專利名稱：一種切光馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高頻紅外碳硫分析儀控制電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其是高頻紅外碳硫分析儀 的切光馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
高頻紅外碳硫分析儀中，切光馬達(dá)用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)帶齒的圓盤，通過圓盤上的齒遮 擋紅外光線產(chǎn)生頻率穩(wěn)定的脈沖紅外光源，為檢測裝置提供信號(hào)光源。切光馬達(dá)采用交流永磁同步電機(jī)，在切光馬達(dá)旋轉(zhuǎn)時(shí)，圓盤上的齒連續(xù)遮擋紅外 光源，從而得到脈沖紅外光源，脈沖光源通過so2或co2檢測之后到達(dá)檢測裝置，檢測裝置通 過檢測脈沖光源的強(qiáng)度檢測出302或0)2氣體的濃度從而計(jì)算出被檢測物質(zhì)含碳、硫元素的 含量。為保證檢測的穩(wěn)定性，要求切光馬達(dá)必須可靠起動(dòng)并保持轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定?，F(xiàn)有的高頻碳硫分析儀切光馬達(dá)控制方式如圖3所示，振蕩器產(chǎn)生高頻方波信 號(hào)，經(jīng)分頻器分頻后得到48Hz的方波電壓，該電壓經(jīng)驅(qū)動(dòng)器放大后直接驅(qū)動(dòng)切光馬達(dá)的一 個(gè)線圈A，同時(shí)經(jīng)電容C驅(qū)動(dòng)另外一個(gè)線圈B。電容C是移相電容，它在A、B兩個(gè)線圈中產(chǎn) 生具有一定相位差的電流，使切光馬達(dá)能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場從而使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。最佳的狀態(tài)是由 于電容C的作用使A、B線圈中的電流相位差剛好為90°，切光馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)磁場為圓型旋轉(zhuǎn) 磁場。但這種驅(qū)動(dòng)方式仍然存在以下問題1.通電后，振蕩器工作頻率固定，切光馬達(dá)直接進(jìn)入高速運(yùn)行狀態(tài)，沒有一個(gè)必要 的加速過程，容易造成切光馬達(dá)起動(dòng)困難的情況。在實(shí)際使用中，采用這種驅(qū)動(dòng)方式高頻紅 外碳硫分析儀經(jīng)常出現(xiàn)切光馬達(dá)不能起動(dòng)的情況，有時(shí)需要多次開機(jī)、關(guān)機(jī)或者震動(dòng)儀器 等方法起動(dòng)該馬達(dá)。2.切光馬達(dá)不能工作于最佳的相位狀態(tài)，一方面電容C的參數(shù)選取存在困難，一 般每臺(tái)儀器都要經(jīng)過多次修改測試后才能與馬達(dá)匹配，即使出廠前調(diào)試好但長時(shí)間使用后 參數(shù)也會(huì)發(fā)生變化；另一方面由于該驅(qū)動(dòng)器輸出的是方波信號(hào)，里面包含較多的高次諧波， 不同頻率的信號(hào)經(jīng)電容C后的相位移完全不同，因此其合成的磁場不可能是圓形旋轉(zhuǎn)磁 場。以上因素都會(huì)造成切光馬達(dá)出現(xiàn)起動(dòng)失敗和停轉(zhuǎn)的故障。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種能確保高頻紅外碳硫分析儀切光馬達(dá)可 靠起動(dòng)并穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)裝置，本發(fā)明能對(duì)切光馬達(dá)的起動(dòng)和運(yùn)行過程進(jìn)行控制，克服原 有控制方式的缺點(diǎn)，達(dá)到了確保馬達(dá)可靠、穩(wěn)定工作的目的。本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種切光馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于包括能產(chǎn)生頻率可變、相位差為固定90° 的兩相方波信號(hào)的單片機(jī)電路，與所述單片機(jī)電路連接并接收、放大和輸出其中一相方波 信號(hào)的A驅(qū)動(dòng)電路，與所述單片機(jī)電路連接并接收、放大和輸出其中另一相方波信號(hào)的B驅(qū)動(dòng)電路，以及與所述A驅(qū)動(dòng)電路和B驅(qū)動(dòng)電路連接并接收經(jīng)放大后的兩相方波電路的切光 馬達(dá)，所述單片機(jī)電路上還連接有測量切光馬達(dá)工作狀態(tài)、并將工作狀態(tài)信號(hào)反饋給單片 機(jī)電路的紅外測量儀。