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数控电源的设计与制作范文1
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关键词：逆变电源；串联谐振；数字信号处理器（DSP）
DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2013.10.008
引言
随着电力电子技术、信号处理技术及计算机控制技术的迅速发展和广泛应用，对逆变电源的性能及效率等要求也越来越高。串联谐振中频逆变电源是感应加热的关键设备，在现代工业生产中，熔炼金属及对工件进行透热、淬火和弯管等，常常采用中频（150Hz～20kHz）谐振逆变电源装置作为感应加热电源。
传统的串联谐振中频逆变电源控制仍然多为模拟控制或模拟与数字相结合的控制系统[1-2]，存在如控制电路结构复杂、采用较多的元器件，体积庞大、电源一致性差；系统工作不稳定、控制精度不高、开发调试复杂等缺点。克服以上缺点的方法是应用数字处理技术，将传统的模拟电源升级改造为数字化电源（DPS：Digital Power Supply）。数字电源控制电路的核心器件是数字信号处理器（DSP），通过微处理器的精确运算来控逆变电源的各项性能和工作全过程，使控制电路高度集成、简化，且实现了数控化。本文设计了基于DSP芯片TMS320LF2407的10kW/10kHz 的串联谐振中频逆变电源，并通过试验验证了该设计方案的有效性和可行性。
中频逆变电源设计
电源主电路设计
串联谐振中频逆变电源系统主电路结构如图1所示。三相380V/50Hz交流电经空气开关、熔断器后加到由二极管模块组成的三相不控整流桥，三相整流桥输出的直流电压Ud经电解电容Cd滤波成平直的电压，再加到由四个IGBT和四个反并联二极管组成的单相全桥逆变器，逆变器输出的电压Uo经中频变压器T隔离并降压后送到由补偿电容C和负载感应器Lo组成的串联谐振电路的两端。中频变压器T用于负载匹配，感应线圈等效电感Lo和电阻R以及谐振电容C组成变压器次级串联谐振槽路。
串联谐振逆变电源工作原理
串联谐振逆变电源等效电路如图2所示，其移相控制原理及工作过程分析如下[3]：
图2所示的主电路的控制采用了如图3所示的移相控制策略。其基本原理是：检测逆变器输出电流 利用其过零点来产生滞后桥臂管VT4的驱动信号4gVTu（VT2管的驱动信号2gVTu与之互补）；由VT1和VT3组成的超前桥臂的驱动信号1gVTu和3gVTu 分别超前于4gVTu和2gVTu，超前的角度为移相角α或者调节逆变桥输出电压的宽度o u，从而调节基波电压的幅值，就能对电路输出功率调节进行调节。
数字锁相环（DPLL）控制
串联谐振逆变电路工作在谐振状态时，谐振回路呈电阻性，工作频率等于负载的谐振频率。由于逆变输出所接负载的规格不同，感应线圈的等效电感和等效电阻也将改变，谐振频率会发生变化，如果不改变逆变电路IGBT的驱动频率，将使逆变器偏离谐振点，不仅使逆变桥上IGBT偏离零电流开关点，而且引起开关损耗增大，当逆变器工作频率高于负载谐振频率较大时，在一定的P值下，还会使负载阻抗增大，逆变器的无功功率增加，输出功率因数下降，功率容量不能充分利用。因此逆变控制系统必须具备频率跟踪功能，使逆变器的工作点保持在谐振点附近，从而实现IGBT的ZCS开关，并且有效利用逆变器的输出功率容量。一般的频率跟踪采用锁相环控制（PLL），通过检测输出电压和电流的相位差，控制锁相环电路的触发信号输出频率，达到频率跟踪的目的。本设计采用基于DSP技术的数字锁相环（DPLL）来实现频率
的自动跟踪[4]。
串联谐振中频逆变电源系统结构框图如图4所示。电源控制系统采用以TMS320LF2407为控制核心的硬件控制平台，传感器采集的各种检测信号经转换后作为DSP的输入信号，DSP根据检测输入的信息对系统进行实时控制，逆变器中功率主开关管的驱动信号由DSP的事件管理模块EV产生，并对最终产生的PWM波形输出进行死区控制；通过对负载电流和电压的检测、采样、滤波、电平转换和A/ D 变换处理后，与给定频率作比较，进行频率锁相跟踪及移相功率控制；当过流或过压等故障信号产生时，硬件电路会封锁逆变器的触发信号来实现保护功能，同时，保护信号会使中断口XINT发生中断，立即进行系统的其他保护处理。系统具有电压、电流、工作频率及谐振频率等各项参数的显示；电路设有过流、过压、过热、缺相等全面的保护系统，并指示出各种故障便于维修；同时，还具有上下位机通讯功能，可以实现远程网络化控制或用计算机自动控制[5]。
实验结果及结论
数控电源的设计与制作范文2
【关键词】开关量 输入 输出 PLC
【中图分类号】TG659 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2008)09(a)-0159-03
由于数控机床中有大量的开关量信号需要处理,所以数控机床内部开关量信号的处理是相当重要的。当开关量信号数量较多时,可采用可编程控制器PLC来集中处理各种开关量信号。由PLC根据从 CNC 或现场(例如操作面板)输入的离散开关量信息,在内部进行逻辑运算处理,并完成输出控制功能。
