本實用新型涉及電路控制領域，具體是一種在基于FDM技術的快速成型儀器中，能夠實現三維模型快速成型的電路控制系統。

背景技術：

基于FDM技術的快速成型技術是目前使用最為廣泛的一種三維模型快速成型技術，由于其機械結構簡單、設計比較容易、制造和維護成本較低，已經被大多數企業和領域所采用。國內基于FDM技術的快速成型儀器中的電路控制系統多采用傳統16位單片機等低端微控制器作為核心控制單元，由于其工作頻率低、處理性能差，導致成型儀器的成型質量不高，并且由于其片內資源很少導致芯片的外圍電路十分復雜，使得電路設計的復雜度和成本都比較高。同時在電路控制系統中，系統的各個模塊由同一個電源模塊進行供電，這樣會導致在電機驅動模塊和電路控制系統的其它模塊之間產生一定的干擾，影響系統的穩定性。另外，國內快速成型儀器的數據下載接口形式單一，只有一種數據下載接口，給用戶的使用帶來了很大的不便，影響使用的方便性。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本實用新型擬解決的技術問題是，提供一種基于FDM技術的快速成型儀器的電路控制系統。該系統通過不同的電源模塊對電機驅動模塊和電路控制系統的其它模塊分別進行供電，有效解決了電機驅動模塊和電路控制系統的其它模塊之間的相互干擾。本系統集成了USB接口、SD卡接口以及與PC直接進行通信的串口通信模塊三種數據下載接口，給用戶帶來了更多的選擇機會，使用起來更加方便。

本實用新型解決所述技術問題的技術方案是，提供一種基于FDM技術的快速成型儀器的電路控制系統，其特征在于該系統包括微控制器、時鐘模塊、人機交互模塊、第一電源模塊、噴頭溫度控制模塊、平臺溫度控制模塊、第二電源模塊、電機驅動模塊、限位開關控制模塊、串口通信模塊、USB接口和SD卡接口；

所述微控制器分別與時鐘模塊、人機交互模塊、第一電源模塊、噴頭溫度控制模塊、平臺溫度控制模塊、電機驅動模塊、限位開關控制模塊、串口通信模塊、USB接口和SD卡接口連接；所述第一電源模塊分別與微控制器、平臺溫度控制模塊、限位開關控制模塊、串口通信模塊、SD卡接口、人機交互模塊、噴頭溫度控制模塊和USB接口連接；所述第二電源模塊與電機驅動模塊連接。

微控制器的芯片型號是ARM Cortex-M4。

第一電源模塊包括穩壓降壓芯片TPS5430和穩壓降壓芯片AMS1117。

噴頭溫度控制模塊包括加熱棒和測溫器件K型熱電偶。

平臺溫度控制模塊包括加熱板和測溫元件DS18B20。

第二電源模塊包括穩壓降壓芯片TPS5430和穩壓降壓芯片AMS1117。

電機驅動模塊包括步進電機驅動芯片A4988和42步進電機。

與現有技術相比，本實用新型有益效果在于：

1、本系統采用的微控制器是基于ARM Cortex-M4內核的32位微控制器，工作頻率高、處理性能優越、功耗低、穩定性好，且該微控制器具有豐富的片內資源，大大簡化了外圍電路的設計，為本系統的低成本和穩定性提供了可靠的保證。

2、本系統通過不同的電源模塊對電機驅動模塊和電路控制系統的其它模塊分別進行供電，有效解決了電機驅動模塊和電路控制系統的其它模塊之間的相互干擾，提高了系統的穩定性。

3、集成了USB接口、SD卡接口以及與PC直接進行通信的串口通信模塊三種數據下載接口，本系統提供的三種數據下載途徑，有效解決了由于單一數據下載途徑而給用戶帶來的不便，改善了用戶體驗，進一步促進了快速成型儀器的推廣和使用。

4、本系統的各個模塊均采用模塊化設計，各個模塊之間既相互獨立，又相互配合，為快速成型儀器提供了一種穩定而又高效的電路控制系統。

附圖說明

圖1為本實用新型基于FDM技術的快速成型儀器的電路控制系統一種實施例的整體結構框圖；

具體實施方式

下面給出本實用新型的具體實施例。具體實施例僅用于進一步詳細說明本實用新型，不限制本申請權利要求的保護范圍。

本實用新型提供了一種基于FDM技術的快速成型儀器的電路控制系統(簡稱系統，參見圖1)，包括微控制器1、時鐘模塊2、人機交互模塊3、第一電源模塊4、噴頭溫度控制模塊5、平臺溫度控制模塊6、第二電源模塊7、電機驅動模塊8、限位開關控制模塊9、串口通信模塊10、USB接口11和SD卡接口12；

所述微控制器1分別與時鐘模塊2、人機交互模塊3、第一電源模塊4、噴頭溫度控制模塊5、平臺溫度控制模塊6、電機驅動模塊8、限位開關控制模塊9、串口通信模塊10、USB接口11和SD卡接口12連接；所述第一電源模塊4分別與微控制器1、平臺溫度控制模塊6、限位開關控制模塊9、串口通信模塊10和SD卡接口12連接，提供3.3V電壓；所述第一電源模塊4與人機交互模塊3、噴頭溫度控制模塊5和USB接口11連接，提供5V電壓；所述第二電源模塊7與電機驅動模塊8連接。

