本發(fā)明涉及基于傳感器的垃圾粉碎裝置保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種垃圾粉碎電機(jī)保護(hù)電路系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

垃圾粉碎機(jī)是把打碎成小塊后用于焚燒或是掩埋。粉碎機(jī)的粉碎主電機(jī)工作電流在工作中會(huì)受垃圾原料的進(jìn)入量而改變，當(dāng)機(jī)體內(nèi)部垃圾原料較多時(shí)，粉碎機(jī)所用的旋轉(zhuǎn)力較大，此時(shí)粉碎主電機(jī)工作電流必然增大，而普遍粉碎機(jī)的物料輸送電機(jī)存在上料不均勻的問題，時(shí)多時(shí)少，若是此時(shí)上料量仍然很大，極其容易造成機(jī)體堵死的情況，嚴(yán)重影響了粉碎機(jī)的生產(chǎn)效率和使用壽命。另外，還會(huì)存在粉碎機(jī)空跑現(xiàn)象，造成電能浪費(fèi)，以至于增加生產(chǎn)成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種垃圾粉碎電機(jī)保護(hù)電路系統(tǒng)，能克服現(xiàn)有粉碎機(jī)由于上料不均勻?qū)е聶C(jī)體堵死以至于影響粉碎機(jī)的生產(chǎn)效率和使用壽命的缺點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)粉碎主電機(jī)與物料輸送電機(jī)負(fù)荷的自適應(yīng)控制，提高設(shè)備生產(chǎn)效率與智能化程度，同時(shí)降低成本。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種垃圾粉碎電機(jī)保護(hù)電路系統(tǒng)，包括：霍爾電流傳感器電路、單片機(jī)模塊、DA轉(zhuǎn)化模塊、第一電壓跟隨模塊、運(yùn)算放大模塊、變頻器模塊以及內(nèi)部電源模塊，所述霍爾電流傳感器電路模塊的電壓輸出端連接單片機(jī)模塊的AD接口，單片機(jī)模塊包括單片機(jī)，單片機(jī)的輸出端連接DA轉(zhuǎn)換模塊，所述DA轉(zhuǎn)換模塊輸出端依次連接第一電壓跟隨模塊、運(yùn)算放大模塊以及變頻器模塊，粉碎主電機(jī)的被測(cè)導(dǎo)線穿入霍爾電流傳感器電路模塊設(shè)置的磁芯中，變頻器模塊的輸出端連接物料輸送電機(jī)，內(nèi)部電源模塊分別連接霍爾電流傳感器電路模塊、單片機(jī)模塊、第一電壓跟隨模塊、DA轉(zhuǎn)化模塊、運(yùn)算放大模塊以及變頻器模塊，

其中：

霍爾電流傳感器，監(jiān)測(cè)垃圾粉碎主電機(jī)的被測(cè)導(dǎo)線工作電流，霍爾電流傳感器將檢測(cè)的工作電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)輸出，

單片機(jī)模塊，將從霍爾電流傳感器傳來的電壓信號(hào)處理成數(shù)字信號(hào)輸出，

DA轉(zhuǎn)換模塊，將單片機(jī)模塊輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬量輸出，

第一電壓跟隨模塊，將DA轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換出的模擬量進(jìn)行電壓跟隨并輸出，

運(yùn)算放大模塊，將第一電壓跟隨模塊輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算放大輸出，

變頻器模塊，根據(jù)接收放大的電壓信號(hào)對(duì)物料輸送電機(jī)進(jìn)行變頻控制。

優(yōu)選地，所述霍爾電流傳感器電路模塊包括三路，所述三路霍爾電流傳感器電路模塊分別對(duì)粉碎主電機(jī)三相電的電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

