CN219875071U - 一种交流电机堵转保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种交流电机堵转保护电路包括微控器、信号采集模块、反馈模块及可控硅模块。信号采集模块与交流电机相连，反馈模块分别与微控器及信号采集模块相连，可控硅模块分别与反馈模块及交流电机的回路相连，可控硅模块为双向可控硅。交流电机的电流信号通过信号采集模块采集及处理后反馈至微控器，微控器内部具有预设的参数，微控器根据接收的信号与预设参数的比较，向反馈模块发出不同的控制信号，从而控制双向可控硅的开断，进而控制交流电机的开断。

Description

一种交流电机堵转保护电路

技术领域

本实用新型涉及交流电机技术领域，特别涉及一种交流电机堵转保护电路。

背景技术

当咖啡豆有坚硬异物或研磨电机在磨粉过程中卡住可能出现电机堵转，容易造成刀盘或电机损坏，更严重时甚至会造成人员伤害或导致火灾。

现有交流电机堵转保护方式一般为过温保护，即把双金属片贴在电机表面，当交流电机发生堵转时电机迅速发热，双金属片变形弹开，电机断电。金属片在保护后由于温度下降会重新启动，如用户忘记断电，又正好在清理刀片，则有可能对用户造成伤害。双金属片的触点对于强感性负载容易产生火花，所以多次开关后容易发生触点粘连或电阻变大等问题。

实用新型内容

为了解决上述问题，在原有的双金属片保护基础上再设计一个交流电机堵转保护电路，达到双重保护的目的。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种交流电机堵转保护电路，包括：

微控器；

信号采集模块，所述信号采集模块与所述交流电机相连，所述信号采集模块用于采集所述交流电机的电流信号；

反馈模块，所述反馈模块分别与所述微控器及所述信号采集模块相连，所述反馈模块用于将所述电流信号反馈至所述微控器，所述微控器用于输出判断信号至所述反馈模块；

可控硅模块，所述可控硅模块分别与所述反馈模块及所述交流电机的回路相连；所述可控硅模块为双向可控硅；

其中，所述微控器通过反馈模块控制所述可控硅模块对所述交流电机进行关断。

进一步地，所述交流电机输出的回路上串联有采样电阻，所述信号采集模块连接于所述采样电阻与交流电机的公共端。

进一步地，所述信号采集模块包括顺次相连的放大电路及比较电路，所述放大电路的输入端连接于所述采样电阻与交流电机的公共端，所述比较电路的输出端与所述反馈模块相连。

进一步地，所述放大电路包括滤波组件及与所述滤波组件相连的同相放大器，所述滤波组件与所述同相放大器的同相输入端相连，所述同相放大器的输出端与所述比较电路相连。

进一步地，所述比较电路包括整流滤波组件、放大器及定时电路，所述放大电路通过所述整流滤波组件连接于所述放大器的同相输入端，所述定时电路连接于所述放大器的反相输入端，所述放大器的输出端连接所述反馈模块。

进一步地，所述整流滤波组件包括阳极连接于所述放大电路输出端的二极管及一端连接于所述二极管阴极的电容，所述电容的另一端接零线。

进一步地，所述定时电路包括定时器芯片，所述定时器芯片采用NE555DR；所述定时电路还包括第二三极管、连接于所述第二三极管的发射极与所述定时器芯片的8脚之间的第一电阻、串联于所述定时器芯片的8脚与零线之间的第二电阻及第三电阻，所述第二电阻及第三电阻的公共端与所述第二三极管的基极相连，所述第二三极管的集电极与所述放大器的反相输入端相连；所述第二三极管为PNP三极管，所述定时器芯片的2脚、7脚及六脚均与所述第二三极管的集电极相连。

进一步地，所述反馈模块包括连接于采集模块与微控器之间的第一反馈组件，及连接于微控器与所述可控硅模块之间的第二反馈组件；所述第一反馈组件包括光电耦合器，所述光电耦合器的发光器与所述信号采集模块的输出端相连，所述光电耦合器的受光器与所述微控器相连。