1数控机床控制面板系统设计方案
1.1 机床操作面板按键设置
机床操作面板主要由操作模式开关、主轴转速倍率调整旋钮、进给速度调节旋钮、各种辅助功能选择开关、手轮、各种指示灯等组成。现有的设计大多将手动操作面板的输入／输出作为开关量I／O的一部分,统一由一台内置的或外置的可编程控制器(PLC)进行控制。各按钮、旋钮、开关的位置结构由机床厂家自行设计制作,因此各机床厂家生产的机床操作面板各不相同。在此以FANUC公司提供的标准操作面板配CK6140数控车床为例,其按键如表一所示。
1.2 部分操作按钮的功能和操作方法
(1)自动运行方式(MEM):用存储在CNC内存中的零件程序连续运行机床,加工零件。在自动运行状态下,按下操作面板上各种机床功能开关(扳动功能开关的同时,其对应的功能灯将点亮),可使该功能起作用。这些功能开关包括:
①单程序段(Single Block):在自动运行方式(MEM)下,启动“单程序段”功能,则按下程序循环启动按钮,执行完一段指令后程序暂停,机床处于进给保持状态;继续按下程序循环启动按钮,执行下一段程序后又停止。用这种功能可以检查程序。
②选择跳段(Block Delete):在自动运行方式(MEM)下,当“选择跳段”功能起作用时,当程序执行中到带有“/”语句时,则跳过这个语句不执行。
③选择停止(Option Stop):在自动运行方式(MEM)下,当“选择停止”功能起作用时,当程序执行到“M01”指令,程序暂停,机床处于进给保持状态。
④试运行(Dry Run):不装夹工件只检查刀具的运动。通过操作面板上的旋钮,控制刀具运动的速度。用于检验程序。
⑤机床闭锁状态:即机床坐标轴处于停止状态,而只有轴的位置显示在变。可以将机床闭锁功能与试运行功能同时使用,用于快速检测程序。
(2)编辑方式(Edit):选择编程功能和编辑方式,可以输入及编辑加工程序。
(3)手动数据输入方式(MDI):该方式可用于自动加工,也可以用于数据(如参数、刀偏量、坐标系等)的输入。
(4)返回参考点方式(REF):参考点是确定坐标位置的一个基准点,有时将参考点设置为换刀点。测量系统使用相对位置编码器的机床通电后应进行返回参考点。用操作面板上的开关或按钮将刀具移动到参考点位置即手动回参考点;用程序指令将刀具移动到参考点位置即自动返回参考点。
2 机床操作面板地址与连接器的引脚分配
2.1 输入信号
输入信号主要为操作面板的按钮信号、机床各种位置检测信号和来自CNC的信号,在此选择部分信号如下面各表所示。
2.2 开关量输入接口引脚定义
2.3 输也出信号
3 控制面板与数控系统的接口
控制面板与数控系统的接口如图1所示。
4 PLC 的选择与连接
4.1 选择要求
根据生产工艺要求,分析被控对象的复杂程度,进行I／O点数和I／O点的类型(数字量、模拟量等)统计,列出清单。适当进行内存容量的估计,确定适当的留有余量而不浪费资源的机型(小、中、大型机器)。并且结合市场情况,考察PLC生产厂家的产品及其售后服务、技术支持、网络通信等综合情况,选定价格性能比较好的PLC机型。在选择 PLC 时主要考虑以下因素:
(1)功能范围。根据系统控制要求选择所需PLC模块的种类和数量,以及系统所需的I/O点数,并画出I/O连接草图。
(2)存储器容量。根据系统大小不同,选择用户存储器容量不同的PLC选择方法主要凭经验估算,其估算法有下列两种:
①PLC内存容量(指令条数)约等于I／O总点数的10～15倍;
②指令条数＝6×(I/O)+2×(Tm +Cn),式中,Tm为定时器总数,C n为计数器总数。有时可在其基础上增加20％的裕量。
(3)处理时间。PLC从处理一个输入信号到产生一个输出信号所需的时间称为处理时间。
4.2 机型选择
(1)主机机型选择
不同 CNC 的PLC,其程序容量、处理速度、功能指令以及非易失性存储区地址不同,考虑到通用性与扩展性,在此选择三菱 FX2N 通用模块,型号为FX2N-80MRD-001。
(2)开关量输入模块的选择
由于数控机床控制面板均为开关量,开关量输入模块将外部过程的开关量信号转换成可编程控制器CPU 模块所需的信号电平,并传送到系统总线上。其模块种类,按电压分主要有直流24V和交流220V两种,我们选择24V直流电压;按保护形式分有隔离和不隔离的两种,为保证系统可靠工作,我们选择光电隔离形式;按点数分有8点、16点、32点三种,考虑到数控机床的控制需要约为输入80点,在此选择FX2N-48ER。
(3)开关量输出模块的选择
开关量输出模块就是将CPU模块处理过的内部数字量信号转换成外部过程所需的信号,并驱动外部过程的执行机构、显示灯等负载。开关量输出模块的种类也很多,与输人模块一样,有各种电压等级、各种保护形式、各种点数。除此之外,开关量输出模块还有不同的输出方式(如晶体管输出、继电器输出等)和不同的输出功率。选择开关量输出模块时,有些内容与选择开关量输入模块相同,如选择电压等级、模块密度、备用点设计等。除此之外,根据开关量输出模块的情况还应注意输出方式、输出功率等内容。数控机床的控制需要约为输出50点,在此选择FX2N-32ER。
