一种新式光电转台电气限位保护电路设计

张建伟 高杨 桑海 张丹丹 原鉴

摘 要：介绍了某项目中设计应用的高效电气限位保护电路。详细论述了该电气限位电路的工作原理和性能特点，该电路使用元件少，电路实现简单可靠，既可自主实现电气限位功能，又可将限位信息上报MCU而后进行限位指示。

关键词：光电转台；有限范围；电气限位

光电综合转台及安装在其内的各功能模块都是高精密设备，碰撞中过大地速度及加速度冲击都会对系统的稳定性造成影响，极易造成转台的高频振荡或者飞车，这些严重影响伺服产品整体功能的实现，所以必须对转台设计限位保护装置。限位保护装置是保障转台在有限运行范围工作的重要组成单元，限位功能的设计直接影响转台的可靠性和安全性。本文主要介绍新式光电转台电气限位保护电路的工作原理及性能特定。

1 概述

1.1 光电综合转台

光电综合转台包括：光电系统（激光，红外等）、两轴机械框架、执行电机、位置传感器、限位保护装置等。它的主要作用是承载光电系统，辅助其完成方位﹑高低运动，光电平台是伺服控制系统的主要执行机构，通过光纤速率陀螺感应负载平台的相对惯性空间运动，用于将测量数据提供给伺服控制系统，伺服控制器驱动和控制电机转动来完成搜索、跟踪与测量。

1.2 限位信号采集结构

转台限位信号采集结构如图 1所示。图中转台运动方式为回转运动，运动范围小于±180°。高低及方位电气限位采用光电开关进行限位检测，机械限位采用的是固定式的限位方式，将转台转动范围限定在有限转动范围，满足转台工作范围需要。当转台向左边运动时，金属触片1向左运动，金属触片1碰到行程开关1时，综合转台触碰电气限位开关有效，会产生一个电压信号，表示左限位触发。

2 光电转台的电气限位保护电路

2.1 电气限位保护电路模拟电路部分

上图2为电气限位保护电路的高低向限位模拟电路部分，硬件电路自动切换反向电压制动电机。电气限位保护电路具体实现原理如下：

当转台在有限运动范围内时，没有限位开关被触发，保护电路会将高低电机输出端GD_XW连接到GD_XW1、方位电机输出端FW_XW连接到FW_XW1，此时主控板控制电机实现稳定跟踪，当光电综合转台运行到设计的边界运动范围时，软件限位使转台速率为零，电气限位开始起作用。综合转台触碰电气限位开关使限位开关触发，高低向限位信号控制N16A或门输出高，继电器K2将GD_XW连接到GD_XW2，通过ULMT（上限位）或DLMT（下限位）的触发来控制继电器K1分别将GD_XW3或GD_XW4切换给GD_XW2，这样就完成了电气限位自动感应及切换，同时还不会造成多MCU单元对电机输出控制的混乱。此时如果方位向未发生限位信号触发，方位电机输出端FW_XW仍连接到FW_XW1，仍受主控板控制。反之，方位向电气限位保护电路也是此原理，就不在叙述。

2.2 电气限位保护电路数字电路部分

高低向、方位向的限位信号经过光电隔离之后，分别送到接口板MCU的4个I/O口，而后该MCU控制LED二极管亮灭来直观表示限位信号。这样通过数字电路部分将限位信息采集并表示，同时可以通过接口板MCU将信息传递给主控板MCU，方便主控板獲得信息完善控制策略。

3 结语

当光电综合转台运行到设计的边界范围时，必须考虑限位机制来防止转台继续高速运动对安装平台和光电综合转台的冲撞，起到保护装备的作用。本电路对碰撞速度、加速度的限制均依赖于对转台位置的限制，根据转台的实际位置，实时合理地对给定位置信号进行限制，能够有效的保护设备[4]。在工程应用中证明了此设计的高效与实用性，能很好的满足光电综合转台的保护要求。

作者简介：张建伟（1989-），男，汉族，山西太原人，助理工程师，从事伺服控制研究。