CN216216595U - 一种智能高速离心机控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种智能高速离心机控制器，包括控制板、驱动板、功率板和散热板，所述控制板、驱动板和功率板依次电连，所述控制板包括微控制单元，所述驱动板包括驱动模块，所述功率板包括高频开关模组，所述微控制单元用于接收测速信号并发送至信号至所述驱动板，所述驱动模块用于接收所述控制信号并实现所述控制信号的电压转换与功率放大并将其发送至所述功率板，所述功率板接收来自所述驱动板的功率放大信号后驱动高频开关模组的运行，所述驱动高频开关模组用于控制高速离心机的电机的运转，所述散热板与所述高频开关模组的散热面紧密贴合。本实用新型功能全面且布置合理，模块化清晰，功能齐全，适合扩展，适用性和通用性比较强。

Description

一种智能高速离心机控制器

技术领域

本实用新型属于离心机技术领域，具体涉及一种智能高速离心机控制器。

背景技术

离心机主要用于将悬浮液中的液体和固体颗粒分离开，现有的离心机控制存在着较多缺陷，例如工作时噪音较大，目标转速控制精度不够高，离心效果不佳；升速与降速时间过长，导致物质分离效率较低；降速过程不够平稳，电机抖动厉害，容易导致分离后的物质出现二次悬浮的现象，这是离心作业中须尽量避免的。

综上所述，亟需提供一种功能全面且布置合理，模块化清晰，功能齐全，适合扩展，适用性和通用性比较强且可实现高速离心机感应电机启停、速度控制的智能高速离心机控制器。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种功能全面且布置合理，模块化清晰，功能齐全，适合扩展，适用性和通用性比较强且可实现高速离心机感应电机启停、速度控制的智能高速离心机控制器。

上述目的是通过如下技术方案实现：一种智能高速离心机控制器，包括控制板、驱动板、功率板和散热板，所述控制板、驱动板和功率板依次电连，所述控制板包括微控制单元，所述驱动板包括驱动模块，所述功率板包括高频开关模组，所述微控制单元用于接收测速信号并发送控制信号至所述驱动板，所述驱动模块用于接收所述控制信号并实现所述控制信号的电压转换与功率放大并将其发送至所述功率板，所述功率板接收来自所述驱动板的功率放大信号后驱动高频开关模组的运行，所述驱动高频开关模组用于控制高速离心机的电机的运转，所述散热板与所述高频开关模组的散热面紧密贴合。

本实用新型用于高速离心机的电机的转速控制，控制器包括控制板、驱动板、功率板及散热板，共四层结构，模块化组装，功能分明，采用全新的控制架构，驱动板与控制板通过两组排线相互接插物理联接起来，功率板驱动板通过7根定制电缆压接端子实现物理联接；具体应用时，速度传感器检测并实时反馈高速离心机的电机的实时转速给微控制单元，电机转速在800～1100rpm以下时采用开环控制，电机转速到达800～1100rpm后采用闭环控制，电机达到目标转速后，开始计算运行的时间，当计算的电机运行时间到达设定的运行时间后控制电机降速，当检测的电机的实时转速降至预定的转速时，停止制动电流输出，电机开始自由降速至转速为0，本发明控制高速离心机感应电机启停、开闭环控制的切换控制以及降速时的主动制动降速。

进一步的技术方案是，所述控制板包括ARM和FPGA，所述ARM和FPGA 通过接口进行通信，所述ARM用于负责整体算法设计与数据处理，所述FPGA 负责高速离心机的电机的控制时序分配并执行所述ARM的控制算法。

如此设置，ARM负责整体算法设计与数据处理，可实现软件安全功能保护 (慢保护)，FPGA负责电机控制时序分配，执行ARM控制算法，可实现逻辑电路快速安全保护(快保护)。控制板的主要元器件为ARM与FPGA主芯片及附属元件。

进一步的技术方案是，所述驱动模块为IGBT驱动模块，所述高频开关模组包括IGBT功率开关元件。IGBT功率开关元件的开关频率可达50K，载波频率可达20K，用其控制电机运转可有效改善噪声与振动。驱动板的主要元器件为IGBT驱动模块及附属元件，功率板主要元器件为IGBT功率开关组件及附属元件。

进一步的技术方案是，所述控制板、驱动板、功率板及散热板由上而下依次设置，其中，所述控制板与驱动板、驱动板与功率板之间通过支撑铜柱间隔预定间距。控制板与驱动板、驱动板与功率板之间通过支撑铜柱物理隔开一定间距，有效避免各电路板的电气元件之间的电磁干扰，信号抗干扰能力强，实现模块化组装，且功能分明，便于组装及后期维护，控制电机减速时制动功率消耗由IGBT承担，产生的热功率由定制的紧挨着IGBT散热面的散热板快速导出，不会对IGBT产生热损耗。

进一步的技术方案是，所述智能高速离心机控制器还包括用于实时监测高速离心机的电机转速的光电式码盘测速传感器，所述光电式码盘测速传感器与所述微控制单元信号连接。电机转子高速转动时，光电式码盘测速传感器测速实时响应快，且测速精度与稳定性远好于传统的霍尔元件测速。

本实用新型的智能高速离心机控制器功能全面且布置合理，模块化清晰，功能齐全，适合扩展，适用性和通用性比较强。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为本实用新型一种实施方式所涉及的智能高速离心机控制器的主体结构示意图；

图2为本实用新型一种实施方式所涉及的智能高速离心机控制器的系统硬件结构框图。

图中：

1控制板2驱动板3功率板4散热板

5支撑铜柱

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本实用新型的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。

