CN110165972A - 电机的智能控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电机的智能控制系统，系统连接电机和火线、零线，包括MCU、调压输出电路、电流采样电路、过零检测电路、整流电路和电源电路；所述调压输出电路与火线、MCU和整流电路相连，用于调整电机的工作电压；所述电流采样电路与火线、MCU和调压输出电路相连，用于检测电机回路的工作电流；所述的过零检测电路与火线、零线、MCU和调压输出电路相连，为调压输出电路提供交流电过零点信号，方法为所述系统的控制过程。本发明能够根据负载大小，自动调节垃圾处理器中电机的工作电压大小，在快速处理垃圾的同时能降低噪音及节约电能，并在处理完垃圾后，自动关机，实现了垃圾处理器的智能自动化控制。
Description
技术领域
本发明涉及电机的智能控制领域，特别是涉及一种电机的智能控制系统及方法。
背景技术
垃圾处理器，是一种处理厨房垃圾的家用电器，可将残羹剩饭磨碎，进行无害化处理，有效避免出现下水道堵塞、厨房异味等问题，受到越来越多的家庭的欢迎和喜爱。但现有垃圾处理器所使用的电机，没有设置控制系统，没有根据食物垃圾处理的特点优化电机的控制方法，造成电机启动电流较大，开机后，不管负载多少，都是全电压工作，造成噪音较大和电能浪费，垃圾处理完后，需要人为才能关机，不够智能。所以现有的控制方式既浪费电能，影响产品的寿命，又增大垃圾处理器的启动噪音，并且不够智能，给消费者带来不好的体验。因此急需能够解决上述问题的智能控制系统和方法。
发明内容
发明目的：本发明要解决的技术问题是提供一种电机的智能控制系统及方法，解决了现有控制技术不论负载大小全电压工作所造成电能浪费、增加噪声、影响产品寿命等不足，通过实时监测电机的工作电流值，通过调压输出电路，能有效地降低电机的启动电压，减小了对电机的冲击启动的噪音，延长了电机的寿命。
技术方案：本发明所述的电机的智能控制系统，连接电机和火线、零线，系统包括MCU、调压输出电路、电流采样电路、过零检测电路和电源电路；所述调压输出电路与火线、MCU和电机相连，用于调整电机的工作电压；所述电流采样电路与火线、MCU和调压输出电路相连，用于检测电机回路的工作电流；所述的过零检测电路与火线、零线、MCU和调压输出电路相连，为调压输出电路提供交流电过零点信号；所述电源电路与火线、零线相连，为系统供电。
进一步的，为了保护系统安全，系统还包括用于当通过电流大于额定值即断开的过载保护器，过载保护器设置在调压输出电路与电机之间。
进一步的，为了抑制电磁干扰特别是电机对系统产生的干扰，系统还包括用于抑制系统电磁干扰的EMC电路，EMC电路设置在调压输出电路与电机之间。
进一步的，为了对系统进行控制，系统还包括无线接收电路和控制器，无线接收电路与MCU相连，控制器与无线接收电路通过无线信号相连。
进一步的，系统还包括用于进行系统设置的按键电路，按键电路与MCU相连。
进一步的，系统还包括用于显示系统参数的指示电路，指示电路与MCU相连，包括LED或者LCD。
进一步的，所述调压输出电路包括了可控硅或者IGBT、MOS管。
进一步的，所述调压输出电路的驱动电路中还设置了用于强弱电隔离的交流光耦。
进一步的，所述的交流光耦为MOC3023交流光耦。
进一步的，所述电流采样电路包括了采样电阻或者电流互感器。
进一步的，所述的过零检测电路由电阻、二极管和光耦构成。
进一步的，所述的电机包括交流电机和直流电机，优选电机为直流电机，直流电机时系统还包括整流电路，所述整流电路设置在调压输出电路和电机之间。
本发明所述的电机的智能控制方法，基于上述的系统，其特征在于，包括：
电机启动后，电流采样电路实时检测电机回路的工作电流，如果工作电流小于设定的电流值A，调压输出电路的输出电压为输入电压的一半，如果工作电流大于等于设定的电流值A，调压输出电路的输出电压为全部的输入电压；
电机在全电压状态后，电流采样电路实时检测电机回路的工作电流，如果工作电流小于设定的电流值A，调压输出电路的输出电压为输入电压的一半，如果工作电流小于设定的电流值B时并且保持此状态达到设定时间后，系统关闭，其中电流值B小于电流值A。
