CN203233316U - 一种游艺设备变频器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种游艺设备变频器，包括有主控制器、整流滤波电路、继电器开关及保护电路、逆变模块，在逆变模块与主控制器之间连接有电机控制器，在整流滤波电路输出端与逆变模块输入端之间连接有过压检测及制动保护模块。本实用新型的目的是通过在输入端设置继电器开关及保护电路，起限制交流电压过高的作用，有效的抑止开机时的浪涌电流，从而防止了输入交流电的突变对电子设备的破坏，通过在逆变模块输入端设置过压检测及制动保护模块进行限压保护，以保证交流电机运行在额定电压以内。

Description

一种游艺设备变频器

[技术领域]

本实用新型涉及一种游艺设备变频器，属于电动机控制领域。

[背景技术]

游戏游艺行业经典产品如小转马系列，为了乘坐的舒适和安全都需要安装变频器，而目前国内外均没有针对此类游艺设备的专用变频器，游戏机厂家通常使用通用变频器。但通用型变频器价格昂贵，且许多复杂的参数设定功能完全没有作用，此类游戏机对人机界面功能要求不高，所以存在很大的资源浪费。对游艺设备生产厂家来说变频器购置费用较高，削弱了利润空间，同时降低了出口竞争优势。

因此，有必要解决如上问题。

[实用新型内容]

本实用新型克服了上述技术的不足，提供了一种游艺设备变频器，其通过整流滤波电路进行交直流转换，然后再通过逆变模块进行直交流逆变转换来驱动电机工作，通过在输入端设置继电器开关及保护电路，进行交流输入端的过流过压保护以保护电子器件的安全，通过在逆变模块输入端设置过压检测及制动保护模块进行限压保护，保证交流电机稳定运行在额定电压以内。

为实现上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：

一种游艺设备变频器，包括有主控制器10、用于把输入交流电转换成直流电的整流滤波电路2、以及用于将直流电逆变成交流电来驱动交流电机的逆变模块4，在输入交流电与整流滤波电路2之间连接有用于电路通断控制的继电器开关及保护电路1，所述继电器开关及保护电路1控制信号输入端与主控制器10连接，在逆变模块4与主控制器10之间连接有电机控制器41，在整流滤波电路2输出端与逆变模块4输入端之间连接有用于过压保护的过压检测及制动保护模块3，所述过压检测及制动保护模块3的电压信号输出端与电机控制器41电压信号检测输入端连接，过压检测及制动保护模块3的制动控制信号输入端与电机控制器41制动控制信号输出端连接，所述主控制器10上还连接有用于存储交流电机转动模式的控制程序代码的存储器6、用于选择交流电机转动模式的按键输入模块7、以及用于状态显示的显示模块8。

所述继电器开关及保护电路1包括有热敏电阻R46、压敏电阻R150～R152、电容C111、继电器双刀开关K1、K2和对应的继电器线圈J1、J2、二极管D16、D17、三极管Q10、Q11、反相器74LS04D、以及电阻R63、R64，所述热敏电阻R46一端与交流电相线输入端连接，热敏电阻R46另一端与压敏电阻R150一端、压敏电阻R152一端、电容C111一端、继电器双刀开关K2一输入端相连接，所述继电器双刀开关K1并联在热敏电阻R46两端，继电器双刀开关K1对应的继电器线圈J1一端与二极管D16负极、12V电源相连接，继电器线圈J1另一端与二极管D16正极、三极管Q10集电极相连接，三极管Q10发射极接地，三极管Q10基极作为继电器双刀开关K1的控制信号输入端通过电阻R63、反相器74LS04D与主控制器10连接，所述压敏电阻R150另一端与压敏电阻R151一端连接后接地，压敏电阻R151另一端与压敏电阻R152另一端、电容C111另一端、继电器双刀开关K2另一输入端相连接后接交流电零线输入端，继电器双刀开关K2两输出端作为电磁阀开关及保护电路1输出端与整流滤波电路2输入端连接，继电器双刀开关K2对应的继电器线圈J2一端与二极管D17负极、12V电源相连接，继电器线圈J2另一端与二极管D17正极、三极管Q11集电极相连接，三极管Q11发射极接地，三极管Q11基极通过电阻R64、反相器74LS04D与主控制器10连接。

