CN205681356U - 一种木工车床电机正反转控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种木工车床电机正反转控制系统，包括微控制器、正反转按键检测电路、电机以及IGBT驱动电路，所述正反转按键检测电路与微控制器相连，微控制器通过IGBT驱动电路控制电机动作。本实用新型通过微控制器控制，可以实现电机正反转功能，并且可以在工作过程的任意时刻去切换电机正反转；通过检测按键切换状态检测，对电机正反转起到防护控制，有效的防止了人员误操作，提高操作安全性，不仅降低了成本，延长木工车使用寿命，还有效保障木工车床工作稳定性，提高工作效率。

Description

一种木工车床电机正反转控制系统

技术领域

本实用新型涉及木工车床控制领域，尤其涉及一种木工车床电机正反转控制系统。

背景技术

台式木工车床是一种结构简单，操作方便的家用和工业实用车床。车床主轴由电机带动皮带传动驱动，该电机分为直流电机、交流异步电机以及伺服电机。木工车床的工作原理为: 由电机通过皮带传动机构,带动车床主轴旋转,主轴又通过顶尖或者卡盘带动被加工零件旋转，然后用刀具对工件进行切削,从而加工出不同形状的回转体。由于工件的形状和大小不同以及人们对木工车的切削力、安全性能、操作便利性能和加工表面的光洁度要求越来越高，就需要木工机床在加工工作能中提供尽量大的输出扭矩、主轴不同的转向和不同的转速,因此市场上对于拥有恒转矩、正反转以及无级调速功能的木工车需求量日益增多。

目前市场上绝大多数的木工车都是交流异步电动机的木工车，只能提供3档或者6档的固定速度,不能实现无级调速的功能,也没有正反转功能。虽然有些JET/DELTA小木工车可以实现电机调速，但仍然解决不了以下技术问题：一是不具有电机正反转功能；二是正反转功能不能防止操作者误操作，一旦误操作正反转，驱动系统或者电机很容易损坏，甚至操作者被突然换向旋转的工件或者主轴伤害到，威胁人身安全。

有部分工业级的木工车通过变频器来实现调速或者正反转功能，但是，存在以下几方面缺点：一是成本昂贵，普通木工爱好者无力购买，另一方面是变频器的变频变速的原理决定了这类木工车不能实现恒转矩输出，最高速和最低速力矩都很小。还有一小部分木工车是用伺服电机加CAM软件来驱动的，显然成本高的离谱，只有工厂才会用。

发明内容

本实用新型为解决现有木工车床成本高，无正反转功能、及正反转切换误操作防护功能，导致木工车床切削效率低、存在安全隐患等技术问题，提出了一种木工车床电机正反转控制系统，能够实现电机无极调速、恒转矩输出、电机正反转控制，并且操作便利、价格便宜、使用寿命长；可以在工作过程中任意时刻切换电机正反转，防止客户在工作过程中误操作电机正反转导致的电机烧毁和人员受伤现象出现，有力的保证了木工车驱动系统和电机的使用寿命以及操作者的人身安全，提高了木工车床操作安全与加工效率。

为了达到上述目的，本实用新型采用下列技术方案：一种木工车床电机正反转控制系统，包括微控制器、正反转按键检测电路、电机以及IGBT驱动电路，所述正反转按键检测电路与微控制器相连，微控制器通过IGBT驱动电路控制电机动作，不仅可以实现电机正反转功能，并且若出现误操作，可以通过微控制器检测按键状态，并做出相应控制，有效防止电机正反转切换误操作，保证车床运行安全。

优选的，所述电机的两端连接有续流二极管；

进一步的，所述正反转按键检测电路包括按键接口，以及与按键接口串联连接组成回路的第一电容C1和第二电阻R2；第一电容C1与第二电阻R2的连接端通过第一电阻R1与电源相连，且连接端为I/O端；第一电容C1的另一端接地，通过设计按键检测电路，操作简单，使用方便，提高安全性能。

进一步的，还包括与微控制器相连的电位器检测模块,微控制器检测电位器电压大小，从而由无极调速与扭矩调节模块调整电机驱动信号（PWM信号的脉冲宽度）来调整电机电压，实现电机无极调速，方便用户切削不同的材料。

进一步的，还包括与微控制器相连，用以检测电机电流的电流采样模块，所述电流采样模块优选采用电流采样电阻。

进一步的，所述微控制器还包括无极调速与扭矩调节模块，由于直流电机的扭矩与电流成正比，通过对电流采样，反馈、补偿的方式，实时由微控制器的无极调速与扭矩调节模块控制电机电流，以实现对扭矩调节的控制。

优选的，所述电流采样电阻与微控制器之间还连接有电流滤波电路，通过滤波滤除电流噪声，由于采集的电流较小，然后通过电压比较器和运算放大器将电流放大传输到微控制器。

进一步的，所述微控制器还连接有数码管，通过数字显示提示操作人员，方便操作。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1、本实用新型通过微控制器控制，可以实现电机正反转功能，方便切削不同形状和大小的工件，并且通过微控制器检测按键切换状态，实现电机正反转误操作防护控制。切削过程中，可以在任意时刻去切换电机正反转，有效的提高操作安全性、防止了人员误操作，不仅降低成本，且保障车床稳定工作，延长车床使用寿命。