所述微控制器1是基于ARM Cortex-M4內核的32位微控制器，工作頻率高、處理性能優越、功耗低、穩定性好，且該微控制器具有豐富的片內資源，大大簡化了外圍電路的設計，為本系統的低成本和穩定性提供了可靠的保證。

所述時鐘模塊2采用了高精度的8MHZ的晶振，通過微控制器1內部的時鐘電路產生高達168MHZ的工作頻率，為本系統提供了穩定運行所需要的時鐘。

所述人機交互模塊3由具有觸摸功能的串口屏構成，串口屏所需要的5V電壓由第一電源模塊4提供，串口屏與微控制器1相連，一方面實現系統的顯示功能；另一方面用戶可以通過對該串口屏的操作，執行界面中相應的功能，通過對串口屏的操作即可實現對整個電路控制系統的操作和控制。

所述第一電源模塊4將外部輸入的24V電壓，通過穩壓降壓芯片TPS5430轉化為穩定的5V電壓，5V電壓通過穩壓降壓芯片AMS1117轉化為3.3V的穩定電壓。

所述噴頭溫度控制模塊5由起加熱作用的加熱棒和測溫器件K型熱電偶組成，所需的5V電壓由第一電源模塊4提供，K型熱電偶負責將采集的溫度送到微控制器1，經過微控制器1的處理后，控制加熱棒的開關，從而將噴頭的溫度穩定在期望的溫度值。

所述平臺溫度控制模塊6由起加熱作用的加熱板和測溫元件DS18B20組成，DS18B20將平臺溫度的數字量傳送給微控制器1，微控制器處理后，根據預定值控制加熱板的加熱與否，使得平臺溫度達到最適合三維物體模型成型的溫度。

所述第二電源模塊7主要由穩壓降壓芯片78M05和穩壓降壓芯片AMS1117組成，78M05將24V電壓轉化為5V電壓，5V電壓通過AMS1117轉化為穩定的3.3V電壓，為本系統的電機驅動模塊8提供電源電壓。

所述電機驅動模塊8主要由步進電機驅動芯片A4988和42步進電機組成，所需電壓由第二電源模塊7提供，A4988與微控制器1相連，步進電機由電機驅動芯片驅動運動，微控制器根據相應的數據指令，通過驅動芯片，控制步進電機的運動，從而實現快速成型儀器的功能。

所述限位開關控制模塊9主要由外部的限位開關組成，由第一電源模塊4提供所需的3.3V電壓，通過限位開關的閉合或斷開來控制系統中步進電機的運動。

所述SD卡接口12的3.3V電源電壓由第一電源模塊4提供，USB接口11和串口通信模塊10所需的5V電壓也是由第一電源模塊4提供；這三種通信接口負責數據指令的下載或與上位機的通信，使得微控制器能夠從SD卡、U盤、或直接與上位機相連，讀取相應的數據指令，與系統的各個模塊相互配合，執行相應的操作。

本實用新型基于FDM技術的快速成型儀器的電路控制系統的工作原理和工作流程是：系統上電后，第一電源模塊4將輸入的24V電源電壓轉化為5V和3.3V的電壓，分別給微控制器1、限位開關控制模塊9、噴頭溫度控制模塊5、平臺溫度控制模塊6，人機交互模塊3、SD卡接口12、USB接口11、以及串口通信模塊10提供所需的5V或3.3V電源電壓；第二電源模塊7也將輸入的24V電源電壓轉化為5V和3.3V，為電機驅動模塊8提供電源電壓，系統使用兩個電源模塊，避免了相互之間的干擾，保證了系統的穩定性。

用戶可以通過可觸摸串口屏構成的人機交互模塊3，來實現對整個系統的操作，首先用戶將事先準備好的三維物體模型數據導入U盤或者SD卡中，通過SD卡接口12或USB接口11讀取數據，或者直接將快速成型儀器與電腦連接，通過串口通信模塊10直接從上位機中讀取數據；然后通過點擊人機交互模塊3中的串口屏，選擇數據讀取途徑，使得快速成型儀器可以從U盤、或SD卡、或上位機讀取相應的三維物體模型數據；通過人機交互模塊3設置好噴頭部位的成型目的溫度和平臺部位的附著目的溫度，此時，系統會通過噴頭溫度控制模塊5中的K型熱電偶讀取噴頭實際溫度，交由微控制器1處理后，微控制器會根據預設的目的溫度值控制噴頭溫度控制模塊5中的加熱棒，進行加熱與否，從而使噴頭的溫度達到預設值；同時系統通過平臺溫度控制模塊6中的加熱板和測溫器件，將成型平臺的溫度控制在預設值左右；用戶確定進行三維物體模型的成型動作后，噴頭溫度和平臺溫度開始根據設定值進行變化，待二者的溫度達到預設目的溫度后，微控制器1開始控制電機驅動模塊8，根據限位開關控制模塊9中限位開關的閉合與否，進行歸位操作，即將噴頭移動到三維模型成型的原點位置，然后微控制器1通過SD卡接口12、或USB接口11、或串口通信模塊10讀取三維物體模型的數據指令，控制電機驅動模塊8，使得電機協同配合運動，完成三維物體模型的快速成型。在三維物體模型成型的過程中，人機交互模塊3中的可觸摸串口屏會實時顯示各種狀態信息，包括：成型進度、噴頭實時溫度、噴頭目的溫度、平臺實時溫度、平臺目的溫度這幾個參數，從而使得用戶可以實時監測三維物體模型的成型過程，保證三維物體模型快速成型的順利完成。

本實用新型未述及之處適用于現有技術。