一種高端智能變頻控制電路的製作方法

2023-10-18 04:45:39 2

專利名稱：一種高端智能變頻控制電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種控制電路，特別涉及一種針對電動執行機構變頻器的高端智能變頻控制電路。
背景技術：
目前隨著變頻器技術逐漸發展，變頻器也被引入了自動化控制行業中。變頻器以其穩定可靠、能耗低、可調速等優點受到執行機構行業的重視，但目前還沒有針對電動執行機構變頻器的控制電路。
發明內容鑑於現有技術存在的缺陷，本實用新型提供了一種針對電動執行機構變頻器的高端智能變頻控制電路。本實用新型為實現上述目的，採用的技術方案是:一種高端智能變頻控制電路，其特徵在於:包括電源電路、單片機及外圍電路、相序檢測電路、信號模數轉換電路、反饋數模轉換電路、傳感器模數轉換電路、遠程手動控制及行程限制和驅動部分電路，所述單片機及外圍電路分別與電源電路、相序檢測電路、信號模數轉換電路、反饋數模轉換電路、傳感器模數轉換電路、遠程手動控制及行程限制和驅動部分電路連接，所述電源電路與相序檢測電路連接；所述電源電路連接關係為:變壓器BI的初級線圈同名端I接電源U，變壓器BI的初級線圈異名端2接電源V，變壓器BI次級線圈同名端的7接矽整流橋Dl的交流輸入端2，變壓器BI的次級線圈異名端的8端接矽整流橋Dl的交流輸入端4，變壓器BI的次級線圈同名端11接矽整流橋D2的交流輸入端2，變壓器BI的初級線圈異名端12、接矽整流橋D2的交流輸入端4，矽整流橋Dl的直流輸出端I分別接電容C31的正極、穩壓三極體U4的I端並提供+15V電源，矽整流橋Dl的直流輸出端3分別接電容C31、電容C33的負極、電容C34的一端、穩壓三極體U4的2端並接地GND，穩壓三極體U4的3端接電容C33的正極、電容C34的另一端並提供+5V電源；矽整流橋D2的直流輸出端I分別接電容C32的正極、穩壓三極體U5的I端，矽整流橋D2的直流輸出端3分別接電容C32、電容C35的負極、電容C36的一端、穩壓三極體U5的2端並接地AGND，穩壓三極體U5的3端接電容C35的正極、電容C36的另一端並提供+5V電源；所述單片機及外圍電路連接關係為，電阻Rll的一端和二極體Dll的K極接正電源，電阻Rll的另一端和二極體Dll的A極和電容C17的一端接單片機Ul的復位輸入引腳RESET端，電容C17的另一端接地；晶振Yl的一端和電容Cll的一端接單片機Ul的反向振蕩放大器的輸出引腳XTALl端，電容Cll的另一端接地，晶振Yl的另一端和電容C12的一端接單片機Ul的反向振蕩放大器與片內時鐘操作電路的輸入引腳XTAL2端，電容C12的另一端接地；單片機Ul的電源輸入引腳VCC端接電源+5V，單片機Ul的A/D轉換器的電源輸入引腳AVCC端接電源+5A，單片機Ul的電源地GND端接GND ；電容C15的一端接單片機A/D的模擬基準輸入引腳AREF，電容C16的一端接+5A，電容C15、電容C16的另一端接公共地AGND ；電源+5V和電源+5A之間以及電源地GND和公共地AGND之間用電感LI和電感L2相連；電容C13和C14的一端接+5V電源，電容C13和C14的另一端接接電源地GND ；電阻R12、R13、R14、R15的一端接+5V電源，電阻R12的另一端和Jl的I腳接單片機Ul的57腳PF4埠，電阻R13的另一端和Jl的3腳接單片機Ul的55腳PF6埠，電阻R14的另一端和Jl的5腳接單片機Ul的55腳PF5埠，電阻R15的另一端和Jl的9腳接單片機及外圍電路的單片機Ul的54腳PF7埠，Jl的4腳和7腳接+5V電源，Jl的2腳和10腳接電源地GND ；所述的相序檢測電路連接關係為:電源U相一路經過電阻R804和R807連接到檢測晶片U15的I腳，電阻R804和R807的串聯端接電阻R811的一端，電源V相一路經過電阻R805和R808連接到檢測晶片U15的2腳，電阻R805和R808的串聯端接電阻R812的一端，電源W相一路經過電阻R806和R809連接到檢測晶片U15的3腳，電阻R806和R809的串聯端接電阻R813的一端，電源U相另一路經過電阻R801和二極體D81接電容C82、電容CS I的一端、二極體D84的陰極、瞬變電壓抑制二極體D85的一端、檢測晶片U15的14腳，電源V相另一路經過電阻R802、二極體D82接檢測晶片U15的14腳，電源W相另一路經過電阻R803、二極體D83接檢測晶片U15的14腳，電阻R811、電阻R812、電阻R813的另一端相接，電阻R811的另一端經過電阻R814、電阻R817接檢測晶片U15的14腳，電阻R812的另一端經過電阻R815、電阻R818接檢測晶片U15的14腳，電阻R813的另一端經過電阻R816、電阻R819接檢測晶片U15的14腳，電容C82、電容C81、瞬變電壓抑制二極體D85的另一端及二極體D84的陽極相接並分別接電容C83、電容C84、電阻R810、電阻R820的一端及電阻R813的另一端、檢測晶片U15的7腳、4腳，電容C83的另一端接檢測晶片U15的13腳，電容C84的另一端接地，檢測晶片U15的8腳、9腳分別連接到單片機及外圍電路的單片機Ul的PA4和PA5埠，電阻R810另一端分別接檢測晶片U15的9腳、單片機及外圍電路的單片機Ul的46腳PA5，電阻R820的另一端分別接檢測晶片U15的8腳、單片機及外圍電路的單片機Ul的47腳PA4 ；所述信號模數轉換電路連接關係為:A/D轉換晶片U6的8腳VCC端接+5V電源及電容C41、電容C42、電阻R41的一端，A/D轉換晶片U6的7腳CLK、6腳DATA、5腳CONV分別接單片機及外圍電路的單片機Ul的27腳PD2埠、26腳PDl埠和25腳PDO埠，電容C41和電容C42的另一端AGNDl，電阻R41的另一端接電阻R42、電容C44、電容C45的一端及穩壓晶片U7的I腳、A/D轉換晶片U6的I腳VREF，電阻R42的另一端接電阻R43的一端及穩壓晶片U7的8腳，電阻R43、電容C44、電容C45的另一端接穩壓晶片U7的2腳、3腳、6腳、7腳及AGNDl，給定反饋信號接口 P4的I腳與瞬態抑制二極體D41的一端和二極體D42的陽極相連，二極體D42的陰極與運算放大器U8B的8腳、線性光耦U9的2腳、穩壓二極體D43的陰極和電容C47的一端相連，給定反饋信號接口 P4的2腳與瞬態抑制二極體D41的另一端、電阻R46、電阻R47的一端相連，電阻R46的另一端與線性光稱U9的3腳、電阻R48的一端、運算放大器U8B的4腳、三極體Ql的集電極、穩壓二極體D43的陽極和電容C47的另一端相連，電阻R47的另一端與線性光耦U9B的4腳、運算放大器U8B的5腳相連，電阻R48的另一端與運算放大器U8B的6腳及電容C48的一端相連，電容R48的另一端與運算放大器U8B的7腳和三極體Ql的基極相連，三極體Ql的發射極經過電阻R49接在線性光耦U9A的I腳，線性光耦U9C的6腳接運算放大器U8A的2腳及電阻R45、電容C46的一端，線性光耦U9C的5腳和運算放大器U8A的3腳接AGNDl，電阻R45和電容C46的另一端接在運算放大器U8的I腳、電阻R44的一端，電阻R44的另一端接轉換晶片U6的2腳IN+及電容C43的一端，電容C43的另一端接A/D轉換晶片U6的3腳IN_、4腳GND及AGNDl ；所述反饋數模轉換電路連接關係為:D/A數模轉換晶片UlO的I腳DIN、2腳SCLK和3腳CS分別接單片機及外圍電路的單片機Ul的51腳PA0、50腳PAl和49腳，D/A數模轉換晶片UlO的8腳VCC接電阻R51的一端及電源+5V，D/A數模轉換晶片UlO的5腳接電容C51、電容C52的一端、穩壓晶片Ull的2腳、3腳、6腳、7腳及AGND1，D/A數模轉換晶片UlO的6腳接電容C51、電容C52、電阻R51的另一端及穩壓晶片Ull的I腳、8腳、AGNDl，電感L4接在GND和AGNDl之間，電容C56接在電源+5V和AGNDl之間，D/A數模轉換晶片UlO的輸出端7腳經過電阻R25接電容C53的一端、運算放大器U12B的6腳和線性光耦U13的3腳，線性光耦U13的4腳、運算放大器U12B的5腳、4腳和三極體Q2的集電極均接在AGNDl上，運算放大器U12B的7腳、電容C53的另一端、三極體Q2的基極相連，三極體Q2的發射極接在線性光耦U13的I腳，線性光耦U13的2腳經過電阻R53接在+5電源上，二極體D52的陽極、三極體Q5的集電極、三極體Q3的集電極和電阻R54的一端接信號模數轉換電路的給定反饋信號接口 P4的3腳，二極體D52的陰極接穩壓二極體D53的陰極和瞬態穩壓二極體D54的I腳，穩壓二極體D53的陽極、瞬態穩壓二極體D54的2腳、電阻R58及電阻R59的一端接電路的給定反饋信號接口 P4的4腳，電阻R58的另一端與線性光耦U13的5腳和運算放大器U12A的3腳相連，電阻R59的另一端接線性光耦U13的6腳、運算放大器U12A的4腳、、三極體Q4的發射極及電阻R57、電阻R56、電阻R55、電容C54的一端，電阻R57的另一端與運算放大器U12A的2腳及電容C55的一端相連，運算放大器U12A的I腳、電容C55的另一端和三極體Q5的基極相連，運算放大器U12A的8腳與電容C54的另一端、穩壓二極體D51的陰極及三極體Q3的發射極相連，三極體Q5的發射極與電阻R56的另一端相連，穩壓二極體D51的陽極與三極體Q4的基極和電阻R55的另一端相連，電阻R54的另一端與三極體Q3的基極和三極體Q4的集電極相連；所述位置傳感器模數轉換電路連接關係為:A/D轉換晶片U3的8腳VCC端接+5A，位置傳感器接口 