CN106124983B - 遇阻检测电路和遇阻检测方法 - Google Patents
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Abstract
遇阻检测电路，包括电机，电机具有电机回退功能，包括电机通路，电机通路串联电阻，电阻两端设置有电压监视装置，电压监视装置串联有LM358双运算放大电路，经过LM358双运算放大电路放大的电压值送到单片机ADC输入端。本发明具有以下有益效果：解决了现有技术中会在电机开启和电机遇阻时都会报警的问题，只有在电机遇阻时警报，并且大大减小判断时间，减小电机被烧毁的概率。
Description
技术领域
本发明属于电机领域，具体涉及遇阻检测电路和遇阻检测方法。
背景技术
电机正常启动时电流会呈现先上升后下降然后再上升并最终趋于平稳这样的特性，而在电机遇阻时则呈现电流持续大幅上升这样的趋势，从数学上描述就是电机正常启动时电流导数不是单调变化的；而电机遇阻时的电流导数却是单调变化的，过流过载保护是指电机运行电流超过某个限值时需要切断电机电源，保证电机不被烧毁损害；遇阻回退功能是指在电机运行过程中，台面顶到或者抵到了障碍物，系统能够及时检测到同时下发电机回退指令，常规遇阻回退功能是通过设定固定的工作电流门限实现的，改变电机转动方向，保证系统及财产安全，即当监测到的电流达到或者超过该门限时，认定遇阻，这种方式一方面时效性慢，通常等到警报时，电机已经被烧坏，损失巨大，另一方面非常容易造成在每次开机时造成错误的警报，造成工人的失误判断，误认为遇到阻，占用排查时间，影响工作效率。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明提供遇阻检测电路和遇阻检测方法，来解决现有的电机正常开机时会造成错误警报、遇阻检测时效性慢的问题。
本发明通过以下技术方案实现。
遇阻检测电路，包括电机，所述的电机具有电机回退功能，包括电机通路，所述的电机通路串联电阻，所述的电阻两端设置有电压监视装置，所述的电压监视装置串联有LM358双运算放大电路，经过LM358双运算放大电路放大的电压值送到单片机ADC输入端。
作为优选，所述的电机上设置有警报器，所述的警报器与单片机ADC输出端相连接。警报器起到及时提醒的作用，防止损害加大。
遇阻检测方法，包括以下步骤，
A）设定电流波动值XmA；
B）用单片机ADC采样电机初始开启时的电流，制作拟合曲线；
C）对曲线数据进行微积分处理，找出曲线的峰值；
D）以此峰值作为基准电流值，该基准电流值乘以电阻阻值，形成基础电压值；
E）该基础电压值与单片机ADC后续经过LM358双运算放大电路放大的电压值进行比较；
F）设定后续采集时间间隔为Y秒；
G）当Y秒内检测的电压值与基准电压值相差大于电流波动值XmA，则认为遇到障碍物，控制器给出电机回退指令；当Y秒内检测的电压值与基准电压值相差不大于电流波动值XmA，则认为正常，返回F步骤继续采集。
作为优选，监测到的电压值进行多次取平均的平滑处理。电机工作时，电流存在一定的波动，在软件上对于监测到的电流进行了多次取平均的平滑处理，相当于低通滤波，可以起到平滑的目的。
作为优选，所述的电流波动值XmA设定为300mA。小荷负载电机的最佳电流波动值XmA为300mA。
作为优选，后续检测时间间隔为15ms。
与现有技术相比：解决了现有技术中会在电机开启和电机遇阻时都会报警的问题，只有在电机遇阻时警报，并且大大减小判断时间，减小电机被烧毁的概率。
附图说明
图1为本发明的开机和遇阻的电流特性图。
图2为本发明的电机通路串联电阻的电路图。
图3为本发明的电阻与其他模块连接的结构示意图。
图4为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式，对本发明做进一步描述。
遇阻检测电路，包括电机，所述的电机具有电机回退功能，包括电机通路，所述的电机通路串联电阻，所述的电阻两端设置有电压监视装置，所述的电压监视装置串联有LM358双运算放大电路，经过LM358双运算放大电路放大的电压值送到单片机ADC输入端，所述的电机上设置有警报器，所述的警报器与单片机ADC输出端相连接，遇阻检测方法包括以下步骤，
A）设定电流波动值XmA；
B）用单片机ADC采样电机初始开启时的电流，制作拟合曲线；
C）对曲线数据进行微积分处理，找出曲线的峰值；
