CN106410752B - 一种电机控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电机控制装置，包括电源电路和与外部电机耦接的H桥驱动电路以及控制H桥驱动电路的开关电路，所述电源电路与H桥驱动电路耦接，所述开关电路耦接于电源电路与H桥驱动电路之间，所述开关电路包括闸刀开关K和开关三极管Q5，所述闸刀开关K的一端耦接于5V电源，另一端耦接于开关三极管Q5的集电极，所述开关三极管Q5的基极耦接有检测电路后耦接于外部电机，发射极耦接于IGBT管Q1的控制端与IGBT管Q4的控制端之间所形成的节点上。本发明的电机控制装置，通过开关电路和检测电路的设置，就可以在电机卡住电流过大的时候有效的停下电机，有效的避免了电机卡住烧毁的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种电机控制，更具体的说是涉及一种电机控制装置。
背景技术
我国是果蔬产品生产大国，水果、蔬菜种植面积和产量均居世界第一，是仅次于粮食作物的第二大作物群。由于生产加工方式落后，果蔬作物产业链的采收、运输、加工等环节会产生大量的副产物，且得不到有效利用，造成了严重的资源浪费、经济损失、环境污染等问题。农业部农产品加工局2014年开展的农产品生产及加工副产物综合利用专题调查显示，我国农产品生产及加工副产物数量呈逐年增加态势，每年仅果蔬加工副产物就有2亿多吨之巨，但综合利用率不足5％，大部分果蔬皮渣被当作垃圾扔掉。果蔬皮渣中仍含有丰富的蛋白质、脂肪、矿物质、氨基酸、酚类物质、果胶、膳食纤维等营养成分，不加利用地任意抛弃，不仅造成严重的资源浪费，更会对环境造成巨大压力，果蔬皮渣综合开发利用形势已相当严峻。因此，如何变废为宝，充分利用果蔬皮渣资源，是我国果蔬加工产业降低成本、提高经济效益和减少环境压力迫切需要解决的重大问题。
据调查，目前用于农业物料压缩的设备主要有螺旋挤压式和磨辊式的压缩成型机，主要是对农作物秸秆进行压缩，还未见有关于专门用于果蔬皮渣压缩设备的报道。由于螺旋挤压式多用于可膨化的农业物料加工，不适合纤维含量高的物料成型；磨辊式压缩成型设备结构复杂，加工制造难点大，且物料秸秆挤出时容易发生堵塞，堵塞后不易清理，在清理时需将上模拆开，然后对中部的模块进行清理，费时费力；其次，环模式秸秆压块机主要依靠转动的压轮将秸秆从模孔中挤出，压轮转动时，由于物料的存在将对模孔周围的模块产生很大的力，耗费大量的电能，效率低，且模具寿命短，维修成本高，而上述机械设备的驱动的部分均是采用电机来实现的，而现有的电机的驱动均是通过电机驱动器来进行驱动的，而在挤压的过程中，经常会出现卡住的问题，此时电机流过的电流就会迅速增大，如此很容易出现电机烧毁的问题，造成损失。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种可以有效的在卡住的时候，避免电机烧毁的电机控制装置。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种电机控制装置，包括电源电路和与外部电机耦接的H桥驱动电路以及控制H桥驱动电路的开关电路，所述电源电路与H桥驱动电路耦接，所述开关电路耦接于电源电路与H桥驱动电路之间，其特征在于：所述H桥驱动电路包括IGBT管Q1、IGBT管Q2、IGBT管Q3和IGBT管Q4，所述IGBT管Q1的第一端耦接于电源电路第二端耦接于外部电机后耦接于IGBT管Q2的第二端，还耦接于IGBT管Q3的第一端，所述IGBT管Q2的第一端耦接于电源