CN110673031B - 一种送丝电机过载检测方法和电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了送丝电机过载检测方法和电路，在一时间段内，实时采集送丝电机两端的电压即第一电压，第一电压包括送丝电机两端有外加电压时的第二电压、及无外加电压且送丝电机反电动势出现时送丝电机两端的第三电压，计算所述时间段内第一电压的平均值、第三电压的平均值，将第一电压平均值与第三电压平均值两者进行比较，根据比较结果判定是否过载。本申请直接利用送丝电机电压采集电路，通过获取送丝电机两端的电压平均值与送丝电机无外加电压且送丝电机反电动势出现时送丝电机两端电压的平均值，并进行比较，根据比较结果判定是否过载，不增加硬件电路，实现了送丝电机过载的检测及判断，简化了电路，降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，尤其是涉及一种送丝电机过载检测方法和电路。
背景技术
在半自动、自动焊接技术中，控制系统控制焊丝的给进速度，即送丝电机的转速，在送丝电机控制系统中，一般都有送丝电机电压采集电路，用于作为送丝电机的反馈控制。为防止送丝电机过载工作，现有技术一般采用增加送丝电机电流采集电路来实现，而这就增加了电路成本与复杂性，从而增加了电路出现错误的几率，如何在不增加电路的基础上，实现对送丝电机是否过载的判定，是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种送丝电机过载检测方法和电路，通过实时采集送丝电机两端的电压，并求一段时间内送丝电机两端电压的平均值，及此时间段内送丝电机在无外加电压且送丝反电动势出现时电压的平均值，将两个平均值进行比较，根据比较结果判定送丝电机是否过载。本申请利用送丝电机电压采集电路即可实现送丝电机过载判定，增加硬件采集电路，简化了电路，降低了成本。
本发明的上述发明目的通过以下技术方案得以实现：
一种送丝电机过载检测方法，在一时间段内，实时采集送丝电机两端的电压即第一电压，第一电压包括送丝电机两端有外加电压时的第二电压、及无外加电压且送丝电机反电动势出现时送丝电机两端的第三电压，计算所述时间段内第一电压的平均值、第三电压的平均值，将第一电压平均值与第三电压平均值两者进行比较，根据比较结果判定是否过载。
本发明进一步设置为：所述时间段包括至少一个控制周期；所述控制周期是以送丝电机反电动势出现作为基准，即从本次送丝电机反电动势出现时刻开始到下一次送丝电机反电动势出现时刻结束为一个控制周期。
本发明进一步设置为：送丝电机控制信号采用PWM信号，送丝电机反电动势出现在PWM信号中低电平时段。
本发明进一步设置为：送丝电机控制信号采用高频PWM信号断续控制方式，在一个控制周期内的T1时段，高频PWM信号控制送丝电机工作， 在PWM信号的低电平时段，送丝电机无反电动势出现；在随后的T2时段，送丝电机上无PWM信号，此时送丝电机反电动势出现。
本发明进一步设置为：当第一电压平均值与第三电压平均值的比值大于等于设定阈值时，判定送丝电机处于过载状态，否则，则为正常状态。
本发明进一步设置为：包括以下步骤：
S1、启动送丝电机；
S2、实时采集送丝电机两端的电压值；
S3、计算一时间段内送丝电机两端电压的平均值，得到第一电压平均值；
S4、计算步骤S3所述时间段内，送丝电机无外加电压且反电动势出现的情况下，送丝电机两端电压的平均值，得到第三电压平均值；
S5、计算第一电压平均值与第三电压平均值的比值；
S6、判定比值是否大于等于设定阈值，若是，进入下一步，若否，转S5；
S7、送丝电机过载，停止送丝电机工作。
本发明的上述发明目的还通过以下技术方案得以实现：
