[实用新型]一种数控机床主轴电机的电流采集电路

说明书

本实用新型公开了一种数控机床主轴电机的电流采集电路，采用电流传感器采集主轴电机电流信号，包括电源模块和信号处理模块，电源模块为信号处理模块供电；所述信号处理模块包括依次连接的信号放大单元、滤波单元、信号转换单元、电压比较单元和光电耦合单元；采集的主轴电机电流信号输出至信号放大单元，光电耦合单元输出至PLC控制器。本实用新型结构简单、抗干扰能力强、检测精度高、成本低。

技术领域

本实用新型属于数控机床检测领域，具体涉及一种数控机床主轴电机的电流采集电路。

背景技术

数控机床的刀具磨损到一定程度会影响工件的尺寸精度和表面粗糙度；因此，需要对刀具的磨损状况进行监控。当刀具磨损时，机床主轴电机的负荷增大，电机的电流和电压会发生变化，功率也随之改变，通过电流传感器可以检测功率的变化；当功率变化到一定程度时，数控系统会发生警报，机床停止运转，及时调整或更换刀具。

随着制造业规模的增大，数控加工已经成为当今主流的加工方法；为了提高加工效率、保证工件质量，对加工过程中反映机床状态的信号进行检测很有必要。因此，许多传感器应用到数控机床上，如位移检测传感器(脉冲编码器、直线光栅、旋转变压器和感应同步器等)，位置传感器(接触式和接近式)，压力传感器(压电式、压阻式和电容式传感器)，温度传感器以及电流传感器。

电流信号揭示了机床电机的功率信息，在一定程度上反映了负载情况，如切割负载与主轴功率之间存在着对应关系。以色列OMATIVE公司的ACM产品通过监测主轴电流对切削过程的主轴负载进行检测，并将每一步走刀的进给速率自动调节到最合适的数值，在保护刀具、主轴的同时缩短加工周期。由此可见，设计一套数控机床电机电流采集系统对数控加工很有必要。

传统的电流采集电路采用将交流电流通过整流滤波转换为直流，然后再通过A/D转换电路发送给主芯片处理，来判别机床是否工作正常。但是，这种方案成本较高，且容易受到现场干扰，抗干扰性能较差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对上述存在的问题和不足，提出一种结构简单、抗干扰能力强、检测精度高、成本低的数控机床主轴电机的电流采集电路。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种数控机床主轴电机的电流采集电路，采用电流传感器采集主轴电机电流信号，包括电源模块和信号处理模块，电源模块为信号处理模块供电；

所述信号处理模块包括信号放大单元、滤波单元、信号转换单元、电压比较单元和光电耦合单元；

所述信号放大单元，用于将采集的主轴电机电流信号进行采样放大后输出电压信号；

所述滤波单元，用于将信号放大单元输出的电压信号滤除杂波后输出双向电压信号；

所述信号转换单元，用于将滤波单元输出的双向电压信号转换成单向电压信号输出至电压比较单元；

所述电压比较单元，采用迟滞电压比较器，用于输出脉冲信号；

所述光电耦合单元，用于隔离电压比较单元输出的脉冲信号并输出至PLC控制器。

进一步地完善上述技术方案，所述电源模块采用基于同步降压转换器和耦合电感的Fly-Buck转换器，用于输出多路隔离的电源电压。

进一步地，所述同步降压转换器的型号为LM5017MRE/NOPB。

进一步地，所述耦合电感采用隔离式耦合电感，耦合电感耐压值为1500V。

进一步地，所述信号放大单元采用型号为AD8221仪放芯片。

进一步地，所述滤波单元采用型号为TL082双运算放大器。

进一步地，所述迟滞电压比较器采用LM211芯片。