电路，第二端耦接于IGBT管Q4的第一端，所述IGBT管Q3的第二端耦接有电阻R1后接地，所述IGBT管Q4的第二端耦接于电阻R1，所述IGBT管Q1的控制端与IGBT管Q4的控制端耦接，所述IGBT管Q2的控制端与IGBT管Q3的控制端耦接，所述开关电路包括闸刀开关K和开关三极管Q5，所述闸刀开关K的一端耦接于5V电源，另一端耦接于开关三极管Q5的集电极，所述开关三极管Q5的基极耦接有检测电路后耦接于外部电机，发射极耦接于IGBT管Q1的控制端与IGBT管Q4的控制端之间所形成的节点上，当检测电路检测到外部电机电流过大的时候，检测电路发送信号到开关三极管Q5，开关三极管Q5断开，所述IGBT管Q1的控制端和IGBT管Q4的控制端之间还耦接有开关三极管Q6，该开关三极管Q6的集电极耦接于IGBT管Q1的控制端，发射极耦接于IGBT管Q4的控制端，基极耦接有计数电路后耦接于IGBT管Q2的控制端与IGBT管Q3的控制端之间所形成的节点上，所述IGBT管Q2的控制端与IGBT管Q3的控制端之间所形成的节点还耦接有开关三极管Q7后接5V电源，所述开关三极管Q7的集电极耦接于5V电源，发射极耦接于IGBT管Q2的控制端与IGBT管Q3的控制端之间所形成的节点，基极耦接于计数电路，所述计数电路计算开关三极管Q7的导通次数，当导通次数达到计数电路内部阈值的时候，计数电路发送信号到开关三极管Q6的基极，驱动开关三极管Q6断开。
作为本发明的进一步改进，所述检测电路包括：
电流检测单元，耦接于外部电机，以检测流过外部电机内的电流并输出；
延时判断单元，耦接于电流检测单元，还耦接于开关三极管Q7的基极，以接收电流检测单元输出的电机电流信号，并与其内设置的阈值相比较，若电机电流大于阈值，则发送信号到开关三极管Q7，开关三极管Q7导通5V电源与IGBT管Q2的控制端和IGBT管Q3的控制端。
作为本发明的进一步改进，所述电流检测单元包括：
运算放大器Y1，该运算放大器Y1的同相输入端耦接有电容C1后接地，还耦接有电阻R3后耦接于外部电机，电阻R3还耦接有电阻R2后接地，运算放大器Y1的反相输入端耦接有电阻R4后耦接于5V电源，输出端耦接延时判断单元。
作为本发明的进一步改进，所述延时判断单元包括：
反相器F1，该反相器F1的输入端耦接有变阻器R5后耦接于运算放大器Y1的输出端，还耦接有相互并联的电阻R6和电容C2后接地，输出端耦接有电容C3后接地；
反相器F2，该反相器F2的输入端耦接于反相器F1的输出端，输出端耦接有电阻R7后耦接于开关三极管Q7的基极，还耦接有电容C4后接地。
反相器F3，该反相器F3的输入端耦接于电阻R7与反相器F2之间，输出端耦接于开关三极管Q5的基极。
作为本发明的进一步改进，所述计数电路包括：
计数芯片J1，该计数芯片J1的型号为74LS160，该计数芯片J1具有时钟接口、反馈接口和输出接口，其中计数芯片J1的时钟接口耦接于开关三极管Q7的发射极，输出接口设有四路，每两路为一组，每组分别耦接有或门M2和或门M3，所述或门M2和或门M3的输出端耦接有或门M4后耦接于开关三极管Q6的基极，每组其中一路耦接有与门M1后耦接于反馈接口，所述时钟接口耦接有电容C6后耦接于反馈接口。
作为本发明的进一步改进，所述开关三极管Q6基极与或门M4输出端之间还耦接有相互串联的电阻R8和发光二极管LED后接地。
作为本发明的进一步改进，所述电源电路包括：
整流芯片B1，该整流芯片B1具有输入端和输出端，所述整流芯片B1的输入端并联有相互并联的电阻R9和电容C5后耦接有保险丝F1后耦接于外部市电，输出端并联有电容C6。
