專利名稱：一種利用直流電機堵轉進行原點定位的裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及 一種直流電機自動控制裝置，尤其涉及一種利用直流電機堵轉進 行原點定位的裝置。
背景技術：
在加電狀態下，電機的轉子不轉，這時電機處于堵轉狀態。堵轉時電機的電流超過 正常值的許多倍，電機過流會使電機溫度升高、性能下降，嚴重時會損壞電機，所以在一般 情況下，電機是不允許進入堵轉狀態的。在直流電機的某些應用場合，可以利用電機的堵轉狀態進行定位，如電機拖動機 械運動裝置行走到固定擋板時，由于電機不能再拖動裝置繼續運行，此時發生堵轉。利用檢 測堵轉狀態時超過正常運行時過電流的大小和持續時間來判斷運行機構是否已經到達頂 端，即是否到達機構的運行原點。由于電機在啟動時也有幾倍于正常值的過電流，目前一 般采用檢測過流時間的長短來區分啟動時的過流和堵轉時的過流，即人為地使堵轉過流產 生的時間大于啟動過流的最大時間。準確地測量啟動過流時間值也比較困難，實際運用中 的估計值遠大于準確值。另外，為了提高過流時間測量的穩定性，電阻電容濾波器需要較大 的時間常數，這些都會增加測量的過電流的時間值，最終會增加堵轉過流產生的時間。因 此，采用上述方法頻繁地利用堵轉來定位，必然會使電機處于不好的工作環境中，降低了電 機的性能，嚴重時甚至會損壞電機。
發明內容本實用新型的主要目的在于，提出一種有利于保護直流電機的利用直流電機堵轉 進行原點定位的裝置。為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案為一種利用直流電機堵轉進行 原點定位的裝置，包括電源、直流電機、用于控制直流電機的電機控制器、濾波電路、電壓比 較器和單片機，電機控制器與直流電機串接，濾波電路連接電機控制器和電壓比較器，單片 機連接電壓比較器和電機控制器，電壓比較器的參考電壓略小于直流電機啟動和堵轉時濾 波電路的輸出電壓，當單片機檢測到電壓比較器的電壓沿跳變時通過電機控制器使直流電 機失電預定時間后再得電，把直流電機過流時間轉換為一串脈沖，單片機具有對此脈沖進 行計數的計數器，當計數器的累計脈沖數大于單片機存儲的設定脈沖數時，單片機通過電 機控制器使直流電機關閉，該設定脈沖數大于直流電機啟動和正常運行時在電壓比較器的 輸出端產生的脈沖數。本實用新型提供的裝置既能利用直流電機的堵轉來進行原點定位又能減小直流 電機的堵轉過流時間，消除了直流電機堵轉時過流時間過長帶來的不利影響，保護了電機。
圖1為本實用新型裝置的電路圖。[0008]
以下結合附圖對本實用新型作詳細描述。
具體實施方式
參見圖1，電源、直流電機1、電機控制器2和電阻6順次串聯連接構成直流電機的 工作回路。由RC濾波電路、電壓比較器4、單片機5和電機控制器2組成過流電壓-脈沖轉 換電路在直流電機1和電阻6之間接入。由RC濾波器和放大器3構成的濾波電路在電機 控制器2和電阻6之間接入，電壓比較器4的反相輸入端和輸出端分別連接放大器3的輸 出端和單片機5，單片機5連接電機控制器2。單片機控制電機的開啟和關斷。單片機5具 有計數器，計數器用于對電壓比較器4輸出端的脈沖信號進行計數。單片機5中存儲有設 定脈沖數，在計數器每次脈沖計數時，單片機5將計數器的脈沖數與設定脈沖數進行比較， 如果累計脈沖數大于設定脈沖數，則單片機5給電機控制器2發送指令，電機控制器2收到 指令后將電機1斷電。直流電機1的電流在電阻6上產生的電壓通過RC組成的RC濾波器送到放大器3 的同相輸入端，經過放大器3放大后在電壓比較器4中與參考電壓比較。電壓比較器4的 參考電壓通過電路設置為略小于直流電機啟動和堵轉時放大器3的輸出電壓。當直流電機 1由于啟動或堵轉產生過流時，電壓比較器4的輸入電壓大于參考電壓，電壓放大器4的輸 出電壓發生跳變，單片機5檢測到電壓比較器4的電壓沿跳變后通過電機控制器2使直流 電機1失電，單片機5控制直流電機失電一定時間后通過電機控制器2使直流電機1再得 電，此過程為過流電壓-脈沖轉換。電路通過這種方式把電機過流持續時間轉換為一串脈 沖。單片機5的計數器對該脈沖進行計數，并在計數的同時將計數器的脈沖數與設定脈沖 數進行比較。電阻電容RC組成的濾波器的時間常數要保證電機過流時有一定的脈沖寬度 T1，單片機控制電機的關斷時間為T2，脈沖的占空比為IV(I^T2) =90%。產生的脈沖頻率 F= 1/( \+Τ2)要控制在直流電機的運行參數范圍內。頻率過高時，電機啟動無力；頻率過 低時，直流電機過流持續時間變大，不利于電機保護。單片機5中的設定脈沖數大于直流電 機1在啟動和正常運行時由于過流所產生的脈沖數。在啟動直流電機1前將計數器清零， 在直流電機1運行到堵轉位置之前人為地將直流電機斷電，此時單片機5的計數器獲得一 個計數值，該值即為直流電機啟動和正常運行時由于過流在電壓比較器的輸出端產生的脈 沖數。本實施例將設定脈沖數設置為該值的110%，該設定脈沖數還可以設置為其它值。
