CN203151420U - 一种电机的控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种电机的控制系统，系统包括开关电源模块、主控模块、霍尔采集模块、电机驱动模块和人机接口模块，所述的开关电源模块连接市电并输出直流电至整个系统，所述的霍尔采集模块采集电机的转动位置信号，并信号输送至主控模块，所述的主控模块输出控制电机转速的信号至电机驱动模块，所述的电机驱动模块输出驱动电流至电机，所述的人机接口模块输入用户命令至主控模块。该系统具有以下有点：BLDC速度随动、带有急刹功能；系统设计考虑好断电情况下的数据保护措施以及过流保护措施，保证安全性能；增加电源保护电路，保证工业环境下的安全运行；留有扩展口，便于缝纫机装置的下一步扩展，如倒缝、定位等功能。

Description

一种电机的控制系统

技术领域

本实用新型涉及电机控制系统。

背景技术

近年来，我国服装加工业的迅猛发展造成了我国工业缝纫机的供不应求，但随着劳动成本的上升等各种因素的影响，加工企业对工业缝纫机的性能提出了越来越高的要求。我国是工业缝纫机生产和应用最多的国家，但其中所采用的先进技术方案主要来自日本，国内只有少数几家企业和高校能够提供基本的技术方案。

目前市场上的离合器电机已经无法满足工业缝纫机的性能要求，而以可调式BLDC（无刷直流电机）为主流动力单元的工业缝纫机正在占领大部分缝纫机市场。可调式直流无刷伺服电机相比离合器电机具有体积小、动态性能好、控制方便、高功率密度等优点。新一代的工业缝纫机控制系统大部分带有光电码盘作为位置反馈来计算电机的位置和速度，这种系统的优点是能准确得到电机的当前位置，缺点是成本较高，而且在大部分的缝纫过程中不需要如此精确地计算电机的当前位置。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是实现一种性能较高、成本较低的工业电机控制系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种电机的控制系统，系统包括开关电源模块、主控模块、霍尔采集模块、电机驱动模块和人机接口模块，所述的开关电源模块连接市电并输出直流电至整个系统，所述的霍尔采集模块采集电机的转动位置信号，并信号输送至主控模块，所述的主控模块输出控制电机转速的信号至电机驱动模块，所述的电机驱动模块输出驱动电流至电机，所述的人机接口模块输入用户命令至主控模块。

所述的电机为安装于缝纫机上的无刷直流电机。

所述的电机为安装于电动车上的无刷直流电机。

所述缝纫机上安装有光电传感器，所述的光电传感器外设有遮光板，所述的光电传感器输出感应信号至主控模块。

系统还设有掉电保护模块，所述的掉电保护模块接收主控模块内的技术参数信号并存储。

本实用新型的优点在于1、BLDC速度随动、带有急刹功能；2、系统设计考虑好断电情况下的数据保护措施以及过流保护措施，保证安全性能；3、增加电源保护电路，保证工业环境下的安全运行；4、留有扩展口，便于缝纫机装置的下一步扩展，如倒缝、定位等功能；5、可以应用其他伺服电机控制系统中，移植性好。

附图说明

下面对本实用新型说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为电机控制系统电路框图；

图2为本实用新型开关电源模块；

图3 为本实用新型主控模块；

图4为本实用新型电机驱动模块；

图5为本实用新型掉电保护模块

图6为本实用新型人机接口模块；

图7为本实用新型霍尔采集模块；

图8为本实用新型程序设计流程图。

上述图中的标记均为：1、主控模块；2、霍尔采集模块；3、电机驱动模块；4、电机；5、人机接口模块；6、开关电源模块；7、掉电保护模块；8、市电入口；9、Viper12A芯片；10、直流5V输出；11、直流15V输出；12、XC866芯片；13、外围最小系统及接口。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，本实用新型的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本实用新型的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

参见图1可知，电机的控制系统包括开关电源模块6、主控模块1、霍尔采集模块2、电机驱动模块3、人机接口模块5（如图6所示）和掉电保护模块7。

开关电源模块6（如图2所示）采用AC/DC变换，市电输入8，直流输出分为直流5V输出10和直流15V输出11，输出给其他各个模块所需要的工作电源和电机4的驱动的电源。由于开关电源直接接在市电电网上，电源设备与电网之间有着双向的电磁干扰影响，采用Viper12A芯片9设计的开关电源具有节能特性，而且电磁兼容性较强，外围电路也很简单。

