一种搅拌器控制装置
技术领域
本发明涉及一种搅拌器控制装置。
背景技术
在波峰焊搅拌设备中,焊槽中焊料会自动生成焊渣,为了缓减焊料生成焊渣的速度,焊槽中的焊料需要不停地搅拌,因此需要电机驱动搅拌钩搅拌焊料,在搅拌过程中,焊渣会阻挡搅拌钩使电机出现堵转现象,电机在堵转过程中会迅速发热,一般情况下,电机的堵转能通过电机的正反转切换消除堵转,但当焊渣较多时,电机通过正反转已经不能消除堵转,这种状况电机迅速发热,如果不采取任何措施,则电机可能被烧坏;因此,急需一种能准确检测搅拌器电机的旋转状态并做出相应保护的控制装置。
发明内容
本发明主要目的是提出一种搅拌器控制装置,旨在能准确检测电机旋转状态并对电机做出相应保护。
本发明提出了一种搅拌器控制装置,该装置包括:检测单元,与电机相连,用以检测电机的旋转状态并输出电机旋转状态信号;控制器,与检测单元相连,用于输出第一控制信号控制电机沿着第一方向旋转,并根据电机旋转状态信号判断电机转子是否在第一方向旋转卡止,若为是,则输出以控制电机转子沿第二方向旋转预定时间的第二控制信号,所述电机在第二方向旋转预定时间后控制器输出第一控制信号控制电机转子沿着第一方向旋转,若为否,电机转子继续沿第一方向旋转;以及当电机转子由第一方向旋转切换到第二方向旋转的次数达到预定值时,输出关断电机的第三控制信号;旋转控制单元,与控制器相连,用以根据第一控制信号和/或第二控制信号控制电机旋转以及根据第三控制信号关断电机。
进一步地,本发明所述检测单元包括检测模块和转换模块,所述检测模块用于检测电机旋转状态并输出电机旋转状态信号给转换模块,转换模块改变电机旋转状态信号的振幅输出控制器所需的电机旋转状态信号。
进一步地,本发明所述检测模块包括:霍尔元件U6、电容C24和电阻R18,所述转换模块包括:电阻R19、电容C23、电阻R20、开关管Q4、电容C22和电阻R17;所述电容C24的第一端分别与霍尔元件U6的OUT端和电阻R18的第一端连接,第二端与霍尔元件的GND端连接;所述电阻R18的第一端与电阻R19的第一端连接,第二端与霍尔元件U6的VCC端连接,所述霍尔元件的VCC端与外部电源VCC1连接;所述电阻R19的第二端分别与电容C23的第一端和电阻R20的第一端连接;所述电容C23的第二端和电阻R20的第二端接地,电阻R20第一端与开关管Q4的基极连接;所述开关管的发射极接地,集电极分别与电阻R17的第一端和电容C22的第一端连接,所述电阻R17的第二端与外部电源VCC2连接;所述电容C22的第一端与控制器连接,第二端接地。
进一步地,本发明所述电机转子由第一方向旋转切换到第二方向旋转的次数所设的预定值至少为5次,当切换次数到达预定值,控制器发出第三控制信号关断电机。
进一步地,本发明所述旋转控制单元包括启停控制单元和反转控制单元,所述启停控制根据第一控制信号单元控制电机在第一方向上的旋转和根据第三控制信号控制电机的断开,所述反转控制单元根据第二控制信号控制电机在第二方向上的旋转,所述电机从第一方向旋转切换到第二方向旋转或是从第二方向旋转切换到第一方向旋转都需要电机断开后进行切换,切换时间为0.8s-1.2s。
进一步地,本发明所述启停控制单元包括:电阻R5、电阻R3、开关管Q1、二极管D3、电容C1和接触器RL1;电阻R5第一端连接控制器,第二端连接电阻R3第一端;电阻R3第一端与三极管Q1的基极连接,第二端接地;三极管的发射极接地,集电极分别与二极管D3的阳极和接触器的2号接线端子连接;二极管D3阴极分别与接触器的1号接线端子和外部直流电源连接;电容C1第一端分别与外部交流电源和接触器的3号接线端子连接,第二端分别与接触器的4号接线端子和反转控制单元连接;接触器的5号接线端子悬空。