P2的I腳接A/D轉換晶片U3的I腳VREF端，P2的2腳接電容C25、電容C26、A/D轉換晶片U3的2腳IN+端，P2的3腳接電阻R24的一端，電阻R24的另一端接電容C25、電容C26、電感L3的一端及A/D轉換晶片U3的3腳IN-、4腳GND端，電感L3的另一端接地GND，A/D轉換晶片U3的7腳CLK、6腳DATA、5腳CONV分別接單片機及外圍電路的單片機Ul的32腳Η)7、31腳PD6和30腳TO5，電容C21和電容C22接在+5A電源和AGNDl之間，電阻R21的一端接+5A電源，電阻R21的另一端接穩壓晶片U2的I腳、電阻R22、電容C23、電容C24的一端並接在A/D轉換晶片U3的I腳VREF，電阻R22的另一端和電阻R23的一端一同連接在穩壓晶片U2的8腳，電阻R23的另一端接穩壓晶片U2的2腳、3腳、6腳、7腳及電容C23、電容C24的另一端及AGNDl ；所述遠程手動控制、行程限制和驅動部分電路連接關係為:接口 P6為行程限位和熱保護接口，接口 P6的4腳接+15V，接口 P6的3腳經過電阻R702接光耦01的I腳，接口P6的2腳經過電阻R704接光耦02的I腳，接口 P6的I腳經過電阻R706接光耦03的I腳；接口 P7為遠程手動控制接口，接口 P7的5腳接+15，接口 P7的4腳經過電阻R710接光耦05的I腳，接口 P7的3腳經過電阻R712接光耦06的I腳，接口 P7的2腳經過電阻R714接光耦07的I腳，接口 P7的I腳經過電阻R708接光耦04的I腳；光耦01、光耦02、光耦
03、光耦04、光耦05、光耦06、光耦07的2腳均接IGND，光耦01、光耦02、光耦03、光耦04、光耦05、光耦06、光耦07的3腳均接GND，IGND和GND之間用電感L7連接，電源+5V分別經過電阻R701、電阻R703、電阻R705、電阻R707、電阻R709、電阻R711、電阻R713、電阻R715、電阻R716接在光耦01、光耦02、光耦03、光耦04、光耦05、光耦06、光耦07、光耦08、光耦09的4腳上再分別接在單片機及外圍電路的單片機41腳PC6、40腳PC5、39腳PC4、38腳PC3、37腳PC2、36腳PCl、35腳PCO、46腳PA5、47腳PA4埠上；驅動部分的驅動信號由單片機及外圍電路的單片機17腳PB7和16腳PB6埠輸出經過電阻R718和電阻R720分別接在光耦010和腳011的I腳上，光耦010和腳011的2腳均接GND，接口 P8為變頻器驅動埠，接口 P8的I腳為驅動端提供高電位V+分別經過電阻R717和電阻R719接在光耦010和光耦011的4腳上，同時光耦010的4腳接在接口 P8的3腳上作為開信號，光耦011的4腳接在接口 P8的2腳上作為關信號，光耦010和011的3腳均接接口 P8的6腳作為驅動信號的公共端，接口 P8的4腳和5腳作為串口通訊端與單片機Ul相連，單片機通過串口通訊端對變頻器進行調速控制。高電位V+分別經過電阻R721和電阻R724接在光耦012的I腳和光耦013的4腳，光耦013的4腳與接口 P8的4腳相連，電源+5V分別經過電阻R722和R723接在光耦012的4腳和光耦013的I腳，光耦012的2腳與接口 P8的5腳相連，光耦012的3腳接GND，光耦012的4腳與單片機Ul的45腳PA6埠相連，光耦013的2腳與單片機Ul的44腳PA7埠相連，光耦013的3腳與接口 P8的6腳相連。
本實用新型專利的特點是:該控制電路提供了一種穩定可靠的變頻器驅動方案，應用於高端智能變頻執行機構穩定可靠，控制精度高。

圖1為本實用新型的電路連接框圖；圖2為本實用新型的單片機及外圍電路的電路圖；圖3為本實用新型的信號模數轉換電路的電路圖；圖4為本實用新型的反饋數模轉換電路的電路圖；圖5為本實用新型的遠程手動控制及行程限制和驅動電路的電路圖；圖6為本實用新型的位置傳感器模數轉換電路的電路圖；圖7為本實用新型的電源電路的電路圖；圖8為本實用新型的相序檢測電路的電路圖。
具體實施方式
如圖1所7]^，聞端智能變頻控制電路，包括電源電路、單片機及外圍電路、相序檢測電路、信號模數轉換電路、反饋數模轉換電路、傳感器模數轉換電路、遠程手動控制及行程限制和驅動部分電路，單片機及外圍電路分別與電源電路、相序檢測電路、信號模數轉換電路、反饋數模轉換電路、傳感器模數轉換電路、遠程手動控制及行程限制和驅動部分電路連接，電源電路與相序檢測電路連接。如圖7所示，電源電路連接關係為，變壓器BI的初級線圈同名端I接電源U，變壓器BI的初級線圈異名端2接電源V，變壓器BI次級線圈同名端的7接矽整流橋Dl的交流輸入端2，變壓器BI的次級線圈異名端的8端接矽整流橋Dl的交流輸入端4，變壓器BI的次級線圈同名端11接矽整流橋D2的交流輸入端2，變壓器BI的初級線圈異名端12、接矽整流橋D2的交流輸入端4，矽整流橋Dl的直流輸出端I分別接電容C31的正極、穩壓三極體U4的I端並提供+15V電源，矽整流橋Dl的直流輸出端3分別接電容C31、電容C33的負極、電容C34的一端、穩壓三極體U4的2端並接地GND，穩壓三極體U4的3端接電容C33的正極、電容C34的另一端並提供+5V電源；矽整流橋D2的直流輸出端I分別接電容C32的正極、穩壓三極體U5的I端，矽整流橋D2的直流輸出端3分別接電容C32、電容C35的負極、電容C36的一端、穩壓三極體U5的2端並接地AGND，穩壓三極體U5的3端接電容C35的正極、電容C36的另一端並提供+5V電源。