CN206370679U - 大惯性电机启动智能保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大惯性电机启动智能保护装置，包括有主控单片机IC1，分别与主控单片机IC1连接的启动信号输入电路、电机电流检测电路、继电器控制电路、显示电路和按键电路。本实用新型主控单片机IC1通过电机电流检测电路采集实时启动电流，然后与设定电机保护电流值对比，并将在单位时间内实时电流减少值与在单位时间内设定电流减少值对比对比，然后根据比较结果控制继电器控制电路实现对电机的通断控制，避免清理设备出现堵塞或其它故障造成电机过流，造成电机损坏的问题。

Description

大惯性电机启动智能保护装置

技术领域

本实用新型涉及棉花加工机械领域，具体是一种大惯性电机启动智能保护装置。

背景技术

目前在棉花加工行业，棉花加工需要的清理设备较多，而且清理设备中都是庞大的高速度运转刺辊，设备电动机在启动时，由于刺辊运转惯性大，启动时间长，常规的热继电器、电动机过流保护器很难起到理想的保护效果，因为有的刺辊要在几十秒内才能完全启动，如果将电动机过流保护器设置时间延长来完成启动，那么在生产期间如果出现过流时间过长不能及时停机，可能导致电机烧坏。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种大惯性电机启动智能保护装置，使大惯性设备的电动机启动具有智能保护功能。

本实用新型的技术方案为：

大惯性电机启动智能保护装置，包括有主控单片机IC1，分别与主控单片机IC1连接的启动信号输入电路、电机电流检测电路、继电器控制电路、显示电路和按键电路；

所述的启动信号输入电路包括有整流二极管D5，滤波电阻R3、滤波电阻R4、滤波电容C3、滤波电容C4和光耦合器V1，电源模块的启动电压输出端口INV与整流二极管D5的正极连接，整流二极管D5的负极与滤波电阻R3的一端连接，滤波电容C3的一端、滤波电阻R4的一端均与滤波电阻R3的另一端连接，滤波电容C4的一端、光耦合器V1发光二极管的正极均与滤波电阻R4的另一端连接，滤波电容C3的另一端、滤波电容C4的另一端、光耦合器V1发光二极管的负极均连接中性点N，光耦合器V1光敏三极管的集电极与主控单片机IC1的P1.3端口连接，光耦合器V1光敏三极管的发射极接地；

所述的电机电流检测电路包括有互感器TA、整流二极管D1—D4、取样可调电阻R1、滤波电阻R2、滤波电容C1和滤波电容C2，电机M的电流输出端与互感器TA的输入端连接，整流二极管D1的正极、整流二极管D2的负极均与互感器TA的输出端L1连接，整流二极管D3的正极、整流二极管D4的负极均与互感器TA的输出端L2连接，整流二极管D1的负极、整流二极管D3的负极、取样可调电阻R1的一端、滤波电容C1的一端均与滤波电阻R2的一端连接，滤波电阻R2的另一端、滤波电容C2的一端均与主控单片机IC1的P1.2端口连接，整流二极管D2的正极、整流二极管D4的正极、取样可调电阻R1的另一端、滤波电容C1的另一端、滤波电容C2的另一端均接地；

所述的继电器控制电路包括有继电器JK1、电阻R5—R7、光耦合器V2、三极管U1、二极管D6和发光管LED，所述的电阻R5的一端与主控单片机IC1的P5.5端口连接，电阻R5的另一端与光耦合器V2发光二极管的负极连接，光耦合器V2发光二极管的正极连接+5V电源，光耦合器V2光敏三极管的集电极、二极管D6的负极、电阻R7的一端、继电器JK1的一端均与+12V电源连接，电阻R7的另一端与发光管LED的正极连接，光耦合器V2光敏三极管的发射极与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端与三极管U1的基极连接，三极管U1的发射极接地，三极管U1的集电极、二极管D6的正极、发光管LED的负极均与继电器JK1的另一端连接；

所述的显示电路包括有移位寄存器IC2、数码管DS1-DS4、电阻R8-R19和三极管U2-U5，所述的移位寄存器IC2的串行数据输入端SER与主控单片机IC1的P3.7端口连接，移位寄存器IC2的时钟输入端口SRCLK与主控单片机IC1的P1.0端口连接，移位寄存器IC2的时钟输入端口RCLK与主控单片机IC1的P1.1端口连接，移位寄存器IC2的八个并行输出端口分别通过电阻R8-R15与数码管DS1连接，数码管DS1-DS4依次串联连接，三极管U2-U5的集电极分别对应接入数码管DS1-DS4，三极管U2-U5的基极分别通过电阻R16—R19与主控单片机IC1的P3.6端口、P3.2端口P3.1端口和P3.0端口连接，三极管U2-U5的发射极均与5V电源连接。