进一步地,本发明所述反转控制单元包括:电阻R2、电阻R4、三极管Q2、二极管D4、接触器RL2、电容C3和电容C2;电阻R2第一端与控制器连接,第二端连接电阻R4第一端;电阻R4第一端与三级管Q2的基极连接,第二端接地;三极管Q2的发射极接地,集电极与二极管D4的阳极连接;二极管D4的阳极与接触器的2号接线端子连接,阴极分别与接触器的1号接线端子和外部直流电源连接,电容C3第一端分别与接触器的3号接线端子、电容C2的第一端和启停控制单元连接,第二端接触器的5号接线端子连接;电容C2的第二端与接触器的4号接线端子连接,接触器的4号接线端子和5号接线端子与电机连接。
进一步地,本发明所述的搅拌器控制装置还包括报警单元,若电机转子由第一方向旋转切换到第二方向旋转的次数达到预定值时,控制器输出第四控制信号控制报警单元报警。
进一步地,本发明所述旋转控制单元、报警单元和控制器的启动电源由供电单元提供。
进一步地,本发明所述单片机控制检测单元所需的振荡频率由第二振荡器提供,所述单片机控制旋转控制单元和报警单元所需的振荡频率由第一振荡器提供。
进一步地,本发明所述第二振荡器包括:晶振片X2、电容C19和电容C20;所述晶振片X2的两端连接控制器;所述电容C19的一端与晶振片第一端连接,另一端接地;所述电容C20的一端与晶振片的第二端连接,另一端接地;
所述第一振荡器包括:晶振片X1、电容C11和电容C13,所述晶振片X1的两端连接控制器;所述电容C11的一端与晶振片第一端连接,另一端接地;所述电容C13一端与晶振片X1的第二端连接,另一端接地。
进一步地,本发明所述报警单元包括:电阻R7、电阻R8、三极管Q3、二极管D5和喇叭B1;所述电阻R7第一端与控制器连接,另一端分别与电阻R8的第一端和三极管Q3的基极连接,电阻R8的第二端接地;三极管Q3的发射极接地,集电极分别与喇叭B1的负极和二极管D5的阳极连接,所述二极管D5的阴极分别与喇叭的正极和外部电源连接。
进一步地,本发明所述第一方向为顺时针方向或者逆时针方向,所述第二方向为顺时针方向或逆时针方向;当第一方向为顺时针时,第二方向为逆时针。
进一步地,本发明所述电机转子在第二方向旋转的预定时间为0.3s-0.7s。
进一步地,本发明所述搅拌器控制装置还包括隔热片,设于电机与搅拌部之间,设有穿通隔热片的开孔且远离搅拌部的一面上安装霍尔元件;套环,套于电机转子上且外侧安装有磁性物;所述套环外侧与隔热片的开孔配合于一起且可以随电机转子自由转动。
进一步地,本发明所述搅拌器控制装置中所述隔热片包括至少一层,当隔热片为多层时,所述霍尔元件安装于远离搅拌部的一层,所述隔热片为铝板。
本发明所述搅拌器控制装置中检测单元能准确检测电机的旋转状态并输出电机旋转状态信号;控制器根据电机旋转状态信号能准确判断电机是否出现卡止并在卡止后发出相应命令;旋转控制单元根据控制器发出的命令执行相应操作保护电机。
附图说明
图1本发明实施例搅拌器控制装置框图。
图2本发明另一实施例搅拌器控制装置框图。
图3本发明实施例搅拌器控制装置中单片机外围检测单元的具体电路图。
图4本发明实施例单片机外围报警单元和振荡器具体电路图。
图5本发明实施例搅拌器控制装置中单片机外围电路的电路图。
图6本发明实施例搅拌器控制装置中隔热片和套环的结构示意图。