本发明所述的电机的智能控制方法，基于上述包含无线接收电路和控制器的系统，包括：
控制器发射开机信号，无线接收电路收到信号后通知MCU，MCU控制系统开始工作；
电机启动后，电流采样电路实时检测电机回路的工作电流，如果工作电流小于设定的电流值A，调压输出电路的输出电压为输入电压的一半，如果工作电流大于等于设定的电流值A，调压输出电路的输出电压为全部的输入电压；
电机在全电压状态后，电流采样电路实时检测电机回路的工作电流，如果工作电流小于设定的电流值A，调压输出电路的输出电压为输入电压的一半，如果工作电流小于设定的电流值B时并且保持此状态达到设定时间后，MCU控制系统关闭，其中电流值B小于电流值A。
有益效果：本发明能够根据负载大小，自动调节垃圾处理器中电机的工作电压大小，负载小或空载时，低电压工作，降低噪音及节约电能，负载大时，高电压工作，快速处理垃圾，并可以按照预定程序，处理器完垃圾后，自动关机，实现了垃圾处理器的智能自动化控制。
附图说明
图1是本发明的智能控制系统第一种实施方式结构图；
图2是本发明的智能控制系统第二种实施方式结构图；
图3是本发明的智能控制系统第二种实施方式的电路图。
具体实施方式
本发明所述的电机的智能控制系统的第一种实施方式结构如图1所示，第二种实施方式结构如图2所示，系统中各电路的具体实施方式如图3所示。第一种实施方式中，系统连接电机14和火线1、零线2，包括电源电路3、过零检测电路4、电流采样电路5、调压输出电路6、过载保护器8、EMC电路9、MCU 10，电机14为交流电机。第二种实施方式中，电机14为直流电机，为此还要在系统中增加设置整流电路7，整流电路7设置在调压输出电路6和电机14之间，与所述的调压输出电路6，过载保护器8和零线2相连接。所述调压输出电路6与火线1、MCU 10和整流电路7相连，用于调整电机14的工作电压；所述电流采样电路5与火线1、MCU10和调压输出电路6相连，用于检测电机14回路的工作电流；所述的过零检测电路4与火线1、零线2、MCU 10和调压输出电路6相连，为调压输出电路6提供交流电过零点信号；MCU 10是中央控制器，目前通用的MCU产品都可以在这里使用，调压输出电路6、电流采样电路5、过零检测电路4与MCU 10的连接方式是连接到其I/O口上。所述的EMC电路9与所述的过载保护器8和电机14相连接，所述的MCU 10与所述的电源电路3、过零检测电路4、电流采样电路5、调压输出电路6相连接。
所述的电源电路3包括隔离电源或非隔离电源构成的稳压电源，为MCU 10和系统其它相关电路提供5V和3.3V的工作电压。
所述的调压输出电路6既可以是由可控硅(即TRIAC)构成的调压输出电路,也可以是IGBT、MOS管构成的调压输出电路，本实施方式使用的是可控硅。为了进一步对强弱电进行隔离，增加产品安全性和可靠性，其驱动电路可以设置交流光耦，优选采用MOC3023交流光耦。本实施方式具体为，调压输出电路6包括电阻R8、电阻R9、电容C3、三极管Q1、电阻R7、光耦U2、电阻R6、电阻R10、可控硅TR1(即TRIAC)、电源电路3的GND，电阻R8与MCU 10的I/O口、电阻R9、电容C3、三极管Q1的基极相连接，三极管Q1与电阻R8、电阻R9、电容C3、光耦U2和电源电路3的GND相连接，电阻R7与电源电路3的GND和光耦U2相连接，光耦U2与电阻R7、三极管Q1的集电极、电阻R6、电阻R10相连接，可控硅TR1的T1电极与电阻R6和电流采样电路5的采样电阻R5相连接，可控硅TR1的门极G与电阻R10相连接，可控硅TR1的T2电极与整流电路7相连接。
所述的电流采样电路5优选是采样电阻构成的电流采样电路，也可以是电流互感器构成的电流采样电路。本实施方式具体为，电流采样电路5包二极管D2、电阻R3、电阻R4、电容C2、采样电阻R5，MCU 10的I/O口和电源电路3的VCC和GND、二极管D2的负极与电源电路3的VCC的相连接，电阻R4与电阻R3、电容C2、MCU 10的I/O口相连接，电容C2与电阻R3、电阻R4、电源电路3的GND相连接，采样电阻R5同火线1、电阻R3、调压输出电路6的电阻R6和可控硅TR1的T1电极相连接。
