CN2106445U - 电磁调速电机控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电磁调速电机控制器，它由 主控电路、移相触发电路、给定电压调整电路、速度反 馈电路、信号输出电路、电源及双针指示表构成。其 特点是给定电压调整电路由手动和自动二部分构成， 自动给定电压调整电路主要是利用光电隔离器将信 号输入本装置内，能有效地防止微机与控制器之间的 相互干扰，本装置通过信号输出回路向微机提供位置 反馈信号，该信号是模拟信号和/或与转数相一致的 方波信号。本实用新型抗干扰能力强，性能可靠，功 能齐全，结构简单，体积小。

Description

本实用新型涉及一种用于测出电动机的速度，并与一给定的物理量进行比较以便调节速度的电动机调速装置。

电磁调速电动机控制器一般是由主控制电路、移相触发电路、给定电压调整电路和速度反馈电路组成。这种控制器在与微机配套使用时，还需增加开关量输出和频率转换器，而频率转换器在电动机转数较低时输出高电压使控制失灵。用于控制多台同步运行的电机时，必须增加同步器，由其将电流信号转换成电压信号再去控制电机。同步器较易受电磁干扰而错误地输出大的脉冲信号，改变被控设备的运行状态，影响正常工作。

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种能满足微机或调节器对电磁调速电机闭环控制需要的结构简单、性能可靠的电磁调速电机控制器。

本实用新型主要由主控制电路、移相触发电路、给定电压调整电路和速度反馈电路、信号输出电路、以及电源、双针指示表等构成。它的给定电压调整电路是由手动和自动调整两部分组成，即可以手动调整实现对各种电磁调速电机无级变速控制，也可以接受来自微机或调节器的自动控制信号，对各种电磁调速电机实现无级变速。其具体解决方案是：手动给定电压调整电路是由电源和主令电位器构成；自动给定电压调整电路是由微机或调节器提供输入信号的光电隔离器和电位器连接构成。两电路输出端连在同一组的切换开关上，从而可有选择手动或自动去控制可控硅的触发电路。

自动信号是通过光电隔离器输入本控制器内，因此本控制器与微机或调节器之间设有直接的电连通，从而有效地防止了相互干扰。但光电隔离器小信号失真比较严重，所以本设计加了线性补偿电路，即在光电隔离器的输入端－－发光二极管上加了一个3毫安左右的恒流源，使光电隔离器有无输入信号时都有3毫安左右的一个电流流过，当0～10毫安的自动信号送来时，在发光二极管上实际是3～13毫安左右的电流在工作，从而躲过了小信号的非线性区。光电隔离器最好选用输出特性较好的4N38光电隔离器，保证在3～13毫安区的线性质量，并使其射随输出电压受集电极电压影响较小，以充分利用其电压的幅度，提高控制的灵敏度。

由于光电隔离器的输入端实际上是个发光二极管，它的输入电压为1伏左右，所以多台控制器同步运行时，只将其输入端串联起来即可，不须同步器。

信号输出电路是将来自测速发电机的转速电压通过三相桥式整流滤波处理，经一双针毫安表送到微机一个0～10毫安或4～20毫安的直流电流，并通过与毫安表串接的电位器W₄调整量程。毫安表M₂指示调速电机转数，使微机或调节器的自动跟踪有了指示，以实现无扰动切换，同时还可送给微机一个位置和转数信号，因此不须再设频率转换器。这不但减小了投资而且提高了转换质量。

该控制器还有转数方波输出功能，其信号输出电路是由连接在测速发电机和微机之间的光电隔离器构成。它将来自测速电机的转速电压通过光电隔离器放大整形送给微机一个与转数完全一致的方波。

切换开关的一组结点K－1用于控制自动或手动指示灯。另一组结点K－2用于控制自动或手动给定电压调整电路。再一组结点K－3用以实现开关量输出，可根据微机要求输出一个手动时闭合，自动时断开的开关量，它们分别连接在各自的控制电路中。