图7本发明实施例搅拌器控制装置中电机工作时序波形图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
图1为本发明实施例搅拌器控制装置结构框图,从图中可以看出本实施例搅拌器控制装置,其控制电机通过电机转子驱动搅拌部工作,包括:检测单元2、控制器1、旋转控制单元4;所述检测单元分别与电机和控制器连接,用于检测电机旋转状态后输出电机旋转状态信号给控制器;所述控制器1分别与检测单元2和旋转控制单元4连接,用于输出第一控制信号控制电机沿着第一方向旋转并根据检测单元2反馈的电机旋转状态信号判断电机转子是否在第一方向旋转卡止,若为是,则输出以控制电机转子沿第二方向旋转预定时间的第二控制信号,所述电机在第二方向旋转预定时间后控制器输出第一控制信号控制电机转子沿着第一方向旋转,若为否,电机转子继续沿第一方向旋转;以及当电机转子由第一方向旋转切换到第二方向旋转的次数达到预定值时,输出第三控制信号;旋转控制单元4,与控制器相连,用以根据第一控制信号和/或第二控制信号控制电机旋转以及根据第三控制信号关断电机;本实施例中第一方向为顺时针方向或逆时针方向,第二方向也为顺时针方向或逆时针方向,当第一方向为顺时针时,第二方向为逆时针,反之也如此。
进一步地,所述电机转子由第一方向旋转切换到第二方向旋转的次数所设的预定值至少为5次,当切换次数到达预定值,控制器发出第三控制信号关断电机;本发明的技术人员通过多次试验以及分析,得出当电机转子由第一方向旋转切换到第二方向旋转的次数达到5次,电机通过第一方向和第二方向的切换已经不能消除卡止,需要清除障碍,电机才能继续工作。
进一步地,如图2所示,本发明实施例所述旋转控制单元包括启停控制单元6和反转控制单元7,所述启停控制根据控制器发出的第一控制信号单元控制电机在第一方向上的旋转和根据控制器发出的第三控制信号控制电机的断开,所述反转控制单元根据控制器发出的第二控制信号控制电机在第二方向上的旋转;所述电机从第一方向旋转切换到第二方向旋转或是从第二方向旋转切换到第一方向旋转都需要电机断开后进行切换,切换时间为0.8s-1.2s,本实施例优的切换时间为1s,1s左右的切换时间能缓减切换时的大电流烧坏电机。
如图2所示,本发明实施例所述旋转控制单元包括:启停控制单元6和反转控制单元7,启停控制单元根据控制器发出的指令控制电机在第一方向上的旋转和电机的断开,反转控制单元根据控制器发出的指令控制电机在第二方向上的旋转,本实施例中电机在两个方向上的旋转由不同控制单元控制,有效地避免为电机提供电力的三相电短路;所述旋转控制单元、报警单元3和控制器1的启动电源由供电单元8提供。
进一步地,如图5所示,所述启停控制单元6具体电路包括:电阻R5、电阻R3、开关管Q1、二极管D3、电容C1和接触器RL1;电阻R5第一端连接控制器,第二端连接电阻R3第一端;电阻R3第一端与三极管Q1的基极连接,第二端接地;三极管的发射极接地,集电极分别与二极管D3的阳极和接触器的2号接线端子连接;二极管D3阴极分别与接触器的1号接线端子和供电单元连接;电容C1第一端分别与外部交流电源和接触器的3号接线端子连接,第二端分别与接触器的4号接线端子和反转控制单元连接;接触器的5号接线端子悬空;从图中可以看出还包括由发光二极管D2和电阻R1串联后组成的指示单元,该单元分别与接触器3号接线端子和供电单元连接,用于当启停控制单元通电后,发光二极管发出亮光。
