[发明专利]一种直流电磁铁控制机械臂应用上的可靠控制电路

说明书

本发明涉及电磁铁技术领域，具体公开了一种直流电磁铁控制机械臂应用上的可靠控制电路，包括弱电控制单元、模拟与数字混合处理电路以及低压直流电磁铁；其中，弱电控制单元发出一控制信号至模拟与数字混合处理电路；模拟与数字混合处理电路对控制信号进行处理，并将处理后的控制信号发送至低压直流电磁铁；低压直流电磁铁依据处理后的控制信号产生一反馈信号，并将反馈信号发送至模拟与数字混合处理电路进行处理；模拟与数字混合处理电路将处理后的反馈信号发送至弱电控制单元。本发明将弱电控制单元与低压直流电磁铁之间的控制电路区分开，降低了弱电控制单元与低压直流电磁铁两者之间的信号干扰，提高了整个系统工作的实时性、可靠性。

技术领域

本发明涉及电磁铁技术领域，更具体地，涉及一种直流电磁铁控制机械臂应用上的可靠控制电路。

背景技术

电磁铁的定义：是一种通电产生电磁的装置；在铁芯的外部缠绕与其功率相匹配的导电绕组，这种通有电流的线圈像磁铁一样具有磁性，它也叫做电磁铁(electromagnet)；我们通常把它制成条形或蹄形状，以使铁芯更加容易磁化；另外，为了使电磁铁断电立即消磁，我们往往采用消磁较快的的软铁或硅钢材料来制做；这样的电磁铁在通电时有磁性，断电后磁就随之消失；电磁铁在我们的日常生活中有着极其广泛的应用，由于它的发明也使发电机的功率得到了很大的提高。

电磁铁可以分为直流电磁铁和交流电磁铁两大类型，如果按照用途来划分电磁铁，主要可分成以下五种:（1）牵引电磁铁──主要用来牵引机械装置、开启或关闭各种阀门，以执行自动控制任务；（2）起重电磁铁──用作起重装置来吊运钢锭、钢材、铁砂等铁磁性材料；（3）制动电磁铁──主要用于对电动机进行制动以达到准确停车的目的；（4）自动电器的电磁系统──如电磁继电器和接触器的电磁系统、自动开关的电磁脱扣器及操作电磁铁等；（5）其他用途的电磁铁──如磨床的电磁吸盘以及电磁振动器等。

目前，很多工业或医疗行业的设备上会用到很多机械臂，需要对机械臂进行固定或移动动作恢复；常用的机械臂固定方式有机械锁扣的方式、电机制动的方式、电磁铁锁定的方式；但机械锁扣的方式需要人工操作、不够智能，而电机制动的方式由于电机成本相对较高、电机控制也相对复杂，相较之下，采用电磁铁锁定固定机械臂显得更加地简单便捷。

采用电磁铁对机械臂进行固定和移动动作恢复的实现，其前提是需要将被控制的机械臂采用铁件类金属件；在低压电路应用部分，用到的是直流电磁铁；电磁铁控制机械臂动作的原理是：当直流电磁铁带电时，电磁铁产生磁性，可吸附在机械臂上起到固定或锁定作用；当直流电磁铁失电时，电磁铁磁性消失，进而实现解锁机械臂恢复机械臂的可移动性；更简单地讲，是通过对电磁铁进行上电和失电控制实现对机械臂的锁定与解锁。

目前，通常用到的直流电磁铁的力矩从几牛米到几千牛米不等，工作电压相对来说12V或24V的比较常见，而对应于电磁铁的控制单元一般为3.3V的弱电信号，这样就需要用到不同电平的切换控制。而针对直流电磁铁的控制应用电路，目前普遍的控制电路和控制方法相对简单，控制单元与直流电磁铁之间没有隔离、可靠性不高，一旦直流电磁铁侧出现故障会造成控制单元存在被损坏的安全隐患。另外电磁铁属于感性元器件，如果控制电路设计不好，会引起控制单元电平波动造成整个系统电路工作异常或元器件损坏。

发明内容

为了解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种直流电磁铁控制机械臂应用上的可靠控制电路，采用闭环控制的策略，采用模拟与数字电路混合处理电路的方案，将弱电控制单元与低压直流电磁铁之间的控制电路区分开，降低了弱电控制单元与低压直流电磁铁两者之间的信号干扰，提高了整个系统工作的实时性、可靠性。