直流电机起动保护与运行监护控制器制造技术

本实用新型专利技术涉及工业控制领域，尤其涉及一种提供直流电机起动保护和运行监护的控制器。它包括电流采集模块、电压采集模块、微控制器、电机驱动模块、显示模块、外部控制接口、键盘以及通讯模块。所述电流采集模块由霍尔电流传感器和微控制器内部集成的ADC采集功能块组成；电压采集模块由电压变换器和微控制器内部集成的ADC采集功能块组成；电机驱动模块由电机驱动芯片和桥式驱动电路构成；外部控制接口由光电隔离电路和微控制器的I/O端口组成。本实用新型专利技术提供直流电机起动保护和运行监护，防止电机因为过流、欠压过压、过载而损坏。延长直流电机的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
直流电机起动保护与运行监护控制器
本技术涉及工业控制领域，尤其涉及一种提供直流电机起动保护和运行监护的控制器。
技术介绍
在直流电机起动过程中，电机起动瞬间接通电源，电枢仍在静止状态，转速没有变化，而电枢绕组电阻很小，如果把额定电压直接施加在电枢两端，则起动电流可达到额定电流的1(Γ20倍。常用的起动方法:①直接起动，只适合容量小的直流电机电枢回路中串电阻，只能将起动电流限制在2-2.5倍额定电流的范围内；③降压起动，降压设备投资大。 对直流电机运行保护，如过流、过压欠压、过载、过热等保护电路在直流电机的运用中随处可见；直流电机控制器也有很多，部分控制器还提供了对电机运行的保护，但是没有融入起动保护。 因此，本技术提出一种控制器既可以实现起动保护，也可以完成运行保护，还能对电机进行控制的直流电机起动保护与运行监护控制器。
技术实现思路
本技术目的在于提出一种直流电机起动保护与运行监护控制器，该控制器可以使电机起动电流趋于平滑上升，在起动过程中不会出现大电流；完成起动后自动对电机进行保护；还能根据外部控制信号控制电机。 为了实现上述目的，本技术提出的直流电机起动保护与运行监护控制器，包括电流采集模块、电压采集模块、微控制器、电机驱动模块、显示模块、外部控制接口、键盘以及通讯模块。 所述的直流电机起动保护与运行监护控制器，电流采集模块的霍尔电流传感器与微控制器的ADC端口相连；电压采集模块的电压变换器与微控制器的ADC端口相连。 所述的直流电机起动保护与运行监护控制器，具有控制通路；包括外部控制接口、电机驱动模块，外部控制接口通过微控制器与电机驱动模块相连。 所述的直流电机起动保护与运行监护控制器，具有附加模块；包括显示模块、键盘、通讯模块，显示模块与键盘连接在微控制器GP1 口 ；通讯模块与微控制器具有通讯功能的CAN、USART端口相连。 与现有技术相比，本技术具有以下特点。 ①该控制器可以使电机起动电流趋于平滑上升，在起动过程中不会出现大电流；完成起动后自动对电机进行保护；还能根据外部控制信号控制电机。 ②该控制器集成了起动保护、运行保护、运行控制三种功能于一体，通过该控制器，无需添加其他器件就可以对电机进行保护和控制。 ③该控制器可以使电机在起动过程中电流平滑上升至额定值，可减小因电流冲击造成直流电机温度升高和机械可靠性降低，延长电机的使用寿命。 ④采用脉宽调制技术对电机起动和运行进行控制，克服了常用的起动方法受到应用场合和电机类型限制的缺陷。 ⑤控制器具有可移植性，电机在使用前，用户只需输入该电机的额定电流、额定电压，控制器就可以自行运算出对该电机保护的各项参数，自动完成电机进行保护。 【附图说明】 图1是本技术直流电机起动保护与运行监护控制器原理框图。 图2是本技术直流电机起动保护与运行监护控制器电机驱动原理框图。 图3是本技术直流电机起动保护与运行监护控制器键盘。 【具体实施方式】 作为一种优选方案，本技术所述的微控制器选用STM32，该芯片内部集成了ADC采集、CAN总线、USART通讯等模块；显示模块选用IXD显示屏；电机驱动模块中驱动芯片选用IR2110，场效应管选用IRF540。 下面结合附图对本技术作进一步描述。 