所述單片機(jī)電路中設(shè)置有使所述切光馬達(dá)低速起動(dòng)然后逐漸加速到 設(shè)定速度的啟動(dòng)加速控制模塊。所述單片機(jī)電路中設(shè)置有監(jiān)控馬達(dá)是否啟動(dòng)正常，是否由低速啟動(dòng)然后逐漸加速 到設(shè)定速度、馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)是否正確的馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)監(jiān)控及調(diào)節(jié)模塊。所述紅外檢測儀和單片機(jī)電路之間設(shè)置有對(duì)所述反饋回來的工作狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行 光電隔離處理的光電隔離器。所述單片機(jī)電路的時(shí)鐘電路采用高精度和低溫漂的有源石英晶體振蕩器。所述切光馬達(dá)為單相交流永磁同步電機(jī)。所述單片機(jī)采用飛利浦公司的增強(qiáng)型51單片機(jī)，型號(hào)為P89LPC9102。所述單片機(jī)電路中，產(chǎn)生頻率可變、相位差為固定90°的兩相方波信號(hào)，啟動(dòng)加速 控制模塊，以及馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)監(jiān)控及調(diào)節(jié)模塊的工作流程為單片機(jī)電路初始化，輸出低頻方波 并低速啟動(dòng)切光馬達(dá)，延時(shí)1秒后，檢測從紅外測量儀反饋的信號(hào)，如果切光馬達(dá)未達(dá)到設(shè) 定的速度值，則提高方波頻率；如果切光馬達(dá)未運(yùn)轉(zhuǎn)，則反方向再次啟動(dòng)；如果切光馬達(dá)運(yùn) 轉(zhuǎn)正常，則鎖定方波信號(hào)頻率；如果開機(jī)時(shí)切光馬達(dá)未起動(dòng)，那么延時(shí)1秒后再次起動(dòng)，重 復(fù)3次仍不能起動(dòng)則報(bào)警并停止工作；如果切光馬達(dá)進(jìn)入正常起動(dòng)并加速到設(shè)定速度，則 不再進(jìn)行加速，并每隔1秒檢測從紅外測量儀反饋的信號(hào)，以監(jiān)控切光馬達(dá)的運(yùn)行狀態(tài)；重 復(fù)上述步驟。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在1、由于本發(fā)明采用“包括能產(chǎn)生頻率可變、相位差為固定90°的兩相方波信號(hào)的 單片機(jī)電路，與所述單片機(jī)電路連接并接收、放大和輸出其中一相方波信號(hào)的A驅(qū)動(dòng)電路， 與所述單片機(jī)電路連接并接收、放大和輸出其中另一相方波信號(hào)的B驅(qū)動(dòng)電路，以及與所 述A驅(qū)動(dòng)電路和B驅(qū)動(dòng)電路連接并接收經(jīng)放大后的兩相方波電路的切光馬達(dá)，所述單片機(jī) 電路上還連接有測量切光馬達(dá)工作狀態(tài)、并將工作狀態(tài)信號(hào)反饋給單片機(jī)電路的紅外測量 裝置”這樣的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，單片機(jī)直接產(chǎn)生兩個(gè)相位差為90°的方波信號(hào)， 不會(huì)因元件參數(shù)的變化而改變，并且不需要現(xiàn)有技術(shù)中的移相電容，消除了移相電容參數(shù) 變化及高次諧波的對(duì)馬達(dá)運(yùn)行的影響，降低了調(diào)試難度。2、由于本發(fā)明單片機(jī)電路中設(shè)置有使所述切光馬達(dá)低速起動(dòng)然后逐漸加速到設(shè) 定速度的啟動(dòng)加速控制模塊，與現(xiàn)有技術(shù)相比，切光馬達(dá)起動(dòng)時(shí)，采用低速起動(dòng)逐漸升速至 最高速度的方法，解決了馬達(dá)起動(dòng)失敗的問題。3、由于本發(fā)明單片機(jī)電路中設(shè)置有監(jiān)控馬達(dá)是否啟動(dòng)正常，是否由低速啟動(dòng)然后 逐漸加速到設(shè)定速度、馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)是否正確的馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)監(jiān)控及調(diào)節(jié)模塊，與現(xiàn)有技術(shù)相比，即 使出現(xiàn)馬達(dá)起動(dòng)失敗的情況，本發(fā)明能自行重起3次(次數(shù)可以修改)，確實(shí)不能起動(dòng)則會(huì) 報(bào)警，提示維修人員，同時(shí)，馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中停轉(zhuǎn)也會(huì)自動(dòng)報(bào)警。4、由于本發(fā)明中紅外檢測儀和單片機(jī)電路之間設(shè)置有對(duì)所述反饋回來的工作狀 態(tài)信號(hào)進(jìn)行光電隔離處理的光電隔離器，有效防止了驅(qū)動(dòng)器對(duì)信號(hào)產(chǎn)生干擾。


