專利名稱：智能電機控制器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電機控制器。
背景技術：
在現(xiàn)代社會中，三相交流電機廣泛應用于各種生產(chǎn)生活領域。電機控制是一個成熟而廣泛應用的技術。如何控制電機的合斷、以及正反轉(zhuǎn)已經(jīng)是一個很老的話題?，F(xiàn)在的研究更傾向于如何能合理的控制電機，使其事故率減小，使其使用壽命延長等等方面。目前主流的電機正反轉(zhuǎn)控制器一般用固態(tài)繼電器，靠機械動作，純手工操作來實現(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn)。固態(tài)繼電器(SSR)是一種沒有機械運動，不含運動零件的繼電器。SSR是一種全部由固態(tài)電子元件組成的無觸點開關元件，他利用電子元器件的點，磁和光特性來完成輸入與輸出的可靠隔離，利用大功率三極管，功率場效應管，單項可控硅和雙向可控硅等器件的開關特性，來達到無觸點，無火花地接通和斷開被控電路。固態(tài)繼電器的壽命長，靈敏度高，開關速度快。但是，其導通之后管壓降大，半導體器件關斷之后仍然數(shù)微安甚至毫安的漏電流，電子元器件的溫度特性和電子線路的抗干擾能力較差。因此，固態(tài)繼電器模塊多用于負載小，電磁干擾小的場合。不適用于大的負載電機控制，對電磁干擾比較強的場合適應性差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種適用于大負載電機控制、對電磁干擾有較強適應性的智能電機控制器。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案本發(fā)明由采樣電路、微處理單元、驅(qū)動電路、輸出單元和通信接口電路構成；所述的采樣電路將采集的電流信號和電壓信號輸出至微處理單元；所述的通信接口電路與微處理單元相連，實現(xiàn)微處理單元與外部的通信；所述的驅(qū)動電路共有兩路，每路驅(qū)動電路均連接一個輸出單元，所述的兩路驅(qū)動電路均受微處理單元的控制，向輸出單元發(fā)出控制信號； 其特征在于所述的輸出單元采用磁保持繼電器，所述的驅(qū)動電路利用H橋電路來驅(qū)動磁保持繼電器的斷合；所述的兩個磁保持繼電器均與互鎖電路相連接。所述的采樣電路包括電流互感器和電壓互感器，電流互感器和電壓互感器均與各自的差分濾波電路相連接，兩個差分濾波電路均連接至采樣芯片中，采樣芯片的輸出端連接微處理單元。所述電流互感器的輸出端還連接過零檢測電路。所述的通信接口電路包括CAN總線通信接口電路、RS485通信接口電路、Zigbee無線通信接口電路中的任意一種或幾種組合。采用上述技術方案的本發(fā)明，此智能電機控制器從克服了用固態(tài)繼電器來控制交流電機帶來的問題。此智能電機控制器采用單片機設計，純數(shù)字控制方式。完全克服機械模擬式控制器的缺點。此智能電機控制器采用磁保持繼電器，過電流能力強，能帶較大負載。
3繼電器內(nèi)部采用機械結(jié)構，抗干擾能力強，工作穩(wěn)定可靠。


圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構示意圖。圖2為本發(fā)明的驅(qū)動電路和輸出電路圖。圖3為本發(fā)明的采樣電路圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明由采樣電路、微處理單元、驅(qū)動電路、輸出單元和通信接口電路構成。上述的采樣電路將采集的電流信號和電壓信號輸出至微處理單元；上述的通信接口電路與微處理單元相連，實現(xiàn)微處理單元與外部的通信；上述的驅(qū)動電路共有兩路，每路驅(qū)動電路均連接一個輸出單元，上述的兩路驅(qū)動電路均受微處理單元的控制，向輸出單元發(fā)出控制信號。下面具體說明各個功能電路。1、輸出單元采用磁保持繼電器，磁保持繼電器其觸點開、合狀態(tài)平時是由永久磁鋼所產(chǎn)生的磁力所保持。當磁保持繼電器的觸點需要開或合狀態(tài)時，只需用正/反直流脈沖電壓激勵線圈，繼電器在瞬間就完成了開與合的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。這時的功率損耗一般小于1W。 通常觸點處于保持狀態(tài)時，線圈不需繼續(xù)通電，僅靠永久磁鋼的磁力就能維持繼電器的狀態(tài)不變。2、驅(qū)動電路利用H橋電路來驅(qū)動磁保持繼電器的斷合，如圖2所示。