一种送丝电机过载检测电路，包括电机电压采集单元、MCU单元、制动单元、驱动单元、功率管、电源单元、送丝电机，MCU单元分别与电机电压采集单元、驱动单元、制动单元连接，用于接收电机电压采集单元的电压信号，输出驱动信号给驱动单元，输出制动信号给制动单元；驱动单元的输出连接驱动功率管的控制端，制动单元的输出连接制动功率管的控制端，控制功率管的工作，用于送丝电机的驱动与制动；电源单元的一端连接驱动功率管的输入端，电源单元的另一端连接制动功率管的输出端，用于给送丝电机提供电源；驱动功率管的输出端连接制动功率管的输入端，送丝电机并联在制动功率管的输入端与输出端之间；电机电压采集单元的输入端连接制动功率管的输入端、驱动功率管的输出端、送丝电机的正端，用于实时采集送丝电机两端的电压。
本发明进一步设置为：电机电压采集单元包括模数转换电路，用于将实时采集的送丝电机两端电压，转换成数字信号后传输到MCU单元。
本发明进一步设置为：MCU单元包括模数转换电路，用于对电机电压采集单元输入的电压进行模数转换，获取送丝电机两端电压的平均值，包括送丝电机无外加电压且其反电动势出现时送丝电机两端的电压平均值。
本发明进一步设置为：MCU单元计算送丝电机两端电压的平均值与送丝电机无外加电压且其反电动势出现时送丝电机两端的电压平均值的比值，并与预设的阈值比较，判断送丝电机是否过载。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果为：
1.本申请通过获取送丝电机两端的电压平均值与送丝电机无外加电压且送丝电机反电动势出现时送丝电机两端电压的平均值，并进行比较，根据比较结果判定是否过载，在不增加硬件采集电路的基础上，实现了送丝电机过载的检测及判断，简化了电路，降低了成本；
2.进一步地，本申请利用送丝电机两端的反电动势与转速成正比的原理，采集反电动势并判定送丝电机是否过载，直接利用送丝电机电压采集电路即可实现，方法简单有效。
附图说明
图1是本发明的一个具体实施例的控制方法流程示意图；
图2是本发明的一个具体实施例的控制周期结构示意图；
图3是本发明的一个具体实施例的又一个控制周期结构示意图；
图4是本发明的一个具体实施例的电路结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
送丝电机两端施加电压时，送丝电机旋转，在送丝电机两端不施加外加电压，送丝电机在惯性作用下，继续转动，产生反电动势，在反电动势的作用下，送丝电机的转速慢慢减小，反电动势的大小与送丝电机施加电压时的转速有关，转速越大，则反电动势越大，反之，转速越小，则反电动势也就越小。
在送丝电机施加的电压相同时，电机的负载越大，则电机的转速越小，转速与负载成反比关系。
根据以上原理，则电机的反电动势与电机的转速存在一定的关系，通过检测电机的反电动势，就可获得送丝电机是否处于过载状态。
具体实施方式一
本发明的一种送丝电机过载检测方法，包括以下步骤：
A1、在一时间段内，实时采集送丝电机两端的电压即第一电压，第一电压包括送丝电机两端有外加电压时的第二电压、及无外加电压且送丝电机反电动势出现时送丝电机两端的第三电压；
A2、计算所述时间段内第一电压的平均值、第三电压的平均值；
A3、将第一电压平均值与第三电压平均值两者进行比较，根据比较结果判定是否过载。
所述时间段包括至少一个控制周期；所述控制周期是以送丝电机反电动势出现作为基准，即从本次送丝电机反电动势出现时刻开始到下一次送丝电机反电动势出现时刻结束为一个控制周期。
在本申请的一个具体实施例中，如图2所示，送丝电机控制信号采用PWM信号，送丝电机反电动势出现在PWM信号中低电平时段。在PWM信号为高电平的T1时段，送丝电机两端施加工作电压U2，在PWM信号为低电平的T2时段，送丝电机两端不施加外加电压，送丝电机在惯性作用下，继续转动，产生反电动势。同理，PWM信号为高电平的T3时段，送丝电机两端施加工作电压U2，在PWM信号为低电平的T4时段，送丝电机两端产生反电动势。
