CN217642700U - 多级过载保护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种应用于碎纸机的多级过载保护系统，包括电源电压采样模块、过载电压采样模块以及电压信号处理模块。本公开利用碎纸机所用的感应电机主副绕组的特性，能够在碎纸机处于正常电压波动范围中的不同工况下设置对应的多级过载保护值，进而在出现超出对应过载保护值的情况下做出及时的过载响应，提升了碎纸机的使用可靠性，同时延长了碎纸机的使用寿命。

Description

多级过载保护系统

技术领域

本实用新型涉及碎纸机技术领域，具体地，公开了一种多级过载保护系统。

背景技术

目前市场上的碎纸机，随着残留在入纸口处的碎片纸(即不能正常进入碎纸机内的短尺寸的纸片，而经碎纸机切割粉碎后的碎纸，以下简称纸屑)不断堆积将导致切刀的切割阻力随着碎纸张数的增加而不断增大；当切刀切割阻力过大时(将该情况称为过载)，机器会自动翻转停止。

一般的过载保护电路会设置一个电压值作为保护电机或齿轮等机械结构而停机的设置阈值，在具体实现过程中通常采用设置限流电阻的设计，通过对限流电阻的电压进行监控来实现过载保护。这种设计存在使用成本高、过载保护监控不稳定的问题，且限流电阻本身也会消耗一定的电能。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型提供一种多级过载保护系统。

具体地，本申请的第一方面提供了一种多级过载保护系统，具体地，包括电源电压采样模块、过载电压采样模块以及电压信号处理模块，其中：

电源电压采样模块用于对接入碎纸机的电源电压进行采样，并将采样得到的电压信号作为电源电压信号输入电压信号处理模块；

过载电压采样模块用于对碎纸机的工作电压进行采样，并将采样得到的电压信号作为过载判断信号输入电压信号处理模块；

电压信号处理模块用于根据电源电压信号选择对应的阈值电压信号，并用于将过载判断信号与阈值电压信号进行比较，以判断过载判断信号是否对应为过载电压；

在过载判断信号对应的电压值小于或等于阈值电压信号的对应的电压值的情况下，电压信号处理模块判断过载判断信号对应为过载电压，并向碎纸机发送停止工作指令；

其中，过载电压采样模块进一步包括第一电阻R3、第一二极管D5、第二电阻R26、第一电容C7、第二电容C15和第三电阻R20，其中：

第一电阻R3的第一端接入工作电压，第一电阻R3的第二端连接第一二极管D5的正极；

第一二极管D5的负极连接分别第二电阻R26的第一端、第一电容C7的第一端以及第三电阻R20的第一端；

第二电阻R26的第二端分别连接第二电容C15的第一端和电压信号处理模块；

第一电容C7的第二端、第三电阻R20的第二端和第二电容C15的第二端均接地。

在上述第一方面的一种可能的实现中，电源电压信号包括碎纸机的标准工况对应的第一电源电压，高于第一电源电压的第二电源电压以及低于第一电源电压的第三电源电压；

第一电源电压对应第一阈值电压，第二电源电压对应第二阈值电压，第三电源电压对应第三阈值电压；且

第二阈值电压大于第一阈值电压，第一阈值电压大于第三阈值电压。

在上述第一方面的一种可能的实现中，电源电压采样模块进一步包括第三电容C1、第二二极管D9、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R18、第四电容C13、第五电容C14以及第七电阻R19，其中：