由于磁保持繼電器的觸點狀態(tài)由永久磁鋼的磁力所保持，因此，控制觸點轉(zhuǎn)換時，只需在線圈兩端輸入一定寬度的正向或反向直流脈沖就可以實現(xiàn)磁保持繼電器的接通或切斷。CtrlA與CtrlB 分別是從單片機出來的控制信號。當CtrlA為高電平，CtrlB為低電平時，三極管Ql與Q4 導通。延時100ms，清零CtrlA。形成12V、100ms脈寬的正脈沖驅(qū)動繼電器閉合。當CtrlA 為低電平，CtrlB為高電平時，三極管Q2與Q3導通。延時100ms，清零CtrlB。形成12V、 IOOms脈寬的反脈沖驅(qū)動繼電器斷開。3、兩個磁保持繼電器均與互鎖電路相連接。上述的互鎖電路是指兩個磁保持繼電器相互鎖定，即當其中一個磁保持繼電器閉合的話，另外一個磁保持繼電器一定無法動作。根據(jù)上述驅(qū)動電路的工作原理，我們不難發(fā)現(xiàn)，為使繼電器無法閉合，有兩種思路①使CtrlA端無法置1，因為CtrlB端只對磁保持繼電器的關斷起作用，對磁保持繼電器的閉合不起作用。也就是當其中一個繼電器閉合時，反饋信號使得CtrlA的輸入失效。②使光耦A無法接入12V電源，即磁保持繼電器無法獲得12V的驅(qū)動脈沖，也即當其中一個繼電器閉合時，反饋信號使得此處斷開。上述的兩種方法均由軟件實現(xiàn)，軟件的編程實現(xiàn)為本領域普通技術人員所熟知的技術。4、上述的采樣電路包括電流互感器和電壓互感器，電流互感器和電壓互感器均與各自的差分濾波電路相連接，兩個差分濾波電路均連接至采樣芯片中，采樣芯片的輸出端連接微處理單元，如圖3所示。a、電流采樣電流采樣信號為電流互感器輸出信號。電流互感器輸出信號一部分送至過零檢測電路，另一部分在此處用于采樣。由于采樣部分輸入阻抗低，信號大部分損耗在采樣回路中。將導致過零檢測部分電路無法正常工作。因此，從電流互感器到采樣芯片前加上一級電壓跟隨器，改變其輸入阻抗。減少信號的損耗。b、電壓采樣電壓采用信號從電壓互感器輸出。電壓互感器采用超微晶環(huán)作為鐵芯，不同的輸入電壓通過限流電阻，使一次側(cè)流過不同的電流，二次側(cè)得到一個與一次相同的電流。經(jīng)過運放或電阻直接取樣，得到不同的輸入電壓。5、上述的通信接口電路包括CAN總線通信接口電路、RS485通信接口電路、Zigbee 無線通信接口電路中的任意一種或幾種組合。
權利要求
1.一種智能電機控制器，它由采樣電路、微處理單元、驅(qū)動電路、輸出單元和通信接口電路構成；所述的采樣電路將采集的電流信號和電壓信號輸出至微處理單元；所述的通信接口電路與微處理單元相連，實現(xiàn)微處理單元與外部的通信；所述的驅(qū)動電路共有兩路，每路驅(qū)動電路均連接一個輸出單元，所述的兩路驅(qū)動電路均受微處理單元的控制，向輸出單元發(fā)出控制信號；其特征在于所述的輸出單元采用磁保持繼電器，所述的驅(qū)動電路利用H 橋電路來驅(qū)動磁保持繼電器的斷合；所述的兩個磁保持繼電器均與互鎖電路相連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的智能電機控制器，其特征在于所述的采樣電路包括電流互感器和電壓互感器，電流互感器和電壓互感器均與各自的差分濾波電路相連接，兩個差分濾波電路均連接至采樣芯片中，采樣芯片的輸出端連接微處理單元。
3.根據(jù)權利要求2所述的智能電機控制器，其特征在于所述電流互感器的輸出端還連接過零檢測電路。
4.根據(jù)權利要求1所述的智能電機控制器，其特征在于所述的通信接口電路包括CAN 總線通信接口電路、RS485通信接口電路、Zigbee無線通信接口電路中的任意一種或幾種組合。
全文摘要
一種智能電機控制器，它由采樣電路、微處理單元、驅(qū)動電路、輸出單元和通信接口電路構成；采樣電路將采集的電流信號和電壓信號輸出至微處理單元；通信接口電路與微處理單元相連，實現(xiàn)微處理單元與外部的通信；驅(qū)動電路共有兩路，每路驅(qū)動電路均連接一個輸出單元，兩路驅(qū)動電路均受微處理單元的控制，向輸出單元發(fā)出控制信號；輸出單元采用磁保持繼電器，驅(qū)動電路利用H橋電路來驅(qū)動磁保持繼電器的斷合；兩個磁保持繼電器均與互鎖電路相連接。本發(fā)明采用單片機設計，純數(shù)字控制方式。完全克服機械模擬式控制器的缺點。此智能電機控制器采用磁保持繼電器，過電流能力強，能帶較大負載。繼電器內(nèi)部采用機械結(jié)構，抗干擾能力強，工作穩(wěn)定可靠。
文檔編號H02P23/00GK102468801SQ20101055877
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月18日 優(yōu)先權日2010年11月18日
發(fā)明者郭丙辰 申請人:郭丙辰