2、通过电位器检测模块和电流采样模块，由微控制器控制及无极调速与扭矩调节模块控制，实现低速大扭矩，保障电机的工作性能；通过微控制器实现驱动信号脉宽调整，改变电机电压，实现电机无极调速，保证电机转速平滑连续变化，而且可以在整个转速的调节范围内的任意一点稳定运行，保障木工车床的安全稳定运作，提高切削效率与切削精度。

附图说明

图1本实用新型实施例中电机正反转控制系统结构示意图；

图2为图1中正反转切换按键检测电路结构示意图；

图3为本实用新型实施例中电机换向原理框图；

图4为本实用新型实施例中电机无极调速与扭矩调节控制原理框图。

具体实施方式

为了能够更清楚的理解本实用新型的上述目的和优点，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细地描述：

如图1所示，为本实施例提出的一种木工车床电机正反转控制系统，一种木工车床电机正反转控制系统，包括微控制器、正反转按键检测电路、电机以及IGBT驱动电路，所述正反转按键检测电路与微控制器相连，微控制器通过IGBT驱动电路控制电机动作，不仅可以实现电机正反转功能，并且若出现误操作，可以通过微控制器检测按键状态，并做出相应控制，有效防止电机正反转切换误操作，保证车床运行安全，本实施例中微控制器采用STM8S系列单片机。

参考图2，所述正反转按键检测电路包括按键接口，以及与按键接口（换向开关）串联连接组成回路的第一电容C1和第二电阻R2；第一电容C1与第二电阻R2的连接端通过第一电阻R1与电源相连，且连接端为I/O端；第一电容C1的另一端接地，通过设计按键检测电路，操作简单，使用方便，提高安全性能。

为了方便操作人员操作，所述微控制器还连接有数码管（图中未示意），通过数字显示提示操作人员，方便操作。

实施例中，为了进一步说明电机正反转切换的原理，参考图3进一步说明：对于本实施例控制系统，实现电机正反转换向功能可以采用以下两种方式：

1、若要对电机换向，可以先将电机停机，然后切换电机方向，再重新启动达到换向的目的；

2、还可以在电机旋转的任意时刻去按换向开关，这时候单片机检测到按键切换，控制电机自动停机，通过数码管显示提示符，如06，提示操作人员电机已换向，然后重启电源，电机换向正常运转，保证木工车床切削效率。

并且，电机旋转过程中，若工作人员误操作，本实施例还可以通过单片机检测到按键状态，控制IGBT驱动电路（IGBT为绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，驱动功率小而饱和压降低）关闭IGBT，使电机停机，起到安全防护作用，保障操作人员人身安全。

同时，为了实现电机无极调速和恒转矩功能，方便用户切削不同的材料，提高操作便利性，本实施例还包括与微控制器相连的电位器检测模块, 用以检测电机电流的电流采样模块，所述电流采样模块优选采用电流采样电阻，当然也可以采用电流传感器和电流互感器进行电机电流采样，所述电流采样电阻与微控制器之间还连接有电流滤波电路，通过滤波滤除电流噪声，由于采集的电流较小，然后通过电压比较器和运算放大器将电流放大传输到微控制器。

由于直流电机的扭矩与电流成正比，参考图4，为无极调速与扭矩调节控制原理框图，通过单片机对电流采样，反馈、补偿的方式，实时由微控制器的无极调速与扭矩调节模块控制电机电流，以实现对扭矩调节的控制；无极调速的实现通过电位器检测电压大小，从而控制调整电机驱动信号（PWM信号的脉冲宽度）来调整电机电压，并且在电机低速运行时通过微控制器对电机电流进行控制，使电机输出较大的扭矩，其效果明显优于简单控制的异步电机和变频器。

本实施例所述的方案，在木工车床领域设计新思路，不仅可以实现电机正反转功能，还有效的防止了电机正反转切换误操作，实现无极调速与恒转矩输出，降低成本，方便木工车床的切削操作，提高工作效率与精度，具有广泛的推广意义。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种木工车床电机正反转控制系统，其特征在于，包括微控制器、正反转按键检测电路、电机以及IGBT驱动电路，所述微控制器包括无极调速与扭矩调节模块；所述正反转按键检测电路与微控制器相连，微控制器通过IGBT驱动电路控制电机动作；还包括与微控制器相连的电位器检测模块。

2.根据权利要求1所述的木工车床电机正反转控制系统，其特征在于，所述正反转按键检测电路包括按键接口，以及与按键接口串联连接组成回路的第一电容C1和第二电阻R2；第一电容C1与第二电阻R2的连接端通过第一电阻R1接高电平，且连接端为I/O端；第一电容C1的另一端接地。

3.根据权利要求1所述的木工车床电机正反转控制系统，其特征在于，还包括与微控制器相连，用以检测电机电流的电流采样模块。

4.根据权利要求3所述的木工车床电机正反转控制系统，其特征在于，所述电流采样模块采用电流采样电阻。

5.根据权利要求4所述的木工车床电机正反转控制系统，其特征在于，所述电流采样电阻与微控制器之间还连接有电流滤波电路、电压比较器和运算放大器。

6.根据权利要求1-5任一项所述的木工车床电机正反转控制系统，其特征在于，还包括与微控制器相连的数码管。

7.根据权利要求6所述的木工车床电机正反转控制系统，其特征在于，所述电机的两端连接有续流二极管。