CN112570408A - 一种绝缘子伞裙干洗装置控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绝缘子伞裙干洗装置控制系统，包括安装座以及传感器盒，所述安装槽的一侧内壁安装有限位销，且安装槽的另一侧内壁焊接有螺杆以及与螺杆螺纹连接的螺纹筒，所述螺纹筒一侧焊接有定位销，且定位销与限位销分别与开设在传感器盒两侧凹槽对应，所述螺纹筒的内部两侧安装有一号电磁线圈。本发明所述的一种绝缘子伞裙干洗装置控制系统，通过利用最新成熟的电路电子技术、控制技术与制造工艺等知识，为绝缘子伞裙干洗装置设计一套具有自我保护功能、便于检修人员操作使用、便于调节转速和扭矩的控制系统，使绝缘子伞裙干洗装置具有更高的安全性、实用性、便捷性。让检修人员在工作现场放心、安全、高效清理绝缘子表面污秽。

Description

一种绝缘子伞裙干洗装置控制系统

技术领域

本发明涉及控制系统技术领域，特别涉及一种绝缘子伞裙干洗装置控制系统。

背景技术

随着国民经济的快速发展，变电站数量越来越多，同时变电站的一次设备如电流互感器、电流互感器、断路器、套管、支撑绝缘子等也随着间隔数量越来越多。

对于大多数敞开式变电站一次设备常年在室外运行，其支撑绝缘子片伞裙上沉积污秽，影响相关设备的绝缘水平，需要定期清洗。传统的清灰方法是人工擦拭，现随着科学技术水平的发展，市场上逐渐出现多种机械电动式工具。这些设备为了达到更好的控制性能或使用的便捷性，都在其装置内部集成的有控制系统，本专利就是为了实现对绝缘子伞裙干洗装置的精确控制，而专门设计了一套控制系统；

与本发明相关的现有技术包括以下两种情况：

(1)、现市场上有最简单、最基本的控制方式就是直接控制动力电源，采用单路按钮开关控制驱动电机启停，或采用选择开关控制正反转的启停，这种方案大多使用在直接插座取电的工具中。

这种技术方案操作简单、价格低廉，但是该种技术方案存在一下明显的缺点：将一次电路与二次电路混合在一起，对电机的保护仅仅通过保险丝或外置的电源空开安全性能较差；方案没有调节扭矩和转速的设计，快速启停的时候容易因把握不牢伤人、伤物；

(2)、现在市场上使用更多的进口设备还是具有很多保护功能的，另外，还采用数字/模拟电路实现驱动电机变频调速、正反转控制、扭矩调节等功能，实用性和便捷性都得到了很大提高。

但是控制系统一般都是根据使用的电机型号、控制电路的设计方式、开发人员的功能定位进行专一化定制，所以控制系统的可移植性都很差，因此本专利才是进行综合考虑以后提出了适用于绝缘子伞裙干洗装置的控制系统，为此，我们提出一种绝缘子伞裙干洗装置控制系统。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种绝缘子伞裙干洗装置控制系统，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种绝缘子伞裙干洗装置控制系统，该控制系统包括动力回路，且动力回路包括主回路以及设置在主回路上的闭环保护回路，其中，

所述主回路包含可更换的充电电池、直流电压互感器、直流电流互感器、电机驱动模块、直流电机以及减速齿轮；

所述直流电机由充电电池供电，并带动减速齿轮旋转；所述减速齿轮与向绝缘子伞裙干洗装置连接，为其提供动力；所述直流电压互感器用于检测充电电池输出电能时的电压；所述直流电流互感器用于检测充电电池输出电能时的电流；所述电机驱动模块用于控制直流电机的启停、调速、转向；所述充电电池用于对该控制系统用电设备供电；

所述闭环保护回路包含STM32F4控制器、速度传感器以及主回路中的电机驱动模块和直流电机；

所述速度传感器用于检测直流电机的转速；

所述STM32F4控制器用于获取直流电压互感器和直流电流互感器的检测数据，并根据检测数据向电机驱动模块发送SPWM调速信号。

优选的，该控制系统还包括监控系统，所述监控系统包含电源管理模块以及动力回路中的STM32F4控制器和充电电池；

所述电源管理模块用于对充电电池的使用情况进行监测。

优选的，该控制系统还包括人机交互系统，所述人机交互系统包含分别与动力回路中STM32F4控制器连接的状态显示屏模块、蜂鸣器报警模块和控制按钮；

所述状态显示屏模块用于STM32F4控制器接收到数据；

所述蜂鸣器报警模块用于发出报警；

所述控制按钮用于向STM32F4控制器输入启停、调速、转向信号。

优选的，所述充电电池与STM32F4控制器之间设有用于调节充电电池电压进行调节的多级DC/DC直流调压电路。

优选的，所述充电电池的电压和直流电机的电压均为36V。

优选的，所述STM32F4控制器的电压为3.3V，所述蜂鸣器报警模块的电压为5V，所述蜂鸣器报警模块和状态显示屏模块均通过直流调压电路与充电电池连接。

优选的，所述状态显示屏模块采用5V供电的彩色OLED显示屏，通过串口与STM32F4控制器连接。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

