本實(shí)用新型涉及木工車床控制領(lǐng)域，尤其涉及一種木工車床電壓保護(hù)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

臺(tái)式木工車床是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便的家用和工業(yè)實(shí)用車床。車床主軸由電機(jī)帶動(dòng)皮帶傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)，該電機(jī)分為直流電機(jī)、交流異步電機(jī)以及伺服電機(jī)。木工車床的工作原理為: 由電機(jī)通過(guò)皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu),帶動(dòng)車床主軸旋轉(zhuǎn),主軸又通過(guò)頂尖或者卡盤帶動(dòng)被加工零件旋轉(zhuǎn)，然后用刀具對(duì)工件進(jìn)行切削,從而加工出不同形狀的回轉(zhuǎn)體。由于需要的切削力和加工表面的質(zhì)量不同，木工機(jī)床在加工工作中需要機(jī)床主軸提供不同的輸出扭矩和轉(zhuǎn)速。

但是,目前大多數(shù)使用交流異步電機(jī)控制器的木工車床，控制器的整體體積較大，成本高、價(jià)格昂貴，低速扭矩小，很多只有單一的電壓保護(hù)點(diǎn)；有的只考慮到電機(jī)保護(hù)而忽略控制器的保護(hù)，如果電壓過(guò)高而沒(méi)有保護(hù)措施則會(huì)損壞控制器，不利于木工車床的使用和安全操作；使用直流電機(jī)控制器的木工車床，電壓保護(hù)點(diǎn)也比較單一，電機(jī)如果長(zhǎng)時(shí)間過(guò)壓運(yùn)行一則損壞電機(jī)，二則電機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)高，危及人身安全，不利于木工車床的安全操作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是針對(duì)上述電壓保護(hù)點(diǎn)單一、保護(hù)形勢(shì)簡(jiǎn)單，不利于木工車床的使用和安全操作等技術(shù)問(wèn)題，提出的一種木工車床電壓保護(hù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電壓的全面保護(hù)，保障木工車床的切削效率與安全操作。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用下列技術(shù)方案：一種木工車床電壓保護(hù)系統(tǒng)，包括微控制器，電機(jī)以及IGBT驅(qū)動(dòng)電路，所述微控制器通過(guò)IGBT驅(qū)動(dòng)電路控制電機(jī)動(dòng)作；還包括與微控制器相連分別采集母線電壓和電機(jī)電壓的母線電壓采樣模塊和電機(jī)電壓采樣模塊。

進(jìn)一步的，所述微控制器還包括電壓保護(hù)點(diǎn)設(shè)置模塊，所述電壓保護(hù)點(diǎn)包括母線過(guò)壓保護(hù)點(diǎn)、母線欠壓保護(hù)點(diǎn)和電機(jī)電壓保護(hù)點(diǎn)，通過(guò)對(duì)電機(jī)電壓與母線電壓的檢測(cè)，對(duì)電機(jī)電壓保護(hù)更加全面，保障系統(tǒng)和人身安全。

優(yōu)選的，所述電機(jī)兩端連接有續(xù)流二極管。

進(jìn)一步的，所述電壓保護(hù)系統(tǒng)還包括與電機(jī)相連的電流采樣模塊，所述電流采樣模塊通過(guò)電流濾波，然后經(jīng)電壓比較器和運(yùn)算放大器與微控制器相連。

優(yōu)選的，所述電流采樣模塊采用電流采樣電阻進(jìn)行電流采樣。

優(yōu)選的，所述電流采樣模塊還可以采用電流傳感器和電流互感器。

進(jìn)一步的，所述微控制器還包括電流保護(hù)點(diǎn)設(shè)置模塊，所述電流保護(hù)點(diǎn)包括硬件保護(hù)點(diǎn)、軟件保護(hù)點(diǎn)和堵轉(zhuǎn)保護(hù)點(diǎn)，根據(jù)電機(jī)特性，設(shè)置不同的保護(hù)點(diǎn)，對(duì)電機(jī)過(guò)流保護(hù)更全面，保證電機(jī)正常安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步的，還包括與微控制器相連的電位器檢測(cè)模塊，微控制器檢測(cè)電位器電壓大小，從而調(diào)整電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)（PWM信號(hào)的脈沖寬度）來(lái)調(diào)整電機(jī)電壓，實(shí)現(xiàn)電機(jī)無(wú)極調(diào)速，方便用戶切削不同的材料。