在自动给定电压调整电路的输入端连接有可接受外部输入的电压信号的电阻R₁₄支路。此支路可用与同步器相连，实现电压－电流信号的变换。

本实用新型与现有控制器相比较具有如下特点：

1.它通过光电隔离器接受微机或调节器的自动信号，能有效地防止控制器与微机间的干扰以及电路事故的相互影响，提高了系统的可靠性。

2.它有反馈信号的模拟量（0～10mA或4～20mA）输出和与转速完全一致的转数方波输出。与微机配套不须再设频率转换器。这不但节省了投资，而且提高了输出信号的质量。并可以接数字频率计。

3.有开关量输出，功能齐全。

4.设有双针指示毫安表，它既能实现转速反馈的模拟量输出，又可实现自动跟踪和无扰动切换。

5.多台同步运行时不须设同步器，只要将其输入端串联起来即可。

6.控制电机容量的范围大，可与多种型号的电磁调速电机配套使用。

7.体积小，重量轻、耗电小，检修维护方便。

图1是本实用新型的电路原理图。

下面结合附图作进一步详述：

如图1，电磁调速电机控制器主要由主控制电路、移相触发电路、给定电压调整电路、速度反馈电路、基准电源等构成，上述电路均设置在壳体内，壳体采用抽屉式结构，最好与现有电动操作器的外形结构相一致，以便统一设计按装。本实用新型也可根据不同的需要来选择是否设置有方波输出和有模拟量输出的电路，以及数字显示和手动控制电路。

给定电压调整电路是由手动和自动给定电压调整电路两部分组成。手动给定电压调整电路包括：由变压器B₁、整流电路DZ₁、稳压电路WB₁构成的基准电源和与其串接的电阻R₈、电位器W₁、电阻R₉、主令电位器W₁的滑动端与切换开关K的一组结点K－2相连。切换开关为键式开关。通过手动调整主令电位器W₁的输出电压来控制移相触发电路中电容器C₁的充电电流。以使单结晶体管T₂的开通时间得到控制。在上述基准电源上还连接有红、绿双色发光二极管LED，它通过切换开关K的一组结点K－1和电阻R₇分别与自动和手动给定电压调整电路相连，用以显示电路所处的手动或自动工作状态。

自动给定电压调整电路是由双针毫安表M₁、光电隔离器和电位器构成。光电隔离器的输入端通过毫安表M₁与微机相连，M₁指示微机来的信号数值。输出与电位器W₂相连。电位器的滑动端经转换开关的结点K－2与移相触发电路输入端相连。光电隔离器不但可以完成电流－电压的变换，而且还可防止控制器与微机之间的相互干扰。整定电位器W₂，使给定电压的输出达到理想数值。来自微机的自动信号（0～10毫安或4～20毫安）经光电隔离器变成电压信号去控制移相触发电路。光电隔离器的输入端还可以通过电阻R₁₄接受微机或调节器来的0～10伏或1～5伏的电压信号。

光电隔离器的输入端还接有线性补偿电路，由电阻R₁₂、R₁₃、电位器W₅、三极管T₃等组成，它为光电隔离器提供一恒定电流，一般为3毫安左右，通过电位器W₅来调节。在输入4～20毫安的控制信号时可不用线性补偿电路。变压器B₁、整流电路DZ₂、稳压电路WB₂构成线性补偿电路的基准电源。

移相触发电路主要是由三极管T₁、单结晶体管T₂以及RC电路构成。它是一弛张振荡器。三极管T₁与单结晶体管T₂串接，三极管发射极上串接有电阻R₂、R₃，电容C₁接在三极管集电极上，集电极还与单结晶体管的发射极相连，在三极管基极上连接有二条由二极管D₂和二极管D₃、D₄构成的保护回路。单结晶体管T₂的b₁端连接有二极管D₅、脉冲变压器B₂。b₂端连接有电阻R₄。基准电源由变压器B₁、二极管D₁、稳压管WD、电阻R₁构成。

主控制回路由可控硅SCR、与其控制极相连的二极管D₆、与其负极相连的电阻R₅、并接在可控硅两端的电容C₂、电阻R₆，以及续流二极管D₇，浪涌电压吸收电阻Ry构成。该电路的输入端与移相触发电路的输出端相连，输出端与电磁离合器的励磁线圈相连。

