專利名稱：智能電機(jī)節(jié)電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及交流電機(jī)領(lǐng)域，是一種智能電機(jī)節(jié)電器。
背景技術(shù)：
目前，在工業(yè)和商業(yè)上大部分采用于鼠籠式交流感應(yīng)電機(jī)(三相異步電動(dòng)機(jī))。因此類電機(jī)具有成本低、堅(jiān)固耐用、可靠性高、使用簡便等特點(diǎn)，在可預(yù)見的未來仍會(huì)被廣泛采用。而這些電機(jī)存在的最大問題是它輸出的轉(zhuǎn)動(dòng)扭力無法配合啟動(dòng)和運(yùn)行時(shí)的負(fù)載扭力。在安裝使用時(shí)，都采用直接啟動(dòng)或存在“大馬拉小車”現(xiàn)象，這樣就造成了電機(jī)使用效率低的一系列問題。而采用直接啟動(dòng)的方法，電機(jī)會(huì)造成巨大的電流沖擊及機(jī)械沖擊，將大大增加軸承與皮帶的磨損，也增大了鏈條與齒輪的機(jī)械應(yīng)力，而縮短電機(jī)的使用壽命。
現(xiàn)有的三相異步電機(jī)節(jié)電器大多采用星形——三角形轉(zhuǎn)換技術(shù)，控制電機(jī)繞組以不同的連接方式節(jié)電運(yùn)行，由于不能隨負(fù)載變化而及時(shí)“響應(yīng)”，故靈敏度不夠高，節(jié)電效果不是特別理想。也有采用電壓模糊控制和A/D變換調(diào)壓方式的，主要是對電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)以達(dá)節(jié)電之目的，但大多數(shù)采用的單片機(jī)和電路結(jié)構(gòu)較簡單，對軟件的支持性欠之，缺少交互式的人機(jī)界面，難以對電機(jī)節(jié)電器進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型將向本領(lǐng)域提供一種智能電機(jī)節(jié)電器，針對上述技術(shù)背景中的不足之處，根據(jù)電機(jī)的使用特點(diǎn)而專門設(shè)計(jì)的一種具有顯著技術(shù)進(jìn)步的電機(jī)節(jié)電控制產(chǎn)品，采用最新的集成電路、微處理器的數(shù)字芯片控制技術(shù)，通過專用的優(yōu)化軟件，動(dòng)態(tài)調(diào)整電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)過程中的電壓和電流，在不改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的條件下，保證電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩與負(fù)載需求精確匹配，有效避免電機(jī)因出力過大而造成的電能浪費(fèi)，同時(shí)減低了銅損、鐵損，改善了電機(jī)啟動(dòng)、停機(jī)性能，并且可通過友好的人機(jī)交互界面，利用軟件可隨時(shí)調(diào)節(jié)本設(shè)備的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)，以適應(yīng)不同工況條件下的電機(jī)，取得較理想的節(jié)電效果。
現(xiàn)結(jié)合附圖，將其特征作如下描述一種智能電機(jī)節(jié)電器，它包括控制電源單元、檢測電路單元、驅(qū)動(dòng)電路單元、保護(hù)電路單元、微處理器單元，其特征是微處理器單元輸出端分別與驅(qū)動(dòng)電路單元、保護(hù)電路單元和參數(shù)設(shè)置單元的輸入端相連接；微處理器單元的輸入端分別與檢測電路單元及參數(shù)設(shè)置單元的輸出端連接；控制電源單元輸出端分別與微處理器單元、檢測電路、驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù)電路相連接；驅(qū)動(dòng)電路單元分別連接檢測電路單元及保護(hù)電路單元。
微處理器采用了單片機(jī)89C51及81C55，單片機(jī)89C51連接有邏輯門電路及顯示電路。
所述參數(shù)設(shè)置顯示電路主要包括有集成電路、排阻、電阻、電容、二極管、發(fā)光二極管、按鍵組成。其中集成電路上連有電容，作為電路防抖作用，避免誤動(dòng)作。按鍵用于對參數(shù)的調(diào)整及查看相關(guān)的數(shù)據(jù)。
所述檢測、驅(qū)動(dòng)電路的集成電路ISO01-ISO09與相應(yīng)電阻及二極管相連接，構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路單元，而整流橋、二極管與相應(yīng)的電阻構(gòu)成信號檢測電路。
所述微處理器單元包括單片機(jī)81C55、89C51及相應(yīng)的電阻和電容。保護(hù)電路單元由集成電路及相應(yīng)的電阻、電容構(gòu)成。+8V、-8V、+5V三組直流控制電源由集成穩(wěn)壓模塊7808、7908及7805組成，提供給各單元模塊作為控制電源。