下面將結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的補(bǔ)充說明，其中圖1為本發(fā)明的硬件結(jié)構(gòu)示意2為本發(fā)明的軟件流程3為現(xiàn)有技術(shù)中高頻碳硫分析儀切光馬達(dá)控制方式結(jié)構(gòu)示意中標(biāo)記1、單片機(jī)電路，2、A驅(qū)動(dòng)電路，3、B驅(qū)動(dòng)電路，4、切光馬達(dá)，5、紅外測量儀。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1參照說明書附圖1，本發(fā)明公開了一種切光馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置，包括能產(chǎn)生頻率可變、 相位差為固定90°的兩相方波信號(hào)的單片機(jī)電路1，與所述單片機(jī)電路1連接并接收、放大 和輸出其中一相方波信號(hào)的A驅(qū)動(dòng)電路2，與所述單片機(jī)電路1連接并接收、放大和輸出其 中另一相方波信號(hào)的B驅(qū)動(dòng)電路3，以及與所述A驅(qū)動(dòng)電路2和B驅(qū)動(dòng)電路3連接并接收經(jīng) 放大后的兩相方波電路的切光馬達(dá)4，所述單片機(jī)電路1上還連接有測量切光馬達(dá)4工作狀 態(tài)、并將工作狀態(tài)信號(hào)反饋給單片機(jī)電路1的紅外測量儀5。實(shí)施例2在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，作為本發(fā)明的一具體實(shí)施方式
，所述單片機(jī)電路1中設(shè)置有 使所述切光馬達(dá)4低速起動(dòng)然后逐漸加速到設(shè)定速度的啟動(dòng)加速控制模塊。所述單片機(jī)電 路1中設(shè)置有監(jiān)控馬達(dá)是否啟動(dòng)正常，是否由低速啟動(dòng)然后逐漸加速到設(shè)定速度、馬達(dá)運(yùn) 轉(zhuǎn)是否正確的馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)監(jiān)控及調(diào)節(jié)模塊。所述紅外檢測儀和單片機(jī)電路1之間設(shè)置有對(duì)所 述反饋回來的工作狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行光電隔離處理的光電隔離器。所述單片機(jī)電路1的時(shí)鐘電 路采用高精度和低溫漂的有源石英晶體振蕩器。所述切光馬達(dá)4為單相交流永磁同步電 機(jī)。所述單片機(jī)采用飛利浦公司的增強(qiáng)型51單片機(jī)，型號(hào)為P89LPC9102。所述單片機(jī)電路1中，產(chǎn)生頻率可變、相位差為固定90°的兩相方波信號(hào)，啟動(dòng)加 速控制模塊，以及馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)監(jiān)控及調(diào)節(jié)模塊的工作流程如圖2所示單片機(jī)電路1初始化， 輸出低頻方波并低速啟動(dòng)切光馬達(dá)4，延時(shí)1秒后，檢測從紅外測量儀5反饋的信號(hào)，如果切 光馬達(dá)4未達(dá)到設(shè)定的速度值，則提高方波頻率；如果切光馬達(dá)4未運(yùn)轉(zhuǎn)，則反方向再次啟 動(dòng)；如果切光馬達(dá)4運(yùn)轉(zhuǎn)正常，則鎖定方波信號(hào)頻率；如果切光馬達(dá)4未達(dá)到設(shè)定值或者切 光馬達(dá)4未運(yùn)轉(zhuǎn)的次數(shù)之和或者分別未超過設(shè)定次數(shù)比如3次，那么則報(bào)警并停止工作，沒 有超過設(shè)定次數(shù)則返回至延時(shí)1秒后，檢測從紅外測量儀5反饋的信號(hào)，重復(fù)上述步驟。實(shí)施例3作為本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式如下高頻紅外碳硫分析儀的紅外切光馬達(dá)4采用單相交流永磁同步電機(jī)。單相永磁同 步電機(jī)有兩個(gè)定子繞組，它工作時(shí)要求在兩個(gè)繞組中加入相位差為90°的驅(qū)動(dòng)電流以產(chǎn)生 圓形旋轉(zhuǎn)磁場，該磁場驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。如果相位差不是90°，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩就會(huì)下降，偏 差越遠(yuǎn)下降越多。馬達(dá)的轉(zhuǎn)速與驅(qū)動(dòng)電壓的頻率成正比關(guān)系，具體關(guān)系如下60fn =——