一是利用电源管理模块采集电池剩余电量，根据算法预测剩余可工作时间；

二是利用电流互感器、电压互感器采集动力电路的运行值，根据算法得到电动机的运行状态、过载或短路时向主控制器发出预警信号；

三是主控制器通过SPWM信号控制电动机的转速，该类调速方式可以实现平滑调节；

四是主控制器通过速度传感器检测电机转速，形成闭环控制；

五是本发明通过利用最新成熟的电路电子技术、控制技术与制造工艺等知识，为绝缘子伞裙干洗装置设计一套具有自我保护功能、便于检修人员操作使用、便于调节转速和扭矩的控制系统，使绝缘子伞裙干洗装置具有更高的安全性、实用性、便捷性。让检修人员在工作现场放心、安全、高效清理绝缘子表面污秽。

附图说明

图1为本发明一种绝缘子伞裙干洗装置控制系统整体流程框图；

图2为本发明一种绝缘子伞裙干洗装置控制系统中主回路的流程框图；

图3为本发明一种绝缘子伞裙干洗装置控制系统中闭环保护回路的流程框图；

图4为本发明一种绝缘子伞裙干洗装置控制系统中监控系统的流程框图；

图5为本发明一种绝缘子伞裙干洗装置控制系统中人机交互系统的流程框图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

参照图1-5所示，一种绝缘子伞裙干洗装置控制系统，该控制系统包括动力回路，且动力回路包括主回路以及设置在主回路上的闭环保护回路，其中，

所述主回路包含可更换的充电电池、直流电压互感器、直流电流互感器、电机驱动模块、直流电机以及减速齿轮；

所述直流电机由充电电池供电，并带动减速齿轮旋转；所述减速齿轮与向绝缘子伞裙干洗装置连接，为其提供动力；所述直流电压互感器用于检测充电电池输出电能时的电压；所述直流电流互感器用于检测充电电池输出电能时的电流；所述电机驱动模块用于控制直流电机的启停、调速、转向；所述充电电池用于对该控制系统用电设备供电；

所述闭环保护回路包含STM32F4控制器、速度传感器以及主回路中的电机驱动模块和直流电机；

所述速度传感器用于检测直流电机的转速；

所述STM32F4控制器用于获取直流电压互感器和直流电流互感器的检测数据，并根据检测数据向电机驱动模块发送SPWM调速信号，STM32F4控制器包括整个芯片系列，使用STM32F1系列也可以达到相同控制目的。

参照图4所示，该控制系统还包括监控系统，所述监控系统包含电源管理模块以及动力回路中的STM32F4控制器和充电电池；

所述电源管理模块用于对充电电池的使用情况进行监测。

参照图5所示，该控制系统还包括人机交互系统，所述人机交互系统包含分别与动力回路中STM32F4控制器连接的状态显示屏模块、蜂鸣器报警模块和控制按钮；

所述状态显示屏模块用于STM32F4控制器接收到数据；

所述蜂鸣器报警模块用于发出报警；

所述控制按钮用于向STM32F4控制器输入启停、调速、转向信号。

参照图1所示，充电电池与STM32F4控制器之间设有用于调节充电电池电压进行调节的多级DC/DC直流调压电路。

参照图3所示，充电电池的电压和直流电机的电压均为36V。

参照图1所示，STM32F4控制器的电压为3.3V，所述蜂鸣器报警模块的电压为5V，所述蜂鸣器报警模块和状态显示屏模块均通过直流调压电路与充电电池连接。

参照图4所示，状态显示屏模块采用5V供电的彩色OLED显示屏，通过串口与STM32F4控制器连接。

本专利将采用以STM32F4系列芯片为核心的控制系统，以传感器信号检测与处理为基础，对绝缘子伞裙干洗装置的动力系统进行控制和保护；此外，还设计有显示、报警等人机交互界面，提高操作的便捷性。整套系统全部靠可更换充电电池进行供电。该专利的总体设计方案如图1所示。该专利设计方案中的系统按照功能不同可分为一下几个子系统：动力部分一次回路、动力部分二次回路、电源监控子系统、人机交互子系统。可更换的充电电池、直流电压互感器、直流电流互感器、电机驱动模块、直流电机、减速齿轮组构成整套系统的动力部分一次回路(主回路)；STM32F4控制器、SPWM调速信号、电机驱动模块、直流电机、速度传感器等构成整套系统的动力部分二次回路(闭环保护回路)；STM32F4控制器、电源管理模块、可更换充电电池构成整个系统的电源监控子系统；STM32F4控制器与状态显示屏模块、蜂鸣器报警模块、启停、调速、转向按钮等构成人机交互子系统。