所述整流滤波电路2包括有由二极管D21～D24组成的整流桥、电解电容C13、C14、以及电阻R43，所述整流桥输入端与继电器开关及保护电路1输出端连接，所述整流桥两输出端作为整流滤波电路2两输出端分别并联有电解电容C13、电解电容C14、以及电阻R43。

所述过压检测及制动保护模块3包括有由电阻R43、R44、电容C12组成的电压检测电路和由NMOSFET管Q5、电阻R50、稳压管D11、电容C23、以及用于选接制动电阻的制动电阻接口CON2组成的制动保护电路，所述电阻R44一端与整流滤波电路2一输出端、制动电阻接口CON2一端、逆变模块4一输入端相连接，电阻R44另一端与电阻R43一端、电容C12一端连接后作为过压检测及制动保护模块3电压信号输出端与电机控制器41电压信号检测输入端连接，电阻R43另一端与电容C12另一端相连接后与整流滤波电路2另一输出端、NMOSFET管Q5源极、电阻R50一端、稳压管D11正极、电容C23一端、逆变模块4另一输入端相连接，制动电阻接口CON2另一端与NMOSFET管Q5漏极连接，NMOSFET管Q5栅极与电阻R50另一端、稳压管D11负极、电容C23另一端相连接后作为过压检测及制动保护模块3制动控制信号输入端与电机控制器41制动控制信号输出端连接。

所述主控制器10采用型号为STC89C52RC的单片机。

所述逆变模块4采用型号为PS21564的智能功率模块，所述逆变模块4输入端与整流滤波电路2输出端连接，逆变模块4输出端接交流电机，逆变模块4控制端与电机控制器41连接。

所述电机控制器41采用型号为MC3PHAC的电机控制芯片。

所述存储器6采用型号为93C46的EEPROM储存器。

本实用新型的有益效果是：

1、单片机与电机控制芯片相结合的方式，大大降低了软件开发周期，且获得了很好的控制效果。

2、具输入端过流过压保护功能，通过在输入端设置继电器开关及保护电路，起限制交流电压过高的作用，有效的抑止开机时的浪涌电流，从而防止了输入交流电的突变对电子设备的破坏。

3、具交流电机限压保护功能，通过在逆变模块输入端设置过压检测及制动保护模块进行限压保护，以保证交流电机运行在额定电压以内。

[附图说明]

图1是本实用新型的结构原理图。

图2是本实用新型的主控制器电路图。

图3是本实用新型的继电器开关及保护电路、整流滤波电路的连接电路图。

图4是本实用新型的过压检测及制动保护模块、逆变模块、电机控制器、以及交流电机的连接电路图。

图5是本实用新型的存储器电路图。

图6是本实用新型的按键输入模块电路图。

图7是本实用新型的显示模块电路图。

[具体实施方式]

下面结合附图与本实用新型的实施方式作进一步详细的描述：

如图1所示，一种游艺设备变频器，包括有主控制器10、用于把输入交流电转换成直流电的整流滤波电路2、以及用于将直流电逆变成交流电来驱动交流电机的逆变模块4，在输入交流电与整流滤波电路2之间连接有用于电路通断控制的继电器开关及保护电路1，所述继电器开关及保护电路1控制信号输入端与主控制器10连接，在逆变模块4与主控制器10之间连接有电机控制器41，在整流滤波电路2输出端与逆变模块4输入端之间连接有用于过压保护的过压检测及制动保护模块3，所述过压检测及制动保护模块3的电压信号输出端与电机控制器41电压信号检测输入端连接，过压检测及制动保护模块3的制动控制信号输入端与电机控制器41制动控制信号输出端连接，所述主控制器10上还连接有用于存储交流电机转动模式的控制程序代码的存储器6、用于选择交流电机转动模式的按键输入模块7、以及用于状态显示的显示模块8。