第三电容C1的第一端和第二二极管D9的正极均接入电源电压；

第二二极管D9的负极连接第四电阻R4的第一端；

第四电阻R4的第二端分别连接第五电阻R5的第一端、第六电阻R18的第一端以及第四电容C13的第一端；

第六电阻R18的第二端分别连接第五电容C14的第一端、第七电阻R19的第一端以及电压信号处理模块；

第五电阻R5的第二端、第四电容C13的第二端、第五电容C14的第二端以及第七电阻R19的第二端均接地。

在上述第一方面的一种可能的实现中，碎纸机还包括驱动电机模块用于驱动碎纸机；

驱动电机模块进一步包括感应电机MOTOR、马达电容C11、继电器RLY-3、第三二极管D7、三极管Q4、第八电阻R10、第九电阻R2以及第十电阻R1，其中：

马达电容C11的第一端接入工作电压，并连接感应电机MOTOR的副绕组端；

马达电容C11的第二端接入电源电压，并分别连接感应电机MOTOR的主绕组端、继电器RLY-3的第二端、第三二极管D7的正极以及三极管Q4的集电极；

继电器RLY-3的第一端以及第三二极管D7的负极均连接电源VCC；

三极管Q4的基极连接第八电阻R10的第一端，三极管Q4的发射极接地；

第八电阻R10的第二端连接电压信号处理模块；

感应电机MOTOR的开关线通过第九电阻R2连接电压信号处理模块；

感应电机MOTOR的公共线分别接地并通过第十电阻R1连接电压信号处理模块。

与现有技术相比，本申请具有如下的有益效果：

通过本申请提出的技术方案，利用碎纸机所用的感应电机主副绕组的特性，能够在碎纸机处于正常电压波动范围中的不同工况下设置对应的多级过载保护值，进而在出现超出对应过载保护值的情况下做出及时的过载响应，提升了碎纸机的使用可靠性，同时延长了碎纸机的使用寿命。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1根据本申请实施例，示出了一种多级过载保护系统的结构示意图；

图2根据本申请实施例，示出了一种过载电压采样模块以及对应的驱动电机模块的电路结构示意图；

图3根据本申请实施例，示出了一种电源电压采样模块以及电压信号处理模块的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

目前，一般的过载保护电路会设置一个电压值作为保护电机或齿轮等机械结构而停机的设置阈值，在具体实现过程中通常采用设置限流电阻的设计，通过对限流电阻的电压进行监控来实现过载保护。这种设计存在使用成本高、过载保护监控不稳定的问题，且限流电阻本身也会消耗一定的电能。

在本申请的一些实施例中，提出了另一种过载保护结构，通过设置光电耦合器，对碎纸机中感应电机的主副绕组的电压差进行监控，即仅根据感应电机马达的主绕组和副绕组两端电压大小来判断碎纸机是否发生过载。采用该种技术方案进行过载保护，不仅需要增加光电耦合器导致产品成本升高，还会出现碎纸机处于高压电源电压工作状态以及处于低压电源电压工作状态下过载对应的碎纸数量相差过大的情况：例如，对于设定为N张碎纸为标准量的碎纸机，采用上述过载保护结构进行过载保护监控时，当碎纸机处在220v电源电压的标准工况下，碎纸量在(N+8)张将出现过载情况；当碎纸机处在198v电源电压的低压工况下，碎纸过载量由(N+8)张降低至(N-2)张；当碎纸机处在242v电源电压的高压工况下，碎纸过载量由(N+8)张提升至(N+13)张。其中，上述具体实施例中的高压电源工况和低压电源工况对应的电压数值均属于碎纸机的正常电压波动范围中，并不仅限于某一具体的高压电源数值或某一具体的低压电源数值。

从中不难看出，当碎纸机分别处于高压电源工况和低压电源工况时，采用上述实施例提供的过载保护结构，碎纸量相差较大，可达15至20张的碎纸张数，不符合碎纸机预期的理想过载张数。

针对上述实际应用问题，在本申请的一些实施例中，图1示出了另一种多级过载保护系统。具体地，如图1所示，该种多级过载保护系统包括电源电压采样模块001、过载电压采样模块002以及电压信号处理模块003，其中：

电源电压采样模块001用于对接入碎纸机的电源电压进行采样，并将采样得到的电压信号作为电源电压信号输入电压信号处理模块。

过载电压采样模块002用于对碎纸机的工作电压进行采样，并将采样得到的电压信号作为过载判断信号输入电压信号处理模块。

电压信号处理模块003分别连接电源电压采样模块001以及过载电压采样模块002，用于根据电源电压信号选择对应的阈值电压信号，并用于将过载判断信号与阈值电压信号进行比较，以判断过载判断信号是否对应为过载电压。其中，在过载判断信号对应的电压值小于或等于阈值电压信号的对应的电压值的情况下，电压信号处理模块判断过载判断信号对应为过载电压，并向碎纸机发送停止工作指令。

可以理解的是，通过对接入碎纸机的电源电压进行采样以确定碎纸机所处的当前电源电压状态，进而根据预设的不同电源电压状态下的过载碎纸张数进行碎纸量的过载判断，能够精准地实现过载保护功能。

于上述实施例中，进一步地，电源电压信号包括碎纸机的标准工况对应的第一电源电压，高于第一电源电压的第二电源电压以及低于第一电源电压的第三电源电压。其中：第一电源电压对应第一阈值电压，第二电源电压对应第二阈值电压，第三电源电压对应第三阈值电压；且第二阈值电压大于第一阈值电压，第一阈值电压大于第三阈值电压。

可以理解的是，通过高压电源工况、低压电源工况和标准电压电源工况三级标准进行多级过载保护的设置符合碎纸机的实际使用场景情况。在此对第一电源电压、第二电源电压、第三电源电压的具体数值不做限定，本领域技术人员可以根据实际需要自行进行设置。