通过控制周期内送丝电机两端电压的第一电压平均值，以及产生反电动势时送丝电机两端电压的第三电压平均值，将两个平均值进行比较，当两者的比值大于等于设定阈值时，就判定此时送丝电机处于过载状态。否则，则认为送丝电机工作正常。
控制周期包括至少一个本次无外加电压且送丝电机反电动势出现到下一次无外加电压且送丝电机反电动势出现的时间段。
在本实施例中，PWM信号的周期作为控制周期，或者，以多个PWM信号的周期作为控制周期。
具体地，将T3时段送丝电机两端施加工作电压U2与T2时段送丝电机两端的电压U3进行平均，获得T3+T2时段送丝电机两端电压第一平均值，将T2时段送丝电机两端的电压U3进行平均，获得送丝电机无外加电压且反电动势出现时送丝电机两端的第三电压平均值，将第一电压平均值与第三电压平均值进行比较，根据比较结果判定是否过载。
在本申请的一个具体实施例中，如图3所示，送丝电机控制信号采用间断PWM信号，PWM信号的频率较高，在PWM信号低电平时，送丝电机两端无外加电压但反电动势还未来的及出现，在施加一段时间T1的PWM信号后，停止PWM信号的输出，在T2时段，送丝电机两端不施加电压，在T2时段的t3时刻，送丝电机两端出现反电动势，以本次反电动势出现到下次反电动势出现时段为控制周期，计算T1+T2时段送丝电机两端电压的第一平均值，与T2时段送丝电机两端无外加电压且反电动势出现时送丝电机两端电压的平均值即第三电压平均值，将第一电压平均值与第三电压平均值进行比较，根据比较结果判定是否过载。
在本申请的一个具体实施例中，一种送丝电机过载检测方法，如图1所示，包括以下步骤:
S1、启动送丝电机；
S2、实时采集送丝电机两端的电压值；
S3、计算一时间段内送丝电机两端电压的平均值，得到第一电压平均值；
S4、计算步骤S3所述时间段内，送丝电机无外加电压且反电动势出现的情况下，送丝电机两端电压的平均值，得到第三电压平均值；
S5、计算第一电压平均值与第三电压平均值的比值；
S6、判定比值是否大于等于设定阈值，若是，进入下一步，若否，转S5；
S7、送丝电机过载，停止送丝电机工作。
具体实施方式二
一种送丝电机过载检测电路，如图4所示，包括电机电压采集单元、MCU单元、制动单元、驱动单元、功率管、电源单元、送丝电机，MCU单元分别与电机电压采集单元、驱动单元、制动单元连接，用于接收电机电压采集单元的电压信号，输出驱动信号给驱动单元，输出制动信号给制动单元；驱动单元的输出连接驱动功率管的控制端，制动单元的输出连接制动功率管的控制端，控制功率管的工作，用于送丝电机的驱动与制动；电源单元的一端连接驱动功率管的输入端，电源单元的另一端连接制动功率管的输出端，用于给送丝电机提供电源；驱动功率管的输出端连接制动功率管的输入端，送丝电机并联在制动功率管的输入端与输出端之间；电机电压采集单元的输入端连接制动功率管的输入端、驱动功率管的输出端、送丝电机的正端，用于实时采集送丝电机两端的电压。
在本申请的一个具体实施例中，电机电压采集单元包括模数转换电路，用于将实时采集的送丝电机两端电压，转换成数字信号后传输到MCU单元。
在本申请的另一个具体实施例中，MCU单元包括模数转换电路，用于对电机电压采集单元输入的电压进行模数转换，获取送丝电机两端电压的平均值，送丝电机无外加电压且其反电动势出现时送丝电机两端的电压平均值。
