一種切光馬達驅動裝置的製作方法
2023-04-26 18:05:46 2
專利名稱：一種切光馬達驅動裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及高頻紅外碳硫分析儀控制電路技術領域，尤其是高頻紅外碳硫分析儀 的切光馬達驅動裝置。
背景技術：
高頻紅外碳硫分析儀中，切光馬達用於驅動一個帶齒的圓盤，通過圓盤上的齒遮 擋紅外光線產生頻率穩定的脈衝紅外光源，為檢測裝置提供信號光源。切光馬達採用交流永磁同步電機，在切光馬達旋轉時，圓盤上的齒連續遮擋紅外 光源，從而得到脈衝紅外光源，脈衝光源通過so2或co2檢測之後到達檢測裝置，檢測裝置通 過檢測脈衝光源的強度檢測出302或0)2氣體的濃度從而計算出被檢測物質含碳、硫元素的 含量。為保證檢測的穩定性，要求切光馬達必須可靠起動並保持轉速的穩定。現有的高頻碳硫分析儀切光馬達控制方式如圖3所示，振蕩器產生高頻方波信 號，經分頻器分頻後得到48Hz的方波電壓，該電壓經驅動器放大後直接驅動切光馬達的一 個線圈A，同時經電容C驅動另外一個線圈B。電容C是移相電容，它在A、B兩個線圈中產 生具有一定相位差的電流，使切光馬達能產生旋轉磁場從而使電機運轉。最佳的狀態是由 於電容C的作用使A、B線圈中的電流相位差剛好為90°，切光馬達的旋轉磁場為圓型旋轉 磁場。但這種驅動方式仍然存在以下問題1.通電後，振蕩器工作頻率固定，切光馬達直接進入高速運行狀態，沒有一個必要 的加速過程，容易造成切光馬達起動困難的情況。在實際使用中，採用這種驅動方式高頻紅 外碳硫分析儀經常出現切光馬達不能起動的情況，有時需要多次開機、關機或者震動儀器 等方法起動該馬達。2.切光馬達不能工作於最佳的相位狀態，一方面電容C的參數選取存在困難，一 般每臺儀器都要經過多次修改測試後才能與馬達匹配，即使出廠前調試好但長時間使用後 參數也會發生變化；另一方面由於該驅動器輸出的是方波信號，裡面包含較多的高次諧波， 不同頻率的信號經電容C後的相位移完全不同，因此其合成的磁場不可能是圓形旋轉磁 場。以上因素都會造成切光馬達出現起動失敗和停轉的故障。
發明內容
為解決上述技術問題，本發明提出了一種能確保高頻紅外碳硫分析儀切光馬達可 靠起動並穩定運轉的驅動裝置，本發明能對切光馬達的起動和運行過程進行控制，克服原 有控制方式的缺點，達到了確保馬達可靠、穩定工作的目的。本發明是通過如下技術方案實現的一種切光馬達驅動裝置，其特徵在於包括能產生頻率可變、相位差為固定90° 的兩相方波信號的單片機電路，與所述單片機電路連接並接收、放大和輸出其中一相方波 信號的A驅動電路，與所述單片機電路連接並接收、放大和輸出其中另一相方波信號的B驅動電路，以及與所述A驅動電路和B驅動電路連接並接收經放大後的兩相方波電路的切光 馬達，所述單片機電路上還連接有測量切光馬達工作狀態、並將工作狀態信號反饋給單片 機電路的紅外測量儀。所述單片機電路中設置有使所述切光馬達低速起動然後逐漸加速到 設定速度的啟動加速控制模塊。所述單片機電路中設置有監控馬達是否啟動正常，是否由低速啟動然後逐漸加速 到設定速度、馬達運轉是否正確的馬達運轉監控及調節模塊。所述紅外檢測儀和單片機電路之間設置有對所述反饋回來的工作狀態信號進行 光電隔離處理的光電隔離器。所述單片機電路的時鐘電路採用高精度和低溫漂的有源石英晶體振蕩器。所述切光馬達為單相交流永磁同步電機。所述單片機採用飛利浦公司的增強型51單片機，型號為P89LPC9102。所述單片機電路中，產生頻率可變、相位差為固定90°的兩相方波信號，啟動加速 控制模塊，以及馬達運轉監控及調節模塊的工作流程為單片機電路初始化，輸出低頻方波 並低速啟動切光馬達，延時1秒後，檢測從紅外測量儀反饋的信號，如果切光馬達未達到設 定的速度值，則提高方波頻率；如果切光馬達未運轉，則反方向再次啟動；如果切光馬達運 轉正常，則鎖定方波信號頻率；如果開機時切光馬達未起動，那麼延時1秒後再次起動，重 復3次仍不能起動則報警並停止工作；如果切光馬達進入正常起動並加速到設定速度，則 不再進行加速，並每隔1秒檢測從紅外測量儀反饋的信號，以監控切光馬達的運行狀態；重 復上述步驟。