进一步地,如图5所示,所述的反转控制单元7包括:电阻R2、电阻R4、三极管Q2、二极管D4、接触器RL2、电容C3和电容C2;电阻R2第一端与控制器连接,第二端连接电阻R4第一端;电阻R4第一端与三级管Q2的基极连接,第二端接地;三极管Q2的发射极接地,集电极与二极管D4的阳极连接;二极管D4的阳极与接触器的2号接线端子连接,阴极分别与接触器的1号接线端子和外部直流电源连接,电容C3第一端分别与接触器的3号接线端子、电容C2的第一端和启停控制单元连接,第二端接触器的5号接线端子连接;电容C2的第二端与接触器的4号接线端子连接,接触器的4号接线端子和5号接线端子与电机连接。
本发明实施例中所述控制器为单片机,单片机控制灵敏度高,控制灵活。
结合图2和图5阐述旋转控制单元的工作原理:当需要电机工作时,接通电源,选择单片机上启动按钮,单片机向启停控制单元发出第一控制信号,启停控制单元接通,电机转子沿着第一方向旋转;当电机遇到障碍物卡止时,单片机向反转控制单元发出第二控制信号,反转控制单元控制电机沿着第二方向旋转预定时间后,单片机发出第一控制信号控制电机继续沿着第一方向旋转,单片机继续对电机转子在第一方向旋转状态进行判断,如果电机转子在第一方向卡止,继续执行相应操作;所述的预定时间为0.3s-0.7s,本实施例为0.5s;电机在第一方向旋转和第二方向旋转的切换时间为1s,这样有效缓冲切换时的大电流,避免烧坏电机,电机的旋转切换只需要改变三相电中的两相即可。
进一步地,如图3所示,本发明实施例所述的检测单元包括检测模块和转换模块,所述检测模块用于检测电机旋转状态并输出电机旋转状态信号给转换模块,转换模块改变电机旋转状态信号的振幅输出控制器所需的电机旋转状态信号;所述检测模块包括:霍尔元件U6、电容C24和电阻R18,所述转换模块包括:电阻R19、电容C23、电阻R20、开关管Q4、电容C22和电阻R17;所述电容C24的第一端分别与霍尔元件U6的OUT端和电阻R18的第一端连接,第二端与霍尔元件的GND端连接;所述电阻R18的第一端与电阻R19的第一端连接,第二端与霍尔元件U6的VCC端连接,所述霍尔片的VCC端与外部电源VCC1连接;所述电阻R19的第二端分别与电容C23的第一端和电阻R20的第一端连接;所述电容C23的第二端和电阻R20的第二端接地,电阻R20第一端与开关管Q4的基极连接;所述开关管的发射极接地,集电极分别与电阻R17的第一端和电容C22的第一端连接,所述电阻R17的第二端连接外部电源VCC2;所述电容C22的第一端与控制器连接,第二端接地;本实施例中电源VCC1为12V,电源VCC2为5V,霍尔元件需要12V的高电平工作,而单片机只能接受5V电压,所以需要转换模块进行转换。
结合图3阐述检测单元的工作原理:当电机工作后,检测单元的检测模块里的霍尔元件随电机转轴一起转动,采集电机旋转情况,输出电机旋转状态信号输出到控制器,控制器对电机旋转状态信号进行分析,发出控制信号通过旋转控制单元控制电机旋转。
进一步地,如图2所示,本发明所述的搅拌器控制装置还包括报警单元,若电机转子由第一方向旋转切换到第二方向旋转的次数达到预定值时,控制器输出第四控制信号控制报警单元报警,报警单元执行报警可以在关断电机前,也可以在关断电机后,本实施优选为先执行报警再关断电机;图4为本发明实施例单片机外围电路,其中报警单元3的具体电路包括:电阻R7、电阻R8、三极管Q3、二极管D5和喇叭B1;所述电阻R7第一端与单片机连接,另一端分别与电阻R8的第一端和三极管Q3的基极连接,电阻R8的第二端接地;三极管Q3的发射极接地,集电极分别与喇叭B1的负极和二极管D5的阳极连接,所述二极管D5的阴极分别与喇叭的正极和外部电源连接;报警单元对电机异常情况报警,以便于提醒操作人员电机的状况,操作人员针对具体情况做具体的操作。
