大慣性電機啟動智能保護裝置的製作方法

2023-09-18 18:29:15 2

本發明涉及棉花加工機械領域，具體是一種大慣性電機啟動智能保護裝置。

背景技術：

目前在棉花加工行業，棉花加工需要的清理設備較多，而且清理設備中都是龐大的高速度運轉刺輥，設備電動機在啟動時，由於刺輥運轉慣性大，啟動時間長，常規的熱繼電器、電動機過流保護器很難起到理想的保護效果，因為有的刺輥要在幾十秒內才能完全啟動，如果將電動機過流保護器設置時間延長來完成啟動，那麼在生產期間如果出現過流時間過長不能及時停機，可能導致電機燒壞。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種大慣性電機啟動智能保護裝置，使大慣性設備的電動機啟動具有智能保護功能。

本發明的技術方案為：

大慣性電機啟動智能保護裝置，包括有主控單片機IC1，分別與主控單片機IC1連接的啟動信號輸入電路、電機電流檢測電路、繼電器控制電路、顯示電路和按鍵電路；

所述的啟動信號輸入電路包括有整流二極體D5，濾波電阻R3、濾波電阻R4、濾波電容C3、濾波電容C4和光耦合器V1，電源模塊的啟動電壓輸出埠INV與整流二極體D5的正極連接，整流二極體D5的負極與濾波電阻R3的一端連接，濾波電容C3的一端、濾波電阻R4的一端均與濾波電阻R3的另一端連接，濾波電容C4的一端、光耦合器V1發光二極體的正極均與濾波電阻R4的另一端連接，濾波電容C3的另一端、濾波電容C4的另一端、光耦合器V1發光二極體的負極均連接中性點N，光耦合器V1光敏三極體的集電極與主控單片機IC1的P1.3埠連接，光耦合器V1光敏三極體的發射極接地；

所述的電機電流檢測電路包括有互感器TA、整流二極體D1—D4、取樣可調電阻R1、濾波電阻R2、濾波電容C1和濾波電容C2，電機M的電流輸出端與互感器TA的輸入端連接，整流二極體D1的正極、整流二極體D2的負極均與互感器TA的輸出端L1連接，整流二極體D3的正極、整流二極體D4的負極均與互感器TA的輸出端L2連接，整流二極體D1的負極、整流二極體D3的負極、取樣可調電阻R1的一端、濾波電容C1的一端均與濾波電阻R2的一端連接，濾波電阻R2的另一端、濾波電容C2的一端均與主控單片機IC1的P1.2埠連接，整流二極體D2的正極、整流二極體D4的正極、取樣可調電阻R1的另一端、濾波電容C1的另一端、濾波電容C2的另一端均接地；

所述的繼電器控制電路包括有繼電器JK1、電阻R5—R7、光耦合器V2、三極體U1、二極體D6和發光管LED，所述的電阻R5的一端與主控單片機IC1的P5.5埠連接，電阻R5的另一端與光耦合器V2發光二極體的負極連接，光耦合器V2發光二極體的正極連接+5V電源，光耦合器V2光敏三極體的集電極、二極體D6的負極、電阻R7的一端、繼電器JK1的一端均與+12V電源連接，電阻R7的另一端與發光管LED的正極連接，光耦合器V2光敏三極體的發射極與電阻R6的一端連接，電阻R6的另一端與三極體U1的基極連接，三極體U1的發射極接地，三極體U1的集電極、二極體D6的正極、發光管LED的負極均與繼電器JK1的另一端連接；

所述的顯示電路包括有移位寄存器IC2、數碼管DS1-DS4、電阻R8-R19和三極體U2-U5，所述的移位寄存器IC2的串行數據輸入端SER與主控單片機IC1的P3.7埠連接，移位寄存器IC2的時鐘輸入埠SRCLK與主控單片機IC1的P1.0埠連接，移位寄存器IC2的時鐘輸入埠RCLK與主控單片機IC1的P1.1埠連接，移位寄存器IC2的八個並行輸出埠分別通過電阻R8-R15與數碼管DS1連接，數碼管DS1-DS4依次串聯連接，三極體U2-U5的集電極分別對應接入數碼管DS1-DS4，三極體U2-U5的基極分別通過電阻R16—R19與主控單片機IC1的P3.6埠、P3.2埠P3.1埠和P3.0埠連接，三極體U2-U5的發射極均與5V電源連接。

