本實用新型涉及木工車床控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種木工車床電流保護(hù)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

臺式木工車床是一種結(jié)構(gòu)簡單，操作方便的家用和工業(yè)實用車床。車床主軸由電機(jī)帶動皮帶傳動驅(qū)動，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)通過皮帶傳動機(jī)構(gòu),帶動車床主軸旋轉(zhuǎn),主軸又通過頂尖或者卡盤帶動被加工零件旋轉(zhuǎn)，然后用刀具對工件進(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、價格昂貴，低速扭矩小，很多只有單一的電流保護(hù)點；使用直流電機(jī)控制器的木工車床，電流保護(hù)點也比較單一。例如：對于直流電機(jī)的電流保護(hù)，目前一般的過程為：先根據(jù)整機(jī)實驗測試直流電機(jī)的發(fā)熱，根據(jù)直流電機(jī)的發(fā)熱情況確定直流電機(jī)電流的保護(hù)電流值I1，在整機(jī)運行的時候通過電流檢測電路檢測直流電機(jī)的電流值I2，當(dāng)I2>I1的時候通過限制直流電機(jī)的頻率等措施降低供給直流電機(jī)的電流，從而保護(hù)直流電機(jī)不被損壞。

由于木工車床電機(jī)控制器軟件保護(hù)較硬件保護(hù)較慢，有時可能已經(jīng)達(dá)到過電流值，而單一電流保護(hù)點沒有起到作用，不利于木工車床的使用和安全操作；并且當(dāng)切削過程中手動進(jìn)刀出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)時，會出現(xiàn)較大電流，如果長時間堵轉(zhuǎn)則會損壞電機(jī)和控制器，單一的保護(hù)點明顯不能滿足木工車床的安全使用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有木工車床電機(jī)電流保護(hù)點單一、保護(hù)形勢簡單，不利于木工車床的系統(tǒng)安全以及安全操作，影響正常運轉(zhuǎn)等，提出的一種木工車床電流保護(hù)系統(tǒng)，實現(xiàn)電流的全面保護(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，本實用新型采用下列技術(shù)方案：一種木工車床電流保護(hù)系統(tǒng)，包括微控制器，電機(jī)以及分別與電機(jī)相連的IGBT驅(qū)動電路和電流采樣模塊；所述微控制器通過IGBT驅(qū)動電路控制電機(jī)動作，所述微控制器還包括電流保護(hù)點設(shè)置模塊，所述電流采樣模塊用以采集電機(jī)電流并傳輸?shù)轿⒖刂破?；所述電流采樣模塊與微控制器之間還連接有濾波電路、電壓比較器以及運算放大器，通過濾波電路濾除電流噪聲后經(jīng)電壓比較器和運算放大器將電流放大傳輸?shù)轿⒖刂破鳎鲭娏鞑蓸幽K采用電流采樣電阻進(jìn)行電流采樣，根據(jù)電機(jī)特性，設(shè)置不同的保護(hù)點，對電機(jī)過流保護(hù)更全面，保證電機(jī)正常安全運轉(zhuǎn)。

優(yōu)選的，所述電機(jī)兩端連接有續(xù)流二極管。

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，還包括與微控制器相連的數(shù)碼管，通過數(shù)字顯示提示操作人員，方便操作。

進(jìn)一步的，所述微控制器還包括無極調(diào)速與扭矩調(diào)節(jié)模塊，由于直流電機(jī)的扭矩與電流成正比，通過對電流采樣，反饋、補(bǔ)償?shù)姆绞?，實時由無極調(diào)速與扭矩調(diào)節(jié)模塊控制電機(jī)電流，以實現(xiàn)對扭矩調(diào)節(jié)的控制。

進(jìn)一步的，還包括與微控制器相連的電位器檢測模塊，微控制器檢測電位器電壓大小，從而通過無極調(diào)速與扭矩調(diào)節(jié)模塊調(diào)整電機(jī)驅(qū)動信號(PWM信號的脈沖寬度)來調(diào)整電機(jī)電壓，實現(xiàn)電機(jī)無極調(diào)速，方便用戶切削不同的材料。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點在于：

1、本實用新型通過電流采樣模塊、并通過微控制器控制設(shè)置多個電流保護(hù)點，如硬件保護(hù)點、軟件保護(hù)點堵轉(zhuǎn)保護(hù)點等，對木工車床的電機(jī)實現(xiàn)全面過流保護(hù)，防止持續(xù)堵轉(zhuǎn)一直運行大電流燒毀電機(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。

2、本實用新型還通過電位器檢測模塊和電流采樣模塊，由微控制器控制及無極調(diào)速與扭矩調(diào)節(jié)模塊控制，實現(xiàn)機(jī)床主軸低速大扭矩，保障電機(jī)的工作性能；通過微控制器實現(xiàn)驅(qū)動信號脈寬調(diào)整，改變電機(jī)電壓，實現(xiàn)電機(jī)無極調(diào)速，保證電機(jī)轉(zhuǎn)速平滑連續(xù)變化，而且可以在整個轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)的任意一點穩(wěn)定運行，保障木工車床的安全穩(wěn)定運作，提高切削效率與切削精度。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例電流保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型實施例電流保護(hù)原理框圖；