如图2所示，在本实施例中，所述主控制器10采用型号为STC89C52RC的单片机。

如图3所示，所述继电器开关及保护电路1包括有热敏电阻R46、压敏电阻R150～R152、电容C111、继电器双刀开关K1、K2和对应的继电器线圈J1、J2、二极管D16、D17、三极管Q10、Q11、反相器74LS04D、以及电阻R63、R64，所述热敏电阻R46一端与交流电相线输入端连接，热敏电阻R46另一端与压敏电阻R150一端、压敏电阻R152一端、电容C111一端、继电器双刀开关K2一输入端相连接，所述继电器双刀开关K1并联在热敏电阻R46两端，继电器双刀开关K1对应的继电器线圈J1一端与二极管D16负极、12V电源相连接，继电器线圈J1另一端与二极管D16正极、三极管Q10集电极相连接，三极管Q10发射极接地，三极管Q10基极作为继电器双刀开关K1的控制信号输入端通过电阻R63、反相器74LS04D与主控制器10连接，所述压敏电阻R150另一端与压敏电阻R151一端连接后接地，压敏电阻R151另一端与压敏电阻R152另一端、电容C111另一端、继电器双刀开关K2另一输入端相连接后接交流电零线输入端，继电器双刀开关K2两输出端作为电磁阀开关及保护电路1输出端与整流滤波电路2输入端连接，继电器双刀开关K2对应的继电器线圈J2一端与二极管D17负极、12V电源相连接，继电器线圈J2另一端与二极管D17正极、三极管Q11集电极相连接，三极管Q11发射极接地，三极管Q11基极通过电阻R64、反相器74LS04D与单片机连接。

如上所述，压敏电阻R150～152起限制交流电压过高的作用，有效的抑止开机时的浪涌电流，同样，通过在相线上串联热敏电阻R46也限制了浪涌电流，从而防止了输入交流电的突变对电子设备的破坏，而根据所需，主控制器10通过控制继电器双刀开关K2的吸合，从而控制输入交流电与整流滤波电路2之间的通断，切断供电可以实现交流电机的刹车功能。

如图3所示，所述整流滤波电路2包括有由二极管D21～D24组成的整流桥、电解电容C13、C14、以及电阻R43，所述整流桥输入端与继电器开关及保护电路1输出端连接，所述整流桥两输出端作为整流滤波电路2两输出端分别并联有电解电容C13、电解电容C14、以及电阻R43。

如图4所示，所述过压检测及制动保护模块3包括有由电阻R43、R44、电容C12组成的电压检测电路和由NMOSFET管Q5、电阻R50、稳压管D11、电容C23、以及用于选接制动电阻的制动电阻接口CON2组成的制动保护电路，所述电阻R44一端与整流滤波电路2一输出端、制动电阻接口CON2一端、逆变模块4一输入端相连接，电阻R44另一端与电阻R43一端、电容C12一端连接后作为过压检测及制动保护模块3电压信号输出端与电机控制器41电压信号检测输入端连接，电阻R43另一端与电容C12另一端相连接后与整流滤波电路2另一输出端、NMOSFET管Q5源极、电阻R50一端、稳压管D11正极、电容C23一端、逆变模块4另一输入端相连接，制动电阻接口CON2另一端与NMOSFET管Q5漏极连接，NMOSFET管Q5栅极与电阻R50另一端、稳压管D11负极、电容C23另一端相连接后作为过压检测及制动保护模块3制动控制信号输入端与电机控制器41制动控制信号输出端连接。