图1为本技术提供的直流电机起动保护与运行监护控制器的原理框图，包括电流采集模块、电压采集模块、微控制器、电机驱动模块、显示模块、外部控制接口、键盘以及通讯模块。所述电流采集模块主要由霍尔电流传感器和STM32芯片内部集成的ADC采集功能块组成；电压采集模块主要由电压变换器和STM32芯片内部集成的ADC采集功能块组成；电机驱动模块由电机驱动芯片IR2110和由场效应晶体管IRF540搭建的桥式驱动电路构成，如图2所示；显示模块LCD实时显示电机运行的各项参数；外部控制接口由光电隔离电路和微控制器的I/O端口组成；键盘为普通数字键盘及一些功能键组成，如图3所示；通讯模块用于向其他节点或上位机传输电机运行参数或进行写参数操作。 所述直流电机起动保护与运行监护控制器，具体实施步骤如下: ①电流采集；霍尔电流传感器与STM32芯片具有ADC采集功能的端口连接，接通电机和电源后，霍尔电流传感器采集通过电机的电流值，然后转换成电压值输出，STM32的ADC端口实时采集该电压值，然后变换得到电流值。 ②电压采集；直流电压变换器与STM32芯片具有ADC采集功能的端口连接，直流电压变换器将电机两端的电压变换到STM32可以采集的电压范围内，通过ADC采集将变换后的电压值输入微控制器，然后变换得到实时的电压值。 ③起动过程中，STM32将实时的电流值与额定电流值和设定变化趋势进行分析处理，然后调节输出的脉宽调制的参数(频率、占空比)，以此调节电机两端的电压、调整电流值在设定的范围内，直到电机完成起动；在电机运行过程中，STM32将变换后得到的实时的电流值、电压值与额定值进行比较，如果出现实时值过大或过小，也就是常说的过流、过压、欠压的情况，就会输出故障警示信号，并在LCD上显示出故障原因及相应的值，严重时切断电源。 ④电机控制；控制通路包括外部控制接口、电机驱动模块，外部控制接口通过微控制器与电机驱动模块相连，运行过程中，调节电机正转、反转、制动，可以通过外部控制接口输入相应的控制信号控制电机，也可以通过通讯端口用写参数的方式进行控制。 ⑤附加模块；括显示模块、键盘、通讯模块，显示模块与键盘连接在微控制器GP1口 ；通讯模块与微控制器具有通讯功能的CAN、USART端口相连，需要了解电机的运行状态，可根据显示模块的提示通过键盘查询电机的各项运行参数，也可以将CAN总线和USART通讯接口与上位机相连，读出电机的相关参数。 以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所做的任何人修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
直流电机起动保护与运行监护控制器，其特征在于，包括电流采集模块、电压采集模块、微控制器、电机驱动模块、显示模块、外部控制接口、键盘以及通讯模块；所述电流采集模块由霍尔电流传感器和微控制器内部集成的ADC采集功能块组成；电压采集模块由电压变换器和微控制器内部集成的ADC采集功能块组成；电机驱动模块由电机驱动芯片和桥式驱动电路构成；外部控制接口由光电隔离电路和微控制器的I/O端口组成。

【技术特征摘要】
1.直流电机起动保护与运行监护控制器，其特征在于，包括电流采集模块、电压采集模块、微控制器、电机驱动模块、显示模块、外部控制接口、键盘以及通讯模块；所述电流采集模块由霍尔电流传感器和微控制器内部集成的ADC采集功能块组成；电压采集模块由电压变换器和微控制器内部集成的ADC采集功能块组成；电机驱动模块由电机驱动芯片和桥式驱动电路构成；外部控制接口由光电隔离电路和微控制器的I/O端口组成。2.根据权利要求1所述的直流电机起动保护与运行监护控制器，其特征在于:电流采集模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：余松科，方方，黄洪全，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：新型
国别省市：四川;51