MCU单元计算送丝电机两端电压的平均值与送丝电机无外加电压且其反电动势出现时送丝电机两端的电压平均值的比值，并与预设的阈值比较，判断送丝电机是否过载。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种送丝电机过载检测方法，其特征在于：在一时间段内，实时采集送丝电机两端的电压即第一电压，第一电压包括送丝电机两端有外加电压时的第二电压、及无外加电压且送丝电机反电动势出现时送丝电机两端的第三电压，计算所述时间段内第一电压的平均值、第三电压的平均值，将第一电压平均值与第三电压平均值两者进行比较，根据比较结果判定是否过载；所述时间段包括至少一个控制周期。
2.根据权利要求1所述的送丝电机过载检测方法，其特征在于：所述控制周期是以送丝电机反电动势出现作为基准，即从本次送丝电机反电动势出现时刻开始到下一次送丝电机反电动势出现时刻结束为一个控制周期。
3.根据权利要求2所述的送丝电机过载检测方法，其特征在于：送丝电机控制信号采用PWM信号，送丝电机反电动势出现在PWM信号中低电平时段。
4.根据权利要求2所述的送丝电机过载检测方法，其特征在于：送丝电机控制信号采用高频PWM信号断续控制方式，在一个控制周期内的T1时段，高频PWM信号控制送丝电机工作，在PWM信号的低电平时段，送丝电机无反电动势出现；在随后的T2时段，送丝电机上无PWM信号，此时送丝电机反电动势出现。
5.根据权利要求1所述的送丝电机过载检测方法，其特征在于：当第一电压平均值与第三电压平均值的比值大于等于设定阈值时，判定送丝电机处于过载状态，否则，则为正常状态。
6.根据权利要求1所述的送丝电机过载检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、启动送丝电机；
S2、实时采集送丝电机两端的电压值；
S3、计算一时间段内送丝电机两端电压的平均值，得到第一电压平均值；
S4、计算步骤S3所述时间段内，送丝电机无外加电压且反电动势出现的情况下，送丝电机两端电压的平均值，得到第三电压平均值；
S5、计算第一电压平均值与第三电压平均值的比值；
S6、判定比值是否大于等于设定阈值，若是，进入下一步，若否，转S5；
S7、送丝电机过载，停止送丝电机工作。
7.一种送丝电机过载检测电路，用于实现权利要求1-6任意一项权利要求所述的检测方法，其特征在于：包括电机电压采集单元、MCU单元、制动单元、驱动单元、功率管、电源单元、送丝电机，MCU单元分别与电机电压采集单元、驱动单元、制动单元连接，用于接收电机电压采集单元的电压信号，输出驱动信号给驱动单元，输出制动信号给制动单元；驱动单元的输出连接驱动功率管的控制端，制动单元的输出连接制动功率管的控制端，控制功率管的工作，用于送丝电机的驱动与制动；电源单元的一端连接驱动功率管的输入端，电源单元的另一端连接制动功率管的输出端，用于给送丝电机提供电源；驱动功率管的输出端连接制动功率管的输入端，送丝电机并联在制动功率管的输入端与输出端之间；电机电压采集单元的输入端连接制动功率管的输入端、驱动功率管的输出端、送丝电机的正端，用于实时采集送丝电机两端的电压。
8.根据权利要求7所述的送丝电机过载检测电路，其特征在于：电机电压采集单元包括模数转换电路，用于将实时采集的送丝电机两端电压，转换成数字信号后传输到MCU单元。
9.根据权利要求7所述的送丝电机过载检测电路，其特征在于：MCU单元包括模数转换电路，用于对电机电压采集单元输入的电压进行模数转换，获取送丝电机两端电压的平均值，及送丝电机无外加电压且其反电动势出现时送丝电机两端的电压平均值。
10.根据权利要求7所述的送丝电机过载检测电路，其特征在于：MCU单元计算在一段时间内送丝电机两端电压的平均值与送丝电机无外加电压且其反电动势出现时送丝电机两端的电压平均值的比值，并与预设的阈值比较，判断送丝电机是否过载。
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2019
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