所述的電源模塊通過接觸器KB1電磁系統分別與接觸器KB1輔助觸頭的一端、啟動按鈕SB2的一端連接，所述的電源模塊的啟動電壓輸出埠INV接入接觸器KB1電磁系統的輸出端，接觸器KB1輔助觸頭的另一端、啟動按鈕SB2的另一端均與停止按鈕SB1的一端連接，停止按鈕SB1的另一端與所述的繼電器JK1的一端連接，接觸器KB1主觸頭連接於電機M的電流輸出端與隔離開關QS1之間，繼電器JK1的另一端接入到接觸器KB1主觸頭和隔離開關QS1的連接點處。

所述的按鍵電路包括有功能鍵S1、移位鍵S2和數字加鍵S3，功能鍵S1的一端與主控單片機IC1的P1.4埠連接，移位鍵S2的一端與主控單片機IC1的P1.5埠連接，數字加鍵S3的一端與主控單片機IC1的P5.4埠連接，功能鍵S1、移位鍵S2和數字加鍵S3的另一端均接地。

本發明的優點：

本發明主控單片機IC1通過電機電流檢測電路採集實時啟動電流，然後與設定電機保護電流值對比，並將在單位時間內實時電流減少值與在單位時間內設定電流減少值對比對比，然後根據比較結果控制繼電器控制電路實現對電機的通斷控制，避免清理設備出現堵塞或其它故障造成電機過流，造成電機損壞的問題。

附圖說明

圖1是本發明的原理框圖。

圖2是本發明主控單片機的控制流程圖。

圖3是本發明電機與繼電器的電路連接圖。

圖4是本發明主控單片機IC1的結構圖。

圖5是本發明啟動信號輸入電路的電路圖。

圖6是本發明電機電流檢測電路的電路圖。

圖7是本發明繼電器控制電路的電路圖。

圖8是本發明顯示電路的電路圖。

圖9是本發明按鍵電路的電路圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

見圖1，大慣性電機啟動智能保護裝置，包括有主控單片機IC1，分別與主控單片機IC1(見圖4)連接的啟動信號輸入電路、電機電流檢測電路、繼電器控制電路、顯示電路和按鍵電路；

見圖5，啟動信號輸入電路包括有整流二極體D5，濾波電阻R3、濾波電阻R4、濾波電容C3、濾波電容C4和光耦合器V1，電源模塊的啟動電壓輸出埠INV與整流二極體D5的正極連接，整流二極體D5的負極與濾波電阻R3的一端連接，濾波電容C3的一端、濾波電阻R4的一端均與濾波電阻R3的另一端連接，濾波電容C4的一端、光耦合器V1發光二極體的正極均與濾波電阻R4的另一端連接，濾波電容C3的另一端、濾波電容C4的另一端、光耦合器V1發光二極體的負極均連接中性點N，光耦合器V1光敏三極體的集電極與主控單片機IC1的P1.3埠連接，光耦合器V1光敏三極體的發射極接地；電源模塊的啟動電壓經INV進入整流二極體D5、濾波電阻R3、濾波電阻R4、濾波電容C3和濾波電容C4的整流濾波後、通過光耦合器V1下拉後進入主控單片機IC1的P1.3埠，系統產生啟動信號；

其中，見圖3，電源模塊通過接觸器KB1電磁系統分別與接觸器KB1輔助觸頭的一端、啟動按鈕SB2的一端連接，電源模塊的啟動電壓輸出埠INV接入接觸器KB1電磁系統的輸出端，接觸器KB1輔助觸頭的另一端、啟動按鈕SB2的另一端均與停止按鈕SB1的一端連接，停止按鈕SB1的另一端與繼電器JK1的一端連接，接觸器KB1主觸頭連接於電機M的電流輸出端與隔離開關QS1之間，繼電器JK1的另一端接入到接觸器KB1主觸頭和隔離開關QS1的連接點處；

見圖6，電機電流檢測電路包括有互感器TA、整流二極體D1—D4、取樣可調電阻R1、濾波電阻R2、濾波電容C1和濾波電容C2，電機M的電流輸出端與互感器TA的輸入端連接，整流二極體D1的正極、整流二極體D2的負極均與互感器TA的輸出端L1連接，整流二極體D3的正極、整流二極體D4的負極均與互感器TA的輸出端L2連接，整流二極體D1的負極、整流二極體D3的負極、取樣可調電阻R1的一端、濾波電容C1的一端均與濾波電阻R2的一端連接，濾波電阻R2的另一端、濾波電容C2的一端均與主控單片機IC1的P1.2埠連接，整流二極體D2的正極、整流二極體D4的正極、取樣可調電阻R1的另一端、濾波電容C1的另一端、濾波電容C2的另一端均接地；電機啟動後電機M的輸出電流通過互感器TA進入二極體D1-D4整流後進入取樣可調電阻R1，根據電機功率，調整電阻R1使進入主控單片機IC1P1.2埠的檢測電壓在0-5V之間，檢測電壓經主控單片機IC1的AD轉換後換算成相應的電流值；