4.3 开关量输入和输出的连接
(1)通过I／O Link 输出的输入／输出信号。如机床操作面板的信号示意图所示。
(2)通过印刷电路板的信号转接信号。该信号用于操作面板侧信号的转接而设计的,如机床操作面板的信号示意图所示,信号名称为TR1 ～ TR8,该信号仅仅用于把通用开关信号(通过CA65插座)连接到强电柜侧的信号转接用。例如:将一开关信号连接到CM68的TR3上,由于CA65插头的TR3与该点相连,该信号就通过CM65连接到强电柜中了。
5 PLC外部电路设计
5.1 设计要求
PLC控制系统的电气设计包括:原理图、元器件清单、电柜布置图、接线图与互连图。电气设计时特别要注意以下几点:
(1)PLC输出接口的类型,是继电器输出还是光电隔离输出等。
(2)PLC输出接口的驱动能力,一般继电器输出为2A,光隔输出为500mA。
(3)模拟量接口的类型和极性要求,一般有电流型输出(－29mA～+20mA)和电压型输出(－10V～+10V)两种可选。
(4)采用多直流电源时的共地要求。
(5)输出端接不同负载类型时的保护电路。执行电器若为感性负载,需接保护电路,电源为直流可加续流二极管,电源为交流可加阻容吸收电路。
(6)若电网电压波动较大或附近有大的电磁干扰源,应在电源与PLC间加设隔离变压器、稳压电源或电源滤波器。
(7)注意PLC的散热条件,当PLC的环境温度大于55℃时,要用风扇强制冷。
5.2 抗干扰措施
(1)电源的合理处理,抑制电网引入的干扰
对于电源引入的电网干扰可以安装一台带屏蔽层的变比为1:1的隔离变压器,以减少设备与地之间的干扰,还可以在电源输入端串接LC滤波电路。
(2)安装与布线
PLC应远离强干扰源,在柜内PLC应远离动力线(二者之间距离应大于200mm)。与PLC装在同一个柜子内的电感性负载,如功率较大的继电器、接触器的线圈,应并联RC消弧电路。
PLC的输入与输出最好分开走线,屏蔽层应一端或两端接地,接地电阻应小于屏蔽层电阻的1/10。
(3)I/O端的接线
输入接线一般不要太长。但如果环境干扰较小,电压降不大时,输入接线可适当长些。
输入/输出线不能用同一根电缆,输入/输出线要分开。
尽可能采用常开触点形式连接到输入端,使编制的梯形图与继电器原理图一致,便于阅读。
采用继电器输出时,所承受的电感性负载的大小,会影响到继电器的使用寿命,因此,使用电感性负载时应合理选择,或加隔离继电器。
PLC的输出负载可能产生干扰,因此要采取措施加以控制,如直流输出的续流管保护,交流输出的阻容吸收电路,晶体管及双向晶闸管输出的旁路电阻保护。
(4)正确选择接地点,完善接地系统
良好的接地是保证PLC可靠工作的重要条件,可以避免偶然发生的电压冲击危害。接地的目的通常有两个,其一为了安全,其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。
PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均,不同接地点间存在地电位差,引起地环路电流,影响系统正常工作。此外,屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路,在变化磁场的作用下,屏蔽层内又会出现感应电流,通过屏蔽层与芯线之间的耦合,干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱,所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布,影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。PLC工作的逻辑电压干扰容限较低,逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存贮,造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降,引起对信号测控的严重失真和误动作。
PLC控制器为了与所控的各个设备同电位而接地,叫系统接地。接地电阻值不得大于4Ω,一般需将PLC设备系统地和控制柜内开关电源负端接在一起,作为控制系统地。
6 结论
数控机床生产厂家根据自己机床的工艺特点,购买数控系统,经过二次开发,形成工艺性能和操作互不相同的数控机床产品。二次开发的工作量绝大部分在于开关量I／O的设计,而其中又有60%以上的工作是根据工艺性能与操作设计手动操作面板。事实上,手动操作面板的输入／输出仅仅是控制信号开关量I／O,对其驱动能力的要求很低,是一类特殊的数控机床开关量I／O。如果将手动操作面板的输入／输出与数控机床其它开关量I／O不加以区别,会大大增加数控系统二次开发的工作量,数控机床手动操作面板无法标准化和模块化,其经济性也会受到很大影响。
参考文献
[1] 毕承恩等编著.现代数控机床(上、下册).北京:机械工业出版社.1993.
[2] 熊军.编著.数控机床维修与调整.北京:人民邮电出版社.2007.
[3] 祝红芳等编著.PLC及其在数控机床上的应用.北京:人民邮电出版社.2007.