所述的电源模块通过接触器KB1电磁系统分别与接触器KB1辅助触头的一端、启动按钮SB2的一端连接，所述的电源模块的启动电压输出端口INV接入接触器KB1电磁系统的输出端，接触器KB1辅助触头的另一端、启动按钮SB2的另一端均与停止按钮SB1的一端连接，停止按钮SB1的另一端与所述的继电器JK1的一端连接，接触器KB1主触头连接于电机M的电流输出端与隔离开关QS1之间，继电器JK1的另一端接入到接触器KB1主触头和隔离开关QS1的连接点处。

所述的按键电路包括有功能键S1、移位键S2和数字加键S3，功能键S1的一端与主控单片机IC1的P1.4端口连接，移位键S2的一端与主控单片机IC1的P1.5端口连接，数字加键S3的一端与主控单片机IC1的P5.4端口连接，功能键S1、移位键S2和数字加键S3的另一端均接地。

本实用新型的优点：

本实用新型主控单片机IC1通过电机电流检测电路采集实时启动电流，然后与设定电机保护电流值对比，并将在单位时间内实时电流减少值与在单位时间内设定电流减少值对比对比，然后根据比较结果控制继电器控制电路实现对电机的通断控制，避免清理设备出现堵塞或其它故障造成电机过流，造成电机损坏的问题。

附图说明

图1是本实用新型的原理框图。

图2是本实用新型主控单片机的控制流程图。

图3是本实用新型电机与继电器的电路连接图。

图4是本实用新型主控单片机IC1的结构图。

图5是本实用新型启动信号输入电路的电路图。

图6是本实用新型电机电流检测电路的电路图。

图7是本实用新型继电器控制电路的电路图。

图8是本实用新型显示电路的电路图。

图9是本实用新型按键电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

见图1，大惯性电机启动智能保护装置，包括有主控单片机IC1，分别与主控单片机IC1(见图4)连接的启动信号输入电路、电机电流检测电路、继电器控制电路、显示电路和按键电路；

见图5，启动信号输入电路包括有整流二极管D5，滤波电阻R3、滤波电阻R4、滤波电容C3、滤波电容C4和光耦合器V1，电源模块的启动电压输出端口INV与整流二极管D5的正极连接，整流二极管D5的负极与滤波电阻R3的一端连接，滤波电容C3的一端、滤波电阻R4的一端均与滤波电阻R3的另一端连接，滤波电容C4的一端、光耦合器V1发光二极管的正极均与滤波电阻R4的另一端连接，滤波电容C3的另一端、滤波电容C4的另一端、光耦合器V1发光二极管的负极均连接中性点N，光耦合器V1光敏三极管的集电极与主控单片机IC1的P1.3端口连接，光耦合器V1光敏三极管的发射极接地；电源模块的启动电压经INV进入整流二极管D5、滤波电阻R3、滤波电阻R4、滤波电容C3和滤波电容C4的整流滤波后、通过光耦合器V1下拉后进入主控单片机IC1的P1.3端口，系统产生启动信号；

其中，见图3，电源模块通过接触器KB1电磁系统分别与接触器KB1辅助触头的一端、启动按钮SB2的一端连接，电源模块的启动电压输出端口INV接入接触器KB1电磁系统的输出端，接触器KB1辅助触头的另一端、启动按钮SB2的另一端均与停止按钮SB1的一端连接，停止按钮SB1的另一端与继电器JK1的一端连接，接触器KB1主触头连接于电机M的电流输出端与隔离开关QS1之间，继电器JK1的另一端接入到接触器KB1主触头和隔离开关QS1的连接点处；

见图6，电机电流检测电路包括有互感器TA、整流二极管D1—D4、取样可调电阻R1、滤波电阻R2、滤波电容C1和滤波电容C2，电机M的电流输出端与互感器TA的输入端连接，整流二极管D1的正极、整流二极管D2的负极均与互感器TA的输出端L1连接，整流二极管D3的正极、整流二极管D4的负极均与互感器TA的输出端L2连接，整流二极管D1的负极、整流二极管D3的负极、取样可调电阻R1的一端、滤波电容C1的一端均与滤波电阻R2的一端连接，滤波电阻R2的另一端、滤波电容C2的一端均与主控单片机IC1的P1.2端口连接，整流二极管D2的正极、整流二极管D4的正极、取样可调电阻R1的另一端、滤波电容C1的另一端、滤波电容C2的另一端均接地；电机启动后电机M的输出电流通过互感器TA进入二极管D1-D4整流后进入取样可调电阻R1，根据电机功率，调整电阻R1使进入主控单片机IC1P1.2端口的检测电压在0-5V之间，检测电压经主控单片机IC1的AD转换后换算成相应的电流值；

