專利名稱：一種數(shù)字電子電動機(jī)保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電動機(jī)保護(hù)器，屬控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電動機(jī)保護(hù)裝置是電動機(jī)常用的配套產(chǎn)品，現(xiàn)有的保護(hù)裝置有以熱繼電器為主的機(jī)械式和模擬電子式兩種，這兩種產(chǎn)品均有一定的缺陷。在機(jī)械式產(chǎn)品中，熱繼電器受工作環(huán)境的影響較大，且其溫度感應(yīng)片易老化，已經(jīng)列入被淘汰產(chǎn)品的范圍；其它機(jī)械式保護(hù)產(chǎn)品如過流繼電器等相對成本較高、功能單一。模擬電子式產(chǎn)品則有控制精度不準(zhǔn)確、反應(yīng)不靈敏的缺點(diǎn)。當(dāng)前，科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，使得數(shù)字電子技術(shù)進(jìn)入生產(chǎn)和生活的各個領(lǐng)域，將數(shù)字電子技術(shù)應(yīng)用于機(jī)電產(chǎn)品保護(hù)已經(jīng)成為一種趨勢。目前市場上采用數(shù)字電子技術(shù)的電動機(jī)保護(hù)裝置大多具有體積較大、成本高等缺點(diǎn)。
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種反應(yīng)靈敏、控制精度高且體積較小、成本較低的數(shù)字電子電動機(jī)保護(hù)器。
本實(shí)用新型所稱問題的解決方案是一種數(shù)字電子電動機(jī)保護(hù)器，它的主要電路有脈寬調(diào)制電路2、額定電流設(shè)定電路3、延時時間設(shè)定電路4、微處理器11、繼電器控制電路6，主回路的交流接觸器12接在電動機(jī)電源中，其控制線圈與繼電器控制電路6相連接，各部分電路結(jié)構(gòu)為a.電流監(jiān)測電路1和脈寬調(diào)制電路2電流檢測電路1為3個相同的電路，每一個電路中的電流互感器L1一端接二極管D1的正極，后者負(fù)極接電容E1和電阻R1的一端，L1的另一端接地，電阻R1接電阻R2；脈寬調(diào)制電路2為3個相同的電路，每個電路的輸入端接電流檢測電路，輸出端接微處理器IC1，其電路由反相器F1、F2，二極管D2、D3，電阻R2、R3、R4及電容C3構(gòu)成，其中，反相器F1的2腳與F2的3腳相連，然后與二極管D2的負(fù)極、D3的正極相接，反相器F2的4腳與電容C3相連，然后共同接到微處理器IC1的第19腳，二極管D2的正極接到電阻R3的一端，電阻R2接電阻R4的一端，反相器F1的1腳、電阻R3、R4和電容C3均有一端接地。
b.額定電流設(shè)定電路3所述額定電流設(shè)定電路3由反相器F7、F8，二極管D10、D11，電阻R13、R14及電容C6組成，其中，反相器F7的5腳與F8的8腳相連，然后與二極管D11的負(fù)極、D10的正極相連，電阻R13、R14分別接二極管D10的負(fù)極、D11的正極，反相器F7的6腳為輸出腳，它接微處理器IC1的第16腳，反相器F8的9腳、電阻R13、R14及電容C6均有一腳接地。
c.延時時間設(shè)定電路4所述延時時間設(shè)定電路4由反相器F9、F10，二極管D12、D13，電阻R15、R16及電容C7組成，其中，反相器F9的5腳與F10的8腳相連，然后與二極管D13的負(fù)極、D12的正極相連，電阻R15、R16分別接二極管D12的負(fù)極、D13的正極，反相器F9的6腳為輸出腳，它接微處理器IC1的第15腳，反相器F10的9腳、電阻R15、R16及電容C7均有一腳接地。
d.繼電器控制電路6所述繼電器控制電路6由電阻R17、三極管N1、繼電器J組成，其中，三極管N1的基極通過電阻R1接微處理器IC1的11腳，發(fā)射極接地，集電極接繼電器J線圈的一端，繼電器J線圈的另一端接直流電源，繼電器J的常閉觸頭接電動機(jī)主回路交流接觸器的線圈。