进一步地,如图4所示,本发明实施例所述的搅拌器控制装置中所述单片机控制检测单元所需的振荡频率由第二振荡器10提供,所述单片机控制旋转控制单元和报警单元所需的振荡频率由第一振荡器9提供,本实施例中,单片机控制检测单元所需的振荡频率由单独一个振荡器提供,能更精确检测出电机旋转状态,避免各种振荡频率混在一起导致单片机检测失灵,所述第二振荡器10包括:晶振片X2、电容C19和电容C20;所述晶振片X2的两端连接单片机;所述电容C19的一端与晶振片第一端连接,另一端接地;所述电容C20的一端与晶振片的第二端连接,另一端接地;所述第一振荡器9包括:晶振片X1、电容C11和电容C13,所述晶振片X1的两端连接单片机;所述电容C11的一端与晶振片第一端连接,另一端接地;所述电容C13一端与晶振片X1的第二端连接,另一端接地。
进一步地,如图5所示,本发明实施例单片机的复位由复位单元提供,复位单元与控制器连接,当电机关断后,用于再次启动电机,本发明实施例对复位单元的具体电路不做限制,本领域技术结合现有技术可以得到。
从图5中可以看出,所述搅拌器控制装置中电机运转所需电流由交流电源提供,单片机、报警单元、启停控制单元和反转控制单元的启动电源由供电单元提供,供电单元提供的电源是经过整流和稳压单元处理后输出的稳定电源,供电单元根据各部分的需求,提供不同大小的电压或电流,对于整流稳压单元和供电单元这里不再详述,本领域技术人结合现有技术可以得到。
进一步地,如图6所示,本发明所述搅拌器控制装置还包括隔热片11,设于电机与搅拌部之间,设有穿通隔热片的开孔13且远离搅拌部的一面上安装霍尔元件12;套环14,套于电机转子上且外侧安装有磁性物;所述套环外侧与隔热片的开孔配合于一起且可以随电机转子自由转动,所述隔热片为至少一层,本实施例优选为两层,所述霍尔元件12安装在远离搅拌部的那层隔热片上,所述隔热片优选为铝板,本发明所述两层隔热片能减少搅拌部传递给霍尔元件的热量,降低霍尔元件的温度,提高霍尔元件使用寿命。
图7为电机工作的时序信号图,图中b代表电机在第一方向上的旋转时序状态,a代表电机在第二方向上的旋转时序状态,X1为电机正常工作的时序信号图,X2为电机卡止的时序信号图,X3为电机卡止达到5次的时序信号图,从X1中波形可以看出电机工作一段时间后需要停止一段时间,为了电机能够散热,通常工作25分钟后停止5分钟,然后继续工作;X2所示电机卡止时序信号图是电机在第一方向工作遇到大的障碍物时,控制器接收不到电机旋转状态信号或一直接收到不变的信号,这时,控制器通过反转控制单元控制电机沿着第二方向旋转预定时间后电机再沿着第一方向旋转;X3所示为电机卡止达到5次的时序图,从图中可以看出电机由第一方向旋转切换到第二方向旋转的次数到达5次时,电机被障碍物卡住,电机通过切换已经不能让障碍物消失,控制器对电机转子由第一方向旋转切换到第二方向旋转的次数计数,当切换次数达到5次时,控制器就会控制旋转控制单元关断电机或者控制报警单元执行报警,报警单元发出报警信号,人工关断电机,清除障碍物后,再次启动电机。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。