见图7，继电器控制电路包括有继电器JK1、电阻R5—R7、光耦合器V2、三极管U1、二极管D6和发光管LED，电阻R5的一端与主控单片机IC1的P5.5端口连接，电阻R5的另一端与光耦合器V2发光二极管的负极连接，光耦合器V2发光二极管的正极连接+5V电源，光耦合器V2光敏三极管的集电极、二极管D6的负极、电阻R7的一端、继电器JK1的一端均与+12V电源连接，电阻R7的另一端与发光管LED的正极连接，光耦合器V2光敏三极管的发射极与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端与三极管U1的基极连接，三极管U1的发射极接地，三极管U1的集电极、二极管D6的正极、发光管LED的负极均与继电器JK1的另一端连接；主控单片机IC1的P5.5端口输出并通过光耦隔离控制继电器JK1通断；

见图8，显示电路包括有移位寄存器IC2、数码管DS1-DS4、电阻R8-R19和三极管U2-U5，移位寄存器IC2的串行数据输入端SER与主控单片机IC1的P3.7端口连接，移位寄存器IC2的时钟输入端口SRCLK与主控单片机IC1的P1.0端口连接，移位寄存器IC2的时钟输入端口RCLK与主控单片机IC1的P1.1端口连接，移位寄存器IC2的八个并行输出端口分别通过电阻R8-R15与数码管DS1连接，数码管DS1-DS4依次串联连接，三极管U2-U5的集电极分别对应接入数码管DS1-DS4，三极管U2-U5的基极分别通过电阻R16—R19与主控单片机IC1的P3.6端口、P3.2端口、P3.1端口和P3.0端口连接，三极管U2-U5的发射极均与5V电源连接；显示电路由4位数码管DS1-DS4和移位寄存器IC2接主控单片机IC1的P3.7、P1.0、P1.1端口，实现段选，位选输入分别接主控单片机IC1的P3.0、P3.1、P3.2、P3.6端口；

见图9，按键电路包括有功能键S1、移位键S2和数字加键S3，功能键S1的一端与主控单片机IC1的P1.4端口连接，移位键S2的一端与主控单片机IC1的P1.5端口连接，数字加键S3的一端与主控单片机IC1的P5.4端口连接，功能键S1、移位键S2和数字加键S3的另一端均接地。

见图2，本实用新型的工作原理：

(1)、首先主对主控单片机IC1编制程序，由电源模块提供系统各部分工作电压，在开机前利用按键电路和显示电路设置好控制参数，并将参数值送入主控单片机IC1内部存储器保存，掉电也不会丢失；

(2)、电源接通后，大惯性电机启动智能保护装置在等待启动状态，继电器JK1处于导通状态，程序启动位F0＝0；按下SB2键，KB1吸合并自锁，电机启动，同时启动电压经INV端口输出，经启动信号输入电路的整流滤波、光耦隔离后使主控单片机IC1的P1.3端口电压被下拉，系统产生启动信号；

(3)、启动电流通过电机电流检测电路进入主控单片机IC1运算，将实时启动电流与设定电机保护电流值对比，并将在单位时间内实时电流减少值与在单位时间内设定电流减少值对比：a、当实时启动电流大于设定电机保护电流值且在单位时间内实时电流减少值大于在单位时间内设定电流减少值，说明启动电流在正常下降，电机在正常启动中；b、当实时启动电流大于设定电机保护电流值且在单位时间内实时电流减少值小于在单位时间内设定电流减少值，说明启动电流不正常，电机可能堵转或其它故障，主控单片机IC1通过继电器控制电路将继电器JK1断开，电机停止启动，需查明原因复位后方可再启动；c、当实时启动电流小于设定电机保护电流值时，电机启动结束，程序启动位F0＝1，电机进入正常运转状态；在正常运转状态下，如果出现堵塞或其它故障造成电机过流，当连续过流时间大于设定电机过流延时停机时间，控单片机IC1通过继电器控制电路将继电器JK1断开，电机停止启动，需查明原因复位后方可再启动。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.大惯性电机启动智能保护装置，其特征在于：包括有主控单片机IC1，分别与主控单片机IC1连接的启动信号输入电路、电机电流检测电路、继电器控制电路、显示电路和按键电路；