上述數(shù)字電子電動機(jī)保護(hù)器，它還設(shè)有溫度監(jiān)測電路7，所述溫度監(jiān)測電路7采用MAX1618芯片，它的DXP、DXN引腳分別接溫度傳感器t的兩端，SMBCLK、SMBDATA引腳分別接微處理器IC1的7腳和8腳，ADD0、ADD1、GND引腳共同接地。
上述數(shù)字電子電動機(jī)保護(hù)器，它還設(shè)有復(fù)位電路5，所述復(fù)位電路5由按鈕S1、電阻R18及電容E4構(gòu)成，其中，電容E4并接在按鈕S1上并一起接電源Vcc端，電阻R18一端接按鈕，另一端接地，按鈕S1的一端接微處理器IC1的1腳。
上述數(shù)字電子電動機(jī)保護(hù)器，它還設(shè)有工作狀態(tài)指示電路8和工作狀態(tài)顯示電路9，所述工作狀態(tài)指示電路8由發(fā)光二極管P1、P2、P3、P4、P5，限流電阻R19、R20、R21、R22、R23組成，上述各發(fā)光二極管的負(fù)極接地，其正極分別通過各自的限流電阻接微處理器IC1的6、3、2、14、13腳；所述工作狀態(tài)顯示電路9采用液晶顯示塊DISP，它的二個控制端分別接微處理器IC1的7、8引腳。
上述數(shù)字電子電動機(jī)保護(hù)器，它還設(shè)有報(bào)警控制電路10，所述報(bào)警控制電路10由揚(yáng)聲器SP、三極管N2、電阻R24構(gòu)成，其中，三極管N2的基極通過電阻R24接微處理器IC1的12腳，發(fā)射極接地，集電極接揚(yáng)聲器SP一端，揚(yáng)聲器SP另一端接15V電壓。
采用這種結(jié)構(gòu)的數(shù)字電子電動機(jī)保護(hù)器可通過電流互感器和溫度傳感器對電動機(jī)的工作電流和溫度采樣，然后進(jìn)行脈寬調(diào)制，變換為脈沖數(shù)字信號，從而對電動機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行精確的監(jiān)控。本產(chǎn)品反應(yīng)靈敏、控制精度高、抗干擾能力強(qiáng)且體積較小、成本低廉。


圖1是本實(shí)用新型的主回路原理示意圖；圖2是本實(shí)用新型的電原理框圖；圖3是本實(shí)用新型的電原理圖；圖4是本實(shí)用新型的程序流程圖。
具體實(shí)施方式
圖1顯示，本實(shí)用新型的交流接觸器接在電動機(jī)的三相電源中，控制電動機(jī)的電源的通斷；三個電流互感器采集電動機(jī)電流狀態(tài)，并把信號整形后送給微處理器；微處理器采用89C2051，由它對信號進(jìn)行處理，在出現(xiàn)不正常情況時啟動繼電器控制電路，斷開其常閉觸點(diǎn)，使交流接觸器的線圈停止供電，從而斷開電動機(jī)的電源。
圖3中所示的電流監(jiān)測電路1和脈寬調(diào)制電路2均包括3個結(jié)構(gòu)相同的部分，每個部分分別接收及處理電動機(jī)某一相電源的信號。電路工作時，電流互感器L1感應(yīng)相路工作電流的大小，二極管D1對感應(yīng)電流整流，經(jīng)電容E1濾波，再經(jīng)電阻R2送至R4。由該電壓對脈沖發(fā)生器的脈沖寬度進(jìn)行調(diào)制，脈沖寬度反映了該相工作電流的大小，最后調(diào)制好的信號送到微處理器IC1的19腳。微處理器IC1對送過來的信號進(jìn)行鑒別，判斷該相電流是否處于過流狀態(tài)。電路圖中的第二、三兩個部分的結(jié)構(gòu)和工作過程與第一個部分完全相同，故不再贅述。
圖中所示的額定電流設(shè)定電路3在工作時，由電位器R13對脈沖寬度進(jìn)行調(diào)節(jié)，其輸出送微處理器IC1的16腳，由微處理器IC1對此信號進(jìn)行處理，將脈沖寬度換算為設(shè)定電流值的大小。
圖中所示的延時時間設(shè)定電路4在工作時，由電位器R15對脈沖寬度進(jìn)行調(diào)節(jié)，其輸出送微處理器IC1的15腳，由微處理器IC1對此信號進(jìn)行處理，將脈沖寬度換算為實(shí)際延時數(shù)值的大小。
本實(shí)用新型采用的反相器型號為4069芯片。
圖中所示的繼電器控制電路6在電路正常工作時，微處理器IC1的11腳為低電平，此時繼電器J不工作；當(dāng)電路檢測出故障時(過流、漏電)，IC1的11腳將變?yōu)楦唠娖?，則三極管N1處于飽和狀態(tài)，繼電器J啟動，斷開電機(jī)電源。