所述的过零检测电路4是电阻、二极管、光耦构成的交流电过零检测电路，为调压输出电路提供交流电过零点信号。本实施方式具体为，过零检测电路4包括电阻R1、二极管D1、光耦U1、电阻R2、电容C1、电源电路3的VCC和GND，电阻R1与火线1和二极管D1负极相连接，光耦U1与零线2、二极管D1正极、MCU 10的I/O口、电阻R2、电容C1和电源电路3的GND相连接，电阻R2与电源电路3的VCC相连接。
为了有效抑制电机14对控制系统或其他电器的电磁干扰，作为优选方式设置EMC电路9。所述的EMC电路9是电阻、电容、电感构成的抗干扰电路，具体为，EMC电路9包括电容C4、电阻R11、电感L1和电感L2，电容C4与电感L1、电阻R11相连接，电感L1与电容C4和过载保护器8、电机14相连接，电感L2与电阻R11和电机14相连接。
为了保护系统安全，作为优选方式设置过载保护器8。所述的过载保护器8是过流保护器，当通过的电流大于额定值后，迅速断开，以保护电机，只有过载保护器冷却后，才能再次复位。进一步，所述的按键电路是轻触按键或触摸按键构成的按键输入电路，用于输入开启，关闭或同控制器的无线通讯的信号。
为了方便用户使用，作为一种优选方式，可以在MCU 10上设置无线接收电路12，在远端设置可与无线接收电路12无线通信的控制器15。无线接收电路12带有RF功能的接收电路或模块，用于接收控制器15的相关指令信号，控制本系统启动、关闭或者其他功能，无线信号可以使用已公开的无线传输协议，优选的是2.4G、433M、ZigBee等无线传输协议。为了方便用户对系统进行设置或输入，比如用于输入开启、关闭与控制器无线通讯的信号，系统还可以加装按键电路11，按键电路11可以通过轻触按键或触摸按键进行输入。为了显示控制系统实时相关状态的具体参数，系统还可以加装指示电路13，指示电路13可以为LED或LCD构成的显示电路。
本实施方式还提供一种电机的智能控制方法，基于上述的系统，包括：
控制器15发射开机信号，无线接收电路12收到信号后通知MCU 10，MCU 10控制系统开始工作；
电机14启动后，电流采样电路5实时检测电机14回路的工作电流，如果工作电流小于设定的电流值A，调压输出电路6的输出电压为输入电压的一半，如果工作电流大于等于设定的电流值A，调压输出电路6的输出电压为全部的输入电压，上述检测电流和调压是实时的过程；
电机14在进入全电压状态后，电流采样电路5仍然实时检测电机14回路的工作电流，如果发现工作电流小于设定的电流值A，表明电机负载小不需要全电压工作，调压输出电路6的输出电压为输入电压的一半，如果工作电流小于设定的电流值B时，说明垃圾已经基本处理完毕，继续保持半电压状态一段时间，达到设定时间后，MCU 10控制系统关闭，其中电流值B小于电流值A。
上述方法从系统开启到系统关闭的具体过程为：
按下控制器15上的开机按键，控制器15发射开机信号，无线接收电路13收到信号后通知MCU 10，MCU 10控制系统开始工作，缓慢地增加调压输出电路6的输出电压，使电机14的工作电压缓慢增加，以达到平稳的启动。系统启动以后，电流采样电路5开始实时检测电机回路的工作电流，当工作电流小于预定的电流值A，调压输出电路输出一半的交流电，即输出电压为输入电压的一半，通过整流电路7，电机工作在半电压状态；当电流采样电路5检测到电机回路的工作电流大于预定的电流值A，调压输出电路输出全部的交流电，即输出电压为全部输入电压，通过整流电路7，电机工作在全电压状态，快速处理器垃圾。当垃圾越来越少时，电机回路的工作电流小于预定的电流值A时，调压输出电路6再次输出一半的交流电，通过整流电路7，电机14工作在半电压状态，以达到节约电能的目的；当垃圾已经处理完毕，电机回路的工作电流小于预定的电流值B时，系统得知垃圾已经处理完毕，在电机再工作一段设定的时间后，自动关闭机器。
Claims (14)