所述的启动信号输入电路包括有整流二极管D5，滤波电阻R3、滤波电阻R4、滤波电容C3、滤波电容C4和光耦合器V1，电源模块的启动电压输出端口INV与整流二极管D5的正极连接，整流二极管D5的负极与滤波电阻R3的一端连接，滤波电容C3的一端、滤波电阻R4的一端均与滤波电阻R3的另一端连接，滤波电容C4的一端、光耦合器V1发光二极管的正极均与滤波电阻R4的另一端连接，滤波电容C3的另一端、滤波电容C4的另一端、光耦合器V1发光二极管的负极均连接中性点N，光耦合器V1光敏三极管的集电极与主控单片机IC1的P1.3端口连接，光耦合器V1光敏三极管的发射极接地；

所述的电机电流检测电路包括有互感器TA、整流二极管D1—D4、取样可调电阻R1、滤波电阻R2、滤波电容C1和滤波电容C2，电机M的电流输出端与互感器TA的输入端连接，整流二极管D1的正极、整流二极管D2的负极均与互感器TA的输出端L1连接，整流二极管D3的正极、整流二极管D4的负极均与互感器TA的输出端L2连接，整流二极管D1的负极、整流二极管D3的负极、取样可调电阻R1的一端、滤波电容C1的一端均与滤波电阻R2的一端连接，滤波电阻R2的另一端、滤波电容C2的一端均与主控单片机IC1的P1.2端口连接，整流二极管D2的正极、整流二极管D4的正极、取样可调电阻R1的另一端、滤波电容C1的另一端、滤波电容C2的另一端均接地；

所述的继电器控制电路包括有继电器JK1、电阻R5—R7、光耦合器V2、三极管U1、二极管D6和发光管LED，所述的电阻R5的一端与主控单片机IC1的P5.5端口连接，电阻R5的另一端与光耦合器V2发光二极管的负极连接，光耦合器V2发光二极管的正极连接+5V电源，光耦合器V2光敏三极管的集电极、二极管D6的负极、电阻R7的一端、继电器JK1的一端均与+12V电源连接，电阻R7的另一端与发光管LED的正极连接，光耦合器V2光敏三极管的发射极与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端与三极管U1的基极连接，三极管U1的发射极接地，三极管U1的集电极、二极管D6的正极、发光管LED的负极均与继电器JK1的另一端连接；

所述的显示电路包括有移位寄存器IC2、数码管DS1-DS4、电阻R8-R19和三极管U2-U5，所述的移位寄存器IC2的串行数据输入端SER与主控单片机IC1的P3.7端口连接，移位寄存器IC2的时钟输入端口SRCLK与主控单片机IC1的P1.0端口连接，移位寄存器IC2的时钟输入端口RCLK与主控单片机IC1的P1.1端口连接，移位寄存器IC2的八个并行输出端口分别通过电阻R8-R15与数码管DS1连接，数码管DS1-DS4依次串联连接，三极管U2-U5的集电极分别对应接入数码管DS1-DS4，三极管U2-U5的基极分别通过电阻R16—R19与主控单片机IC1的P3.6端口、P3.2端口P3.1端口和P3.0端口连接，三极管U2-U5的发射极均与5V电源连接。

2.根据权利要求1所述的大惯性电机启动智能保护装置，其特征在于：所述的电源模块通过接触器KB1电磁系统分别与接触器KB1辅助触头的一端、启动按钮SB2的一端连接，所述的电源模块的启动电压输出端口INV接入接触器KB1电磁系统的输出端，接触器KB1辅助触头的另一端、启动按钮SB2的另一端均与停止按钮SB1的一端连接，停止按钮SB1的另一端与所述的继电器JK1的一端连接，接触器KB1主触头连接于电机M的电流输出端与隔离开关QS1之间，继电器JK1的另一端接入到接触器KB1主触头和隔离开关QS1的连接点处。

3.根据权利要求1所述的大惯性电机启动智能保护装置，其特征在于：所述的按键电路包括有功能键S1、移位键S2和数字加键S3，功能键S1的一端与主控单片机IC1的P1.4端口连接，移位键S2的一端与主控单片机IC1的P1.5端口连接，数字加键S3的一端与主控单片机IC1的P5.4端口连接，功能键S1、移位键S2和数字加键S3的另一端均接地。