如圖2所示，單片機及外圍電路連接關係為，電阻Rll的一端和二極體Dll的K極接正電源，電阻Rll的另一端和二極體Dll的A極和電容C17的一端接單片機Ul的復位輸入引腳RESET端，電容C17的另一端接地；晶振Yl的一端和電容Cll的一端接單片機Ul的反向振蕩放大器的輸出引腳XTALl端，電容Cll的另一端接地，晶振Yl的另一端和電容C12的一端接單片機Ul的反向振蕩放大器與片內時鐘操作電路的輸入引腳XTAL2端，電容C12的另一端接地；單片機Ul的電源輸入引腳VCC端接電源+5V，單片機Ul的A/D轉換器的電源輸入引腳AVCC端接電源+5A，單片機Ul的電源地GND端接GND ;電容C15的一端接單片機A/D的模擬基準輸入引腳AREF，電容C16的一端接+5A，電容C15、電容C16的另一端接公共地AGND ；電源+5V和電源+5A之間以及電源地GND和公共地AGND之間用電感LI和電感L2相連；電容C13和C14的一端接+5V電源，電容C13和C14的另一端接接電源地GND ；電阻R12、R13、R14、R15的一端接+5V電源，電阻R12的另一端和Jl的I腳接單片機Ul的57腳PF4埠，電阻R13的另一端和Jl的3腳接單片機Ul的55腳PF6埠，電阻R14的另一端和Jl的5腳接單片機Ul的55腳PF5埠，電阻R15的另一端和Jl的9腳接單片機及外圍電路的單片機Ul的54腳PF7埠，Jl的4腳和7腳接+5V電源，Jl的2腳和10腳接電源地GND。如圖8所示,相序檢測電路連接關係為:電源U相一路經過電阻R804和R807連接到檢測晶片U15的I腳，電阻R804和R807的串聯端接電阻R811的一端，電源V相一路經過電阻R805和R808連接到檢測晶片U15的2腳，電阻R805和R808的串聯端接電阻R812的一端，電源W相一路經過電阻R806和R809連接到檢測晶片U15的3腳，電阻R806和R809的串聯端接電阻R813的一端，電源U相另一路經過電阻R801和二極體D81接電容C82、電容CS I的一端、二極體D84的陰極、瞬變電壓抑制二極體D85的一端、檢測晶片U15的14腳，電源V相另一路經過電阻R802、二極體D82接檢測晶片U15的14腳，電源W相另一路經過電阻R803、二極體D83接檢測晶片U15的14腳，電阻R811、電阻R812、電阻R813的另一端相接，電阻R811的另一端經過電阻R814、電阻R817接檢測晶片U15的14腳，電阻R812的另一端經過電阻R815、電阻R818接檢測晶片U15的14腳，電阻R813的另一端經過電阻R816、電阻R819接檢測晶片U15的14腳，電容C82、電容C81、瞬變電壓抑制二極體D85的另一端及二極體D84的陽極相接並分別接電容C83、電容C84、電阻R810、電阻R820的一端及電阻R813的另一端、檢測晶片U15的7腳、4腳，電容C83的另一端接檢測晶片U15的13腳，電容C84的另一端接地，檢測晶片U15的8腳、9腳分別連接到單片機及外圍電路的單片機Ul的PA4和PA5埠，電阻R810另一端分別接檢測晶片U15的9腳、單片機及外圍電路的單片機Ul的46腳PA5，電阻R820的另一端分別接檢測晶片U15的8腳、單片機及外圍電路的單片機Ul的47腳PA4。如圖3所示，信號模數轉換電路連接關係為:A/D轉換晶片U6的8腳VCC端接+5V電源及電容C41、電容C42、電阻R41的一端，A/D轉換晶片U6的7腳CLK、6腳DATA、5腳CONV分別接單片機及外圍電路的單片機Ul的27腳PD2埠、26腳PDl埠和25腳PDO埠，電容C41和電容C42的另一端AGND1，電阻R41的另一端接電阻R42、電容C44、電容C45的一端及穩壓晶片U7的I腳、A/D轉換晶片U6的I腳VREF，電阻R42的另一端接電阻R43的一端及穩壓晶片U7的8腳，電阻R43、電容C44、電容C45的另一端接穩壓晶片U7的2腳、3腳、6腳、7腳及AGND1，給定反饋信號接口 P4的I腳與瞬態抑制二極體D41的一端和二極體D42的陽極相連，二極體D42的陰極與運算放大器U8B的8腳、線性光耦U9的2腳、穩壓二極體D43的陰極和電容C47的一端相連，給定反饋信號接口 P4的2腳與瞬態抑制二極體D41的另一端、電阻R46、電阻R47的一端相連，電阻R46的另一端與線性光稱U9的3腳、電阻R48的一端、運算放大器U8B的4腳、三極體Ql的集電極、穩壓二極體D43的陽極和電容C47的另一端相連，電阻R47的另一端與線性光耦U9B的4腳、運算放大器U8B的5腳相連，電阻R48的另一端與運算放大器U8B的6腳及電容C48的一端相連，電容R48的另一端與運算放大器U8B的7腳和三極體Ql的基極相連，三極體Ql的發射極經過電阻R49接在線性光耦U9A的I腳，線性光耦U9C的6腳接運算放大器U8A的2腳及電阻R45、電容C46的一端，線性光耦U9C的5腳和運算放大器U8A的3腳接AGNDl，電阻R45和電容C46的另一端接在運算放大器U8的I腳、電阻R44的一端，電阻R44的另一端接轉換晶片U6的2腳IN+及電容C43的