優(yōu)選地，還包括第二電壓跟隨模塊，所述霍爾電流傳感器電路模塊通過第二電壓跟隨模塊連接單片機(jī)模塊的AD接口。

優(yōu)選地，還包括LCD顯示模塊與按鍵，所述LCD顯示模塊與按鍵分別連接單片機(jī)模塊，所述LED顯示模塊連接內(nèi)部電源模塊。

優(yōu)選地，所述單片機(jī)單元采用內(nèi)部自帶8路10位的AD接口的STC12C5A60S2芯片，8路AD接口滿足了三相電監(jiān)測(cè)的要求，該信號(hào)的單片機(jī)芯片主要針對(duì)電機(jī)控制，抗干擾能力強(qiáng)，處理速度較傳統(tǒng)51系列單片機(jī)快8-12倍。

優(yōu)選地，所述運(yùn)算放大單元采用軌對(duì)軌OPA2735芯片，采用該軌對(duì)軌類型運(yùn)放，放大后的輸出電壓可以做到非常接近電源電壓范圍，一般只有比電源電壓范圍小幾毫伏或是幾十毫伏。

優(yōu)選地，變頻器模塊采用VFD007B43A變頻器，所述VFD007B43A變頻器擁有輕巧的體積以及靜音運(yùn)作的特色；另外，該變頻器采用多重防護(hù)技術(shù)，顯著提高整機(jī)抗干擾的能力。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有以下有益效果：

1、本發(fā)明的垃圾粉碎電機(jī)保護(hù)電路系統(tǒng)，過電流傳感器提取粉碎主電機(jī)的電流信號(hào)，將該信號(hào)反饋到物料輸送電機(jī)的變頻控制器，對(duì)物料輸送電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)主輔電機(jī)負(fù)荷的自適應(yīng)控制，提高設(shè)備生產(chǎn)效率與智能化程度，增加垃圾粉碎機(jī)使用壽命；

2、本發(fā)明同時(shí)解決了粉碎主電機(jī)空轉(zhuǎn)現(xiàn)象，節(jié)約電能，降低了成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明垃圾粉碎電機(jī)保護(hù)電路系統(tǒng)的電路框圖；

圖2為本發(fā)明垃圾粉碎電機(jī)保護(hù)電路系統(tǒng)的電路原理圖；

圖3為本發(fā)明閉環(huán)式霍爾電流傳感器電路原理圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1、2，一種垃圾粉碎電機(jī)保護(hù)電路系統(tǒng)，包括：霍爾電流傳感器電路單元、單片機(jī)單元、DA轉(zhuǎn)化單元、第一電壓跟隨單元、運(yùn)算放大單元、變頻器單元以及內(nèi)部電源單元(圖1中未示出)，所述霍爾電流傳感器電路單元的電壓輸出端連接單片機(jī)單元的AD接口，單片機(jī)單元包括單片機(jī)，單片機(jī)的輸出端連接DA轉(zhuǎn)換單元，所述DA轉(zhuǎn)換單元輸出端依次連接第一電壓跟隨單元，運(yùn)算放大單元以及變頻器單元，壓塊主電機(jī)的被測(cè)導(dǎo)線穿入霍爾電流傳感器電路單元設(shè)置的磁芯中，變頻器單元的輸出端連接物料輸送電機(jī)，內(nèi)部電源單元分別連接霍爾電流傳感器電路單元、單片機(jī)單元、第一電壓跟隨單元、DA轉(zhuǎn)化單元、運(yùn)算放大單元以及變頻器單元，

其中：

霍爾電流傳感器，監(jiān)測(cè)垃圾粉碎主電機(jī)的被測(cè)導(dǎo)線工作電流，霍爾電流傳感器將檢測(cè)的工作電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)輸出，

單片機(jī)單元，所述霍爾電流傳感器接入單片機(jī)的AD口，電壓信號(hào)通過AD口進(jìn)入單片機(jī)，電壓信號(hào)經(jīng)過單片機(jī)單元處理成數(shù)字信號(hào)輸出，

DA轉(zhuǎn)換單元，單片機(jī)單元將其輸出數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過DA轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換成模擬量輸出，

第一電壓跟隨單元，DA轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換出的模擬量進(jìn)入第一電壓跟隨單元進(jìn)行電壓跟隨并輸出，