进一步地，所述第二反馈组件包括与所述微控器相连的开关管、限流电阻及过零光电耦合器，所述过零光电耦合器采用MOC3063M，所述过零光电耦合器的2脚与所述限流电阻相连、所述过零光电耦合器的6脚与所述双向可控硅的2脚相连、所述过零光电耦合器的4脚与所述双向可控硅的3脚相连；所述双向可控硅的2脚与1脚串联进所述交流电机的回路。

进一步地，保护电路还包括电源模块，所述电源模块用于给所述微控器及所述采集模块供电。

与现有技术相比，本实用新型技术方案及其有益效果如下：

(1)本实用新型的交流电机堵转保护电路，通过信号采集模块实时的采集交流电机的电流信号，检测准确反应时间快。在堵转保护后断开交流电机电源，不会重复重启，使用更加安全。

(2)本实用新型的通过运算放大器将采集的信号进行放大后再与定时器发生的三角波进行比较输出方波，通过方波通过光耦隔离传输至微控器，通过微控器计算方波信号中的占空比与内部预设参数的比较，判断是否堵转，若方波信号的占空比超过设定值即判定为堵转状态，MCU输出关断信号，经过光耦控制双向可控硅关断交流电机的电流，检测准确，不容易出现误判的情况。

(3)本实用新型的保护电路和电机的双金属片的过热保护共同作用，达到双重保护目的。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种交流电机堵转保护电路的原理图；

图2是本实用新型实施例提供的LN回路及第二反馈组件的电路原理图；

图3是本实用新型实施例提供的信号采集模块及第一反馈组件的电路原理图。

图示说明：

LN回路-100；

第一反馈组件-10；第二反馈组件-20；

放大电路-30；滤波组件-31；同相放大器-32；

比较电路-40；整流滤波组件-41；定时电路-42。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

参阅图1，一种交流电机堵转保护电路包括微控器、信号采集模块、反馈模块及可控硅模块。信号采集模块与交流电机相连，反馈模块分别与微控器及信号采集模块相连，可控硅模块分别与反馈模块及交流电机的回路相连，可控硅模块为双向可控硅。交流电机的电流信号通过信号采集模块采集及处理后反馈至微控器，微控器内部具有预设的参数，微控器根据接收的信号与预设参数的比较，向反馈模块发出不同的控制信号，从而控制双向可控硅的开断，进而控制交流电机的开断。

参阅图2，双向可控硅Q15采用BTA204S-600C。交流电机Motor输出的回路上串联有采样电阻R125，采样电阻R125的另一端连接零线N，信号采集模块连接于交流电机Motor与采样电阻R125之间。市电火线L经过安全开关SW连接双向可控硅Q15的2脚，双向可控硅Q15的1脚连接交流电机Motor。由此，火线L、安全开关SW、双向可控硅Q15、交流电机Motor、采样电阻R125、及零线N形成交流电的LN回路。为了在工作时降低采样电阻R125的功耗，本实施例中，采样电阻R125采用0.1Ω的小电阻，在正常工作中采样电阻R125两端的电压幅值较小，约0.2V。

继续参阅图2并结合参考图3，反馈模块包括连接于采集模块与微控器之间的第一反馈组件10，及连接于微控器与双向可控硅Q15之间的第二反馈组件20。

第二反馈组件20包括与微控器相连的开关管Q16、限流电阻R96及过零光电耦合器U7，过零光电耦合器U7采用MOC3063M，过零光电耦合器U7的2脚与限流电阻R96相连、过零光电耦合器U7的6脚与双向可控硅Q15的2脚相连、过零光电耦合器U7的4脚与双向可控硅Q15的3脚相连。当交流电机正常工作时，微控器输出高电平驱动开关管Q16导通，开关管Q16与限流电阻R96串联后连接过零光电耦合器U7的发光二极管的阴极，开关管Q16导通后，过零光电耦合器U7的2脚电平被拉低，使得过零光电耦合器U7发光二极管导通，从而驱动零光电耦合器U7的双向晶闸管导通，过零光电耦合器U7的4脚与双向可控硅Q15的驱动脚2脚相连，从而驱动双向可控硅Q15导通。LN回路导通，交流电机Motor正常工作。反之，若当堵转时，交流电机Motor的电流信号发生变化，采样电阻上的电压会产生变化，通过信号采集模块采集后传输至微控器，微控器输出低电平关闭开关管Q16，从而控制双向可控硅Q15截止，LN回路断开，进而控制交流电机Motor停止工作。