以下結合附圖來詳細說明本實用新型裝置的具體工作過程。首先在啟動直流電機 1前將單片機5的計數器清零。然后啟動直流電機1，直流電機1由于啟動產生了過流，電壓 放大器4的輸出信號發生跳變，單片機5檢測到電壓比較器4的電壓沿跳變后通過電機控 制器2使直流電機1失電，單片機5控制直流電機關斷T2時間后通過電機控制器2使直流 電機1得電，過流電壓-脈沖轉換電路通過這種方式把電機過流時間轉換為一串脈沖。單 片機5的計數器對該脈沖進行計數，并在計數的同時將計數器的脈沖數與設定脈沖數進行 比較。直流電機1啟動完成后正常運行，此時通常不會產生過流。當直流電機運行到原點 時直流電機1發生堵轉，過流電壓-脈沖轉換電路通過上述同樣方式把電機堵轉過流時間 轉換為一串脈沖，單片機5的計數器在直流電機堵轉前的脈沖數基礎上繼續對此脈沖進行 計數。最后當計數器的累計脈沖數大于設定脈沖時，單片機5給電機控制器2發送指令，電 機控制器2收到指令后將電機1關閉。由此可見，最后的累計脈沖數為堵轉前脈沖數與堵轉發生至直流電機斷電期間產生的脈沖數之和，二者的數值比即可視為直流電機啟動過流 時間和堵轉過流時間之比，后者通過設置單片機5的設定脈沖數來確定，通常設置為比前 者小很多。在本實施例中，后者僅為前者的10%，即堵轉過流時間僅為啟動過流時間10% 時本實用新型的裝置就能夠確定直流電機已到原點定位。本實用新型裝置在直流電機啟動和正常運行時單片機的計數器已進行計數，當直 流電機發生堵轉時，計數器繼續計數，這樣直流電機在堵轉過流的短時間內計數器的累計 脈沖數即可超出設定脈沖數，也即直流電機在發生堵轉過流的短時間內電機控制器使直流 電機斷電。這樣，本實用新型的裝置既能利用直流電機的堵轉狀態進行原點定位，又能減小 直流電機的堵轉過流時間，保護了直流電機。本實用新型把啟動和堵轉產生的過流持續時間轉換成脈沖個數，利用脈沖數的計 數，很好地區分了啟動和堵轉的不同情況。堵轉定位時僅用幾個脈沖即可定位原點，解決了 因為采用堵轉方法定位造成對電機的不良影響。又由于在過流值轉換為脈沖數的同時，對 過流值進行了一定的限制和進行了脈寬調制，更進一步保護了電機。本實用新型裝置在實 際運用中定位靈敏、準確，電機的工作狀態十分良好。
權利要求一種利用直流電機堵轉進行原點定位的裝置，包括電源、直流電機和用于控制直流電機的電機控制器，所述電機控制器與直流電機串接，其特征在于，所述裝置還包括濾波電路、電壓比較器和單片機，濾波電路連接電機控制器和電壓比較器，單片機連接電壓比較器和電機控制器，電壓比較器的參考電壓略小于直流電機啟動和堵轉時所述濾波電路的輸出電壓，當單片機檢測到電壓比較器的電壓沿跳變時通過電機控制器使直流電機失電預定時間后再得電，把直流電機過流時間轉換為一串脈沖，單片機具有對此脈沖進行計數的計數器，當計數器的累計脈沖數大于單片機存儲的設定脈沖數時，單片機通過電機控制器使直流電機關閉，所述設定脈沖數大于直流電機啟動和正常運行時在電壓比較器的輸出端產生的脈沖數。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述設定脈沖數為直流電機啟動和正常 運行時在電壓比較器的輸出端產生的脈沖數的110%。
3.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述濾波電路包括放大器和連接所述放 大器的同相輸入端的RC濾波器。
4.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述RC濾波器的時間常數確保在直流電 機過流時所述脈沖的寬度為T1，所述預定時間為T2，脈沖的占空比為T1/(T1+T2) = 90%，脈 沖頻率在直流電機的運行參數范圍內。
專利摘要本實用新型涉及一種利用直流電機堵轉進行原點定位的裝置，包括電源、直流電機、電機控制器、濾波電路、電壓比較器和單片機，當單片機檢測到電壓比較器的電壓沿跳變時通過電機控制器使直流電機失電預定時間后再得電，把直流電機過流時間轉換為一串脈沖，單片機具有對此脈沖進行計數的計數器，當計數器的累計脈沖數大于單片機存儲的設定脈沖數時，單片機通過電機控制器使直流電機關閉。本實用新型提供的裝置既能利用直流電機的堵轉來進行原點定位又能減小直流電機的堵轉過流時間，消除了直流電機堵轉時過流時間過長帶來的不利影響，保護了電機。
文檔編號H02K26/00GK201616751SQ20092020165
公開日2010年10月27日 申請日期2009年12月10日 優先權日2009年12月10日
發明者陳湘明 申請人:無錫福源自動化系統工程有限公司