如图4所示，本案所述电机控制器41采用型号为MC3PHAC的电机控制芯片，所述逆变模块4采用型号为PS21564的智能功率模块，智能功率模块PS21564的电源输入端与过压检测及制动保护模块3输出端连接，PS21564的电源输出端接交流电机，PS21564的控制信号输入端接电机控制芯片MC3PHAC的控制信号输出端。

如上所述，当电机控制器41检测到过压检测及制动保护模块3输入的电压超过预设值时，控制过压检测及制动保护模块3上的NMOSFET管Q5导通，通过在制动电阻接口CON2上连接制动电阻进行能量的快速释放。

在本实施例中，智能功率模块PS21564的FO-故障输出电压引脚通过一反相器74LS04D与电机控制芯片MC3PHAC的FAULTIN-故障输入引脚连接，在智能功率模块PS21564出现故障时，电机控制芯片MC3PHAC对过压检测及制动保护模块3进行制动保护控制。

如上所述，本变频器通过整流滤波电路2进行交直流转换，然后再通过逆变模块4进行直交流逆变转换来驱动电机工作，替代通用型变频器，降低成本，提升出口竞争优势。

如图5所示为本案存储器6电路图，所述存储器6连接在主控制器10上，其存储了交流电机多种转动模式的控制程序代码以满足用户不同的需求，如图6所示为本案按键输入模块7电路图，其包括有RUN运行、STOP停止、MODE转动模式选择、UP向上、DOWM向下、以及ENTER确定这6个按钮，其分别与主控制器10的6个中断输入引脚连接，用户根据需要通过按键输入模块7进行相应的输入操作，如图7所示为显示模块8电路图，包括有可显示速度的4位7段LED显示器和用于RUN运行、STOP停止、FWD向前、REV向后状态显示的LED灯管，便于用户实时了解当前状况。

如上所述，用户通过按键输入模块7选择交流电机的转动模式，主控制器10调用相应的控制程序，通过电机控制器41控制逆变模块4的功率输出，驱动交流电机按照所选择的转动模式进行转动。这种采用单片机与电机控制芯片相结合的方式，大大降低了软件开发周期，且获得了很好的控制效果。

如上所述，本案保护的是一种游艺设备变频器，其通过整流滤波电路2进行交直流转换，然后再通过逆变模块4进行直交流逆变转换来驱动电机工作，通过在输入端设置继电器开关及保护电路1，进行交流输入端的过流过压保护以保护电子器件的安全，通过在逆变模块4输入端设置过压检测及制动保护模块3进行限压保护，保证交流电机稳定运行在额定电压以内，通过按键输入模块7和显示模块8，实现与用户的互动。一切与本案结构相同或是本案具体实施方式的等同替换的技术方案都应示为落入本案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种游艺设备变频器，包括有主控制器（10）、用于把输入交流电转换成直流电的整流滤波电路（2）、以及用于将直流电逆变成交流电来驱动交流电机的逆变模块（4），其特征在于在输入交流电与整流滤波电路（2）之间连接有用于电路通断控制的继电器开关及保护电路（1），所述继电器开关及保护电路（1）控制信号输入端与主控制器（10）连接，在逆变模块（4）与主控制器（10）之间连接有电机控制器（41），在整流滤波电路（2）输出端与逆变模块（4）输入端之间连接有用于过压保护的过压检测及制动保护模块（3），所述过压检测及制动保护模块（3）的电压信号输出端与电机控制器（41）电压信号检测输入端连接，过压检测及制动保护模块（3）的制动控制信号输入端与电机控制器（41）制动控制信号输出端连接，所述主控制器（10）上还连接有用于存储交流电机转动模式的控制程序代码的存储器（6）、用于选择交流电机转动模式的按键输入模块（7）、以及用于状态显示的显示模块（8）。