参阅图3，信号采集模块包括顺次相连的放大电路30及比较电路40，放大电路30的输入端连接于采样电阻R125与交流电机Motor的公共端，比较电路40的输出端与第一反馈组件10相连。

放大电路包括滤波组件31及与滤波组件31相连的同相放大器32，滤波组件31与同相放大器32的同相输入端相连，同相放大器32的输出端与比较电路40相连。具体的，本实施例的滤波组件31包括串联的电阻R122及电容C53。同相放大器32包括放大器U12A、连接于放大器U12A的反相输入端与输出端之间的电阻R119、连接于放大器U12A的反相输入端与零线N之间的电阻R126。电容C53的另一端与放大器U12A的同相输入端相连。

采样电阻R125两端电压信号首先经过滤波组件31的滤波，滤除直流干扰信号，保留交流信号，并将该交流信号输入至放大器U12A的同相输入端，此时的交流信号为正弦波的电压信号，该电压信号经过放大器U12A进行放大，放大器U12A输出一个放大后的正弦电压信号，放大倍数由电阻R119和电阻R126的比值决定。

继续参阅图3，比较电路40包括整流滤波组件41、放大器U12B及定时电路42，放大电路30通过整流滤波组件41连接于放大器U12B的同相输入端，定时电路42连接于放大器U12B的反相输入端。放大器U12B的输出端连接有三极管Q19，三极管Q19的基极与放大器U12B的输出端相连，三极管Q19为NPN三极管，三极管Q19的发射极连接零线N、集电极与第一反馈组件10相连。

整流滤波组件41包括阳极连接于放大电路输出端的二极管D11及一端连接于二极管D11阴极的电容C56，电容C56的另一端接零线N。定时电路42包括定时器芯片U10，定时器芯片U10采用NE555DR；定时电路42还包括三级管Q18、连接于三级管Q18的发射极与定时器芯片U10的8脚之间的电阻R111、串联于定时器芯片U10的8脚与零线之间的电阻R112及电阻R117，电阻R112及电阻R117的公共端与三级管Q18的基极相连，三级管Q18的集电极与放大器U12B的反相输入端相连；三级管Q18为PNP三极管，定时器芯片U10的2脚、7脚及6脚均与三级管Q18的集电极相连。

放大后的正弦电压信号通过整流滤波组件41的整流滤波后，转化为一个较稳定的直流电平，并输入至放大器U12B的同相输入端，定时电路42产生三角波信号连接至放大器U12B的反相输入端。当三角波信号的电平高于同相输入端的直流电平时，放大器U12B输出低电平。反之，当三角波信号的电平低于同相输入端的直流电平时，放大器U12B输出高电平，此时，得到一个类似PWM的方波信号。

由于微控器是低压侧，方波信号需要通过光耦隔离后才能被微控器采集，第一反馈组件10采用光电耦合器U11，微控器通过采集到方波信号的占空比和内部设定的值进行对比，当占空比没有超过微控器内部设定值时,微控器会继续输出高电平信号使开关管Q16开通，从而使过零光电耦合器U7和双向可控硅Q15开通，交流电机Motor持续开通。反之，当交流电机堵转后，电流一般为正常工作电流的4-6倍，微控器通过采集到方波信号的占空比和内部设定的值进行对比，当占空比会超过微控器内部设定值,判定为交流电机堵转，微控器输出低电平信号使开关管Q16截止，从而使过零光电耦合器U7和双向可控硅Q15截止，断开LN回路，交流电机Motor停止工作，从而起到保护交流电机的目的。而当交流电机堵转问题消除后，机器重新上电，交流电机正常运行，保护电路重新进入保护程序。

当然可以理解的是，本保护电路还包括电源模块，一方面是隔离电源给微控器供电，一方面是非隔离电源给信号采集模块供电。由于交流电机是在LN回路上，信号采集模块也是在LN回路上，所以需要另外提供一个非隔离的电源给为定时器芯片U10及放大器U12A、放大器U12B供电。放大器U12A及放大器U12B可以采用LM358双运算放大器。