本发明的有益效果，通过电源电路和H桥驱动电路的设置，就可以有效的驱动电机运转对果蔬皮渣进行挤压的效果，而通过开关电路和检测电路的设置，就可以有效的通过检测电路来检测流过电机的电流大小，进而检测电机是否卡住的效果，而通过开关电路的设置，就可以有效的在电机卡住的时候通过开关三极管Q5使得IGBT管Q1和IGBT管Q4断开停止对电机进行供电，而闸刀开关K则用作启动开关，同时通过开关三极管Q7的设置就可以在IGBT管Q1和IGBT管Q4断开的时候，导通IGBT管Q2和IGBT管Q3，使得电机实现反转，这样就可以使得电机解除卡死，而通过计数电路和开关三极管Q6的设置，在电机多次反转以后还不能解除卡死，就可以通过开关三极管Q6断开IGBT管Q1和IGBT管Q4，使得电机停止运作，如此便很好的实现了在电机卡死的时候保护电机的效果。
附图说明
图1为本发明的电机控制装置的电路图；
图2为电源电路的电路图。
具体实施方式
下面将结合附图所给出的实施例对本发明做进一步的详述。
参照图1至2所示，本实施例的一种电机控制装置，包括电源电路1和与外部电机耦接的H桥驱动电路2以及控制H桥驱动电路2的开关电路3，所述电源电路1与H桥驱动电路2耦接，所述开关电路3耦接于电源电路1与H桥驱动电路2之间，其特征在于：所述H桥驱动电路2包括IGBT管Q1、IGBT管Q2、IGBT管Q3和IGBT管Q4，所述IGBT管Q1的第一端耦接于电源电路1第二端耦接于外部电机后耦接于IGBT管Q2的第二端，还耦接于IGBT管Q3的第一端，所述IGBT管Q2的第一端耦接于电源电路1，第二端耦接于IGBT管Q4的第一端，所述IGBT管Q3的第二端耦接有电阻R1后接地，所述IGBT管Q4的第二端耦接于电阻R1，所述IGBT管Q1的控制端与IGBT管Q4的控制端耦接，所述IGBT管Q2的控制端与IGBT管Q3的控制端耦接，所述开关电路3包括闸刀开关K和开关三极管Q5，所述闸刀开关K的一端耦接于5V电源，另一端耦接于开关三极管Q5的集电极，所述开关三极管Q5的基极耦接有检测电路4后耦接于外部电机，发射极耦接于IGBT管Q1的控制端与IGBT管Q4的控制端之间所形成的节点上，当检测电路4检测到外部电机电流过大的时候，检测电路4发送信号到开关三极管Q5，开关三极管Q5断开，所述IGBT管Q1的控制端和IGBT管Q4的控制端之间还耦接有开关三极管Q6，该开关三极管Q6的集电极耦接于IGBT管Q1的控制端，发射极耦接于IGBT管Q4的控制端，基极耦接有计数电路5后耦接于IGBT管Q2的控制端与IGBT管Q3的控制端之间所形成的节点上，所述IGBT管Q2的控制端与IGBT管Q3的控制端之间所形成的节点还耦接有开关三极管Q7后接5V电源，所述开关三极管Q7的集电极耦接于5V电源，发射极耦接于IGBT管Q2的控制端与IGBT管Q3的控制端之间所形成的节点，基极耦接于计数电路5，所述计数电路5计算开关三极管Q7的导通次数，当导通次数达到计数电路5内部阈值的时候，计数电路5发送信号到开关三极管Q6的基极，驱动开关三极管Q6断开，在使用电机控制装置的时候，首先用手闭合闸刀开关K，5V电源就会经过开关三极管Q5此时检测电路4并未发送信号给开关三极管Q5，因而开关三极管Q5处于导通状态施加到IGBT管Q1的控制端和IGBT管Q4的控制端上，那么IGBT管Q1和IGBT管Q4就会导通，电源电路1就会与电机连通，那么电机就会通电旋转，当电机卡住的时候，检测电路4就会检测到过大的电流，就会发送信号到开关三极管Q7和开关三极管Q5，使得开关三极管Q5断开，开关三极管Q7导