進(jìn)一步的，所述電壓保護(hù)系統(tǒng)還包括與微控制器相連的數(shù)碼管，通過(guò)數(shù)字顯示提示操作人員，方便操作。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、本實(shí)用新型通過(guò)設(shè)置多個(gè)電壓保護(hù)點(diǎn)，如母線欠壓保護(hù)點(diǎn)、母線過(guò)壓保護(hù)點(diǎn)，電機(jī)電壓保護(hù)點(diǎn)等并存儲(chǔ)到微控制器，對(duì)電機(jī)實(shí)現(xiàn)全面電壓保護(hù)，并且通過(guò)電機(jī)電壓采樣模塊和母線電壓采樣模塊分別對(duì)電機(jī)電壓與母線電壓檢測(cè)，與設(shè)好的保護(hù)點(diǎn)進(jìn)行比較，通過(guò)微控制器做出相應(yīng)的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)和系統(tǒng)的全面保護(hù)，保障系統(tǒng)操作與人身安全，降低成本，工作穩(wěn)定。

2、本實(shí)用新型還通過(guò)電位器檢測(cè)模塊，通過(guò)微控制器調(diào)整驅(qū)動(dòng)信號(hào)脈寬，改變電機(jī)電壓，實(shí)現(xiàn)電機(jī)無(wú)極調(diào)速，保證電機(jī)轉(zhuǎn)速平滑連續(xù)變化，而且可以在整個(gè)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)的任意一點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行，保障木工車床的安全穩(wěn)定運(yùn)作，提高切削效率與切削精度。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例一電壓保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例一電壓保護(hù)原理框圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例二電流保護(hù)原理框圖。

具體實(shí)施方式

為了能夠更清楚的理解本實(shí)用新型的上述目的和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式做詳細(xì)地描述：

實(shí)施例一、如圖1所示，本實(shí)施例提供一種木工車床電壓保護(hù)系統(tǒng)，包括微控制器，電機(jī)以及IGBT驅(qū)動(dòng)電路，所述微控制器通過(guò)IGBT驅(qū)動(dòng)電路控制電機(jī)動(dòng)作，所述電機(jī)兩端連接有續(xù)流二極管；還包括與微控制器相連，分別采集母線電壓和電機(jī)電壓的母線電壓采樣模塊和電機(jī)電壓采樣模塊，本實(shí)施例中微控制器采用STM8S系列單片機(jī)，通過(guò)單片機(jī)控制對(duì)電機(jī)實(shí)現(xiàn)全面的電壓保護(hù)。

所述微控制器還包括電壓保護(hù)點(diǎn)設(shè)置模塊，所述電壓保護(hù)點(diǎn)包括母線過(guò)壓保護(hù)點(diǎn)、母線欠壓保護(hù)點(diǎn)和電機(jī)電壓保護(hù)點(diǎn)，通過(guò)對(duì)電機(jī)電壓與母線電壓的檢測(cè)，對(duì)電機(jī)電壓保護(hù)更加全面，保障系統(tǒng)和人身安全。