于上述实施例中，该种多级过载保护系统还具有实现电路结构简单、成本控制低的优势。以下将结合具体实施情况对本技术方案的具体实现进行阐释。

在本申请的一些实施例中，图2示出了一种过载电压采样模块001以及对应的驱动电机模块的电路结构示意图。可以理解的是，对于碎纸机而言，还包括驱动电机模块用于驱动碎纸机执行正常的碎纸操作。

如图2所示，过载电压采样模块001进一步包括第一电阻R3、第一二极管D5、第二电阻R26、第一电容C7、第二电容C15和第三电阻R20，其中：

第一电阻R3的第一端接入工作电压，第一电阻R3的第二端连接第一二极管D5的正极；第一二极管D5的负极连接分别第二电阻R26的第一端、第一电容C7的第一端以及第三电阻R20的第一端；第二电阻R26的第二端分别连接第二电容C15的第一端和电压信号处理模块；第一电容C7的第二端、第三电阻R20的第二端和第二电容C15的第二端均接地。

如图2所示，驱动电机模块进一步包括感应电机MOTOR、马达电容C11、继电器RLY-3、第三二极管D7、三极管Q4、第八电阻R10、第九电阻R2以及第十电阻R1，其中：

马达电容C11的第一端1接入工作电压，并连接感应电机MOTOR的副绕组端1；马达电容C11的第二端2接入电源电压，并分别连接感应电机MOTOR的主绕组端2、继电器RLY-3的第二端、第三二极管D7的正极以及三极管Q4的集电极；继电器RLY-3的第一端以及第三二极管D7的负极均连接电源VCC；三极管Q4的基极连接第八电阻R10的第一端，三极管Q4的发射极接地；第八电阻R10的第二端连接电压信号处理模块；感应电机MOTOR的开关线3通过第九电阻R2连接电压信号处理模块；感应电机MOTOR的公共线4分别接地并通过第十电阻R1连接电压信号处理模块。其中，感应电机MOTOR以及马达电容C11分别通过端子JP2和JP3与图示电路结构进行电连接。

可以理解的是，图2中LOAD处的电压值即为读取和采样的过载判断信号，碎纸机在碎纸数量变化的同时，该点位处读取得到的电压数值随碎纸张数的增大而减小。

在本申请的一些实施例中，图3示出了一种电源电压采样模块001以及电压信号处理模块003的电路结构示意图。

如图3所示，具体地，电源电压采样模块001包括第三电容C1、第二二极管D9、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R18、第四电容C13、第五电容C14以及第七电阻R19，其中：

第三电容C1的第一端和第二二极管D9的正极均接入电源电压；第二二极管D9的负极连接第四电阻R4的第一端；第四电阻R4的第二端分别连接第五电阻R5的第一端、第六电阻R18的第一端以及第四电容C13的第一端；第六电阻R18的第二端分别连接第五电容C14的第一端、第七电阻R19的第一端以及电压信号处理模块；第五电阻R5的第二端、第四电容C13的第二端、第五电容C14的第二端以及第七电阻R19的第二端均接地。

于上述实施例中，可以看出，碎纸机采用非隔离式开关电源，即以电源任意一端为地，通过第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R18以及第七电阻R19分压得到电源电压信号并输入到单片机的POO端口。于上述实施例中，电压信号处理模块003可以为单片机。

可以理解的是，在上述实施例中，可以通过单片机预先对高压电源工况、标准电压工况以及低压电源工况下POO端口处的具体电压值，以便后续在碎纸机正常使用过程中能够对当前所处工况进行判断。

在上述实施例的一种具体实现过程中，单片机通过算法预先获取出高压电源工况、标准电压工况以及低压电源工况下对应的过载和电源电压参数，当碎纸机再次碎纸时，将会实时对电源电压信号和过载判断信号进行检测，并与设定的预设参数进行对比以判断是否出现过载情况，从而保证机器能够在不同电源电压下，过载碎纸张数之间无较大差异。例如，同样对于标准N张碎纸的碎纸机，采用本申请提出的过载保护系统进行过载保护监控时，当碎纸机处在220v电源电压的标准工况下，碎纸(N+8)张将出现过载情况；当碎纸机处在198v电源电压的低压工况下，碎纸过载量由(N+8)张降低至(N+5)张；当碎纸机处在242v电源电压的高压工况下，碎纸过载量由(N+8)张提升至(N+9)张，可以明显看出高低电压间过载碎纸量相差较少。可以理解的是，上述具体实现过程中的高压电源工况和低压电源工况对应的电压数值均属于碎纸机的正常电压波动范围中，并不仅限于某一具体的高压电源数值或某一具体的低压电源数值。

上面结合附图对本公开的实施方式作了详细说明，但是本公开并不限于上述实施方式。即使对本公开做出各种变化，倘若这些变化属于本公开权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本公开的保护范围之中。