数控电源的设计与制作范文3
在教学上要发挥学生的主导学习地位，充分提供和调动学生自主学习的可能性。这是创新能力培养的雏形。这与教学的方法和教学设计息息相关。加强考核措施督促学生学习，如要求学生看书，在书上要有重点标记，要能分清各章节间的联系，每一章节里,甚至每一段里说明的是什么问题？鼓励学生多参看其他资料，对下功夫读书的（如书上有因翻看变数多而发黑，且有较详细的标注的）同学在过程考核上多加分。对上课积极发言，实习时积极动手和动脑的同学多加分，对认真完成作业、书写工整、有自己的观点、不照抄照搬的多加分。在讲课过程中。也要及时指导学生看书，指导学生书中有用的知识点是怎样和项目对接上的。这也要求教师在教学设计上将项目与教材有效衔接。对学生读书能力的培养也很重要，它是学生自主学习的前提。学会读书益处颇多，不但能形成理论知识体系，而且为能具有自我阅读资料的能力做了一定的铺垫。而这是提高维修技能的必要手段。学会读书的学生必然是愿意读书的学生，愿意读书的学生必然是能读懂书的学生，能读懂书必然要想办法教明白学生。这不仅是授课教师的水平问题，还与教师的责任心，课程设置的内容及前后课程的安排有关。
2教材处理与教学方法合理运用同样
对学生形成有理论基础的技能有重要作用在校生虽然形成的是初级技能，但是应该是学生一生中与其技能相关理论知识的主要来源地，学生在校学习的理论知识是他日后自学的基础，因此如何传授知识，如何使理论知识与其技能相衔接至关重要。合理处理教材内容，讲清楚教材对学生能力培养非常重要。有理论基础的技能是可持续发展的技能，这也是高职学生的培养目标，这种理论的来源一定是准确、可理解并能有一定的文本材料（如教材）以供查阅，这就要求在实训室上课时教师要适时抓住时机联系实际讲清楚书本上的知识点，这有助于学生理解。同时要指导学生在书中做好标注，便于学生日后复习巩固，加深理解。这样才能在很短的学时内，提高学生理论联系实际的能力。教学方法很多，在本门课程理论教学中主要采用了小范围对比与大范围对比两种方法。对比法能清晰地使学生对教材编排有深入的理解，对学生的实践操作也有指导意义。举例如下。数控机床的控制主要是针对主轴和进给轴，要从它们的驱动要求，驱动器的类别，驱动器的接线及参数设置、常规操作方面加以介绍。要从它们与数控装置的连接，包括控制指令信号的种类与性质、反馈原件与反馈信号的区别等方面进行介绍。这些内容贯穿整个教材，要从全局角度进行大范围对比讲授。教学中大量运用了循环渗透教学法，循环渗透教学法不是简单地重复，要有不同的去反复提醒学生，使学生对它们的异同有深入的认识。
(1)第一次课就介绍数控系统的组成，明确开环、半闭环、闭环的含义、组成形式和对数控机床控制作用的不同。从而使学生明确数控机床的分类和发展的方向。
(2)第四章介绍进给伺服时，对开环、半闭环、闭环三种控制形式进一步说明，对三个环是否采用检测元件、检测元件的安装位置要求，检测元件工作原理及应用场合、三种控制环应用场合、调试的难易程度、控制精度的对比做进一步讲解。可见前面的铺垫不但能完善教学过程，而且启下。同时对伺服驱动器的内部有位置环、速度环、电流环三个控制环路进行介绍。使学生对自控原理在数控机床控制中的应用有一定的理解，这样的适时比较，可使学生明确这两个三环的本质区别。使知识结构在递进和加强。
(3）第四章中步进驱动器与伺服驱动器之间对比，如接口数量，电源性质：包括电源的电压高低；电源是交流还是直流；电源接入的数量，除强电电源外，是否需控制电源，是否有先上控制电的要求等；第五章中有数控机床主传动系统的要求、主轴驱动系统的要求、主轴传动的要求。应明确三者之间的包容关系，明确它们之间的侧重与联系。显然这里应用小范围对比讲授为好。这里不但要对比讲授，还要指导学生看书，以便学生理清头绪、读懂教材，学会看书。这也对学生的自身素质提高有很重要的影响。
3采用理论和实际相结合使学生理解
所学知识，为技能培养做好理论铺垫教材中内容与实际设备上有很多可以相联系的地方，举例如下。
(1)导线的颜色线缆的种类，中间继电器的结构与作用，断路器的型号选择。
(2)开关电源变压器的结构与作用，变频器的恒压频比控制。
(3)步进驱动器细分后运行的噪声、平稳性。
(4)系统对部件的控制过程的设计与实施，如按下主轴正转按键，KA1得电，利用其常开点的闭合对变频器设置好的启停信号点位输入正的24V电压。而且通过输出继电器板的信号灯亮灭的指示、用万用表测量PLC输入输出点位等实际操作，可明确主轴启停控制过程、逻辑信号的传递过程及检测方法。
数控电源的设计与制作范文4
1准备篇
