CN107907770A - 一种磁力搅拌器转子跳动检测与修正装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于智能检测与控制技术领域，具体涉及一种磁力搅拌器转子跳动检测与修正装置及方法，该技术的核心是：当转子跳动时，驱动转子的直流无刷电机转速会发生变化，因此会导致直流无刷电机电流的变化，用与直流无刷电机相连接的电流传感器监测直流无刷电机电流的变化，微处理器从电流传感器采集该监测信号，判断磁力搅拌转子是否发生了跳动，如果磁力搅拌转子发生了跳动，微处理器控制磁力搅拌器降低转速或重新启动，从而消除磁力搅拌转子的跳动。
Description
技术领域
本发明属于智能检测与控制技术领域，具体涉及一种磁力搅拌器转子跳动检测与修正装置及方法。
背景技术
在用湿法化学制备纳米材料的过程中，实验人员通常都会使用磁力搅拌器搅拌反应溶液。
传统磁力搅拌器由旋钮或者按键控制，在使用的时候一般都要由当前的搅拌速度逐步增减到目标速度。突然的增减速会导致磁力搅拌转子转速和直流无刷电机速度失配，进而引起转子跳动。在很多精确化学制备中，转子的跳动会严重地影响制备质量。例如，在高温热解法制备NaYF4纳米材料时，如果存在较多的转子跳动情况，就会使制备出的纳米材料尺寸分布不均匀。随着磁力搅拌子的体积大小、磁力大小以及溶液粘度和溶液量的不同，增减磁力搅拌器转速的快慢就会不同，这些变化也会影响化学制备的质量。在手工制备纳米材料时，实验人员用重新启动磁力搅拌器的方法消除转子跳动，但是在无人看守实验时，转子的跳动会维持很长时间，跳动的转子会将反应溶液溅射到反应容器的器壁上，从而改变了反应液的浓度，造成了反应产物的质量不可预测的结果。
发明内容
为了克服上述问题，本发明提供一种磁力搅拌器转子跳动检测与修正装置及方法，该方法的原理是：当检测磁力搅拌器转子发生跳动时，驱动转子的直流无刷电机的载荷会有所变化，并导致电机的转速发生变化，造成直流无刷电机的电流发生变化；用与直流无刷电机相连接的电流传感器监测直流无刷电机电流的变化，可以判断出磁力搅拌转子是否发生了跳动，如果磁力搅拌转子发生了跳动，电机驱动器控制磁力搅拌器降低转速或重新启动，从而自动地消除磁力搅拌转子的跳动。
一种磁力搅拌器转子跳动检测与修正装置,包括直流无刷电机1、电机转轴2、磁铁3、电机驱动线路4、电流传感器5、数据总线6、直流无刷电机驱动电源7、转动速度传感器8和微处理器9，其中直流无刷电机1与磁铁3通过电机转轴2连接，转动速度传感器8安装在直流无刷电机1上，与直流无刷电机1控制连接，直流无刷电机1与直流无刷电机驱动电源7通过电机驱动线路4相连，电流传感器5串联在电机驱动线路4上，用于测量来自直流无刷电机驱动电源7的电流变化，且电流传感器5分别与直流无刷电机1和微处理器9控制连接；微处理器9与直流无刷电机驱动电源7通过数据总线6连接，微处理器9同时与直流无刷电机1控制连接，且微处理器9与转动速度传感器8通过数据总线6连接。
一种磁力搅拌器转子跳动检测与修正方法：
1.首先将磁钢转子放到烧瓶里，再将烧瓶放在上述一种磁力搅拌器转子跳动检测与修正装置中的磁铁3上面；
2.开启直流无刷电机1、直流无刷电机驱动电源7、转动速度传感器8和微处理器9，微处理器9将控制电机1的指令经由数据总线6发送给直流无刷电机驱动电源7，电机驱动电源7通过电机驱动线路4驱动直流无刷电机1进行旋转，直流无刷电机1通过电机转轴2带动磁铁3进行转动，转动的磁铁3带动磁钢转子转动；
3.安装在直流无刷电机1下面的转动速度传感器8将直流无刷电机1的转速信息传送给微处理器9，串联在电机驱动线路4上的电流传感器5把直流无刷电机1的电流变化情况传送给微处理器9；
4.当直流无刷电机1的转动速度发生变化而导致磁铁3带动磁钢转子跳动时，由于跳动的转子会造成磁场无规律变化以及电机载荷的无规则变化，从而造成直流无刷电机1电流发生变化且无规律性，当这种无规律性的电机电流信号出现时，电流传感器5会把这种电流特征通知给微处理器9，进而判断磁铁3带动磁钢转子发生了跳动，并由微处理器9发出指令把直流无刷电机1转速降低，或重新启动，直至磁钢转子平稳转动，实现检测和修正磁力搅拌器转子跳动的功能。
本发明的有益效果：
与现有技术相比，本发明实现了磁力搅拌器转子跳动检测和状态修正。且本发明的优势在于利用电流传感器监测直流无刷电机的电流，实现对磁力搅拌器转子跳动情况的监测，当磁力搅拌器转子发生跳动时，电机驱动器控制电机自动地修正磁力搅拌器转子的工作状态，实现转子的平稳转动。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中：1直流无刷电机、2电机转轴、3磁铁、4电机驱动线路、5电流传感器、6数据总线、7直流无刷电机驱动电源、8转动速度传感器、9微处理器。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，一种磁力搅拌器转子跳动检测与修正装置,包括直流无刷电机1、电机转轴2、磁铁3、电机驱动线路4、电流传感器5、数据总线6、直流无刷电机驱动电源7、转动速度传感器8和微处理器9，其中直流无刷电机1与磁铁3通过电机转轴2连接，转动速度传感器8安装在直流无刷电机1上，与直流无刷电机1控制连接，直流无刷电机1与直流无刷电机驱动电源7通过电机驱动线路4相连，电流传感器5串联在电机驱动线路4上，用于测量来自直流无刷电机驱动电源7的电流变化，且电流传感器5分别与直流无刷电机1和微处理器9控制连接；微处理器9与直流无刷电机驱动电源7通过数据总线6连接，微处理器9同时与直流无刷电机1控制连接，且微处理器9与转动速度传感器8通过数据总线6连接。