一端，電容C43的另一端接A/D轉換晶片U6的3腳IN_、4腳GND及AGNDl0如圖4所示，反饋數模轉換電路連接關係為:D/A數模轉換晶片UlO的I腳DIN、2腳SCLK和3腳CS分別接單片機及外圍電路的單片機Ul的51腳PA0、50腳PAl和49腳，D/A數模轉換晶片UlO的8腳VCC接電阻R51的一端及電源+5V，D/A數模轉換晶片UlO的5腳接電容C51、電容C52的一端、穩壓晶片Ull的2腳、3腳、6腳、7腳及AGND1，D/A數模轉換晶片UlO的6腳接電容C51、電容C52、電阻R51的另一端及穩壓晶片Ull的I腳、8腳、AGNDI,電感L4接在GND和AGNDl之間，電容C56接在電源+5V和AGNDl之間，D/A數模轉換晶片UlO的輸出端7腳經過電阻R25接電容C53的一端、運算放大器U12B的6腳和線性光耦U13的3腳，線性光耦U13的4腳、運算放大器U12B的5腳、4腳和三極體Q2的集電極均接在AGNDl上，運算放大器U12B的7腳、電容C53的另一端、三極體Q2的基極相連，三極體Q2的發射極接在線性光耦U13的I腳，線性光耦U13的2腳經過電阻R53接在+5電源上，二極體D52的陽極、三極體Q5的集電極、三極體Q3的集電極和電阻R54的一端接信號模數轉換電路的給定反饋信號接口 P4的3腳，二極體D52的陰極接穩壓二極體D53的陰極和瞬態穩壓二極體D54的I腳，穩壓二極體D53的陽極、瞬態穩壓二極體D54的2腳、電阻R58及電阻R59的一端接電路的給定反饋信號接口 P4的4腳，電阻R58的另一端與線性光耦U13的5腳和運算放大器U12A的3腳相連，電阻R59的另一端接線性光耦U13的6腳、運算放大器U12A的4腳、、三極體Q4的發射極及電阻R57、電阻R56、電阻R55、電容C54的一端，電阻R57的另一端與運算放大器U12A的2腳及電容C55的一端相連，運算放大器U12A的I腳、電容C55的另一端和三極體Q5的基極相連，運算放大器U12A的8腳與電容C54的另一端、穩壓二極體D51的陰極及三極體Q3的發射極相連，三極體Q5的發射極與電阻R56的另一端相連，穩壓二極體D51的陽極與三極體Q4的基極和電阻R55的另一端相連，電阻R54的另一端與三極體Q3的基極和三極體Q4的集電極相連。如圖6所示，位置傳感器模數轉換電路連接關係為:A/D轉換晶片U3的8腳VCC端接+5A，位置傳感器接口 P2的I腳接A/D轉換晶片U3的I腳VREF端，P2的2腳接電容C25、電容C26、A/D轉換晶片U3的2腳IN+端，P2的3腳接電阻R24的一端，電阻R24的另一端接電容C25、電容C26、電感L3的一端及A/D轉換晶片U3的3腳IN-、4腳GND端，電感L3的另一端接地GND，A/D轉換晶片U3的7腳CLK、6腳DATA、5腳CONV分別接單片機及外圍電路的單片機Ul的32腳PD7、31腳PD6和30腳PD5，電容C21和電容C22接在+5A電源和AGNDl之間，電阻R21的一端接+5A電源，電阻R21的另一端接穩壓晶片U2的I腳、電阻R22、電容C23、電容C24的一端並接在A/D轉換晶片U3的I腳VREF，電阻R22的另一端和電阻R23的一端一同連接在穩壓晶片U2的8腳，電阻R23的另一端接穩壓晶片U2的2腳、3腳、6腳、7腳及電容C23、電容C24的另一端及AGND1。如圖5所示，遠程手動控制、行程限制和驅動部分電路連接關係為，接口 P6為行程限位和熱保護接口，接口 P6的4腳接+15V，接口 P6的3腳經過電阻R702接光耦01的I腳，接口 P6的2腳經過電阻R704接光耦02的I腳，接口 P6的I腳經過電阻R706接光耦03的I腳；接口 P7為遠程手動控制接口，接口 P7的5腳接+15，接口 P7的4腳經過電阻R710接光耦05的I腳，接口 P7的3腳經過電阻R712接光耦06的I腳，接口 P7的2腳經過電阻R714接光耦07的I腳，接口 P7的I腳經過電阻R708接光耦04的I腳；光耦01、光耦
02、光耦03、光耦04、光耦05、光耦06、光耦07的2腳均接IGND，光耦01、光耦02、光耦03、光耦04、光耦05、光耦06、光耦07的3腳均接GND，IGND和GND之間用電感L7連接，電源+5V分別經過電阻R701、電阻R703、電阻R705、電阻R707、電阻R709、電阻R711、電阻R713、電阻R715、電阻R716接在光耦01、光耦02、光耦03、光耦04、光耦05、光耦06、光耦07、光耦08、光耦09的4腳上再分別接在單片機及外圍電路的單片機41腳PC6、40腳PC5、39腳PC4、38腳PC3、37腳PC2、36腳PC1、35腳PCO、46腳PA5、47腳PA4埠上；驅動部分的驅動信號由單片機及外圍電路的單片機17腳PB7和16腳PB6埠輸出經過電阻R718和電阻R720分別接在光耦010和腳011的I腳上，光耦010和腳011的2腳均接GND，接口 P8為變頻器驅動埠，接口 P8的I腳為驅動端提供高電位V+分別經過電阻R717和電阻R719接在光耦010和光耦011的4腳上，同時光耦010的4腳接在接口 P8的3腳上作為開信號，光耦011的4腳接在接口 P8的2腳上作為關信號，光耦010和011的3腳均接接口 P8的6腳作為驅動信號的公共端，接口 P8的4腳和5腳作為串口通訊端與單片機Ul相連，單片機通過串口通訊端對變頻器進行調速控制。