要在PVC管上开通风孔以及在废旧光盘上开螺丝孔，电钻这个强大的DIY工具必不可少；在PVC管和废旧光盘上粘电子元器件需要不少的热熔胶，一把热胶枪会大大提高你的工作效率并让你少吃苦头；涉及到功放电路板、扬声器等电子设备，电烙铁更是不可或缺。作为一个Geek，这些工具都是必备的。别嫌自己工具箱的工具不够齐全，工具都是慢慢累积的。
工具清单
电烙铁
热胶枪和胶棒
手电钻
哥俩好胶
电钻、钻头
2材料篇
本着用最少的钱干自己最想干的Geek精神，所有材料能用废弃的坚决不用新的，能用别人的坚决不用自己的，实在搞不定的还是只有自掏腰包的。
直径120mm PVC三通管：可以在建筑工地或是正在装修的家里捡到，而且直径120mm的PVC三通管的管口大小正好与我们平时最常用的直径12CM的光盘大小相当，三通管前、后面板的材料也不用再费力去找了。
废光盘：家里刻坏的CD、DVD一搜一大叠，而且直径刚好与PVC三通管直径一样，想不用它都难，谁叫它们都这么合适！
直径8cm的散热风扇：8cm的散热风扇在电脑机箱里随便都能找一、两个出来，为低功率的功放电路板散热绰绰有余，而且可以方便地为它找到防护网。
集成功放板：功放板淘宝上很多，尽量选用集成整流电路的IC功放（集成电路功放）。桌面功放不用很大的功率，选用发热量小的功放还可以省去安装风扇的麻烦。当然你电脑桌上早就有些看着不顺眼的有源音箱里的功放模块也可以拆下来用。
3pin电源接头：电脑配件里常见的散热器风扇的3Pin电线接头，它非常适合用来固定光盘螺丝，我们可以省去用其他物件而需要为螺丝位打孔的功夫。
电源变压器：如果你才花钱买来的功放电路板不想被220V的交流电击穿，还是给它配上电源变压器吧。好的电源变压器是功放能正常工作的保证之一。
3制作篇
表面功夫要做足
1虽然是用下水管道当制作材料，但表面工作也一定要做好，因为功放不仅要拿来用，也要拿来看，更要拿来让别人夸自己手艺好。PVC三通管尽量找表面光滑没有瑕疵的，这样喷上漆效果才好，人家才不会知道你的功放是用PVC排水管做的。
2因为PVC管壁材料很容易因受力而变形，所以要将所有要拧螺丝的地方的角度和距离尽量划分得均匀，凭眼睛估计然后随意几笔的浪漫主义风格在此处是吃不开的。方法很简单：我们只需要把三通管扣在纸上，以三通为模具画出圆；将画好的圆对折两次；把三通管扣回到纸上，用铅笔将折好的等分标记在三通管上标出位置，内外壁都要标好。
3作为三通管前、后面板材料的光盘盘片需要通过螺丝与三通管固定在一起，因此在标出位置的三通管内壁上就要粘贴用于固定光盘螺丝的物件。
4在喷漆之前，我们还要开出安装电源开关和为电源变压器散热用的通风孔。只要不影响美观，通风孔怎么开都行。用电钻装上开孔器开出的孔比较规矩，如果不具备这样的条件，用剪刀尖钻一个孔然后用手工刀仔细修整边缘也可以。
5完成以上步骤之后，就可以为PVC三通管进行喷漆美化了。自喷漆在一般的建材装饰材料店里都有卖的，不超过10元钱，用有金属闪光效果的自喷漆效果更好。MCG此处用的是带金属闪光效果的红色自喷漆。
喷漆注意事项：
（1）在喷漆之前先用800号以上的水砂纸蘸水打磨表面，PVC三通管边缘的毛刺也顺便打磨一下，这样漆的附着力会更好。
（2）喷漆时要尽量找个灰尘少的地方，在室内喷漆一定要注意通风和防火，在室外要选个无风的天气，不要在阴雨天和湿度大的天气里操作。
（3）喷漆时喷嘴距离PVC三通管表面20～30cm为宜，每次喷的漆一定要薄，不可贪多，看到表面呈均匀的麻点状就可以了，漆会自己流平产生光泽。间隔10分钟再喷上一遍， 3、4遍下来就可以了。
综上所述，MCG发现油漆工也不是随随便便就能当的。
实事更要干好
1功放板上的音量电位器要拆下来用导线引出装在面板上，不然功放板是无法安装在PVC三通管里的。拆下音量电位器的功放板可以直接用热熔胶固定在PVC三通管内壁，或者在PVC三通管内壁粘上塑料物件或者小木块，再用螺丝加以固定。
2在固定功放电路板的同时，在PVC三通管之前开好的通风孔内壁用热熔胶粘上钢丝网，这样既不会影响通风的效果，还可以防止蟑螂之类的爬虫进去做窝。钢丝网的来源可以是专门制作钢丝网纱窗的门店，他们那里有很多这样的钢丝网边角料。如果实在找不到，可以去邻居家的纱窗上剪一块，不过MCG可不认为这是个好主意。
3然后是安装电源变压器，PVC三通管的底部是安装功放电路的电源变压器的绝佳场所，用一块正方形的镀锌铁皮作为支撑。先在镀锌铁皮的四个角用电钻开直径为2mm的小孔，然后将四个角用平口钳夹得与铁皮平面垂直，最后分别在四个孔拧上用于固定主板的铜柱。
4将电源变压器固定在镀锌铁皮上置于PVC三通管底部，注意电源开关要对准之前开好的电源开关孔，安装好开关和电源线，从三通管外壁上紧螺丝就搞定了。
P.S.在装好变压器的底部可以粘上一张光盘，这样看上去更美观，虽然它只是起一个底座的作用。