為了方便操作人員操作，所述單片機(jī)還連接有數(shù)碼管（圖中未示意），通過(guò)數(shù)字顯示提示操作人員，方便操作。

實(shí)施例中，為了進(jìn)一步說(shuō)明電壓保護(hù)的原理，下面結(jié)合圖2做進(jìn)一步的說(shuō)明：電機(jī)運(yùn)行，通過(guò)電機(jī)電壓采樣模塊和母線電壓采樣模塊分別對(duì)電機(jī)電壓與母線電壓的檢測(cè)，實(shí)時(shí)獲取電壓值并傳輸?shù)轿⒖刂破?，與電壓保護(hù)點(diǎn)設(shè)置模塊的母線欠壓保護(hù)點(diǎn)B、母線過(guò)壓保護(hù)點(diǎn)A和電機(jī)電壓保護(hù)點(diǎn)C相比較，所述母線欠壓和過(guò)壓保護(hù)點(diǎn)是根據(jù)該木工車床使用地方的電力情況和該系統(tǒng)的承受能力來(lái)設(shè)定的，母線過(guò)壓保護(hù)是對(duì)控制器本身的一種保護(hù)，如果電壓過(guò)高而沒(méi)有保護(hù)措施則會(huì)損壞控制器；所述電機(jī)電壓保護(hù)點(diǎn)C是根據(jù)電機(jī)的額定電壓來(lái)設(shè)定的，電機(jī)如果長(zhǎng)時(shí)間過(guò)壓運(yùn)行一則損壞電機(jī)，二則電機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)高，危及人身安全，所以該保護(hù)也可以理解為一個(gè)超速保護(hù)。

當(dāng)檢測(cè)到母線電壓達(dá)到母線過(guò)壓保護(hù)點(diǎn)A時(shí)，直接停機(jī)，單片機(jī)控制輸入過(guò)壓保護(hù)，數(shù)碼管顯示07狀態(tài)；當(dāng)檢測(cè)到母線電壓不到保護(hù)點(diǎn)B時(shí)，此時(shí)微控制器控制電壓保護(hù)，電機(jī)不能運(yùn)行，數(shù)碼管顯示03狀態(tài)；當(dāng)檢測(cè)到電機(jī)電壓達(dá)到電機(jī)保護(hù)點(diǎn)C時(shí)，直接停機(jī)，輸出過(guò)壓保護(hù)，數(shù)碼管顯示08狀態(tài)。通過(guò)操作人員觀察數(shù)碼管顯示，方便直接，操作安全。

同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)電機(jī)無(wú)極調(diào)速，方便用戶切削不同的材料，本實(shí)施例還包括與微控制器相連的電位器檢測(cè)模塊,微控制器檢測(cè)電位器電壓大小，從而控制調(diào)整電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)（PWM信號(hào)的脈沖寬度）來(lái)調(diào)整電機(jī)電壓，并且在電機(jī)低速運(yùn)行時(shí)通過(guò)微控制器對(duì)電機(jī)電流進(jìn)行控制，使電機(jī)輸出較大的扭矩，其效果明顯優(yōu)于簡(jiǎn)單控制的異步電機(jī)和變頻器。

實(shí)施例二、本實(shí)施例在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上加入電流保護(hù)，通過(guò)設(shè)置電流采樣模塊采集電機(jī)電流，并傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)，使對(duì)電機(jī)的電壓電流保護(hù)更全面，參考圖1，所述電流采樣模塊通過(guò)電流濾波，然后經(jīng)電壓比較器和運(yùn)算放大器與單片機(jī)相連，本實(shí)施例中，電流采樣模塊采用電流采樣電阻進(jìn)行電流采樣，當(dāng)然還可以采用電流傳感器和電流互感器等其他可替代方式完成電流采樣，在此不做詳述。

對(duì)電機(jī)過(guò)流實(shí)現(xiàn)全面保護(hù)，保證電機(jī)正常安全運(yùn)轉(zhuǎn)，根據(jù)電機(jī)特性，本實(shí)施例根據(jù)木工車床的使用情況和該系統(tǒng)的承受能力，并通過(guò)大量的切削試驗(yàn)數(shù)據(jù)，設(shè)置不同的保護(hù)點(diǎn)，如硬件保護(hù)點(diǎn)A’、軟件保護(hù)點(diǎn)B’，以及堵轉(zhuǎn)保護(hù)點(diǎn)等，存儲(chǔ)到單片機(jī)的電流保護(hù)點(diǎn)設(shè)置模塊，與電流采樣電阻采集的電機(jī)電流相比較，通過(guò)單片機(jī)控制做出相應(yīng)的停機(jī)等操作，有效保護(hù)電機(jī)和控制器的安全。