综上所述，通过本申请提出的技术方案，利用碎纸机所用的感应电机主副绕组的特性，能够在碎纸机处于正常电压波动范围中的不同工况下设置对应的多级过载保护值，进而在出现超出对应过载保护值的情况下做出及时的过载响应，提升了碎纸机的使用可靠性，同时延长了碎纸机的使用寿命。

在具体实现方式中，本申请提出的技术方案直接采用电阻分压和电容滤波的设计对电源电压信号和过载判断信号进行检测，电路结构简单、成本控制低，且能够将高压电源工况与低压电源工况件的过载碎纸张数控制在较小的差值区间中。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (4)

1.一种多级过载保护系统，应用于碎纸机，其特征在于，包括电源电压采样模块、过载电压采样模块以及电压信号处理模块，其中：

所述电源电压采样模块用于对接入所述碎纸机的电源电压进行采样，并将采样得到的电压信号作为电源电压信号输入所述电压信号处理模块；

所述过载电压采样模块用于对所述碎纸机的工作电压进行采样，并将采样得到的电压信号作为过载判断信号输入所述电压信号处理模块；

所述电压信号处理模块用于根据所述电源电压信号选择对应的阈值电压信号，并用于将所述过载判断信号与所述阈值电压信号进行比较，以判断所述过载判断信号是否对应为过载电压；

在所述过载判断信号对应的电压值小于或等于所述阈值电压信号的对应的电压值的情况下，所述电压信号处理模块判断所述过载判断信号对应为所述过载电压，并向所述碎纸机发送停止工作指令；

其中，所述过载电压采样模块进一步包括第一电阻R3、第一二极管D5、第二电阻R26、第一电容C7、第二电容C15和第三电阻R20，其中：

所述第一电阻R3的第一端接入所述工作电压，所述第一电阻R3的第二端连接所述第一二极管D5的正极；

所述第一二极管D5的负极连接分别所述第二电阻R26的第一端、所述第一电容C7的第一端以及所述第三电阻R20的第一端；

所述第二电阻R26的第二端分别连接所述第二电容C15的第一端和所述电压信号处理模块；

所述第一电容C7的第二端、所述第三电阻R20的第二端和所述第二电容C15的第二端均接地。

2.如权利要求1所述的多级过载保护系统，其特征在于，所述电源电压信号包括所述碎纸机的标准工况对应的第一电源电压，高于所述第一电源电压的第二电源电压以及低于所述第一电源电压的第三电源电压；

所述第一电源电压对应第一阈值电压，所述第二电源电压对应第二阈值电压，所述第三电源电压对应第三阈值电压；且

所述第二阈值电压大于所述第一阈值电压，所述第一阈值电压大于所述第三阈值电压。

3.如权利要求1所述的多级过载保护系统，其特征在于，所述电源电压采样模块进一步包括第三电容C1、第二二极管D9、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R18、第四电容C13、第五电容C14以及第七电阻R19，其中：

所述第三电容C1的第一端和所述第二二极管D9的正极均接入所述电源电压；

所述第二二极管D9的负极连接所述第四电阻R4的第一端；

所述第四电阻R4的第二端分别连接所述第五电阻R5的第一端、所述第六电阻R18的第一端以及所述第四电容C13的第一端；

所述第六电阻R18的第二端分别连接所述第五电容C14的第一端、所述第七电阻R19的第一端以及所述电压信号处理模块；

所述第五电阻R5的第二端、所述第四电容C13的第二端、所述第五电容C14的第二端以及第七电阻R19的第二端均接地。

4.如权利要求1所述的多级过载保护系统，其特征在于，所述碎纸机还包括驱动电机模块用于驱动所述碎纸机；

所述驱动电机模块进一步包括感应电机MOTOR、马达电容C11、继电器RLY-3、第三二极管D7、三极管Q4、第八电阻R10、第九电阻R2以及第十电阻R1，其中：

所述马达电容C11的第一端接入所述工作电压，并连接所述感应电机MOTOR的副绕组端；

所述马达电容C11的第二端接入所述电源电压，并分别连接所述感应电机MOTOR的主绕组端、所述继电器RLY-3的第二端、所述第三二极管D7的正极以及所述三极管Q4的集电极；

所述继电器RLY-3的第一端以及所述第三二极管D7的负极均连接电源VCC；

所述三极管Q4的基极连接所述第八电阻R10的第一端，所述三极管Q4的发射极接地；

所述第八电阻R10的第二端连接所述电压信号处理模块；

所述感应电机MOTOR的开关线通过所述第九电阻R2连接所述电压信号处理模块；

所述感应电机MOTOR的公共线分别接地并通过所述第十电阻R1连接所述电压信号处理模块。

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