見圖7，繼電器控制電路包括有繼電器JK1、電阻R5—R7、光耦合器V2、三極體U1、二極體D6和發光管LED，電阻R5的一端與主控單片機IC1的P5.5埠連接，電阻R5的另一端與光耦合器V2發光二極體的負極連接，光耦合器V2發光二極體的正極連接+5V電源，光耦合器V2光敏三極體的集電極、二極體D6的負極、電阻R7的一端、繼電器JK1的一端均與+12V電源連接，電阻R7的另一端與發光管LED的正極連接，光耦合器V2光敏三極體的發射極與電阻R6的一端連接，電阻R6的另一端與三極體U1的基極連接，三極體U1的發射極接地，三極體U1的集電極、二極體D6的正極、發光管LED的負極均與繼電器JK1的另一端連接；主控單片機IC1的P5.5埠輸出並通過光耦隔離控制繼電器JK1通斷；

見圖8，顯示電路包括有移位寄存器IC2、數碼管DS1-DS4、電阻R8-R19和三極體U2-U5，移位寄存器IC2的串行數據輸入端SER與主控單片機IC1的P3.7埠連接，移位寄存器IC2的時鐘輸入埠SRCLK與主控單片機IC1的P1.0埠連接，移位寄存器IC2的時鐘輸入埠RCLK與主控單片機IC1的P1.1埠連接，移位寄存器IC2的八個並行輸出埠分別通過電阻R8-R15與數碼管DS1連接，數碼管DS1-DS4依次串聯連接，三極體U2-U5的集電極分別對應接入數碼管DS1-DS4，三極體U2-U5的基極分別通過電阻R16—R19與主控單片機IC1的P3.6埠、P3.2埠、P3.1埠和P3.0埠連接，三極體U2-U5的發射極均與5V電源連接；顯示電路由4位數碼管DS1-DS4和移位寄存器IC2接主控單片機IC1的P3.7、P1.0、P1.1埠，實現段選，位選輸入分別接主控單片機IC1的P3.0、P3.1、P3.2、P3.6埠；

見圖9，按鍵電路包括有功能鍵S1、移位鍵S2和數字加鍵S3，功能鍵S1的一端與主控單片機IC1的P1.4埠連接，移位鍵S2的一端與主控單片機IC1的P1.5埠連接，數字加鍵S3的一端與主控單片機IC1的P5.4埠連接，功能鍵S1、移位鍵S2和數字加鍵S3的另一端均接地。

見圖2，本發明的工作原理：

(1)、首先主對主控單片機IC1編製程序，由電源模塊提供系統各部分工作電壓，在開機前利用按鍵電路和顯示電路設置好控制參數，並將參數值送入主控單片機IC1內部存儲器保存，掉電也不會丟失；

(2)、電源接通後，大慣性電機啟動智能保護裝置在等待啟動狀態，繼電器JK1處於導通狀態，程序啟動位F0＝0；按下SB2鍵，KB1吸合併自鎖，電機啟動，同時啟動電壓經INV埠輸出，經啟動信號輸入電路的整流濾波、光耦隔離後使主控單片機IC1的P1.3埠電壓被下拉，系統產生啟動信號；

(3)、啟動電流通過電機電流檢測電路進入主控單片機IC1運算，將實時啟動電流與設定電機保護電流值對比，並將在單位時間內實時電流減少值與在單位時間內設定電流減少值對比：a、當實時啟動電流大於設定電機保護電流值且在單位時間內實時電流減少值大於在單位時間內設定電流減少值，說明啟動電流在正常下降，電機在正常啟動中；b、當實時啟動電流大於設定電機保護電流值且在單位時間內實時電流減少值小於在單位時間內設定電流減少值，說明啟動電流不正常，電機可能堵轉或其它故障，主控單片機IC1通過繼電器控制電路將繼電器JK1斷開，電機停止啟動，需查明原因復位後方可再啟動；c、當實時啟動電流小於設定電機保護電流值時，電機啟動結束，程序啟動位F0＝1，電機進入正常運轉狀態；在正常運轉狀態下，如果出現堵塞或其它故障造成電機過流，當連續過流時間大於設定電機過流延時停機時間，控單片機IC1通過繼電器控制電路將繼電器JK1斷開，電機停止啟動，需查明原因復位後方可再啟動。

儘管已經示出和描述了本發明的實施例，對於本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的範圍由所附權利要求及其等同物限定。