本實(shí)施例中，為了進(jìn)一步說(shuō)明電機(jī)電流全面保護(hù)的原理，參考圖3：這里分別設(shè)置硬件保護(hù)點(diǎn)和軟件保護(hù)點(diǎn)是考慮到軟件保護(hù)較硬件保護(hù)慢，所以為了防止軟件保護(hù)沒(méi)有起到作用而增加了硬件保護(hù)，提高木工車床的使用、操作安全。

電機(jī)啟動(dòng)后，電流增大，通過(guò)電流采樣電阻實(shí)時(shí)采集電機(jī)電流值，并通過(guò)濾波模塊濾除噪聲，由于此時(shí)的電流值較小，通過(guò)運(yùn)算放大器和電壓比較器放大處理后傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)，與設(shè)置好的電流保護(hù)點(diǎn)進(jìn)行比較。

若檢測(cè)到的電流達(dá)到硬件保護(hù)點(diǎn)A’，則通過(guò)單片機(jī)控制IGBT驅(qū)動(dòng)電路，使電機(jī)直接停機(jī)，起到保護(hù)作用，并通過(guò)數(shù)碼管顯示01狀態(tài)；若沒(méi)有達(dá)到硬件保護(hù)點(diǎn)A’，電機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，采樣電阻實(shí)時(shí)采集電機(jī)電流，當(dāng)檢測(cè)到達(dá)到軟件保護(hù)點(diǎn)B’時(shí)，通過(guò)單片機(jī)控制，使電機(jī)直接停機(jī)，起到保護(hù)作用，并通過(guò)數(shù)碼管顯示02狀態(tài)；若沒(méi)有達(dá)到軟件保護(hù)點(diǎn)B’，電機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)；在木工車床的使用過(guò)程中，由于是手動(dòng)進(jìn)刀所以難免會(huì)出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)情況，堵轉(zhuǎn)的同時(shí)會(huì)出現(xiàn)較大電流，如果長(zhǎng)時(shí)間堵轉(zhuǎn)則會(huì)損壞電機(jī)和控制器，所以當(dāng)檢測(cè)到堵轉(zhuǎn)后，達(dá)到堵轉(zhuǎn)保護(hù)點(diǎn)C’時(shí)，先計(jì)時(shí)維持一段時(shí)間（如6S），若堵轉(zhuǎn)消除，則電機(jī)可以正常繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)采樣電阻實(shí)時(shí)比較并做出控制；若果堵轉(zhuǎn)還沒(méi)有撤銷就要降低電流運(yùn)行，通過(guò)單片機(jī)控制IGBT驅(qū)動(dòng)電路減小IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)（PWM脈沖寬度），使電機(jī)電壓減小，從而減小電機(jī)電流，使此時(shí)電機(jī)在額定保護(hù)點(diǎn)E’（電機(jī)的額定工作電流）以下運(yùn)行，電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

本實(shí)施例通過(guò)電流采樣電阻實(shí)時(shí)檢測(cè)電機(jī)電流并與設(shè)定的保護(hù)點(diǎn)比較，通過(guò)微控制器控制設(shè)置多個(gè)電流保護(hù)點(diǎn)，如硬件保護(hù)點(diǎn)、軟件保護(hù)點(diǎn)堵轉(zhuǎn)保護(hù)點(diǎn)等，然后由單片機(jī)控制，對(duì)木工車床的電機(jī)實(shí)現(xiàn)全面過(guò)流保護(hù)，防止持續(xù)堵轉(zhuǎn)一直運(yùn)行大電流燒毀電機(jī)和控制器，保證人員操作安全，提高木工車床切削效率與工作穩(wěn)定性。

綜上所述，本實(shí)用新型通過(guò)單片機(jī)對(duì)電路系統(tǒng)各部分進(jìn)行控制，在木工車床領(lǐng)域設(shè)計(jì)新思路，達(dá)到安全、有效驅(qū)動(dòng)電機(jī)，使木工車床可靠工作的目的。電壓電流保護(hù)更全面，有效降低了控制器的故障率，并且結(jié)合車床實(shí)際使用特點(diǎn)，對(duì)流程進(jìn)行優(yōu)化，方便木工車床的切削操作，提高工作效率與精度，具有廣泛的推廣意義。

以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其進(jìn)行限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型所要求保護(hù)的技術(shù)方案的精神和范圍。