pn 電機(jī)轉(zhuǎn)速f:驅(qū)動(dòng)電源頻率(本裝置中由驅(qū)動(dòng)器提供)p 電機(jī)磁極對(duì)數(shù)(由電機(jī)決定，對(duì)具體型號(hào)的電機(jī)而言是固定值)本切光馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置采用的技術(shù)方案是采用動(dòng)態(tài)的切光馬達(dá)4驅(qū)動(dòng)方案，包括控 制軟件以單片機(jī)為核心的控制裝置硬件和控制軟件兩大部分，實(shí)現(xiàn)的功能包括1.驅(qū)動(dòng)器直接輸出兩路方波電壓，這兩路方波電壓通過軟件編程產(chǎn)生，二者的相 位差用軟件控制，確保為90°，不會(huì)因元件參數(shù)的變化而改變。2.切光馬達(dá)4的起動(dòng)采用軟件控制的低速全壓起動(dòng)逐漸升速到設(shè)定速度。永磁同 步電機(jī)在驅(qū)動(dòng)電壓頻率較低時(shí)線圈電流較大，可以獲得較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使馬達(dá)可靠起動(dòng)。3.切光馬運(yùn)轉(zhuǎn)過程自動(dòng)檢測，出現(xiàn)故障能自動(dòng)報(bào)警。本切光馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置通過軟件和硬件結(jié)合的方法對(duì)電機(jī)的起動(dòng)和運(yùn)行過程進(jìn)行 控制，克服原有控制方式的缺點(diǎn)，達(dá)到了確保馬達(dá)可靠、穩(wěn)定工作的目的。該驅(qū)動(dòng)裝置需要軟件、硬件兩方面配合。一.硬件結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)裝置硬件以單片機(jī)為核心，結(jié)構(gòu)如圖1所示單片機(jī)電路1通過運(yùn)行程序產(chǎn)生頻率可變的、相位差為固定為90°的兩相方波信 號(hào)，分別被兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電路放大后驅(qū)動(dòng)切光馬達(dá)4。同時(shí)從紅外測量儀5的前置部分取出一路 信號(hào)反饋到單片機(jī)電路1。由于兩路方波信號(hào)由單片機(jī)通過軟件的方式產(chǎn)生，因此其相位差不會(huì)受到元器件 參數(shù)變化的影響。單片機(jī)通過處理從紅外測量儀5反饋回來的信號(hào)可以準(zhǔn)確判斷切光馬達(dá) 4的工作狀態(tài)，從而進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)。為保證控制精度，單片機(jī)電路1的時(shí)鐘電路采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(hào)回路采用光電隔離措施，防止驅(qū)動(dòng)器對(duì)其產(chǎn)生干擾。單片機(jī)采用飛利浦公司的增強(qiáng)型51單片機(jī)，型號(hào)為P89LPC9102。二.軟件切光馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置軟件實(shí)現(xiàn)以下功能1.產(chǎn)生兩路相位差為90°的方波信號(hào)；2.馬達(dá)起動(dòng)過程加速控制；3.馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)監(jiān)控及調(diào)節(jié)；軟件流程圖如圖2所示，為保證產(chǎn)生的方波的頻率的準(zhǔn)確性，程序中這部分功能 采用定時(shí)中斷實(shí)現(xiàn)，且將其中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)定為最高級(jí)。切光馬達(dá)4在長時(shí)間使用后可能出 現(xiàn)摩擦增大的情況，驅(qū)動(dòng)裝置在檢測到電機(jī)沒有運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可以通過不同的運(yùn)行方向起動(dòng)電 機(jī)以提高起動(dòng)的成功率(本裝置對(duì)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向沒有要求)，但3次起動(dòng)仍不成功則發(fā) 出報(bào)警信號(hào)。在切光馬達(dá)4正常起動(dòng)且達(dá)到設(shè)定速度后就鎖定方波頻率，以確保切光馬達(dá) 4轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，然后只檢測電機(jī)運(yùn)行是否正常，以實(shí)現(xiàn)故障自診斷。單片機(jī)電路1對(duì)反饋信號(hào) 的檢測采用硬件計(jì)數(shù)的方法，保證了檢測的準(zhǔn)確性。