使用时，需要系统工作时，工作人员通过启停、调速、转向的控制按钮向STM32F4控制器发出指令，STM32F4控制器通过软件定义的按钮功能按照接到的指令向电机驱动模块发出设定的SPWM信号，控制直流电机切换启动、停止、调速等状态，然后再通过减速齿轮组向绝缘子伞裙干洗装置输出动力。

系统工作时，直流电机的电能是由可更换的充电电池提供，STM32F4控制器通过直流电压互感器、直流电流互感器实时检测电能质量，通过电压、电流的数值波动可以间接了解直流电机的运行状态。例如，当直流电机发生堵转或短路时，STM32F4控制器可以通过直流电流互感器快速得知电流增大，经过软件保护算法的决策向电机驱动模块发出指令，强迫电机停止运行，并将电机堵转或短路状态显示在显示屏上，并通过蜂鸣器报警模块发出报警。

本专利中的充电电池采用36V安全电压，直流电机也采用36V，便于提供电能和较高的输出功率；STM32F4控制器采用3.3V供电、蜂鸣器报警模块、状态显示屏模块都采用5V供电，这两个电压水平都可以通过直流调压电路中的LM2596提供，该款芯片适用方便、外围电路简单，在使用中可靠性极高。

本专利系统中的状态显示模块采用5V供电的彩色OLED显示屏，通过串口与STM32F4控制器连接，便于检修人员在各种光线环境中都能清晰地知道整个系统设备的状态，例如：电机转速、转向，电池剩余电量、输出电压和电流数值，电池可工作时间等。

本专利还采用电源管理模块对可更换充电电池进行监测，能够实现电池更换后自检、开机自检、工作过程冲剩余电量监测与预警功能，并通过STM32F4控制器将所有信息显示在显示屏上。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种绝缘子伞裙干洗装置控制系统，其特征在于，该控制系统包括动力回路，且动力回路包括主回路以及设置在主回路上的闭环保护回路，其中，

所述主回路包含可更换的充电电池、直流电压互感器、直流电流互感器、电机驱动模块、直流电机以及减速齿轮；

所述直流电机由充电电池供电，并带动减速齿轮旋转；所述减速齿轮与向绝缘子伞裙干洗装置连接，为其提供动力；所述直流电压互感器用于检测充电电池输出电能时的电压；所述直流电流互感器用于检测充电电池输出电能时的电流；所述电机驱动模块用于控制直流电机的启停、调速、转向；所述充电电池用于对该控制系统用电设备供电；

所述闭环保护回路包含STM32F4控制器、速度传感器以及主回路中的电机驱动模块和直流电机；

所述速度传感器用于检测直流电机的转速；

所述STM32F4控制器用于获取直流电压互感器和直流电流互感器的检测数据，并根据检测数据向电机驱动模块发送SPWM调速信号。

2.根据权利要求1所述的一种绝缘子伞裙干洗装置控制系统，其特征在于：该控制系统还包括监控系统，所述监控系统包含电源管理模块以及动力回路中的STM32F4控制器和充电电池；

所述电源管理模块用于对充电电池的使用情况进行监测。

3.根据权利要求2所述的一种绝缘子伞裙干洗装置控制系统，其特征在于：该控制系统还包括人机交互系统，所述人机交互系统包含分别与动力回路中STM32F4控制器连接的状态显示屏模块、蜂鸣器报警模块和控制按钮；

所述状态显示屏模块用于STM32F4控制器接收到数据；

所述蜂鸣器报警模块用于发出报警；

所述控制按钮用于向STM32F4控制器输入启停、调速、转向信号。

4.根据权利要求1所述的一种绝缘子伞裙干洗装置控制系统，其特征在于：所述充电电池与STM32F4控制器之间设有用于调节充电电池电压进行调节的多级DC/DC直流调压电路。

5.根据权利要求1所述的一种绝缘子伞裙干洗装置控制系统，其特征在于：所述充电电池的电压和直流电机的电压均为36V。

6.根据权利要求3所述的一种绝缘子伞裙干洗装置控制系统，其特征在于：所述STM32F4控制器的电压为3.3V，所述蜂鸣器报警模块的电压为5V，所述蜂鸣器报警模块和状态显示屏模块均通过直流调压电路与充电电池连接。

7.根据权利要求3所述的一种绝缘子伞裙干洗装置控制系统，其特征在于：所述状态显示屏模块采用5V供电的彩色OLED显示屏，通过串口与STM32F4控制器连接。

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