D）以此峰值作为基准电流值，该基准电流值乘以电阻阻值，形成基础电压值；
E）该基础电压值与单片机ADC后续经过LM358双运算放大电路放大的电压值进行比较；
F）设定后续采集时间间隔为Y秒；
G）当Y秒内检测的电压值与基准电压值相差大于电流波动值XmA，则认为遇到障碍物，控制器给出电机回退指令；当Y秒内检测的电压值与基准电压值相差不大于电流波动值XmA，则认为正常，返回F步骤继续采集。
监测到的电压值进行多次取平均的平滑处理，所述的电流波动值XmA设定为300mA，后续检测时间间隔为15ms。
图2中，X1到X2区域是电机正常启动时的电流特制曲线，X2到X3是电机遇阻时的电流特性。
常规遇阻回退功能是通过设定固定的工作电流门限实现的，即当监测到的电流达到或者超过该门限时，认定遇阻；而本发明的监测方案是通过比对电流的瞬间变化特性。这有赖于电机电流的工作特性，电机正常启动时电流会呈现先上升后下降然后再上升并最终趋于平稳这样的特性，而在电机遇阻时则呈现电流持续大幅上升这样的趋势。
为有效保护电机同时兼顾遇阻检测的灵敏度，在电机遇阻时电流波动值超过300mA时开启反向回退功能，如何有效确定电流值大小比较的基准点是个关键问题，例如初始基准点选在电机正常启动的区间会产生假告警，即系统需要确定电流持续上升的现象是发生在电机正常启动这一时段还是在遇到障碍物时段。
通过实时采样电机工作的电流，通过对采样电流所拟合出曲线的求导即微分运算找出电机正常启动时电流的首次峰值，该峰值点对应的电流拟合曲线导数运算值为零，找出此峰值之后的电流最小值作为电流比较基准点，依次峰值乘以电阻阻值，本实施例中的阻值为0.02Ω，形成基础电压值，经过LM358双运算放大电路放大的电压值送到单片机ADC输入端，后续的单片机ADC检测到的电压值与该基准电压值进行实时比较，每次检测时间间隔为15ms，一旦当前电流值与基准值的偏差 >300mA，即认为当前系统遇到了障碍物，控制器需要给出电机回退指令确保系统及外面障碍物的财产安全。
在实际测试中，遇阻检测的基础电压值是随着台面承受负重的调整而调整变化的，也即不同的负载水平对应不同的基础电压值：基础电压值的设置与负载变化水平是个分段函数，这是基于这样的一个基本现象，负载水平越重，相应的电流波动范围就越大，这样可以充分保证电机在负载水平较低时不发生遇阻的误告警，同时确保系统在负载水平较高时的遇阻检测具备相当的灵敏度，这个函数关系的获得来源于详细测试与数据比对、拟合。
本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式，本发明的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本发明的保护范围。
Claims (4)
1.遇阻检测电路，包括电机，所述的电机具有电机回退功能，其特征在于，包括电机通路，所述的电机通路串联电阻，所述的电阻两端设置有电压监视装置，所述的电压监视装置串联有LM358双运算放大电路，经过LM358双运算放大电路放大的电压值送到单片机ADC输入端，所述的电机上设置有警报器，所述的警报器与单片机ADC输出端相连接，包括以下步骤，
A）设定电流波动值XmA；
B）用单片机ADC采样电机初始开启时的电流，制作拟合曲线；
C）对曲线数据进行微积分处理，找出曲线的峰值；
D）以此峰值之后的最小电流值作为基准电流值，该基准电流值乘以电阻阻值，形成基础电压值；
E）该基础电压值与单片机ADC后续经过LM358双运算放大电路放大的电压值进行比较；
F）设定后续采集时间间隔为Y秒；
G）当Y秒内检测的电压值与基准电压值相差值，除以电阻阻值，除数结果即为电流值，如该值大于电流波动值XmA，则认为遇到障碍物，控制器给出电机回退指令；当Y秒内检测的电压值与基准电压值，除以电阻阻值，除数结果即为电流值，该值相差不大于电流波动值XmA，则认为正常，返回F步骤继续采集。
2.根据权利要求1所述的遇阻检测电路， 其特征在于，监测到的电压值进行多次取平均的平滑处理。
3.根据权利要求1所述的遇阻检测电路， 其特征在于，所述的电流波动值XmA设定为300mA。
4.根据权利要求1所述的遇阻检测电路， 其特征在于，后续检测时间间隔为15ms。
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