圖中所示的溫度監(jiān)測電路7中的溫度傳感器埋置于電動機(jī)鐵芯或線圈處，以采集電動機(jī)工作溫度。
圖中所示的工作狀態(tài)指示電路8中的發(fā)光二極管P1、P2、P3、P4、P5分別顯示過流、斷相、漏電、溫度過高等故障狀態(tài)。
圖中所示的工作狀態(tài)顯示電路9可實(shí)時顯示電動機(jī)的工作電流和工作溫度。S2為顯示模式轉(zhuǎn)換按鈕，可在電流強(qiáng)度和溫度之間轉(zhuǎn)換。S2的一端接地，另一端接IC1的9腳。
本實(shí)用新型的工作過程如下由電流互感器對電動機(jī)的工作電流進(jìn)行采樣，采樣值經(jīng)過二極管和電容器組成的整流濾波電路后，變?yōu)殡妷盒盘枺兔}寬調(diào)制器。脈寬調(diào)制器的輸出信號送給微處理器，微處理器對脈寬調(diào)制信號進(jìn)行計(jì)時，從而將電動機(jī)的工作電流變換為計(jì)時時間長度。微處理器將計(jì)時時間長度與電位器設(shè)定的額定電流(已由脈寬調(diào)制器將設(shè)定的工作電流轉(zhuǎn)換為計(jì)時時間)進(jìn)行比較，判斷電動機(jī)是否處于過流狀態(tài)。當(dāng)電動機(jī)處于過流狀態(tài)，警報(bào)器報(bào)警，在電位器設(shè)定的延時時間后，若微處理器檢測電動機(jī)仍處于過流狀態(tài)，微處理器將通過控制繼電器關(guān)斷交流接觸器，將電動機(jī)的電源切斷，從而達(dá)到保護(hù)電動機(jī)的目的。
當(dāng)微處理器監(jiān)測電動機(jī)的三相工作電流值的大小不一致的程度超過一定限度時，則判斷電動機(jī)處于漏電狀態(tài)，微處理器將通過繼電器關(guān)斷交流接觸器，將電動機(jī)的電源切斷，達(dá)到保護(hù)的目的。
由溫度傳感器對電動機(jī)工作溫度進(jìn)行監(jiān)測，檢測值經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路變換為具體的溫度值，微處理器讀入溫度值，當(dāng)溫度超過設(shè)定值時，揚(yáng)聲器SP報(bào)警，在設(shè)定的延時時間后(由程序設(shè)定)，微處理器按照上述過程切斷電動機(jī)電源，以保護(hù)電動機(jī)。
圖4為本實(shí)用新型的程序流程圖，當(dāng)復(fù)位電路將微處理器復(fù)位后，程序便從該流程圖的“開始”框開始執(zhí)行。
權(quán)利要求1.一種數(shù)字電子電動機(jī)保護(hù)器，其特征在于它的主要電路有脈寬調(diào)制電路[2]、額定電流設(shè)定電路[3]、延時時間設(shè)定電路[4]、微處理器[11]、繼電器控制電路[6]，其中，交流接觸器[12]接在電動機(jī)電源中，其控制線圈與繼電器控制電路[6]相連接，各部分電路結(jié)構(gòu)為a.電流監(jiān)測電路[1]和脈寬調(diào)制電路[2]電流檢測電路[1]為3個相同的電路，每一個電路中的電流互感器L1一端接二極管DI的正極，后者負(fù)極接電容E1和電阻R1的一端，L1的另一端接地，電阻R1接電阻R2；脈寬調(diào)制電路[2]為3個相同的電路，每個電路的輸入端接電流檢測電路，輸出端接微處理器IC1，其電路由反相器F1、F2，二極管D2、D3，電阻R2、R3、R4，電容C3構(gòu)成，其中，反相器F1的2腳與F2的3腳相連，然后與二極管D2的負(fù)極、D3的正極相接，反相器F2的4腳與電容C3相連，然后共同接到微處理器IC1的第19腳，二極管D2的正極接到電阻R3的一端，電阻R2接電阻R4的一端，反相器F1的1腳、電阻R3、R4及電容C3均有一端接地。b.額定電流設(shè)定電路[3]所述額定電流設(shè)定電路[3]由反相器F7、F8，二極管D10、D11，電阻R13、R14，電容C6組成，其中，反相器F7的5腳與F8的8腳相連，然后與二極管D11的負(fù)極、D10的正極相連，電阻R13、R14分別接二極管D10的負(fù)極、D11的正極，反相器F7的6腳為輸出腳，它接微處理器IC1的第16腳，反相器F8的9腳、電阻R13、R14及電容C6均有一腳接地。