主控模块1（如图3所示）采用英飞凌公司8位单片机XC866芯片12，该芯片本质上为增强型51单片机，与51核兼容，并具有外围最小系统及接口13。模块增加了针对电机PWM控制的片上功能模块CCU6模块，从而可以控制电机驱动模块3输出电流占空比，调节电机4转速，

电机驱动模块3（如图4所示）采用IR2136芯片，IR2136芯片是专用的三相桥驱动器，带有3个独立的高压侧和低压侧输出通道，可输出6路脉冲，而只需一个直流工作电源，工作频率可达几十万赫兹。该电机驱动模块3还设计有过流电阻用来对主电路进行过流保护，提高系统安全性能。电机驱动模块3与主控模块1连接，接收主控模块1输出的调节电机4转速的信号。

电机4采用三相直流无刷伺服电机，其底层控制主要采用其CCU6功能模块。CCU6功能模块有若干种工作模式，利用该功能模块对三相直流无刷伺服电机驱动的霍尔模式，检测来自霍尔输入口的霍尔状态，并与寄存器中存放的事先测定好的霍尔序列相比，当CCU6检测到正确的霍尔序列时，即三相直流无刷伺服电机按照预期的序列转动时，CCU6即向XC866发出正确的霍尔事件中断。在相应的中断服务程序内，CCU6模块将预先写入的输出值通过IO口输出，通过MOSFET驱动芯片IR2136驱动对应的MOSFET。这里的霍尔序列和相应时间的输出值均已写入全局数组内，共有正传和反转两套对应值。同时采集的霍尔信号输经由霍尔采集模块2（如图7所示）将电机4的转动位置参数、输出换相时序输送给主控模块1，主控模块1可以根据此信号判断电机4工作状态是否正常，若存在异常可以进行调整。

掉电保护模块7（如图5所示）用于保存主控模块1的核心参数，防止掉电出现电机4故障，掉电保护模块7为一个存储单元并与主控模块1连接，用于时时存储主控模块1内的技术参数。人机接口模块输入用户命令至主控模块1，实现电机4的可调参数设置。

使用该控制系统的电机4，可以是安装于缝纫机上的无刷直流电机，也可以是安装于电动车上的无刷直流电机，使用范围广。

针对系统应用于在缝纫机领域，可以预设光电传感器，其核心是由发光二接管和光敏电阻相对构成，手把控制光电传感器外部的遮光板转动，即通过控制遮光板的开合程度来控制光敏电阻的被照射程度，通过分压，获得相应的模拟电压值（0~5V）进入XC866的AD脚，这里通过AD值换算成CCU6输出PWM的调制系数至主控模块1，从而控制电机4转速。

上述电机的控制系统具有电路简单、可靠性高、稳定性好、性能价格比高等优点，大大增加了智能化控制程度，改善了现有电机4自动化能力不足的缺点，特别是工业缝纫领域，降低成本提高了产品的经济效益。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种电机的控制系统，其特征在于：系统包括开关电源模块（6）、主控模块（1）、霍尔采集模块（2）、电机驱动模块（3）和人机接口模块（5），所述的开关电源模块（6）连接市电并输出直流电至整个系统，所述的霍尔采集模块（2）采集电机（4）的转动位置信号，并将信号输送至主控模块（1），所述的主控模块（1）输出控制电机转速（4）的信号至电机驱动模块（3），所述的电机驱动模块（3）输出驱动电流至电机（4），所述的人机接口模块（5）输入用户命令至主控模块（1）。

2.根据权利要求1所述的电机的控制系统，其特征在于：所述的电机为安装于缝纫机上的无刷直流电机。

3.根据权利要求1所述的电机的控制系统，其特征在于：所述的电机为安装于电动车上的无刷直流电机。

4.根据权利要求2所述的电机的控制系统，其特征在于：所述缝纫机上安装有光电传感器，所述的光电传感器外设有遮光板，所述的光电传感器输出感应信号至主控模块（1）。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的电机的控制系统，其特征在于：系统还设有掉电保护模块（7），所述的掉电保护模块（7）接收主控模块（1）内的技术参数信号并存储。

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