高電位V+分別經過電阻R721和電阻R724接在光耦012的I腳和光耦013的4腳，光耦013的4腳與接口 P8的4腳相連，電源+5V分別經過電阻R722和R723接在光耦012的4腳和光耦013的I腳，光耦012的2腳與接口 P8的5腳相連，光耦012的3腳接GND，光耦012的4腳與單片機Ul的45腳PA6埠相連，光耦013的2腳與單片機Ul的44腳PA7埠相連，光耦013的3腳與接口 P8的6腳相連。該控制電路的電源電路為整個電路提供電源，單片機通過檢測接收到的相序檢測、行程限制信號判斷執行機構正常狀態，當出現電源不正常或行程限位、過力矩等狀況時執行機構不動作，並輸出報警信號，如果各種狀態正常進而分析遠程手動控制信號，如果手動控制信號使能，那麼根據手動控制信號控制執行機構，如果手動控制信號為禁止，那麼單片機通過對比信號模數轉換數據和位置傳感器模數轉換數據來判斷是否驅動變頻器動作，並通過驅動部分輸出控制電壓信號，並通過通訊埠控制變頻器進而控制電機轉速達到智能變頻的效果。同時通過反饋數模轉換電路輸出位置信號。此高端智能變頻控制電路工作時，單片機首先根據報警信號判斷行程、熱保護、三相電源是否正常；檢測正常後判斷是否為遠程手動控制，如果是那麼根據遠程手動控制信號進行遠程手動動作，如果不是那麼進入自動控制程序，在自動控制程序中單片機對給定信號轉換的數據和位置傳感器轉換的數據進行比較，如果相同那麼驅動端沒有輸出電壓變頻器沒有動作，如果不同單片機根據比較結果的正負和大小輸出開信號或關信號和變頻器速度控制電壓信號，變頻器根據信號以不同的輸出頻率和開關信號對變頻電機進行控制，同時輸出4-20mA反饋電流信號。實現變頻控制。
權利要求1.一種高端智能變頻控制電路，其特徵在於:包括電源電路、單片機及外圍電路、相序檢測電路、信號模數轉換電路、反饋數模轉換電路、傳感器模數轉換電路、遠程手動控制及行程限制和驅動部分電路，所述單片機及外圍電路分別與電源電路、相序檢測電路、信號模數轉換電路、反饋數模轉換電路、傳感器模數轉換電路、遠程手動控制及行程限制和驅動部分電路連接，所述電源電路與相序檢測電路連接； 所述電源電路連接關係為:變壓器BI的初級線圈同名端I接電源U，變壓器BI的初級線圈異名端2接電源V，變壓器BI次級線圈同名端的7接矽整流橋Dl的交流輸入端2，變壓器BI的次級線圈異名端的8端接矽整流橋Dl的交流輸入端4，變壓器BI的次級線圈同名端11接矽整流橋D2的交流輸入端2，變壓器BI的初級線圈異名端12、接矽整流橋D2的交流輸入端4，矽整流橋Dl的直流輸出端I分別接電容C31的正極、穩壓三極體U4的I端並提供+15V電源，矽整流橋Dl的直流輸出端3分別接電容C31、電容C33的負極、電容C34的一端、穩壓三極體U4的 2端並接地GND，穩壓三極體U4的3端接電容C33的正極、電容C34的另一端並提供+5V電源；矽整流橋D2的直流輸出端I分別接電容C32的正極、穩壓三極體U5的I端，矽整流橋D2的直流輸出端3分別接電容C32、電容C35的負極、電容C36的一端、穩壓三極體U5的2端並接地AGND，穩壓三極體U5的3端接電容C35的正極、電容C36的另一端並提供+5V電源； 所述單片機及外圍電路連接關係為，電阻Rll的一端和二極體Dll的K極接正電源，電阻Rll的另一端和二極體Dll的A極和電容C17的一端接單片機Ul的復位輸入引腳RESET端，電容C17的另一端接地；晶振Yl的一端和電容Cl I的一端接單片機Ul的反向振蕩放大器的輸出引腳XTALl端，電容Cll的另一端接地，晶振Yl的另一端和電容C12的一端接單片機Ul的反向振蕩放大器與片內時鐘操作電路的輸入引腳XTAL2端，電容C12的另一端接地；單片機Ul的電源輸入引腳VCC端接電源+5V，單片機Ul的A/D轉換器的電源輸入引腳AVCC端接電源+5A，單片機Ul的電源地GND端接GND ;電容C15的一端接單片機A/D的模擬基準輸入引腳AREF，電容C16的一端接+5A，電容C15、電容C16的另一端接公共地AGND ；電源+5V和電源+5A之間以及電源地GND和公共地AGND之間用電感LI和電感L2相連；電容C13和C14的一端接+5V電源，電容C13和C14的另一端接接電源地GND ;電阻R12、R13、R14、R15的一端接+5V電源，電阻R12的另一端和Jl的I腳接單片機Ul的57腳PF4埠，電阻R13的另一端和Jl的3腳接單片機Ul的55腳PF6埠，電阻R14的另一端和Jl的5腳接單片機Ul的55腳PF5埠，電阻R15的另一端和Jl的9腳接單片機及外圍電路的單片機Ul的54腳PF7埠，Jl的4腳和7腳接+5V電源，Jl的2腳和10腳接電源地GND ；所述的相序檢測電路連接關係為:電源U相一路經過電阻R804和R807連接到檢測晶片U15的I腳，電阻R804和R807的串聯端接電阻R811的一端，電源V相一路經過電阻R805和R808連接到檢測晶片U15的2腳，電阻R805和R808的串聯端接電阻R812的一端，電源W相一路經過電阻R806和R809連接到檢測晶片U15的3腳，電阻R806和R809的串聯端接電阻R813的一端，電源U相另一路經過電阻R801和二極體D81接電容C82、電容C81的一端、二極體D84的陰極、瞬變電壓抑制二極體D85的一端、檢測晶片U15的14腳，電源V相另一路經過電阻R802、二極體D82接檢測晶片U15的14腳，電源W相另一路經過電阻R803、二極體D83接檢測晶片U15的14腳，電阻R811、電阻R812、電阻R813的另一端相接，電阻R811的另一端經過電阻R814、電阻R817接檢測晶片U15的14腳，電阻R812的另一端經過電阻R815、電阻R818接檢測晶片U15的14腳，電阻R813的另一端經過電阻R816、電阻R819接檢測晶片U15的14腳，電容C82、電容C81、瞬變電壓抑制二極體D85的另一端及二極體D84的陽極相接並分別接電容C83、電容C84、電阻R810、電阻R820的一端及電阻R813的另一端、檢測晶片U15的7腳、4腳，電容C83的另一端接檢測晶片U15的13腳，電容C84的另一端接地，檢測晶片U15的8腳、9腳分別連接到單片機及外圍電路的單片機Ul的PA4和PA5埠，電阻R810另一端分別接檢測晶片U15的9腳、單片機及外圍電路的單片機Ul的46腳PA5，電阻R820的另一端分別接檢測晶片U15的8腳、單片機及外圍電路的單片機Ul 的 47 腳 PA4 ； 所述信號模數轉換電路連接關係為:A/D轉換晶片U6的8腳VCC端接+5V電源及電容C41、電容C42、電阻R41的一端，A/D轉換晶片U6的7腳CLK,6腳DATA、5腳CONV分別接單片機及外圍電路的單片機Ul的27腳PD2埠、26腳PDl埠和25腳PDO埠，電容C41和電容C42的另一端AGNDl，電阻R41的另一端接電阻R42、電容C44、電容C45的一端及穩壓晶片U7的I腳、A/D轉換晶片U6的I腳VREF，電阻R42的另一端接電阻R43的一端及穩壓晶片U7的8腳，電阻R43、電容C44、電容C45的另一端接穩壓晶片U7的2腳、3腳、6腳、7腳及AGNDl，給定反饋信號接口 P4的I腳與瞬態抑制二極體D41的一端和二極體D42的陽極相連，二極體D42的陰極與運算放大器U8B的8腳、線性光耦U9的2腳、穩壓二極體D43的陰極和電容C47的一端相連，給定反饋信號接口 P4的2腳與瞬態抑制二極體D41的另一端、電阻R46、電阻R47的一端相連，電阻R46的另一端與線性光耦U9的3腳、電阻R48的一端、運算放大器U8B的4腳、三極體Ql的集電極、穩壓二極體D43的陽極和電容C47的另一端相連，電阻R47的另一端與線性光耦U9B的4腳、運算放大器U8B的5腳相連，電阻R48的另一端與運算放大器U8B的6腳及電容C48的一端相連，電容R48的另一端與運算放大器U8B的7腳和三極體Ql的基極相連，三極體Ql的發射極經過電阻R49接在線性光耦U9A的I腳，線性光耦U9C的6腳接運算放大器U8A的2腳及電阻R45、電容C46的一端，線性光耦U9C的5腳和運算放大器U8A的3腳接AGNDl，電阻R45和電容C46的另一端接在運算放大器U8的I腳、電阻R44的一端，電阻R44的另一端接轉換晶片U6的2腳IN+及電容C43的一端，電容C43的另一端接A/D轉換晶片U6的3腳IN_、4腳GND及AGNDl ； 所述反饋數模轉換電路連接關係為:D/A數模轉換晶片UlO的I腳DIN、2腳SCLK和3腳CS分別接單片機及外圍電路的單片機Ul的51腳PA0、50腳PAl和49腳，D/A數模轉換晶片UlO的8腳VCC接電阻R51的一端及電源+5V，D/A數模轉換晶片UlO的5腳接電容C51、電容C52的一端、穩壓晶片Ull的2腳、3腳、6腳、7腳及AGND1，D/A數模轉換晶片UlO的6腳接電容C51、電容C52、電阻R51的另一端及穩壓晶片Ull的I腳、8腳、AGND1，電感L4接在GND和AGNDl之間，電容C56接在電源+5V和AGNDl之間，D/A數模轉換晶片UlO的輸出端7腳經過電阻R25接電容C53的一端、運算放大器U12B的6腳和線性光耦U13的3腳，線性光耦U13的4腳、運算放大器U12B的5腳、4腳和三極體Q2的集電極均接在AGNDl上，運算放大器U12B的7腳、電容C53的另一端、三極體Q2的基極相連，三極體Q2的發射極接在線性光耦U13的I腳，線性光耦U13的2腳經過電阻R53接在+5電源上，二極體D52的陽極、三極體Q5的集電極、三極體Q3的集電極和電阻R54的一端接信號模數轉換電路的給定反饋信號接口 P4的3腳，二極體D52的陰極接穩壓二極體D53的陰極和瞬態穩壓二極體D54的I腳，穩壓二極體D53的陽極、瞬態穩壓二極體D54的2腳、電阻R58及電阻R59的一端接電路的給定反饋信號接口 