運(yùn)算放大單元，經(jīng)過電壓跟隨單元的電壓信號(hào)進(jìn)入運(yùn)算放大單元進(jìn)行運(yùn)算放大輸出，

變頻器單元，變頻器單元根據(jù)接收放大的電壓信號(hào)對(duì)物料輸送電機(jī)進(jìn)行變頻控制。

所述霍爾電流傳感器電路單元包括三路，所述三路霍爾電流傳感器電路單元分別對(duì)壓塊主電機(jī)三相電的電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)，三路電流可求平均值，增加監(jiān)測(cè)精度。

系統(tǒng)還包括第二電壓跟隨單元，所述霍爾電流傳感器電路單元通過第二電壓跟隨單元連接單片機(jī)單元的AD接口，所述第二電壓跟隨單元主要起到隔離、緩沖作用，避免一些脈沖信號(hào)對(duì)監(jiān)測(cè)信號(hào)的影響。

包括的LCD顯示單元與按鍵是為了實(shí)時(shí)顯示電機(jī)三相電流值，所述LCD顯示單元與按鍵分別連接單片機(jī)單元，所述LED顯示單元連接內(nèi)部電源單元，并可以通過按鍵設(shè)定電機(jī)電流的控制值和極限值，單片機(jī)單元通過串口通訊與LCD顯示單元進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

其中，所述單片機(jī)單元采用內(nèi)部自帶8路10位的AD接口的STC12C5A60S2芯片，8路AD接口滿足了三相電監(jiān)測(cè)的要求，該信號(hào)的單片機(jī)芯片主要針對(duì)電機(jī)控制，抗干擾能力強(qiáng)，處理速度較傳統(tǒng)51系列單片機(jī)快8-12倍。

所述運(yùn)算放大單元采用軌對(duì)軌OPA2735芯片，采用該軌對(duì)軌類型運(yùn)放，放大后的輸出電壓可以做到非常接近電源電壓范圍，一般只有比電源電壓范圍小幾毫伏或是幾十毫伏。

變頻器單元采用VFD007B43A變頻器，所述VFD007B43A變頻器擁有輕巧的體積以及靜音運(yùn)作的特色；另外，該變頻器采用多重防護(hù)技術(shù)，顯著提高整機(jī)抗干擾的能力。

以下結(jié)合實(shí)例具體描述該發(fā)明。

霍爾電流傳感器電路單元采用閉環(huán)式電流傳感器，如圖3所示，它是一種補(bǔ)償式傳感器，即主回路被測(cè)電流Ip在聚磁環(huán)處所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，用通過次級(jí)線圈的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行補(bǔ)償，從而使霍爾器件處于檢測(cè)零磁通的工作狀態(tài)。具體工作過程為:當(dāng)粉碎主電機(jī)的被測(cè)導(dǎo)線有一電流通過時(shí)，在導(dǎo)線上產(chǎn)生的磁場(chǎng)被聚磁環(huán)聚集并感應(yīng)到霍爾器件上，所產(chǎn)生的信號(hào)輸出用于驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的功率管并使其導(dǎo)通，從而獲得一個(gè)補(bǔ)償電流Is。這一電流再通過多匝繞組產(chǎn)生磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)與被測(cè)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)正好相反，因而補(bǔ)償了原來的磁場(chǎng)，使霍爾器件的輸出逐漸減小。當(dāng)與Is與匝數(shù)相乘與“原邊電流與匝數(shù)相乘”所產(chǎn)生的磁場(chǎng)相等時(shí)，Is不再增加，從而達(dá)到磁平衡。被測(cè)電流的任何變化都會(huì)破壞這一平衡，一旦磁場(chǎng)失去平衡，霍爾器件就有信號(hào)輸出，經(jīng)功率放大后，立即就有相應(yīng)的電流Is流過次級(jí)繞組以對(duì)失衡的磁場(chǎng)進(jìn)行補(bǔ)償，從磁場(chǎng)失衡到再次平衡，所需的時(shí)間理論上不到1us，這是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的過程。這樣，只要測(cè)得補(bǔ)償線圈的小電流，就能推算原邊大電流。這種電流傳感器，二次線圈電流完全和被測(cè)電流電氣隔離，具有很好的測(cè)量精度和線性度，