5搞定电源变压器之后，我们就要来安装功放的前面板了。由于光盘中间的孔比音量电位器大不少，所以不能直接安装电位器，可以在光盘背面用热熔胶粘一小块透光塑料片，再钻上适合电位器大小的孔，将电位器用导线从功放板上引出来装在这里。作为装饰，我们在光盘中间的透明部分上粘4个发光二极管，再在光盘上钻个小孔和音量旋钮里的发光二极管进行串联。为了让发光二极管的光不过分集中，可以多堆些半透光的热熔胶起到散射的作用。
P.S. 作为前面板的光盘的颜色还是要和整体颜色相配。最好用两层，将它们叠在一起，表面的那层可以随时更换。本来我们也考虑用坏的3.5英寸硬盘的盘片当作前面板，这样看起来会更炫，不过硬盘的盘片貌似小了点，还太 容易粘上指纹了，而且开螺丝孔也很不容易。
6安装好的音量电位器调节旋钮很小，拧起来很费劲，所以需要给它加装一个漂亮又实用的旋钮套筒。为了让光盘后面的光能够透出来，所以我们选择了比光盘中间透明部分直径略小的旋钮套筒。旋钮套筒上可以钻个小孔，让发光二极管的头部能露出来。二极管的引线要留得稍长一点，不要限制了旋钮的转动。
7后面板需要安装接线端子、散热风扇以及风扇防护网等设备，需要开的孔比前面板多不少，这里要注意量好各个螺丝位的位置。散热风扇可以用电脑常用的直径8cm的散热风扇，为了手指的安全，还需要加装防护网。
8光盘开好孔后，用黑色的不干胶贴膜贴在上面，再用刀片将开好的孔割出。不要先贴后打孔，那样的话贴膜边缘会不整齐，非常难看。
9连接好功放的输入输出导线和端子，拧好螺丝，后面板轻松搞定。我们用来试音的线还是蛮烧的，别太羡慕哦！
10一款个性十足、有模有样的“排水管”功放就大功告成了。为了向别人炫耀自己的劳动成果，我们决定抱着它出去显摆。
锦上添花
桌面上光有用PVC三通管做成的功放还是太孤单了，为了配套，我们还可以做一对排水管音箱。有了前面用PVC三通管制作功放的经验，再来制作音箱就比较简单了。音箱的制作中最难的是声音的调校。因此我们采用立柱式的音箱设计，通过在PVC管中灌沙子来调节音箱容积和抑制共振，同时沙子还能起到配重的作用。
1在下水道立柱式音箱的制作中，为了把扬声器安装到弯头上，MCG祭出了DIY的超级工具―CNC数控雕刻机，并且用它做了一个扬声器的固定架，它可以直接把CAD图纸上的复杂形状加工出来。
P.S. CNC并不是大家想的那样高不可攀，如果广大的MCGer强烈要求，MCG可以带领大家一起来做一台。
2在CAD软件中画好图，扬声器固定架的外圈直径与PVC弯头的直径一样。
3将CAD中画好的图导入到CNC控制软件中就可以进行加工了。看着这个软件挺吓人的，其实常用的就几个按键，5分钟就可以上手。
4CNC数控雕刻机正在加工扬声器固定架，加工这样的零件只需要两三分钟的时间。
P.S.用一台PⅢ的电脑就能完全负担起CNC数控雕刻机的运转，用它加工其他的玩具易如反掌。
数控电源的设计与制作范文5
【关键词】数控;钢屋架;钢结构
1.数控技术的概念
数控技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令程序通过计算机控制来实现机床的自动加工，完成加工任务的技术。它所控制的通常是机床的位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。
传统的 CNC 系统是一种专用的封闭体系结构的数控系统，即：系统硬件是专用的，各厂家的主板, 伺服电路板专门设计，厂家之间产品无互换性；系统软件结构是专用的，无可移植性，也无伸缩性。根据这种数控开放性趋势，开放的目的就是使NC 控制器与当今的PC 机类似，系统构筑于一个统一的、开放的平台上，具有模块化组织结构，以便迅速适应不同的应用需求。
2.数控技术的特点
数控技术具有如下特点：(1)适应性强，(2)质量高、精度稳定，(3)生产效率高，(4)能实现复杂的运动，(5)良好的经济效益，(6)有利于生产管理的现代化。
2.1发达国家开放式数控系统研究进展
现在世界上许多国家和地区众多战略发展计划纷纷出台， 如欧共体的OSACA, 日本的OSEC，美国的NGC和OMAC等计划，他们基本代表了开放式数控系统的发展现状。
2.1.1欧共体的OSACA 计划 OSACA 控制系统在结构上分为两部分，即应用软件和系统平台。控制软件包括所有对系统专用的功能，独立的应用模块使用OSACA 界面，并且可以运行在和OSACA 兼容的系统平台之上；系统平台包括系统硬件和系统软件。系统硬件包括各种电子部件，如主板和I/O 模块；系统软件包括操作系统、通讯系统和驱动程序等。系统平台对应用程序提供一个标准的应用编程接口(API)，并且系统平台具有开放式系统结构的4 个特性：互操作性、移植性、可扩展性和互换性。