速度反馈电路由整流二极管D₈～D₁₃，电容C₅、C₅、电阻R₁₁和电位器W₃构成。测速发电机送来的三相转速电压信号经三相桥式整流电路整流。滤波电路滤波和电位器W₃调节选取适当反馈量后送至移相触发电路。同时还经电位器W₄、电阻R₁₀及双针毫安表M₂送给微机一个0～10mA（或4～20mA）的位置反馈信号，还有一条与微机相连的转数输出回路，它由电阻R₁₆、整流二极管D₁₄及光电隔离器构成。该电路的输入端与测速发电机相连，输出端与微机相连。它将转速的反馈信号直接送给微机。该电路的基准电源是由变压器B₁、整流电路DZ₃、稳压电路WB₃构成。

切换开关的一组结点K－3做开关量输出用，它与微机相连，输出一个手动时闭合，自动时断开的开关量。

本实用新型利用可控硅将220伏交流电整流后送给电磁转差离合器一个可变的直流电0～90伏。即通过控制可控硅的触发角来改变直流电压的大小，以实现无级调速电机。具体工作过程是：在用于手动调速电机时，通过切换开关K－2将手动给定电压控制电路与移相触发电路接通，此时移相触发电路接受来自测速发电机且经整流、滤波的速度反馈电压和来自主令电位器W₁的手动控制电压，且形成三极管T₁的基极电流。调节电位器W₁可改变移相触发电路中三极管T₁的基极电流，即改变三极管的内阻，从而改变电容C₁的充放电时间，来控制可控硅的触发角开放，实现手动调速电机。此时手动工作状态指示灯显示。

用于自动控制调速电机时，切换开关K－2将自动给定电压控制电路与移相触发电路接通。移相触发电路接受来自测速发电机的速度反馈电压信号和来自微机的自动控制信号，该信号是经光电隔离器变成电压信号后送至移相触发电路中，由这两部分电压形成三极管T₁的基极电流。并通过微机自动调节输出信号，来改变三极管T₁的基极电流，从而改变电容C₁的充放电时间，由微机来控制可控硅的触发角的开度，实现自动调速电机。此时自动工作状态指示灯显示。

来自测速发电机的反馈信号经半波整流二极管、光电隔离器送出一个与转数完全一致的方波信号，供微机做位置反馈用。这是该控制器供给微机的反馈信号之一，同时还有模拟量0～10mA或4～20mA的直流电流通过电位器W₄，电阻R₁₀和毫安表M₂供给微机。这两个信号可供微机选择使用或同时使用或可以将方波信号接到数字频率计，用数字显示调速电机的转数。

Claims (6)

1、电磁调速电机控制器，包括主控电路、移相触发电路、给定电压调整电路、速度反馈电路、信号输出电路、以及电源、双针指示表构成，其特征在于给定电压调整电路是由手动和自动给定电压调整电路二部分构成；在两电路的输出端连接有切换开关；所述的手动给定电压调整电路是由电源和主令电位器构成；所述的自动给定电压调整电路是由微机或调节器提供输入信号的光电隔离器和电位器连接构成。

2、根据权利要求1所述的电磁调速电机控制器，其特征在于在光电隔离器的输入端连接有线性补偿电路。

3、根据权利要求1所述的电磁调速电机控制器，其特征在于所述的信号输出电路是将自测速发电机的转速电压通过三相桥式整流滤波处理，经一双针毫安表送到微机一个0～10毫安或4～20毫安的直流电流，并通过电位器W₄调整量程。

4、根据权利要求1所述的电磁调速电机控制器，其特征在于所述的信号输出电路是将来自测速发电机的转速电压通过光电隔离器输出一个与转数完全一致的方波，供微机用。

5、根据权利要求1所述的电磁调速电机控制器，其特征在于所述的切换开关，其中一组结点K－1控制自动或手动指示灯；另一组结点K－2控制自动或手动给定电压调整电路；再一组结点K－3用以实现开关量输出，它们分别连接在各自的控制电路中。

6、根据权利要求1所述的电磁调速电机控制器，其特征在于在自动给定电压调整电路的输入端连接有接受外部输入的电压信号的电阻支路。

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