺處于直桿擺動狀態，同時使角度傳感單元在電子控制器的控制下對擺動的角度加以檢測。當檢測擺動的角度很小，小于設定值時，電子控制器控制步進電機轉動，主擺桿往哪個方向擺動，就使可控擺桿向哪個方向轉動，驅動擺變為打秋千狀態，參見圖3。當擺動角度超過一定值時，就停止打秋千狀態回到直桿擺動狀態，參見圖2，而小于一定角度，就會使擺進入打秋千狀態。這樣，可以使擺桿連續擺動。

秋千式電控擺應用微處理器控制、角度傳感器控制和步進電動機驅動技術等比較全面的電子技術，可以控制擺桿連續擺動，本發明便于電子技術的集成訓練。

附圖說明

圖1電子秋千系統結構示意圖；

圖2電子秋千系統在直桿擺動狀態時，向左擺動的狀態示意圖；

圖3電子秋千系統在驅動擺變為打秋千狀態時，向左擺動的狀態示意圖；

圖4電子秋千系統中電子控制器與步進電機和角度傳感器的電氣連接示意圖；

圖5電子秋千系統的系統控制流程圖。