本發明的優點表現在1、由於本發明採用「包括能產生頻率可變、相位差為固定90°的兩相方波信號的 單片機電路，與所述單片機電路連接並接收、放大和輸出其中一相方波信號的A驅動電路， 與所述單片機電路連接並接收、放大和輸出其中另一相方波信號的B驅動電路，以及與所 述A驅動電路和B驅動電路連接並接收經放大後的兩相方波電路的切光馬達，所述單片機 電路上還連接有測量切光馬達工作狀態、並將工作狀態信號反饋給單片機電路的紅外測量 裝置」這樣的技術方案，與現有技術相比，單片機直接產生兩個相位差為90°的方波信號， 不會因元件參數的變化而改變，並且不需要現有技術中的移相電容，消除了移相電容參數 變化及高次諧波的對馬達運行的影響，降低了調試難度。2、由於本發明單片機電路中設置有使所述切光馬達低速起動然後逐漸加速到設 定速度的啟動加速控制模塊，與現有技術相比，切光馬達起動時，採用低速起動逐漸升速至 最高速度的方法，解決了馬達起動失敗的問題。3、由於本發明單片機電路中設置有監控馬達是否啟動正常，是否由低速啟動然後 逐漸加速到設定速度、馬達運轉是否正確的馬達運轉監控及調節模塊，與現有技術相比，即 使出現馬達起動失敗的情況，本發明能自行重起3次(次數可以修改)，確實不能起動則會 報警，提示維修人員，同時，馬達運轉過程中停轉也會自動報警。4、由於本發明中紅外檢測儀和單片機電路之間設置有對所述反饋回來的工作狀 態信號進行光電隔離處理的光電隔離器，有效防止了驅動器對信號產生幹擾。
下面將結合說明書附圖和具體實施方式
對本發明作進一步的補充說明，其中圖1為本發明的硬體結構示意2為本發明的軟體流程3為現有技術中高頻碳硫分析儀切光馬達控制方式結構示意中標記1、單片機電路，2、A驅動電路，3、B驅動電路，4、切光馬達，5、紅外測量儀。
具體實施例方式實施例1參照說明書附圖1，本發明公開了一種切光馬達驅動裝置，包括能產生頻率可變、 相位差為固定90°的兩相方波信號的單片機電路1，與所述單片機電路1連接並接收、放大 和輸出其中一相方波信號的A驅動電路2，與所述單片機電路1連接並接收、放大和輸出其 中另一相方波信號的B驅動電路3，以及與所述A驅動電路2和B驅動電路3連接並接收經 放大後的兩相方波電路的切光馬達4，所述單片機電路1上還連接有測量切光馬達4工作狀 態、並將工作狀態信號反饋給單片機電路1的紅外測量儀5。實施例2在實施例1的基礎上，作為本發明的一具體實施方式
，所述單片機電路1中設置有 使所述切光馬達4低速起動然後逐漸加速到設定速度的啟動加速控制模塊。所述單片機電 路1中設置有監控馬達是否啟動正常，是否由低速啟動然後逐漸加速到設定速度、馬達運 轉是否正確的馬達運轉監控及調節模塊。所述紅外檢測儀和單片機電路1之間設置有對所 述反饋回來的工作狀態信號進行光電隔離處理的光電隔離器。所述單片機電路1的時鐘電 路採用高精度和低溫漂的有源石英晶體振蕩器。所述切光馬達4為單相交流永磁同步電 機。所述單片機採用飛利浦公司的增強型51單片機，型號為P89LPC9102。所述單片機電路1中，產生頻率可變、相位差為固定90°的兩相方波信號，啟動加 速控制模塊，以及馬達運轉監控及調節模塊的工作流程如圖2所示單片機電路1初始化， 輸出低頻方波並低速啟動切光馬達4，延時1秒後，檢測從紅外測量儀5反饋的信號，如果切 光馬達4未達到設定的速度值，則提高方波頻率；如果切光馬達4未運轉，則反方向再次啟 動；如果切光馬達4運轉正常，則鎖定方波信號頻率；如果切光馬達4未達到設定值或者切 光馬達4未運轉的次數之和或者分別未超過設定次數比如3次，那麼則報警並停止工作，沒 有超過設定次數則返回至延時1秒後，檢測從紅外測量儀5反饋的信號，重複上述步驟。實施例3作為本發明的一較佳實施方式如下高頻紅外碳硫分析儀的紅外切光馬達4採用單相交流永磁同步電機。單相永磁同 步電機有兩個定子繞組，它工作時要求在兩個繞組中加入相位差為90°的驅動電流以產生 圓形旋轉磁場，該磁場驅動電機轉子轉動。如果相位差不是90°，電機的轉矩就會下降，偏 差越遠下降越多。馬達的轉速與驅動電壓的頻率成正比關係，具體關係如下60fn =——