P4的4腳，電阻R58的另一端與線性光耦U13的5腳和運算放大器U12A的3腳相連，電阻R59的另一端接線性光耦U13的6腳、運算放大器U12A的4腳、、三極體Q4的發射極及電阻R57、電阻R56、電阻R55、電容C54的一端，電阻R57的另一端與運算放大器U12A的2腳及電容C55的一端相連，運算放大器U12A的I腳、電容C55的另一端和三極體Q5的基極相連，運算放大器U12A的8腳與電容C54的另一端、穩壓二極體D51的陰極及三極體Q3的發射極相連，三極體Q5的發射極與電阻R56的另一端相連，穩壓二極體D51的陽極與三極體Q4的基極和電阻R55的另一端相連，電阻R54的另一端與三極體Q3的基極和三極體Q4的集電極相連； 所述位置傳感器模數轉換電路連接關係為:A/D轉換晶片仍的8腳￥0:端接+5A，位置傳感器接口 P2的I腳接A/D轉換晶片U3的I腳VREF端，P2的2腳接電容C25、電容C26、A/D轉換晶片U3的2腳IN+端，P2的3腳接電阻R24的一端，電阻R24的另一端接電容C25、電容C26、電感L3的一端及A/D轉換晶片U3的3腳IN-、4腳GND端，電感L3的另一端接地GND，A/D轉換晶片U3的7腳CLK、6腳DATA、5腳CONV分別接單片機及外圍電路的單片機Ul的32腳PD7、31腳PD6和30腳PD5,電容C21和電容C22接在+5A電源和AGNDl之間，電阻R21的一端接+5A電源，電阻R21的另一端接穩壓晶片U2的I腳、電阻R22、電容C23、電容C24的一端並接在A/D轉換晶片U3的I腳VREF，電阻R22的另一端和電阻R23的一端一同連接在穩壓晶片U2的8腳，電阻R23的另一端接穩壓晶片U2的2腳、3腳、6腳、7腳及電容C23、電容C24的另一端及AGNDl ； 所述遠程手動控制、行程限制和驅動部分電路連接關係為:接口 P6為行程限位和熱保護接口，接口 P6的4腳接+15V，接口 P6的3腳經過電阻R702接光耦01的I腳，接口 P6的2腳經過電阻R704接光耦02的I腳，接口 P6的I腳經過電阻R706接光耦03的I腳；接口P7為遠程手動 控制接口，接口 P7的5腳接+15，接口 P7的4腳經過電阻R710接光耦05的I腳，接口 P 7的3腳經過電阻R712接光耦06的I腳，接口 P7的2腳經過電阻R714接光耦07的I腳，接口 P7的I腳經過電阻R708接光耦04的I腳；光耦01、光耦02、光耦03、光耦04、光耦05、光耦06、光耦07的2腳均接IGND，光耦01、光耦02、光耦03、光耦04、光耦05、光耦06、光耦07的3腳均接GND，IGND和GND之間用電感L7連接，電源+5V分別經過電阻R701、電阻R703、電阻R705、電阻R707、電阻R709、電阻R711、電阻R713、電阻R715、電阻R716接在光耦01、光耦02、光耦03、光耦04、光耦05、光耦06、光耦07、光耦08、光耦09的4腳上再分別接在單片機及外圍電路的單片機41腳PC6、40腳PC5、39腳PC4、38腳PC3、37腳PC2、36腳PC1、35腳PC0、46腳PA5、47腳PA4埠上；驅動部分的驅動信號由單片機及外圍電路的單片機17腳PB7和16腳PB6埠輸出經過電阻R718和電阻R720分別接在光耦010和腳011的I腳上，光耦010和腳011的2腳均接GND，接口 P8為變頻器驅動埠，接口 P8的I腳為驅動端提供高電位V+分別經過電阻R717和電阻R719接在光耦010和光耦011的4腳上，同時光耦010的4腳接在接口 P8的3腳上作為開信號，光耦011的4腳接在接口 P8的2腳上作為關信號，光耦010和011的3腳均接接口 P8的6腳作為驅動信號的公共端，接口 P8的4腳和5腳作為串口通訊端與單片機Ul相連，單片機通過串口通訊端對變頻器進行調速控制； 高電位V+分別經過電阻R721和電阻R724接在光耦012的I腳和光耦013的4腳，光耦013的4腳與接口 P8的4腳相連，電源+5V分別經過電阻R722和R723接在光耦012的4腳和光耦013的I腳，光耦012的2腳與接口 P8的5腳相連，光耦012的3腳接GND，光耦012的4腳與單片機Ul的45腳PA6埠相連，光耦013的2腳與單片機Ul的44腳PA7埠相連，光耦0 13的3腳與接口 P8的6腳相連。
專利摘要本實用新型涉及一種控制電路，特別涉及一種針對電動執行機構變頻器的高端智能變頻控制電路。該控制電路包括電源電路、單片機及外圍電路、相序檢測電路、信號模數轉換電路、反饋數模轉換電路、傳感器模數轉換電路、遠程手動控制及行程限制和驅動部分電路；本實用新型專利的特點是該控制電路提供了一種穩定可靠的變頻器驅動方案，應用於高端智能變頻執行機構穩定可靠，控制精度高。
文檔編號H02P27/04GK202998005SQ201220554140
公開日2013年6月12日 申請日期2012年10月26日 優先權日2012年10月26日
發明者苑曉蕾, 金雷, 牟進勇, 張世炎, 陳俊, 劉素豔, 索維 申請人:天津津伯儀表技術有限公司