通，那么IGBT管Q1和IGBT管Q4就会断开，而IGBT管Q2和IGBT管Q3就会导通，使得电机反转，同时计数电路5计数加1，在电机反转的过程中，假如未卡死，检测电路4检测到的电流就会正常，因而检测电路4就会停止发送信号，那么开关三极管Q5导通，开关三极管Q7断开，使得电机重回正转，若此时正转又卡住，则重复上述过程，同时计数电路5增加计数，当计数电路5计算反转次数最大的时候，计数电路5就会发送信号到开关三极管Q6，同时复位，那么开关三极管Q6断开，使得IGBT管Q4断开，那么此时电机中没有电流流过，因而开关三极管Q7断开，那么IGBT管Q2和IGBT管Q3断开，使得电机完全停止运转，如此便很好的避免电机卡住的时候电机烧毁的问题，而当电机卡死，反转也无法旋转的时候，那么开关三极管Q7就会一直导通，就会向计数电路5输入一个长高频信号，计数电路5就会发出信号到开关三极管Q6，使得开关三极管Q6断开。
作为改进的一种具体实施方式，所述检测电路4包括：
电流检测单元41，耦接于外部电机，以检测流过外部电机内的电流并输出；
延时判断单元42，耦接于电流检测单元41，还耦接于开关三极管Q7的基极，以接收电流检测单元41输出的电机电流信号，并与其内设置的阈值相比较，若电机电流大于阈值，则发送信号到开关三极管Q7，开关三极管Q7导通5V电源与IGBT管Q2的控制端和IGBT管Q3的控制端，通过电流检测单元41的设置，就可以有效的检测出流过电机的电流，而通过延时判断单元42的设置，就可以对电流检测单元41所检测到的电机电流进行延时判断，通过延时的作用就可以避免电机电流正常波动的时候被误判为卡住，而通过判断的作用，就可以在电机卡死的时候，进行及时有效的动作。
作为改进的一种具体实施方式，所述电流检测单元41包括：
运算放大器Y1，该运算放大器Y1的同相输入端耦接有电容C1后接地，还耦接有电阻R3后耦接于外部电机，电阻R3还耦接有电阻R2后接地，运算放大器Y1的反相输入端耦接有电阻R4后耦接于5V电源，输出端耦接延时判断单元42，通过运算放大器Y1的设置，就可以有效的实现一个电流检测的作用，如此便可以有效的实现一个电流检测的效果了。
作为改进的一种具体实施方式，所述延时判断单元42包括：
反相器F1，该反相器F1的输入端耦接有变阻器R5后耦接于运算放大器Y1的输出端，还耦接有相互并联的电阻R6和电容C2后接地，输出端耦接有电容C3后接地；
反相器F2，该反相器F2的输入端耦接于反相器F1的输出端，输出端耦接有电阻R7后耦接于开关三极管Q7的基极，还耦接有电容C4后接地。
反相器F3，该反相器F3的输入端耦接于电阻R7与反相器F2之间，输出端耦接于开关三极管Q5的基极，通过电容R6、电阻C2、反相器F1和反相器F2的设置，就可以利用电容C2的充放电特性将电机的正常电流波动滤除，而通过反相器F3的设置，就可以有效的实现在电机卡住电流过大的时候，驱动开关三极管Q5断开，使得电机不再正转的效果，避免了电机烧毁的问题。
作为改进的一种具体实施方式，所述计数电路5包括：
计数芯片J1，该计数芯片J1的型号为74LS160，该计数芯片J1具有时钟接口、反馈接口和输出接口，其中计数芯片J1的时钟接口耦接于开关三极管Q7的发射极，输出接口设有四路，每两路为一组，每组分别耦接有或门M2和或门M3，所述或门M2和或门M3的输出端耦接有或门M4后耦接于开关三极管Q6的基极，每组其中一路耦接有与门M1后耦接于反馈接口，所述时钟接口耦接有电容C6后耦接于反馈接口，通过计数芯片J1的设置，就可以有效的实现反转次数计数，在计数完成以后有效的将开关三极管Q6断开，使得IGBT管Q4断开，电机没有电流流过，有效的保护了电机，而通过电容C6的设置，就可以在电机完全卡死的时候，电容C6充电，并放电到计数芯片J1的反馈接口，使得计数芯片J1直接复位，那么开关三极管Q6就会直接断开，如此有效的实现了电机反转多次不成后断开电路，以及电机完全卡死的时候断开电路。