一般的垃圾粉碎機(jī)的主電機(jī)為三相交流電機(jī)，功率為35KW，根據(jù)三相電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算公式：

其中，U為線電壓380V，I為線電流，η為工作效率，為功率因數(shù)，一般取0.7-0.9。因此線電流計(jì)算公式為：

估算電流最大值應(yīng)小于100A，實(shí)際電流大約在50A-80A范圍內(nèi)。

電流檢測(cè)原理：

被測(cè)導(dǎo)線穿過LTS 25-NP霍爾傳感器的孔，原邊電流為Ip，霍爾電流傳感器的輸出電壓為Vo，并過電壓跟隨電路直接接入單片機(jī)單元的A/D接口進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，得到Vo值，然后根據(jù)下式計(jì)算原邊電流Ip：

Vo＝2.5+0.625×Ip/Ipn

其中，Ipn為額定電流20A。

本系統(tǒng)壓塊機(jī)主電機(jī)實(shí)際電流范圍約為Is＝50-80A，則Vo＝4-4.5V之間，滿足單片機(jī)的電壓測(cè)量要求，這樣可以不用接放大電路，只需在輸出端接一電壓跟隨電路并直接與單片機(jī)單元A/D接口相連即可滿足要求。

硬件設(shè)計(jì)部分：

(1)由于主電機(jī)是三相電機(jī)，為了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每一相的電流變化，本系統(tǒng)采用了三個(gè)霍爾電流傳感器，同時(shí)監(jiān)測(cè)三相的電流，每一路電流傳感器輸出電壓信號(hào)，并經(jīng)電壓跟隨電路進(jìn)入單片機(jī)單元的AD口。電壓跟隨電路主要起到隔離、緩沖作用，本項(xiàng)目采用了軌對(duì)軌OPA2735，保證了電壓跟隨范圍。單片機(jī)采用了STC12C5A60S2芯片，內(nèi)部自帶8路10位的AD口。

(2)本系統(tǒng)采用單片機(jī)輸出數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過DA轉(zhuǎn)換成模擬量，經(jīng)過運(yùn)放和電路跟隨輸入到變頻器的模擬電壓輸入口控制變頻器的頻率。DA轉(zhuǎn)換單元采用了MCP4725芯片，它是12為具有非易失性存儲(chǔ)器(EEPROM)的單通道12位緩沖電壓輸出DAC，可以使用2線I2C兼容串行接口，且由電壓范圍為2.7V至5.5V的單電源供電，輸出電壓范圍是0-Vdd，輸出電壓由下式計(jì)算：

Vout＝Vdd×Dn4096]]>

式中，Dn為單片機(jī)的輸出代碼。

(3)本系統(tǒng)主要用到了12V和5V兩種電源，為此系統(tǒng)采用12V的開關(guān)電源作為PCB電路板的供電電源，電路板中經(jīng)過電壓轉(zhuǎn)換輸出5V電源。

(4)為了實(shí)時(shí)顯示電機(jī)三相電流值，本系統(tǒng)增加了LED顯示單元，并可以通過按鍵設(shè)定物料輸送電機(jī)電流的控制值和極限值，單片機(jī)通過串口通訊與LED顯示單元進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

綜上本發(fā)明的結(jié)構(gòu)與原理可知，本發(fā)明的垃圾粉碎電機(jī)保護(hù)電路系統(tǒng)，過電流傳感器提取粉碎主電機(jī)的電流信號(hào)，將該信號(hào)反饋到物料輸送電機(jī)的變頻控制器，對(duì)物料輸送電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)主輔電機(jī)負(fù)荷的自適應(yīng)控制，提高設(shè)備生產(chǎn)效率與智能化程度，增加垃圾粉碎機(jī)使用壽命。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。