c.延時時間設(shè)定電路[4]所述延時時間設(shè)定電路[4]由反相器F9、F10，二極管D12、D13，電阻R15、R16，電容C7組成，其中，反相器F9的5腳與F10的8腳相連，然后與二極管D13的負(fù)極、D12的正極相連，電阻R15、R16分別接二極管D12的負(fù)極、D13的正極，反相器F9的6腳為輸出腳，它接微處理器IC1的第15腳，反相器F10的9腳、電阻R15、R16及電容C7均有一腳接地。d.繼電器控制電路[6]所述繼電器控制電路[6]由電阻R17、三極管N1及繼電器J組成，其中，三極管N1的基極通過電阻R1接到微處理器IC1的11腳，發(fā)射極接地，集電極接繼電器J線圈的一端，繼電器J線圈的另一端接直流電源，繼電器J的常閉觸頭接電動機(jī)主回路接觸器的線圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字電子電動機(jī)保護(hù)器，其特征在于它還設(shè)有溫度監(jiān)測電路[7]，所述溫度監(jiān)測電路[7]采用MAX1618芯片，它的DXP、DXN引腳分別接溫度傳感器t的兩端，SMBCLK、SMBDATA引腳分別接微處理器IC1的7腳和8腳，ADD0、ADD1、GND引腳共同接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字電子電動機(jī)保護(hù)器，其特征在于它還設(shè)有復(fù)位電路[5]，所述復(fù)位電路[5]由按鈕S1、電阻R18及電容E4構(gòu)成，電容E4并接在按鈕S1上并一起接電源Vcc端，電阻R18一端接按鈕，另一端接地，按鈕S1的一端接微處理器IC1的1腳。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字電子電動機(jī)保護(hù)器，其特征在于它還設(shè)有工作狀態(tài)指示電路[8]和工作狀態(tài)顯示電路[9]，所述工作狀態(tài)指示電路[8]由發(fā)光二極管P1、P2、P3、P4、P5，限流電阻R19、R20、R21、R22、R23組成，上述各發(fā)光二極管的負(fù)極接地，其正極分別通過各自的限流電阻接微處理器IC1的6、3、2、14、13腳；所述工作狀態(tài)顯示電路[9]采用液晶顯示塊，它的二個控制端分別接微處理器IC1的7、8引腳。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)字電子電動機(jī)保護(hù)器，其特征在于它還設(shè)有報(bào)警控制電路[10]，所述報(bào)警控制電路[10]由揚(yáng)聲器SP、三極管N2及電阻R24構(gòu)成，其中，三極管N2的基極通過電阻R24接微處理器IC1的12腳，發(fā)射極接地，集電極接揚(yáng)聲器SP一端，揚(yáng)聲器SP另一端接15V電壓。
專利摘要一種數(shù)字電子電動機(jī)保護(hù)器，屬控制技術(shù)領(lǐng)域，所要解決的問題是提供一種反應(yīng)靈敏、控制精度高、抗干擾能力強(qiáng)且體積較小、成本低的電動機(jī)保護(hù)器。其技術(shù)方案為，整個裝置由電流監(jiān)測、脈寬調(diào)制、額定電流設(shè)定、延時設(shè)定、復(fù)位、微處理器、繼電控制、溫度監(jiān)測及顯示報(bào)警等電路組成。本實(shí)用新型可對電動機(jī)的工作電流和溫度采樣，然后進(jìn)行脈寬調(diào)制，變換為脈沖信號，從而對電動機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行精確的監(jiān)控。本實(shí)用新型反應(yīng)靈敏、控制精度高、抗干擾能力強(qiáng)且體積較小、成本低，可替代目前廣泛使用的各類電機(jī)保護(hù)器。
文檔編號H02H7/08GK2531564SQ0221279
公開日2003年1月15日 申請日期2002年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月10日
發(fā)明者武衛(wèi)東, 韓君杰 申請人:韓君杰