作为改进的一种具体实施方式，所述开关三极管Q6基极与或门M4输出端之间还耦接有相互串联的电阻R8和发光二极管LED后接地，通过电阻R8和发光二极管LED的设置，就可以有效的在计数完成表示电机完全卡死的时候，发光二极管LED发光来提示表示电机卡死的问题，这样工作人员就可以有效的发现电机卡死的问题，如此工作人员就可以有效的在电机卡死的时候对设备进行处理了。
作为改进的一种具体实施方式，所述电源电路1包括：
整流芯片B1，该整流芯片B1具有输入端和输出端，所述整流芯片B1的输入端并联有相互并联的电阻R9和电容C5后耦接有保险丝F1后耦接于外部市电，输出端并联有电容C6，通过整流芯片B1的设置，就可以有效的对外部市电进行整流了，而通过电阻R9和电容C5的设置就可以对整流后的电流进行升压的作用，有效的使得220V的市电上升到可以驱动电机的310V电源了。
综上所述，本发明的电机控制装置，通过电源电路1和H桥驱动电路2的设置，就可以有效的驱动电机运转了，而通过检测电路4的设置，就可以检测到电机是否卡死，并通过开关三极管Q5和闸刀开关K的设置，就可以有效的实现断开电机与电源电路1的效果，如此便很好的避免了在电机卡死的时候，电机烧毁的问题，而通过IGBT管Q2和IGBT管Q3的设置，就可以在电机卡死的时候，实现电机反转，如此便可以有效的实现电机自我调节的效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种电机控制装置，包括电源电路(1)和与外部电机耦接的H桥驱动电路(2)以及控制H桥驱动电路(2)的开关电路(3)，所述电源电路(1)与H桥驱动电路(2)耦接，所述开关电路(3)耦接于电源电路(1)与H桥驱动电路(2)之间，其特征在于：所述H桥驱动电路(2)包括IGBT管Q1、IGBT管Q2、IGBT管Q3和IGBT管Q4，所述IGBT管Q1的第一端耦接于电源电路(1)第二端耦接于外部电机后耦接于IGBT管Q2的第二端，还耦接于IGBT管Q3的第一端，所述IGBT管Q2的第一端耦接于电源电路(1)，第二端耦接于IGBT管Q4的第一端，所述IGBT管Q3的第二端耦接有电阻R1后接地，所述IGBT管Q4的第二端耦接于电阻R1，所述IGBT管Q1的控制端与IGBT管Q4的控制端耦接，所述IGBT管Q2的控制端与IGBT管Q3的控制端耦接，所述开关电路(3)包括闸刀开关K和开关三极管Q5，所述闸刀开关K的一端耦接于5V电源，另一端耦接于开关三极管Q5的集电极，所述开关三极管Q5的基极耦接有检测电路(4)后耦接于外部电机，发射极耦接于IGBT管Q1的控制端与IGBT管Q4的控制端之间所形成的节点上，当检测电路(4)检测到外部电机电流过大的时候，检测电路(4)发送信号到开关三极管Q5，开关三极管Q5断开，所述IGBT管Q1的控制端和IGBT管Q4的控制端之间还耦接有开关三极管Q6，该开关三极管Q6的集电极耦接于IGBT管Q1的控制端，发射极耦接于IGBT管Q4的控制端，基极耦接有计数电路(5)后耦接于IGBT管Q2的控制端与IGBT管Q3的控制端之间所形成的节点上，所述IGBT管Q2的控制端与IGBT管Q3的控制端之间所形成的节点还耦接有开关三极管Q7后接5V电源，所述开关三极管Q7的集电极耦接于5V电源，发射极耦接于IGBT管Q2的控制端与IGBT管Q3的控制端之间所形成的节点，基极耦接于计数电路(5)，所述计数电路(5)计算开关三极管Q7的导通次数，当导通次数达到计数电路(5)内部阈值的时候，计数电路(5)发送信号到开关三极管Q6的基极，驱动开关三极管Q6断开。