1.一种电机的智能控制系统，连接电机(14)和火线(1)、零线(2)，其特征在于：系统包括MCU(10)、调压输出电路(6)、电流采样电路(5)、过零检测电路(4)、和电源电路(3)；所述调压输出电路(6)与火线(1)、MCU(10)和电机(14)相连，用于调整电机(14)的工作电压；所述电流采样电路(5)与火线(1)、MCU(10)和调压输出电路(6)相连，用于检测电机(14)回路的工作电流；所述的过零检测电路(4)与火线(1)、零线(2)、MCU(10)和调压输出电路(6)相连，为调压输出电路(6)提供交流电过零点信号；所述电源电路(3)与火线(1)、零线(2)相连，为系统供电。
2.根据权利要求1所述的电机的智能控制系统，其特征在于：系统还包括用于当通过电流大于额定值即断开的过载保护器(8)，过载保护器(8)设置在调压输出电路(6)与电机(14)之间。
3.根据权利要求1所述的电机的智能控制系统，其特征在于：系统还包括用于抑制系统电磁干扰的EMC电路(9)，EMC电路(9)设置在调压输出电路(6)与电机(14)之间。
4.根据权利要求1所述的电机的智能控制系统，其特征在于：系统还包括无线接收电路(12)和控制器(15)，无线接收电路(12)与MCU(10)相连，控制器(15)与无线接收电路(12)通过无线信号相连。
5.根据权利要求1所述的电机的智能控制系统，其特征在于：系统还包括用于进行系统设置的按键电路(11)，按键电路(11)与MCU(10)相连。
6.根据权利要求1所述的电机的智能控制系统，其特征在于：系统还包括用于显示系统参数的指示电路(13)，指示电路(13)与MCU(10)相连，包括LED或者LCD。
7.根据权利要求1所述的电机的智能控制系统，其特征在于：所述调压输出电路(6)包括了可控硅或者IGBT、MOS管。
8.根据权利要求7所述的电机的智能控制系统，其特征在于：所述调压输出电路(6)的驱动电路中还设置了用于强弱电隔离的交流光耦。
9.根据权利要求8所述的电机的智能控制系统，其特征在于：所述的交流光耦为MOC3023交流光耦。
10.根据权利要求1所述的电机的智能控制系统，其特征在于：所述电流采样电路(5)包括了采样电阻或者电流互感器。
11.根据权利要求1所述的电机的智能控制系统，其特征在于：所述的过零检测电路(4)由电阻、二极管和光耦构成。
12.根据权利要求1所述的电机的智能控制系统，其特征在于：所述的电机(14)为直流电机，系统还包括整流电路(7)，所述整流电路(7)设置在调压输出电路(6)和电机(14)之间。
13.一种电机的智能控制方法，基于权利要求1至12任一项所述的系统，其特征在于，包括：
电机(14)启动后，电流采样电路(5)实时检测电机(14)回路的工作电流，如果工作电流小于设定的电流值A，调压输出电路(6)的输出电压为输入电压的一半，如果工作电流大于等于设定的电流值A，调压输出电路(6)的输出电压为全部的输入电压；
电机(14)在全电压状态后，电流采样电路(5)实时检测电机(14)回路的工作电流，如果工作电流小于设定的电流值A，调压输出电路(6)的输出电压为输入电压的一半，如果工作电流小于设定的电流值B时并且保持此状态达到设定时间后，系统关闭，其中电流值B小于电流值A。
14.一种电机的智能控制方法，基于权利要求4所述的系统，其特征在于，包括：
控制器(15)发射开机信号，无线接收电路(12)收到信号后通知MCU(10)，MCU(10)控制系统开始工作；
电机(14)启动后，电流采样电路(5)实时检测电机(14)回路的工作电流，如果工作电流小于设定的电流值A，调压输出电路(6)的输出电压为输入电压的一半，如果工作电流大于等于设定的电流值A，调压输出电路(6)的输出电压为全部的输入电压；
电机(14)在全电压状态后，电流采样电路(5)实时检测电机(14)回路的工作电流，如果工作电流小于设定的电流值A，调压输出电路(6)的输出电压为输入电压的一半，如果工作电流小于设定的电流值B时并且保持此状态达到设定时间后，MCU(10)控制系统关闭，其中电流值B小于电流值A。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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