[实用新型]一种基于Arduino单片机控制的电气控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电气控制系统，尤其涉及一种基于Arduino单片机控制的电气控制系统。

背景技术

目前步进电机、直流电机和电磁阀的控制采用数控系统或PLC控制系统实现的工业案例较为常见，数控系统在数控机床领域应用广泛，二在自动机械上PLC控制系统虽然应用比较多，但PLC控制直流电机和步进电机成本较高。

例如中国专利文献CN 103394443A的发明专利提供了一种点胶机，包括PLC控制箱，PLC控制箱与打胶机相连接，打胶机通过胶管与点胶笔相连接，点胶笔与打胶产品相配合。点胶机中需用到步进电机和直流电机，该发明就采用了PLC控制系统实现对步进电机和直流电机的驱动，成本较高。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术中存在的问题，提供一种能有效降低自动机械控制系统成本的基于Arduino单片机控制的电气控制系统且能有效提高单片机的抗干扰性能。

为了达到上述目的，本实用新型提出的技术方案为：一种基于Arduino单片机控制的电气控制系统，用于控制步进电机、直流电机、电磁阀和液晶显示屏，包括Arduino单片机、光耦隔离输入电路、用于驱动电磁阀的光耦加继电器隔离输出电路、用于驱动直流电机或步进电机的直流电机隔离驱动电路和用于控制液晶显示屏的显示电路；所述光耦隔离输入电路与Arduino单片机的输入端电联接，所述光耦加继电器隔离输出电路、直流电机隔离驱动电路、步进电机驱动器和显示电路分别与Arduino单片机的输出端电联接。

本实用新型的技术效果为：通过Arduino单片机控制替代传统的PLC控制，大幅降低了电气控制成本；而且Arduino单片机与其他电路的联接均采用光电耦合的方式连接，通过这种隔离电路设计提高了单片机的抗干扰性能，使其能在工业干扰环境下正常工作。

对上述技术方案的进一步改进为：所述Arduino单片机的基本工作电路中包含16MHZ晶振、22PF起振电容以及复位电路，所述Arduino单片机工作时采用5V隔离电源。单片机采用5V隔离电源工作的目的是通过光电耦合器让单片机与外部输入输出电路、驱动电路完全隔离开。

对上述技术方案的进一步改进为：所述光耦隔离输入电路中包括PC817光电耦合器，所述PC817光电耦合器用于将24V控制信号转化为5V控制信号，所述PC817光电耦合器的输入端还连接有限流电阻。由于PC817光耦的输入电流一般在20MA以下，所以需要加2K的限流电阻，否则会因电流过大烧坏光耦。

对上述技术方案的进一步改进为：所述光耦加继电器隔离输出电路中包括PC817光电耦合器、TIP122三极管和继电器，所述继电器上还并联有一个反向二极管，所述PC817光电耦合器用于将Arduino单片机输出的5V控制信号转化为24V控制信号，所述TIP122三极管用于将PC817光电耦合器的输出电流放大。由于PC817光耦的最大输出电流为30MA左右，这个电流不足以驱动电磁阀或继电器，所以需要通过TIP122三极管放大驱动电流；此驱动电路主要用于驱动电磁阀，通过电磁阀控制气缸，而电磁阀和继电器都属于电感性负载，在电磁阀或继电器断开的瞬间，会产生反向电动势，由于反向电动势的电压一般都比较高，容易击穿三极管，所以需要在电磁阀或继电器上并联一个反向二极管，用来吸收断开瞬间产生的电动势能量。

对上述技术方案的进一步改进为：所述电气控制系统采用PWM技术调节直流电机速度，所述直流电机隔离驱动电路中包括两个PC817光电耦合器和一个L298N模块，所述L298N模块用于实现PWM技术对直流电机速度的调节，所述L298N模块在与直流电机连接的连接端设有四个1N4007二极管。由于直流电机属于感性负载，为了防止电机停止时产生的反向电动势击穿L298N内部驱动电路，所以在与直流电机连接的连接端设有1N4007二极管。

对上述技术方案的进一步改进为：所述液晶显示屏为采用12864液晶屏幕。

对上述技术方案的进一步改进为：还包括与所述Arduino单片机的输出端电联接用于驱动步进电机的步进电机驱动电路，所述步进电机驱动电路中包括TB6600步进电机驱动器，所述TB6600步进电机驱动器中设有光电耦合器，Arduino单片机信号不需要做隔离处理。

附图说明

图1为本实用新型实施例的工作原理图；

图2为图1中Arduino单片机的基本工作电路图；

图3为图1中光耦加继电器隔离输出电路的原理图；