2.根据权利要求1所述的电机控制装置，其特征在于：所述检测电路(4)包括：
电流检测单元(41)，耦接于外部电机，以检测流过外部电机内的电流并输出；
延时判断单元(42)，耦接于电流检测单元(41)，还耦接于开关三极管Q7的基极，以接收电流检测单元(41)输出的电机电流信号，并与其内设置的阈值相比较，若电机电流大于阈值，则发送信号到开关三极管Q7，开关三极管Q7导通5V电源与IGBT管Q2的控制端和IGBT管Q3的控制端。
3.根据权利要求2所述的电机控制装置，其特征在于：所述电流检测单元(41)包括：
运算放大器Y1，该运算放大器Y1的同相输入端耦接有电容C1后接地，还耦接有电阻R3后耦接于外部电机，电阻R3还耦接有电阻R2后接地，运算放大器Y1的反相输入端耦接有电阻R4后耦接于5V电源，输出端耦接延时判断单元(42)。
4.根据权利要求3所述的电机控制装置，其特征在于：所述延时判断单元(42)包括：
反相器F1，该反相器F1的输入端耦接有变阻器R5后耦接于运算放大器Y1的输出端，还耦接有相互并联的电阻R6和电容C2后接地，输出端耦接有电容C3后接地；
反相器F2，该反相器F2的输入端耦接于反相器F1的输出端，输出端耦接有电阻R7后耦接于开关三极管Q7的基极，还耦接有电容C4后接地；
反相器F3，该反相器F3的输入端耦接于电阻R7与反相器F2之间，输出端耦接于开关三极管Q5的基极。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的电机控制装置，其特征在于：所述计数电路(5)包括：
计数芯片J1，该计数芯片J1的型号为74LS160，该计数芯片J1具有时钟接口、反馈接口和输出接口，其中计数芯片J1的时钟接口耦接于开关三极管Q7的发射极，输出接口设有四路，每两路为一组，每组分别耦接有或门M2和或门M3，所述或门M2和或门M3的输出端耦接有或门M4后耦接于开关三极管Q6的基极，每组其中一路耦接有与门M1后耦接于反馈接口，所述时钟接口耦接有电容C6后耦接于反馈接口。
6.根据权利要求5所述的电机控制装置，其特征在于：所述开关三极管Q6基极与或门M4输出端之间还耦接有相互串联的电阻R8和发光二极管LED后接地。
7.根据权利要求1至4任意一项所述的电机控制装置，其特征在于：所述电源电路(1)包括：
整流芯片B1，该整流芯片B1具有输入端和输出端，所述整流芯片B1的输入端并联有相互并联的电阻R9和电容C5后耦接有保险丝F1后耦接于外部市电，输出端并联有电容C6。
8.根据权利要求5所述的电机控制装置，其特征在于：所述电源电路(1)包括：
整流芯片B1，该整流芯片B1具有输入端和输出端，所述整流芯片B1的输入端并联有相互并联的电阻R9和电容C5后耦接有保险丝F1后耦接于外部市电，输出端并联有电容C6。
9.根据权利要求6所述的电机控制装置，其特征在于：所述电源电路(1)包括：
整流芯片B1，该整流芯片B1具有输入端和输出端，所述整流芯片B1的输入端并联有相互并联的电阻R9和电容C5后耦接有保险丝F1后耦接于外部市电，输出端并联有电容C6。
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