2.1.2日本的OSEC 计划 OSEC 计划是在日本国际机器人和工厂自动化研究中心建立的开放式数控委员会的倡导下，由3 个机床厂、1 个系统厂和2 个信息公司发起的，其目的是开发基于PC 平台的、具有高性能价格比的开放式体系的新一代数控系统。OSEC 的目标是提出一个国际性的FA控制设备标准，其重点集中在NC 本身和分布式控制系统上。OSEC 认为，从制造的观点来看，NC 是分布式制造系统中的一个服务器。它将各功能单元分组并结构化在一些功能层中，其开放式系统包括了3 个功能层共7 个处理层。每一个处理层被划分为两部分：NC 基本功能部分和可变功能部分，OSEC 开放系统正是通过这一特点来表现其开放性。
2.1.3美国的NGC 和OMAC 计划NGC 的体系结构是在虚拟机械的基础上建立起来的，通过虚拟机械把子系统和模块链接到计算机平台上。NGC是一个实时加工控制器和工作站控制器，要求适用于各类机床的CNC 控制和周边装置的过程控制，包括切削加工、非切削加工、测量及装配、复合加工等。NGC 与传统CNC的显著差别是基于“开放体系结构”。在SOSAS 中定义了NGC 系统、子系统和模块的功能以及相互间的关系，提出了代表控制要求的9 个功能设计概念。
3.数控技术在大型钢结构中的应用实例
国电蚌埠发电厂2×600MW机组工程#1机汽机房屋面结构由屋架梁、钢檀条及水平角钢支撑组成，总重约204吨。其中屋架梁为焊接H型钢HA1000×350-16×25与焊接变截面H型钢HA（1000-1226-1000）-16×25螺栓连接组成，长度26.94m，单重7.9吨，共10榀，H型钢和板材为Q345B材质。
屋架在现场铆工厂10t龙门吊下制作，包括变截面屋架梁H型钢的制作、屋面槽钢檩条的下料，并最终将屋架梁制作为单榀，运至汽机房安装。对于钢屋架的制作安装，一般要有以下的施工程序：验料整板拼接放样下料（传统手工加工需要）制作制孔校正喷砂防腐成品移交。在整个施工过程中，“下料”部分采用数控技术加工。下面对该部分数控加工过程进行阐述分析。
3.1工艺分析
屋架型钢下料应以实际放样尺寸为准，钢材切割可采用机械剪切和气割等方法。无论采用何种方法，都应划线准确、切割平直，且杆件端部切割面与轴线垂直。角钢、圆钢、槽钢等切割采用气割，钢管采用无齿锯下料。但槽钢等型钢下料前应校直，校直采用型钢校直机或用火焰法校直。屋架梁变截面H型钢腹板为不规则形状，考虑腹板下料采用数控火焰切割机，根据需切割板材的厚度采用不同型号的割嘴。技术员需提供放样图纸和数控程序，建立坐标系并对刀，火焊工保证切割机的良好运行，为做到精确切割，应考虑到切割缝隙，钢板厚度为12mm，割缝宽度一般在3-4mm，所以在数控编程时须考虑采用刀具补偿命令。
3.2加工程序
N010 G92 X0 Y0 M20
N020 G90 G00 G42 X40 Y0 M12 M10
N030 G01 X51.2 Y0
N040 G01 X4555 Y50.5
N050 G01 X9008.1 Y0
N060 G01 X9059.3 Y948.4
N070 G01 X4504.1 Y1226.4
N080 G01 X0 Y948.4
N090 G01 X51.2 Y0
N100 G01 X0 Y0
N110 G00 G40 X-100 Y0 M11 M13
N120 M30
3.3机床加工操作
3.3.1开机和参数初始化
打开数控火焰切割机系统电源，等待数秒钟，系统参数自动初始化。
3.3.2对刀
采用G92方式对刀。因钢板尺寸较大，且尺寸不等，无法采用固定夹具，故每次切割均需进行G92对刀。对刀点选在工件坐标系的原点处，在机床手动状态下，使用点动方式移动刀具对刀。对刀允许误差为0.5mm。
3.3.3工件安放
采用10t龙门吊将所需加工板材吊放在数控火焰切割机的导轨上，要求板材水平放置。由于板材自身重量大，切割机在加工时几乎不产生径向切割力，故利用板材自身重量即可
固定，无须采用专门的工装夹具。
3.3.4自动加工
将编制好的加工程序输入到数控系统中，输入刀具半径补偿值及其他参数。首件单榀在加工前需进行空运形试切，程序检查无误后进行自动加工。按下操作面板上的循环启动键，数控机床开始加工，火焊工人只需在旁边监视机床是否正常运行。当加工完一件板材时，用龙门吊吊下加工好的工件，重新放入新的板材，G92对刀，重复3、4步骤即可。
4.采用先进加工设备的优势
在加工制作钢屋架时，由于采用了先进的加工设备和加工工艺，在加工和效果上，数控加工均比传统手工加工有明显优势。
在轻型钢屋架加工过程中，采用先进的数控设备进行加工制作，无论在时间、劳动强度和加工成本上都较传统的加工方法有显著优势。因此，数控技术的推广应用不单在小型批量复杂机械加工上能发挥优势，在诸如电厂汽机房屋架、企业厂房屋架等大型钢结构制作上同样会产生巨大的经济效益，值得大力推广。■