本实用新型交流电机堵转保护电路检测准确，实时的检测电流信号从而能够对交流电机起到快速的保护，在堵转保护后断开交流电机电源，不会重复重启，使用更加安全，同时与双金属片的过热保护共同作用，为交流电机提供双重保护。

上述说明示出并描述了本实用新型的优选实施例，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种交流电机堵转保护电路，其特征在于，包括：

微控器；

信号采集模块，所述信号采集模块与所述交流电机相连，所述信号采集模块用于采集所述交流电机的电流信号；

反馈模块，所述反馈模块分别与所述微控器及所述信号采集模块相连，所述反馈模块用于将所述电流信号反馈至所述微控器，所述微控器用于输出判断信号至所述反馈模块；

可控硅模块，所述可控硅模块分别与所述反馈模块及所述交流电机的回路相连；所述可控硅模块为双向可控硅；

其中，所述微控器通过反馈模块控制所述可控硅模块对所述交流电机进行关断。

2.根据权利要求1所述的一种交流电机堵转保护电路，其特征在于，所述交流电机输出的回路上串联有采样电阻，所述信号采集模块连接于所述采样电阻与交流电机的公共端。

3.根据权利要求2所述的一种交流电机堵转保护电路，其特征在于，所述信号采集模块包括顺次相连的放大电路及比较电路，所述放大电路的输入端连接于所述采样电阻与交流电机的公共端，所述比较电路的输出端与所述反馈模块相连。

4.根据权利要求3所述的一种交流电机堵转保护电路，其特征在于，所述放大电路包括滤波组件及与所述滤波组件相连的同相放大器，所述滤波组件与所述同相放大器的同相输入端相连，所述同相放大器的输出端与所述比较电路相连。

5.根据权利要求3所述的一种交流电机堵转保护电路，其特征在于，所述比较电路包括整流滤波组件、放大器及定时电路，所述放大电路通过所述整流滤波组件连接于所述放大器的同相输入端，所述定时电路连接于所述放大器的反相输入端，所述放大器的输出端连接所述反馈模块。

6.根据权利要求5所述的一种交流电机堵转保护电路，其特征在于，所述整流滤波组件包括阳极连接于所述放大电路输出端的二极管及一端连接于所述二极管阴极的电容，所述电容的另一端接零线。

7.根据权利要求5所述的一种交流电机堵转保护电路，其特征在于，所述定时电路包括定时器芯片，所述定时器芯片采用NE555DR；所述定时电路还包括第二三极管、连接于所述第二三极管的发射极与所述定时器芯片的8脚之间的第一电阻、串联于所述定时器芯片的8脚与零线之间的第二电阻及第三电阻，所述第二电阻及第三电阻的公共端与所述第二三极管的基极相连，所述第二三极管的集电极与所述放大器的反相输入端相连；所述第二三极管为PNP三极管，所述定时器芯片的2脚、7脚及六脚均与所述第二三极管的集电极相连。

8.根据权利要求1所述的一种交流电机堵转保护电路，其特征在于，所述反馈模块包括连接于采集模块与微控器之间的第一反馈组件，及连接于微控器与所述可控硅模块之间的第二反馈组件；所述第一反馈组件包括光电耦合器，所述光电耦合器的发光器与所述信号采集模块的输出端相连，所述光电耦合器的受光器与所述微控器相连。

9.根据权利要求8所述的一种交流电机堵转保护电路，其特征在于，所述第二反馈组件包括与所述微控器相连的开关管、限流电阻及过零光电耦合器，所述过零光电耦合器采用MOC3063M，所述过零光电耦合器的2脚与所述限流电阻相连、所述过零光电耦合器的6脚与所述双向可控硅的2脚相连、所述过零光电耦合器的4脚与所述双向可控硅的3脚相连；所述双向可控硅的2脚与1脚串联进所述交流电机的回路。

10.根据权利要求1所述的一种交流电机堵转保护电路，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块用于给所述微控器及所述采集模块供电。