權(quán)利要求
一種切光馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于包括能產(chǎn)生頻率可變、相位差為固定90°的兩相方波信號(hào)的單片機(jī)電路(1)，與所述單片機(jī)電路(1)連接并接收、放大和輸出其中一相方波信號(hào)的A驅(qū)動(dòng)電路(2)，與所述單片機(jī)電路(1)連接并接收、放大和輸出其中另一相方波信號(hào)的B驅(qū)動(dòng)電路(3)，以及與所述A驅(qū)動(dòng)電路(2)和B驅(qū)動(dòng)電路(3)連接并接收經(jīng)放大后的兩相方波電路的切光馬達(dá)(4)，所述單片機(jī)電路(1)上還連接有測量切光馬達(dá)(4)工作狀態(tài)、并將工作狀態(tài)信號(hào)反饋給單片機(jī)電路(1)的紅外測量儀(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種切光馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述單片機(jī)電路(1) 中設(shè)置有使所述切光馬達(dá)(4)低速起動(dòng)然后逐漸加速到設(shè)定速度的啟動(dòng)加速控制模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種切光馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述單片機(jī)電路(1) 中設(shè)置有監(jiān)控馬達(dá)是否啟動(dòng)正常，是否由低速啟動(dòng)然后逐漸加速到設(shè)定速度、馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)是 否正確的馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)監(jiān)控及調(diào)節(jié)模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種切光馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述紅外檢 測儀和單片機(jī)電路(1)之間設(shè)置有對(duì)所述反饋回來的工作狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行光電隔離處理的 光電隔離器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種切光馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述單片機(jī) 電路(1)的時(shí)鐘電路采用有源石英晶體振蕩器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種切光馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述切光馬 達(dá)(4)為單相交流永磁同步電機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種切光馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置，包括能產(chǎn)生頻率可變、相位差為固定90°的兩相方波信號(hào)的單片機(jī)電路，與所述單片機(jī)電路連接并接收、放大和輸出其中一相方波信號(hào)的A驅(qū)動(dòng)電路，與所述單片機(jī)電路連接并接收、放大和輸出其中另一相方波信號(hào)的B驅(qū)動(dòng)電路，以及與所述A驅(qū)動(dòng)電路和B驅(qū)動(dòng)電路連接并接收經(jīng)放大后的兩相方波電路的切光馬達(dá)，所述單片機(jī)電路上還連接有測量切光馬達(dá)工作狀態(tài)、并將工作狀態(tài)信號(hào)反饋給單片機(jī)電路的紅外測量儀。本發(fā)明能對(duì)切光馬達(dá)的起動(dòng)和運(yùn)行過程進(jìn)行控制，克服原有控制方式的缺點(diǎn)，達(dá)到了確保馬達(dá)可靠、穩(wěn)定工作的目的。
文檔編號(hào)H02P6/08GK101854142SQ20091005879
公開日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2009年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月1日
發(fā)明者劉仕偉, 周建新, 歐陽霄, 王代清, 胡明華 申請(qǐng)人:德陽嘉龍機(jī)械制造有限公司