一種電機的控制系統的製作方法

2023-04-25 16:35:26 2

專利名稱：一種電機的控制系統的製作方法
技術領域：
—種電機的控制系統技術領域[0001]本實用新型涉及電機控制系統。
背景技術：
[0002]近年來，我國服裝加工業的迅猛發展造成了我國工業縫紉機的供不應求，但隨著勞動成本的上升等各種因素的影響，加工企業對工業縫紉機的性能提出了越來越高的要求。我國是工業縫紉機生產和應用最多的國家，但其中所採用的先進技術方案主要來自日本，國內只有少數幾家企業和高校能夠提供基本的技術方案。[0003]目前市場上的離合器電機已經無法滿足工業縫紉機的性能要求，而以可調式BLDC (無刷直流電機)為主流動力單元的工業縫紉機正在佔領大部分縫紉機市場。可調式直流無刷伺服電機相比離合器電機具有體積小、動態性能好、控制方便、高功率密度等優點。新一代的工業縫紉機控制系統大部分帶有光電碼盤作為位置反饋來計算電機的位置和速度，這種系統的優點是能準確得到電機的當前位置，缺點是成本較高，而且在大部分的縫紉過程中不需要如此精確地計算電機的當前位置。實用新型內容[0004]本實用新型所要解決的技術問題是實現一種性能較高、成本較低的工業電機控制系統。[0005]為了實現上述目的，本實用新型採用的技術方案為:一種電機的控制系統，系統包括開關電源模塊、主控模塊、霍爾採集模塊、電機驅動模塊和人機接口模塊，所述的開關電源模塊連接市電並輸出直流電至整個系統，所述的霍爾採集模塊採集電機的轉動位置信號，並信號輸送至主控模塊，所述的主控模塊輸出控制電機轉速的信號至電機驅動模塊，所述的電機驅動模塊輸出驅動電流至電機，所述的人機接口模塊輸入用戶命令至主控模塊。[0006]所述的電機為安裝於縫紉機上的無刷直流電機。[0007]所述的電機為安裝於電動車上的無刷直流電機。[0008]所述縫紉機上安裝有光電傳感器，所述的光電傳感器外設有遮光板，所述的光電傳感器輸出感應信號至主控模塊。[0009]系統還設有掉電保護模塊，所述的掉電保護模塊接收主控模塊內的技術參數信號並存儲。[0010]本實用新型的優點在於1、BLDC速度隨動、帶有急剎功能；2、系統設計考慮好斷電情況下的數據保護措施以及過流保護措施，保證安全性能；3、增加電源保護電路，保證工業環境下的安全運行；4、留有擴展口，便於縫紉機裝置的下一步擴展，如倒縫、定位等功能;5、可以應用其他伺服電機控制系統中，移植性好。