【参考文献】
数控电源的设计与制作范文6
关键词：多媒体课件 电路仿真软件 三维扫描仪 数控加工仿真系统
在课堂教学中采用多媒体技术已经成为现代教育的必备手段和方法。与板书的教学方法相比，不仅课堂的信息量成倍增加，而且利用声、光、音频、视频、动画和仿真等多媒体技术可以使讲授内容更加逼真地、全视角、多维地展现在学生面前，有利于学生全面、深入地掌握所讲授内容。测控电路课程为测控技术与仪器专业的必修专业课，其主要讲授测控系统中常用的各种单元电路，使学生熟悉怎样运用电子技术解决测量与控制中的任务，在电子学和实际测控任务之间架起一座桥梁[1]。由于此课程是一门实践性非常强的课程，在课堂讲授中各种多媒体技术的应用比较广泛，但目前主要采用静止的PPT播放方式，多媒体技术的作用没有得到充分发挥。因此，将电路仿真软件、测量系统工作视频和数控机床仿真加工软件等技术用于测控电路课程课件的制作，提高了课件的质量和授课效果。
1 课件制作
1.1 自动输送与喂料演示系统
图1a所示为自动输送与喂料系统组成示意图。系统机械部分由输送单元和加料单元组成，电路系统包括传感器及其转换电路、输送电机控制电路和加料执行机构控制电路。传感器类型为光电开关式位置传感器和光电计数式加料检测传感器。控制电路接口包括正向运动（Fwd）、反向运动（Rev）、运动停止（Stop）、加料控制（Drop）和速度控制（Speed）等信号。
在Multisim[2]软件环境下进行仿真电路设计，实现此系统功能所需要的传感器信号转换电路、处理电路以及驱动电路。在电路仿真调试过程中，利用Multisim软件中提供的多路示波器实时演示传感器输出信号和驱动接口信号。如图1b所示，当容器经过位置传感器1时，位置传感器输出一个与容器宽度相关的正脉冲信号，并且控制传输带速度的模拟电压信号减小，传输带以低速运动，以便精确控制容器停止位置。当位置传感器2输出信号变为高电平时，表明容器已到达预定位置，传输带停止运动，加样控制信号开始有效，开始往容器内加样。每加一个样品，光电计数式加料检测传感器就输出一个脉冲信号，当加到所需要的样品数时，停止加样，控制电路输出速度控制信号，传输带载着加满了样品的容器又重新开始运动。当容器到达位置传感器3时，位置传感器输出高电平，传输带停止运动，完成自动输送和加样任务。
通过传输带运动过程、样品加样过程演示以及和传感器输出波形、有关电路波形的实时对比，可以更直观、形象地了解有关测控电路的作用。
1.2 三维激光扫描仪扫描视频
图2a所示的三维激光扫描仪可以获取人的足部、鞋楦等被扫描对象三维点云数据，建立三维模型，并且可以同步采集足部负荷的大小，得到足部三维尺寸随负荷变化规律。通过图2b所示扫描过程工作视频、图2c所示系统电路框图和原理的讲解，了解三维扫描仪中涉及的电路及其在系统中起的作用。如图2c所示，在一维运动系统中涉及伺服电机控制电路、光电隔离电路、伺服放大器电路和电源滤波器电路；图像采集系统中涉及半导体激光器驱动电路、图像采集卡电路和多路同步信号发生器电路；在压力测量系统中涉及压力传感器信号转换电路、LED显示电路以及RS232接口电路。
1.3 数控铣床加工仿真
图3所示为数控铣床课件组成部分，其中图3a数控铣床组成结构图，通过此图的介绍可以全面了解数控铣床的基本组成部分，每一个模块在铣床中的位置和作用以及铣床加工工件的大致过程。在数控铣床加工仿真软件[3]环境下，通过编写加工“测控”两个字控制程序，逼真地模拟数控铣床的工作过程，图3b为数控铣床仿真加工“测控”两个字的视频截图。通过加工仿真过程的演示，可以更深入地了解主轴的运动以及工作台的运动过程，了解电路部分所起的作用。图3c所示为系统电路框图，通过此图的介绍，可以掌握数控铣床包含哪些单元电路，以及每个单元的作用。图3d比较详细地介绍了其中一个控制轴的反馈控制系统框图及所涉及的测控单元电路，例如，在位置检测部分可能涉及光电转换、放大器、比较器、细分和辨向电路、可逆计数器和调制解调等单元电路。反馈控制系统由3个控制环组成，最内部的为电流控制环，中间为速度控制环，最外部为位置控制环，3个环路组成的反馈控制系统根据工件加工给定路径对工作台在这个轴的位置进行控制。
2 结束语
介绍了电路仿真软件、激光三维扫描仪工作视频和数控机床加工仿真软件等多媒体技术在测控电路、现代电子技术及应用课程教学课件中的应用，提高了课件的制作质量和授课效果。这些技术也可以用于智能仪器、测控仪器设计等其他专业课程的课件制作。当然，只有各种多媒体技术和所要讲授的内容有机结合，才能充分发挥多媒体的作用，否则事倍功半。
参考文献
[1] 张国雄.测控电路[M].北京：机械工业出版社，2011.