采用了微處理器的數(shù)字控制技術(shù)，通過專用優(yōu)化軟件，動(dòng)態(tài)調(diào)整電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)過程中的電壓和電流，在不改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的條件下，保證電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩與負(fù)載需求精確匹配，有效避免電機(jī)因出力過大而造成的電能浪費(fèi)。同時(shí)還具有軟啟動(dòng)及軟停機(jī)功能，減小電機(jī)啟動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械沖擊和電流沖擊，有效降低軸承與皮帶磨損，普遍減少鏈條及齒輪機(jī)械應(yīng)力。


圖1是本實(shí)用新型電氣原理方框圖。
圖2是本實(shí)用新型參數(shù)設(shè)置顯示電路圖。
圖3是本實(shí)用新型檢測電路圖。
圖4是本實(shí)用新型驅(qū)動(dòng)電路圖。
圖5是本實(shí)用新型保護(hù)電路圖。
圖6是本實(shí)用新型微處理器電路圖。
圖7是本實(shí)用新型控制電源電路圖。
具體實(shí)施方式
圖1所示，控制電路包括控制電源單元、檢測電路單元、驅(qū)動(dòng)電路單元、參數(shù)設(shè)置單元、微處理器單元、保護(hù)電路單元。其中控制電源單元的輸入是標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)商業(yè)電源，輸出分別與驅(qū)動(dòng)電路單元、檢測電路單元、微處理器單元、保護(hù)電路單元的輸入端連接，主要提供各工作單元的控制電源；檢測電路單元的輸入端分別與控制電源單元和驅(qū)動(dòng)電路單元的輸出端連接，輸出端與微處理器單元的輸入端連接，其主要是檢測驅(qū)動(dòng)電路單元的各種工作參數(shù)，并由微處理器進(jìn)行運(yùn)算來得知驅(qū)動(dòng)電路單元工作的是否正常；驅(qū)動(dòng)電路單元的輸入端與控制電源單元、微處理器單元的輸出端連接，其一個(gè)輸出端與檢測電路單元的輸入端連接，另一輸出端輸出優(yōu)化后的電力，完成對輸出控制信號的放大并驅(qū)動(dòng)功率器件；參數(shù)設(shè)置單元的輸入、輸出端都與微處理器單元連接，完成各種參數(shù)選擇、確認(rèn)與顯示的功能；微處理器單元輸入端分別與控制電源單元、檢測電路單元、參數(shù)設(shè)置單元的輸出端連接，其輸出端分別與驅(qū)動(dòng)電路單元、保護(hù)電路單元和參數(shù)設(shè)置單元的輸入端相連接，其中微處理器是以單片機(jī)為核心，自動(dòng)處理給定的反饋信號，同步信號進(jìn)行運(yùn)算，并進(jìn)行輸入、輸出參數(shù)設(shè)置與顯示；保護(hù)電路單元的輸入端分別與控制電源單元、微處理器單元的輸出端連接，其輸出端與驅(qū)動(dòng)電路單元的輸入端連接，對驅(qū)動(dòng)電路的功率管起保護(hù)作用，從而保護(hù)功率管的安全。
圖2所示參數(shù)設(shè)置顯示電路主要包括有集成電路U1、U2、U3及排阻J1、J2，電阻R3、R4、R5、R6、R7、R8，電容CB1、CB2、CB3、CB4、CB5，二極管T2、發(fā)光二極管D1、D2、D3、D4，和五個(gè)按鍵B1-B5組成。其中集成電路U1上連有電容CB1-CB5，主要是作為電路防抖作用，避免誤動(dòng)作。按鍵B1-B5、主要有B1是“加鍵”用于增加數(shù)值或向上查看數(shù)據(jù)。B2是“減鍵”用于減少數(shù)值或向下查看數(shù)據(jù)。B3是“模式鍵”用于設(shè)置工作模式。B4是“參數(shù)設(shè)置鍵”主要用于對參數(shù)的調(diào)整及查看相關(guān)的數(shù)據(jù)。B5是“確認(rèn)鍵”主要用于參數(shù)的保存。排阻J1、J2及集成電路U3。集成電路U3也和電阻R8、發(fā)光二極管D1-D4相連，電阻R8也和二極管T2相連，發(fā)光二極管D1-D4也分別和電阻R6-R3相連。
圖3所示檢測電路主要由電阻R8-R13、R31、R32、R35-R40、R49、R50、R53、R54，二極管D5-D8、D11、D12，整流器G1-G3及接線排J1、J6和相關(guān)線路組成。其中整流橋G1-G3、二極管D5-D8、D11、D12與相應(yīng)的電阻、接線排構(gòu)成信號檢測電路，以檢測驅(qū)動(dòng)電路的各項(xiàng)參數(shù)是否正常。
圖4所示驅(qū)動(dòng)電路主要由集成電路ISO01-ISO09，電阻R1-R7、R14-R16、R23-R30、R33、R34、R41-R48、R51、R52，二極管D1-D4、D9、D10，電容C1、C2、C4、C6及接線排J2-J4、J7。其中集成電路ISO01-ISO09與相關(guān)電阻、電容及二極管、接線排相連接，主要構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路單元，通過驅(qū)動(dòng)電路單元可以把相應(yīng)的控制信號進(jìn)行放大及隔離，提高電路安全性和可靠性。詳細(xì)電路連接可參見圖4驅(qū)動(dòng)電路圖。