一种磁力搅拌器转子跳动检测与修正方法：
首先将磁钢转子放到烧瓶里，再将烧瓶放在上述一种磁力搅拌器转子跳动检测与修正装置中的磁铁3上面；
微处理器9将控制电机1的指令经由数据总线6发送给直流无刷电机驱动电源7，电机驱动电源7通过电机驱动线路4驱动直流无刷电机1进行旋转；直流无刷电机1通过电机转轴2带动磁铁3进行转动，转动的磁铁3带动磁钢转子转动；
安装在直流无刷电机1下面的转动速度传感器8将直流无刷电机1的转速信息传送给微处理器9，串联在电机驱动线路4上的电流传感器5把直流无刷电机1的电流变化情况传送给微处理器9；在正常转动的情况下，通过直流无刷电机1的电流是平稳的，当直流无刷电机1的转动速度发生变化而导致磁铁3带动磁钢转子跳动时，由于跳动的转子会造成磁场无规律变化以及电机载荷的无规则变化，从而造成直流无刷电机1电流变化且无规律性；当这种无规律性的电机电流信号出现时，电流传感器5会把这种电流特征通知给微处理器9，进而判断磁铁3带动磁钢转子发生了跳动，并由微处理器9发出指令把直流无刷电机1转速降低，或重新启动，直至磁钢转子平稳转动，实现检测和修正磁力搅拌器转子跳动的功能。
在本实施例中使用的直流无刷电机1型号为：42BL50S03-230TR9，工作电压24V，该款电机配有霍尔传感器，可自行检测电机的转速，因此无需额外配置转动速度传感器8，电机的额定转速为3000RPM；电流传感器5的型号为HEC-A1，输出信号±5V、4～20mA；直流无刷电机驱动电源7的型号为：Stonker BD05015CD-02，在本实施例中使用的微处理器9型号为：STM32。
Claims (2)
1.一种磁力搅拌器转子跳动检测与修正装置,其特征在于包括直流无刷电机(1)、电机转轴(2)、磁铁(3)、电机驱动线路(4)、电流传感器(5)、数据总线(6)、直流无刷电机驱动电源(7)、转动速度传感器(8)和微处理器(9)，其中直流无刷电机(1)与磁铁(3)通过电机转轴(2)连接，转动速度传感器(8)安装在直流无刷电机(1)上，与直流无刷电机(1)控制连接，直流无刷电机(1)与直流无刷电机驱动电源(7)通过电机驱动线路(4)相连，电流传感器(5)串联在电机驱动线路(4)上，用于测量来自直流无刷电机驱动电源(7)的电流变化，且电流传感器(5)分别与直流无刷电机(1)和微处理器(9)控制连接；微处理器(9)与直流无刷电机驱动电源(7)通过数据总线(6)连接，微处理器(9)同时与直流无刷电机(1)控制连接，且微处理器(9)与转动速度传感器(8)通过数据总线(6)连接。
2.采用权利要求1所述的一种磁力搅拌器转子跳动检测与修正装置的一种磁力搅拌器转子跳动检测与修正方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一.首先将磁钢转子放到烧瓶里，再将烧瓶放在一种磁力搅拌器转子跳动检测与修正装置中的磁铁(3)上面；
步骤二.开启直流无刷电机(1)、直流无刷电机驱动电源(7)、转动速度传感器(8)和微处理器(9)，微处理器(9)将控制电机(1)的指令经由数据总线(6)发送给直流无刷电机驱动电源(7)，电机驱动电源(7)通过电机驱动线路(4)驱动直流无刷电机(1)进行旋转，直流无刷电机(1)通过电机转轴(2)带动磁铁(3)进行转动，转动的磁铁(3)带动磁钢转子转动；
步骤三.安装在直流无刷电机(1)下面的转动速度传感器(8)将直流无刷电机(1)的转速信息传送给微处理器(9)，串联在电机驱动线路(4)上的电流传感器(5)把直流无刷电机(1)的电流变化情况传送给微处理器(9)；
步骤四.当直流无刷电机(1)的转动速度发生变化而导致磁铁(3)带动磁钢转子跳动时，由于跳动的转子会造成磁场无规律变化以及电机载荷的无规则变化，从而造成直流无刷电机(1)电流发生变化且无规律性，当这种无规律性的电机电流信号出现时，电流传感器(5)会把这种电流特征通知给微处理器(9)，进而判断磁铁(3)带动磁钢转子发生了跳动，并由微处理器(9)发出指令把直流无刷电机(1)转速降低，或重新启动，直至磁钢转子平稳转动，实现检测和修正磁力搅拌器转子跳动的功能。
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