本实用新型实施例如下，参照图1和图2，一种智能高速离心机控制器，包括控制板1、驱动板2、功率板3和散热板4，所述控制板1、驱动板2和功率板3依次电连，所述控制板1包括微控制单元，所述驱动板2包括驱动模块，所述功率板3包括高频开关模组，所述微控制单元用于接收测速信号并发送控制信号至所述驱动板2，所述驱动模块用于接收所述控制信号并实现所述控制信号的电压转换与功率放大并将其发送至所述功率板3，所述功率板3接收来自所述驱动板2的功率放大信号后驱动高频开关模组的运行，所述驱动高频开关模组用于控制高速离心机的电机的运转，所述散热板4与所述高频开关模组的散热面紧密贴合。

本实用新型用于高速离心机的电机的转速控制，控制器包括控制板1、驱动板2、功率板3及散热板4，共四层结构，模块化组装，功能分明，采用全新的控制架构，驱动板2与控制板1通过两组排线相互接插物理联接起来，功率板3驱动板2通过7根定制电缆压接端子实现物理联接；具体应用时，速度传感器检测并实时反馈高速离心机的电机的实时转速给微控制单元，电机转速在 800～1100rpm以下时采用开环控制，电机转速到达800～1100rpm后采用闭环控制，电机达到目标转速后，开始计算运行的时间，当计算的电机运行时间到达设定的运行时间后控制电机降速，当检测的电机的实时转速降至预定的转速时，停止制动电流输出，电机开始自由降速至转速为0，本发明控制高速离心机感应电机启停、开闭环控制的切换控制以及降速时的主动制动降速。

在上述实施例的基础上，本实用新型另一实施例中，如图2，所述控制板1 包括ARM和FPGA，所述ARM和FPGA通过接口进行通信，所述ARM用于负责整体算法设计与数据处理，所述FPGA负责高速离心机的电机的控制时序分配并执行所述ARM的控制算法。

如此设置，ARM负责整体算法设计与数据处理，可实现软件安全功能保护 (慢保护)，FPGA负责电机控制时序分配，执行ARM控制算法，可实现逻辑电路快速安全保护(快保护)。控制板1的主要元器件为ARM与FPGA主芯片及附属元件。如图2，电压电流检测与保护是实现控制器快慢保护的执行电路， Modbus 485通讯接口用于接收HMI人机界面给出的目标转速等指令参数。

在上述实施例的基础上，本实用新型另一实施例中，如图2，所述驱动模块为IGBT驱动模块，所述高频开关模组包括IGBT功率开关元件。IGBT功率开关元件的开关频率可达50K，载波频率可达20K，用其控制电机运转可有效改善噪声与振动。驱动板2的主要元器件为IGBT驱动模块及附属元件，功率板3主要元器件为IGBT功率开关组件及附属元件。

在上述实施例的基础上，本实用新型另一实施例中，如图1，所述控制板1、驱动板2、功率板3及散热板4由上而下依次设置，其中，所述控制板1与驱动板2、驱动板2与功率板3之间通过支撑铜柱5间隔预定间距。控制板1与驱动板2、驱动板2与功率板3之间通过支撑铜柱5物理隔开一定间距，有效避免各电路板的电气元件之间的电磁干扰，信号抗干扰能力强，实现模块化组装，且功能分明，便于组装及后期维护，控制电机减速时制动功率消耗由IGBT 承担，产生的热功率由定制的紧挨着IGBT散热面的散热板4快速导出，不会对IGBT产生热损耗。

在上述实施例的基础上，本实用新型另一实施例中，如图2，所述智能高速离心机控制器还包括用于实时监测高速离心机的电机转速的光电式码盘测速传感器，所述光电式码盘测速传感器与所述微控制单元信号连接。电机转子高速转动时，光电式码盘测速传感器测速实时响应快，且测速精度与稳定性远好于传统的霍尔元件测速。

本实用新型的智能高速离心机控制器功能全面且布置合理，模块化清晰，功能齐全，适合扩展，适用性和通用性比较强。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种智能高速离心机控制器，其特征在于，包括控制板、驱动板、功率板和散热板，所述控制板、驱动板和功率板依次电连，所述控制板包括微控制单元，所述驱动板包括驱动模块，所述功率板包括高频开关模组，所述微控制单元用于接收测速信号并发送控制信号至所述驱动板，所述驱动模块用于接收所述控制信号并实现所述控制信号的电压转换与功率放大并将其发送至所述功率板，所述功率板接收来自所述驱动板的功率放大信号后驱动高频开关模组的运行，所述驱动高频开关模组用于控制高速离心机的电机的运转，所述散热板与所述高频开关模组的散热面紧密贴合。

2.根据权利要求1所述的智能高速离心机控制器，其特征在于，所述控制板包括ARM和FPGA，所述ARM和FPGA通过接口进行通信，所述ARM用于负责整体算法设计与数据处理，所述FPGA负责高速离心机的电机的控制时序分配并执行所述ARM的控制算法。

3.根据权利要求2所述的智能高速离心机控制器，其特征在于，所述驱动模块为IGBT驱动模块，所述高频开关模组包括IGBT功率开关元件。

4.根据权利要求3所述的智能高速离心机控制器，其特征在于，所述控制板、驱动板、功率板及散热板由上而下依次设置，其中，所述控制板与驱动板、驱动板与功率板之间通过支撑铜柱间隔预定间距。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的智能高速离心机控制器，其特征在于，所述智能高速离心机控制器还包括用于实时监测高速离心机的电机转速的光电式码盘测速传感器，所述光电式码盘测速传感器与所述微控制单元信号连接。

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