圖3為本實用新型實施例中電機(jī)無極調(diào)速與扭矩調(diào)節(jié)控制原理框圖。

具體實施方式

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

如圖1所示，為本實施例提供的電流保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，包括微控制器，電機(jī)以及與電機(jī)相連的IGBT驅(qū)動電路和電流采樣模塊，微控制器通過IGBT驅(qū)動電路控制電機(jī)動作，所述電機(jī)兩端連接有續(xù)流二極管，所述電流采樣模塊通過電流濾波，然后經(jīng)電壓比較器和運算放大器與微控制器相連，本實施例中微控制器采用STM8S系列單片機(jī)，通過微控制器控制對電機(jī)實現(xiàn)全面的電流保護(hù)。

本實施例中，所述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。

對電機(jī)過流實現(xiàn)全面保護(hù)，保證電機(jī)正常安全運轉(zhuǎn)，本實施例根據(jù)電機(jī)特性及木工車床的使用情況和該系統(tǒng)的承受能力，并通過大量的切削試驗數(shù)據(jù)，設(shè)置不同的保護(hù)點，如硬件保護(hù)點A、軟件保護(hù)點B，以及堵轉(zhuǎn)保護(hù)點C等，存儲到微控制器的電流保護(hù)點設(shè)置模塊，與電流采樣電阻采集的電機(jī)電流相比較，通過單片機(jī)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。

為了方便操作人員操作，所述微控制器還連接有數(shù)碼管(圖中未示意)，通過數(shù)字顯示提示操作人員，方便操作。

實施例中，為了進(jìn)一步說明電機(jī)電流全面保護(hù)的原理，參考圖2進(jìn)一步說明：這里分別設(shè)置硬件保護(hù)點A和軟件保護(hù)點B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)啟動后，電流增大，通過電流采樣電阻實時采集電機(jī)電流值，并通過濾波模塊濾除噪聲，由于此時的電流值較小，通過運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)點進(jìn)行比較。

若檢測到的電流達(dá)到硬件保護(hù)點A，則通過單片機(jī)控制IGBT驅(qū)動電路，使電機(jī)直接停機(jī)，起到保護(hù)作用，并通過數(shù)碼管顯示01狀態(tài)；若沒有達(dá)到硬件保護(hù)點A，電機(jī)繼續(xù)運轉(zhuǎn)，采樣電阻實時采集電機(jī)電流，當(dāng)檢測到達(dá)到軟件保護(hù)點B時，通過單片機(jī)控制，使電機(jī)直接停機(jī)，起到保護(hù)作用，并通過數(shù)碼管顯示02狀態(tài)；若沒有達(dá)到軟件保護(hù)點B，電機(jī)繼續(xù)運轉(zhuǎn)；在木工車床的使用過程中，由于是手動進(jìn)刀所以難免會出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)情況，堵轉(zhuǎn)的同時會出現(xiàn)較大電流，如果長時間堵轉(zhuǎn)則會損壞電機(jī)和控制器，所以當(dāng)檢測到堵轉(zhuǎn)后，達(dá)到堵轉(zhuǎn)保護(hù)點C時，先計時維持一段時間(如6S)，若堵轉(zhuǎn)消除，則電機(jī)可以正常繼續(xù)運轉(zhuǎn)，通過采樣電阻實時比較并做出控制；若果堵轉(zhuǎn)還沒有撤銷就要降低電流運行，通過單片機(jī)控制IGBT驅(qū)動電路減小IGBT驅(qū)動信號(PWM脈沖寬度)，使電機(jī)電壓減小，從而減小電機(jī)電流，使此時電機(jī)在額定保護(hù)點E(電機(jī)的額定工作電流)以下運行，電機(jī)正常運轉(zhuǎn)。

通過電流采樣電阻實時檢測電機(jī)電流并與設(shè)定的保護(hù)點比較，然后由單片機(jī)控制，實現(xiàn)對電機(jī)電流控制的全方位保護(hù)，電流保護(hù)更全面，操作更安全。

同時，為了實現(xiàn)電機(jī)無極調(diào)速和恒轉(zhuǎn)矩功能，方便用戶切削不同的材料，提高操作便利性，本實施例還包括與微控制器相連的電位器檢測模塊,用以檢測電機(jī)電流的電流采樣模塊，所述電流采樣模塊優(yōu)選采用電流采樣電阻，當(dāng)然也可以采用電流傳感器和電流互感器進(jìn)行電機(jī)電流采樣，所述電流采樣電阻與微控制器之間還連接有電流濾波電路，通過濾波濾除電流噪聲，由于采集的電流較小，然后通過電壓比較器和運算放大器將電流放大傳輸?shù)轿⒖刂破鳌?/p>

由于直流電機(jī)的扭矩與電流成正比，參考圖3，為無極調(diào)速與扭矩調(diào)節(jié)控制原理框圖，通過單片機(jī)對電流采樣，反饋、補(bǔ)償?shù)姆绞?，實時由微控制器的無極調(diào)速與扭矩調(diào)節(jié)模塊控制電機(jī)電流，以實現(xiàn)對扭矩調(diào)節(jié)的控制；無極調(diào)速的實現(xiàn)通過電位器檢測電壓大小，從而控制調(diào)整電機(jī)驅(qū)動信號(PWM信號的脈沖寬度)來調(diào)整電機(jī)電壓，并且在電機(jī)低速運行時通過微控制器對電機(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)于簡單控制的異步電機(jī)和變頻器。

本實施例所述的方案，在木工車床領(lǐng)域設(shè)計新思路，電流保護(hù)更全面，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。

以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其進(jìn)行限制；盡管參照前述實施例對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，依然可以對前述實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(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)脫離本實用新型所要求保護(hù)的技術(shù)方案的精神和范圍。