pn 電機轉速f:驅動電源頻率(本裝置中由驅動器提供)p 電機磁極對數(由電機決定，對具體型號的電機而言是固定值)本切光馬達驅動裝置採用的技術方案是採用動態的切光馬達4驅動方案，包括控 制軟體以單片機為核心的控制裝置硬體和控制軟體兩大部分，實現的功能包括1.驅動器直接輸出兩路方波電壓，這兩路方波電壓通過軟體編程產生，二者的相 位差用軟體控制，確保為90°，不會因元件參數的變化而改變。2.切光馬達4的起動採用軟體控制的低速全壓起動逐漸升速到設定速度。永磁同 步電機在驅動電壓頻率較低時線圈電流較大，可以獲得較大的起動轉矩，使馬達可靠起動。3.切光馬運轉過程自動檢測，出現故障能自動報警。本切光馬達驅動裝置通過軟體和硬體結合的方法對電機的起動和運行過程進行 控制，克服原有控制方式的缺點，達到了確保馬達可靠、穩定工作的目的。該驅動裝置需要軟體、硬體兩方面配合。一.硬體結構驅動裝置硬體以單片機為核心，結構如圖1所示單片機電路1通過運行程序產生頻率可變的、相位差為固定為90°的兩相方波信 號，分別被兩個驅動電路放大後驅動切光馬達4。同時從紅外測量儀5的前置部分取出一路 信號反饋到單片機電路1。由於兩路方波信號由單片機通過軟體的方式產生，因此其相位差不會受到元器件 參數變化的影響。單片機通過處理從紅外測量儀5反饋回來的信號可以準確判斷切光馬達 4的工作狀態，從而進行合理的調節。為保證控制精度，單片機電路1的時鐘電路採用高精度和低溫漂的有源石英晶體 振蕩器。從紅外測量儀5反饋的信號迴路採用光電隔離措施，防止驅動器對其產生幹擾。單片機採用飛利浦公司的增強型51單片機，型號為P89LPC9102。二.軟體切光馬達驅動裝置軟體實現以下功能1.產生兩路相位差為90°的方波信號；2.馬達起動過程加速控制；3.馬達運轉監控及調節；軟體流程圖如圖2所示，為保證產生的方波的頻率的準確性，程序中這部分功能 採用定時中斷實現，且將其中斷優先級設定為最高級。切光馬達4在長時間使用後可能出 現摩擦增大的情況，驅動裝置在檢測到電機沒有運轉時，可以通過不同的運行方向起動電 機以提高起動的成功率(本裝置對電機的旋轉方向沒有要求)，但3次起動仍不成功則發 出報警信號。在切光馬達4正常起動且達到設定速度後就鎖定方波頻率，以確保切光馬達 4轉速穩定，然後只檢測電機運行是否正常，以實現故障自診斷。單片機電路1對反饋信號 的檢測採用硬體計數的方法，保證了檢測的準確性。
權利要求
一種切光馬達驅動裝置，其特徵在於包括能產生頻率可變、相位差為固定90°的兩相方波信號的單片機電路(1)，與所述單片機電路(1)連接並接收、放大和輸出其中一相方波信號的A驅動電路(2)，與所述單片機電路(1)連接並接收、放大和輸出其中另一相方波信號的B驅動電路(3)，以及與所述A驅動電路(2)和B驅動電路(3)連接並接收經放大後的兩相方波電路的切光馬達(4)，所述單片機電路(1)上還連接有測量切光馬達(4)工作狀態、並將工作狀態信號反饋給單片機電路(1)的紅外測量儀(5)。
2.根據權利要求1所述的一種切光馬達驅動裝置，其特徵在於所述單片機電路(1) 中設置有使所述切光馬達(4)低速起動然後逐漸加速到設定速度的啟動加速控制模塊。
3.根據權利要求1所述的一種切光馬達驅動裝置，其特徵在於所述單片機電路(1) 中設置有監控馬達是否啟動正常，是否由低速啟動然後逐漸加速到設定速度、馬達運轉是 否正確的馬達運轉監控及調節模塊。
4.根據權利要求1或2或3所述的一種切光馬達驅動裝置，其特徵在於所述紅外檢 測儀和單片機電路(1)之間設置有對所述反饋回來的工作狀態信號進行光電隔離處理的 光電隔離器。
5.根據權利要求1或2或3所述的一種切光馬達驅動裝置，其特徵在於所述單片機 電路(1)的時鐘電路採用有源石英晶體振蕩器。
6.根據權利要求1或2或3所述的一種切光馬達驅動裝置，其特徵在於所述切光馬 達(4)為單相交流永磁同步電機。
全文摘要
本發明公開了一種切光馬達驅動裝置，包括能產生頻率可變、相位差為固定90°的兩相方波信號的單片機電路，與所述單片機電路連接並接收、放大和輸出其中一相方波信號的A驅動電路，與所述單片機電路連接並接收、放大和輸出其中另一相方波信號的B驅動電路，以及與所述A驅動電路和B驅動電路連接並接收經放大後的兩相方波電路的切光馬達，所述單片機電路上還連接有測量切光馬達工作狀態、並將工作狀態信號反饋給單片機電路的紅外測量儀。本發明能對切光馬達的起動和運行過程進行控制，克服原有控制方式的缺點，達到了確保馬達可靠、穩定工作的目的。
文檔編號H02P6/08GK101854142SQ20091005879
公開日2010年10月6日 申請日期2009年4月1日 優先權日2009年4月1日
發明者劉仕偉, 周建新, 歐陽霄, 王代清, 胡明華 申請人:德陽嘉龍機械製造有限公司