2.根据权利要求1所述的一种游艺设备变频器，其特征在于所述继电器开关及保护电路（1）包括有热敏电阻R46、压敏电阻（R150～R152）、电容C111、继电器双刀开关（K1、K2）和对应的继电器线圈（J1、J2）、二极管（D16、D17）、三极管（Q10、Q11）、反相器74LS04D、以及电阻（R63、R64），所述热敏电阻R46一端与交流电相线输入端连接，热敏电阻R46另一端与压敏电阻R150一端、压敏电阻R152一端、电容C111一端、继电器双刀开关K2一输入端相连接，所述继电器双刀开关K1并联在热敏电阻R46两端，继电器双刀开关K1对应的继电器线圈J1一端与二极管D16负极、12V电源相连接，继电器线圈J1另一端与二极管D16正极、三极管Q10集电极相连接，三极管Q10发射极接地，三极管Q10基极作为继电器双刀开关K1的控制信号输入端通过电阻R63、反相器74LS04D与主控制器（10）连接，所述压敏电阻R150另一端与压敏电阻R151一端连接后接地，压敏电阻R151另一端与压敏电阻R152另一端、电容C111另一端、继电器双刀开关K2另一输入端相连接后接交流电零线输入端，继电器双刀开关K2两输出端作为电磁阀开关及保护电路（1）输出端与整流滤波电路（2）输入端连接，继电器双刀开关K2对应的继电器线圈J2一端与二极管D17负极、12V电源相连接，继电器线圈J2另一端与二极管D17正极、三极管Q11集电极相连接，三极管Q11发射极接地，三极管Q11基极通过电阻R64、反相器74LS04D与主控制器（10）连接。

3.根据权利要求1所述的一种游艺设备变频器，其特征在于所述整流滤波电路（2）包括有由二极管（D21～D24）组成的整流桥、电解电容（C13、C14）、以及电阻R43，所述整流桥输入端与继电器开关及保护电路（1）输出端连接，所述整流桥两输出端作为整流滤波电路（2）两输出端分别并联有电解电容C13、电解电容C14、以及电阻R43。

4.根据权利要求1所述的一种游艺设备变频器，其特征在于所述过压检测及制动保护模块（3）包括有由电阻（R43、R44）、电容C12组成的电压检测电路和由NMOSFET管Q5、电阻R50、稳压管D11、电容C23、以及用于选接制动电阻的制动电阻接口（CON2）组成的制动保护电路，所述电阻R44一端与整流滤波电路（2）一输出端、制动电阻接口（CON2）一端、逆变模块（4）一输入端相连接，电阻R44另一端与电阻R43一端、电容C12一端连接后作为过压检测及制动保护模块（3）电压信号输出端与电机控制器（41）电压信号检测输入端连接，电阻R43另一端与电容C12另一端相连接后与整流滤波电路（2）另一输出端、NMOSFET管Q5源极、电阻R50一端、稳压管D11正极、电容C23一端、逆变模块（4）另一输入端相连接，制动电阻接口（CON2）另一端与NMOSFET管Q5漏极连接，NMOSFET管Q5栅极与电阻R50另一端、稳压管D11负极、电容C23另一端相连接后作为过压检测及制动保护模块（3）制动控制信号输入端与电机控制器（41）制动控制信号输出端连接。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种游艺设备变频器，其特征在于所述主控制器（10）采用型号为STC89C52RC的单片机。

6.根据权利要求1-4任意一项所述的一种游艺设备变频器，其特征在于所述逆变模块（4）采用型号为PS21564的智能功率模块，所述逆变模块（4）输入端与整流滤波电路（2）输出端连接，逆变模块（4）输出端接交流电机，逆变模块（4）控制端与电机控制器（41）连接。

7.根据权利要求1-4任意一项所述的一种游艺设备变频器，其特征在于所述电机控制器（41）采用型号为MC3PHAC的电机控制芯片。

8.根据权利要求1-4任意一项所述的一种游艺设备变频器，其特征在于所述存储器（6）采用型号为93C46的EEPROM储存器。

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