[發(fā)明專利]一種直流電磁鐵控制機械臂應(yīng)用上的可靠控制電路

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110055009.2
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112802652A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王紀巧;陳琳
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫聲亞醫(yī)療科技有限公司
• 主分類號: H01F7/18
• 分類號: H01F7/18
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32104
• 代理人: 曹祖良

本發(fā)明涉及電磁鐵技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種直流電磁鐵控制機械臂應(yīng)用上的可靠控制電路，包括弱電控制單元、模擬與數(shù)字混合處理電路以及低壓直流電磁鐵；其中，弱電控制單元發(fā)出一控制信號至模擬與數(shù)字混合處理電路；模擬與數(shù)字混合處理電路對控制信號進行處理，并將處理后的控制信號發(fā)送至低壓直流電磁鐵；低壓直流電磁鐵依據(jù)處理后的控制信號產(chǎn)生一反饋信號，并將反饋信號發(fā)送至模擬與數(shù)字混合處理電路進行處理；模擬與數(shù)字混合處理電路將處理后的反饋信號發(fā)送至弱電控制單元。本發(fā)明將弱電控制單元與低壓直流電磁鐵之間的控制電路區(qū)分開，降低了弱電控制單元與低壓直流電磁鐵兩者之間的信號干擾，提高了整個系統(tǒng)工作的實時性、可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電磁鐵技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種直流電磁鐵控制機械臂應(yīng)用上的可靠控制電路。

背景技術(shù)

電磁鐵的定義：是一種通電產(chǎn)生電磁的裝置；在鐵芯的外部纏繞與其功率相匹配的導(dǎo)電繞組，這種通有電流的線圈像磁鐵一樣具有磁性，它也叫做電磁鐵(electromagnet)；我們通常把它制成條形或蹄形狀，以使鐵芯更加容易磁化；另外，為了使電磁鐵斷電立即消磁，我們往往采用消磁較快的的軟鐵或硅鋼材料來制做；這樣的電磁鐵在通電時有磁性，斷電后磁就隨之消失；電磁鐵在我們的日常生活中有著極其廣泛的應(yīng)用，由于它的發(fā)明也使發(fā)電機的功率得到了很大的提高。

電磁鐵可以分為直流電磁鐵和交流電磁鐵兩大類型，如果按照用途來劃分電磁鐵，主要可分成以下五種:（1）牽引電磁鐵──主要用來牽引機械裝置、開啟或關(guān)閉各種閥門，以執(zhí)行自動控制任務(wù)；（2）起重電磁鐵──用作起重裝置來吊運鋼錠、鋼材、鐵砂等鐵磁性材料；（3）制動電磁鐵──主要用于對電動機進行制動以達到準確停車的目的；（4）自動電器的電磁系統(tǒng)──如電磁繼電器和接觸器的電磁系統(tǒng)、自動開關(guān)的電磁脫扣器及操作電磁鐵等；（5）其他用途的電磁鐵──如磨床的電磁吸盤以及電磁振動器等。

目前，很多工業(yè)或醫(yī)療行業(yè)的設(shè)備上會用到很多機械臂，需要對機械臂進行固定或移動動作恢復(fù)；常用的機械臂固定方式有機械鎖扣的方式、電機制動的方式、電磁鐵鎖定的方式；但機械鎖扣的方式需要人工操作、不夠智能，而電機制動的方式由于電機成本相對較高、電機控制也相對復(fù)雜，相較之下，采用電磁鐵鎖定固定機械臂顯得更加地簡單便捷。

采用電磁鐵對機械臂進行固定和移動動作恢復(fù)的實現(xiàn)，其前提是需要將被控制的機械臂采用鐵件類金屬件；在低壓電路應(yīng)用部分，用到的是直流電磁鐵；電磁鐵控制機械臂動作的原理是：當直流電磁鐵帶電時，電磁鐵產(chǎn)生磁性，可吸附在機械臂上起到固定或鎖定作用；當直流電磁鐵失電時，電磁鐵磁性消失，進而實現(xiàn)解鎖機械臂恢復(fù)機械臂的可移動性；更簡單地講，是通過對電磁鐵進行上電和失電控制實現(xiàn)對機械臂的鎖定與解鎖。

目前，通常用到的直流電磁鐵的力矩從幾牛米到幾千牛米不等，工作電壓相對來說12V或24V的比較常見，而對應(yīng)于電磁鐵的控制單元一般為3.3V的弱電信號，這樣就需要用到不同電平的切換控制。而針對直流電磁鐵的控制應(yīng)用電路，目前普遍的控制電路和控制方法相對簡單，控制單元與直流電磁鐵之間沒有隔離、可靠性不高，一旦直流電磁鐵側(cè)出現(xiàn)故障會造成控制單元存在被損壞的安全隱患。另外電磁鐵屬于感性元器件，如果控制電路設(shè)計不好，會引起控制單元電平波動造成整個系統(tǒng)電路工作異常或元器件損壞。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種直流電磁鐵控制機械臂應(yīng)用上的可靠控制電路，采用閉環(huán)控制的策略，采用模擬與數(shù)字電路混合處理電路的方案，將弱電控制單元與低壓直流電磁鐵之間的控制電路區(qū)分開，降低了弱電控制單元與低壓直流電磁鐵兩者之間的信號干擾，提高了整個系統(tǒng)工作的實時性、可靠性。