圖5所示保護(hù)電路單元包括集成電路U8、U8A、U8B、U8C、U6、U6A、U6B、U7，二極管D9-D14、ZD24、D25、ZD26、D27、DB1-DB3、ZB1、ZB2，三極管BQ1，運(yùn)放UB1A、UB1B、UB1C、UB1D及相應(yīng)的電阻、電容、電感等構(gòu)成保護(hù)電路。詳細(xì)電路連接可參見圖5保護(hù)電路圖。
圖6所示微處理器單元包括單片機(jī)U10及U11，集成電路U15、U18、U9、U19、U16、U14、U21A、U21B、U22A、U22B、U23A、U23B及相應(yīng)的電阻和電容等構(gòu)成。其中U10是單片機(jī)89C51芯片，U11是單片機(jī)81C55芯片，其詳細(xì)電路連接可參見圖6微處理器電路圖。
圖7所示控制電源單元包括集成模塊U17、U20、U24及相應(yīng)的電容、電感等。其中U17是7805集成穩(wěn)壓模塊，U20是7808集成穩(wěn)壓模塊，U24是7908集成穩(wěn)壓模塊。本單元電路用于提供+8V、-8V、+5V三組直流控制電源，，主要提供給各單元模塊作為控制電源。其詳細(xì)電路連接可參見圖7控制電源電路圖。
權(quán)利要求1.一種智能電機(jī)節(jié)電器，它包括控制電源單元、檢測電路單元、驅(qū)動(dòng)電路單元、保護(hù)電路單元、微處理器單元，其特征是微處理器單元輸出端分別與驅(qū)動(dòng)電路單元、保護(hù)電路單元和參數(shù)設(shè)置單元的輸入端相連接；微處理器單元的輸入端分別與檢測電路單元及參數(shù)設(shè)置單元的輸出端連接；控制電源單元輸出端分別與微處理器單元、檢測電路、驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù)電路相連接；驅(qū)動(dòng)電路單元分別連接檢測電路單元及保護(hù)電路單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能電機(jī)節(jié)電器，其特征在于微處理器采用了單片機(jī)89C51及81C55，單片機(jī)89C51連接有邏輯門電路及顯示電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能電機(jī)節(jié)電器，其特征在于所述參數(shù)設(shè)置顯示電路主要包括有集成電路、排阻、電阻、電容、二極管、發(fā)光二極管、按鍵組成，其中集成電路上連有電容。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能電機(jī)節(jié)電器，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)、檢測電路的集成電路ISO01-ISO09與相應(yīng)電阻及二極管相連接，構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路單元，而整流橋、二極管與相應(yīng)的電阻構(gòu)成信號檢測電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能電機(jī)節(jié)電器，其特征在于所述微處理器單元包括單片機(jī)及相應(yīng)的電阻和電容，保護(hù)電路單元由集成電路及相應(yīng)的電阻、電容構(gòu)成，+8V、-8V、+5V三組直流控制電源由集成穩(wěn)壓模塊7808、7908及7805組成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及交流電機(jī)領(lǐng)域的智能電機(jī)節(jié)電器，是針對公知的電機(jī)存在輸出的轉(zhuǎn)動(dòng)扭力無法配合啟動(dòng)和運(yùn)行時(shí)的負(fù)載扭力，直接啟動(dòng)存在“大馬拉小車”現(xiàn)象。設(shè)計(jì)方案是通過相應(yīng)控制自動(dòng)輸出一個(gè)與電機(jī)實(shí)際使用功率相匹配的功率，達(dá)到節(jié)電的目的。它包括控制電源單元、檢測電路單元、驅(qū)動(dòng)電路單元、保護(hù)電路單元、微處理器單元，要點(diǎn)是微處理器單元輸出端分別與驅(qū)動(dòng)電路單元、保護(hù)電路單元和參數(shù)設(shè)置單元的輸入端相連接；微處理器單元的輸入端分別與檢測電路單元及參數(shù)設(shè)置單元的輸出端連接；控制電源單元輸出端分別與微處理器單元、檢測電路、驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù)電路相連接；驅(qū)動(dòng)電路單元分別連接檢測電路單元及保護(hù)電路單元，適用于三相異步電動(dòng)機(jī)。
文檔編號H02P7/00GK2745275SQ20042002363
公開日2005年12月7日 申請日期2004年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月10日
發(fā)明者陳艷艷, 劉闖, 韋紅良, 梅昆 申請人:陳艷艷