·[0011]下面對本實用·新型說明書中每幅附圖表達的內容及圖中的標記作簡要說明:[0012]圖1為電機控制系統電路框圖；圖2為本實用新型開關電源模塊；圖3為本實用新型主控模塊；圖4為本實用新型電機驅動模塊；圖5為本實用新型掉電保護模塊圖6為本實用新型人機接口模塊；圖7為本實用新型霍爾採集模塊；圖8為本實用新型程序設計流程圖。上述圖中的標記均為:1、主控模塊；2、霍爾採集模塊；3、電機驅動模塊；4、電機；
5、人機接口模塊；6、開關電源模塊；7、掉電保護模塊；8、市電入口 ；9、Viperl2A晶片；10、直流5V輸出；11、直流15V輸出；12、XC866晶片；13、外圍最小系統及接口。
具體實施方式
下面對照附圖，通過對實施例的描述，本實用新型的具體實施方式
如所涉及的各構件的形狀、構造、各部分之間的相互位置及連接關係、各部分的作用及工作原理、製造工藝及操作使用方法等，作進一步詳細的說明，以幫助本領域技術人員對本實用新型的發明構思、技術方案有更完整、準確和深入的理解。參見圖1可知，電機的控制系統包括開關電源模塊6、主控模塊1、霍爾採集模塊2、電機驅動模塊3、人機接口模塊5 (如圖6所示)和掉電保護模塊7。開關電源模塊6 (如圖2所示)採用AC/DC變換，市電輸入8，直流輸出分為直流5V輸出10和直流15V輸出11，輸出給其他各個模塊所需要的工作電源和電機4的驅動的電源。由於開關電源直接接在市電電網上，電源設備與電網之間有著雙向的電磁幹擾影響，採用Viperl2A晶片9設計的開關電源具有節能特性，而且電磁兼容性較強，外圍電路也很簡單。主控模塊I (如圖3所示)採用英飛凌公司8位單片機XC866晶片12，該晶片本質上為增強型51單片機，與51核兼容，並具有外圍最小系統及接口 13。模塊增加了針對電機PWM控制的片上功能模塊CCU6模塊，從而可以控制電機驅動模塊3輸出電流佔空比，調節電機4轉速，電機驅動模塊3 (如圖4所示)採用IR2136晶片，IR2136晶片是專用的三相橋驅動器，帶有3個獨立的高壓側和低壓側輸出通道，可輸出6路脈衝，而只需一個直流工作電源，工作頻率可達幾十萬赫茲。該電機驅動模塊3還設計有過流電阻用來對主電路進行過流保護，提高系統安全性能。電機驅動模塊3與主控模塊I連接，接收主控模塊I輸出的調節電機4轉速的信號。電機4採用三相直流無刷伺服電機，其底層控制主要採用其(XU6功能模塊。(XU6功能模塊有若干種工作模式，利用該功能模塊對三相直流無刷伺服電機驅動的霍爾模式，檢測來自霍爾輸入口的霍爾狀態，並與寄存器中存放的事先測定好的霍爾序列相比，當CCU6檢測到正確的霍爾序列時，即三相直流無刷伺服電機按照預期的序列轉動時，CCU6即向XC866發出正確的霍爾事件中斷。在相應的中斷服務程序內，CCU6模塊將預先寫入的輸出值通過IO 口輸出，通過MOSFET 驅動晶片IR2136驅動對應的M0SFET。這裡的霍爾序列和相應時間的輸出值均已寫入全局數組內，共有正傳和反轉兩套對應值。同時採集的霍爾信號輸經由霍爾採集模塊2 (如圖7所示)將電機4的轉動位置參數、輸出換相時序輸送給主控模塊I，主控模塊I可以根據此信號判斷電機4工作狀態是否正常，若存在異常可以進行調整。[0027]掉電保護模塊7 (如圖5所示)用於保存主控模塊I的核心參數，防止掉電出現電機4故障，掉電保護模塊7為一個存儲單元並與主控模塊I連接，用於時時存儲主控模塊I 內的技術參數。人機接口模塊輸入用戶命令至主控模塊1，實現電機4的可調參數設置。[0028]使用該控制系統的電機4，可以是安裝於縫紉機上的無刷直流電機，也可以是安裝於電動車上的無刷直流電機，使用範圍廣。[0029]針對系統應用於在縫紉機領域，可以預設光電傳感器，其核心是由發光二接管和光敏電阻相對構成，手把控制光電傳感器外部的遮光板轉動，即通過控制遮光板的開合程度來控制光敏電阻的被照射程度，通過分壓，獲得相應的模擬電壓值((T5V)進入XC866的 AD腳，這裡通過AD值換算成(XU6輸出PWM的調製係數至主控模塊1，從而控制電機4轉速。[0030]上述電機的控制系統具有電路簡單、可靠性高、穩定性好、性能價格比高等優點， 大大增加了智能化控制程度，改善了現有電機4自動化能力不足的缺點，特別是工業縫紉領域，降低成本提高了產品的經濟效益。[0031]上面結合附圖對本發明進行了示例性描述，顯然本實用新型具體實現並不受上述方式的限制，只要採用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種非實質性的改進，或未經改進將本發明的構思和技術方案直接應用於其它場合的，均在本實用新型的保護範圍之 內。
權利要求1.一種電機的控制系統，其特徵在於:系統包括開關電源模塊(6)、主控模塊(I)、霍爾採集模塊(2)、電機驅動模塊(3)和人機接口模塊(5)，所述的開關電源模塊(6)連接市電並輸出直流電至整個系統，所述的霍爾採集模塊(2)採集電機(4)的轉動位置信號，並將信號輸送至主控模塊(I )，所述的主控模塊(I)輸出控制電機轉速(4)的信號至電機驅動模塊(3)，所述的電機驅動模塊(3)輸出驅動電流至電機(4)，所述的人機接口模塊(5)輸入用戶命令至主控模塊(I)。
2.根據權利要求1所述的電機的控制系統，其特徵在於:所述的電機為安裝於縫紉機上的無刷直流電機。
3.根據權利要求1所述的電機的控制系統，其特徵在於:所述的電機為安裝於電動車上的無刷直流電機。
4.根據權利要求2所述的電機的控制系統，其特徵在於:所述縫紉機上安裝有光電傳感器，所述的光電傳感器外設有遮光板，所述的光電傳感器輸出感應信號至主控模塊(I)。
5.根據權利要求1-4中任一項所述的電機的控制系統,其特徵在於:系統還設有掉電保護模塊(7 )， 所述的掉電保護模塊(7 )接收主控模塊(I)內的技術參數信號並存儲。
專利摘要本實用新型揭示了一種電機的控制系統，系統包括開關電源模塊、主控模塊、霍爾採集模塊、電機驅動模塊和人機接口模塊，所述的開關電源模塊連接市電並輸出直流電至整個系統，所述的霍爾採集模塊採集電機的轉動位置信號，並信號輸送至主控模塊，所述的主控模塊輸出控制電機轉速的信號至電機驅動模塊，所述的電機驅動模塊輸出驅動電流至電機，所述的人機接口模塊輸入用戶命令至主控模塊。該系統具有以下有點BLDC速度隨動、帶有急剎功能；系統設計考慮好斷電情況下的數據保護措施以及過流保護措施，保證安全性能；增加電源保護電路，保證工業環境下的安全運行；留有擴展口，便於縫紉機裝置的下一步擴展，如倒縫、定位等功能。
文檔編號H02P7/28GK203151420SQ20122071536
公開日2013年8月21日 申請日期2012年12月21日 優先權日2012年12月21日
發明者丁緒星, 張柳, 黃重春, 付寶君 申請人:安徽師範大學