CN2596666Y - 交流电机电子制动器 - Google Patents

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张军
迟永义
赵乃霞
杨跃
王旭
王瑞杰
王书文
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Shenyang sintong Electronic Equipment Co. Ltd.
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Donegyu Industrial Technology Inst Co ltd Shenyang
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Abstract

本实用新型公开一种交流电机电子制动器。它包括有两块电路板及外壳端子，技术要点是其中的一块控制电路板由单片机部分控制电路及依次与单片机部分控制电路相连接的指令输入电路、测速电路、继电器控制电路、过零检测电路、可控硅触发电路、状态指示电路构成；另一块强电驱动板由可控硅调压与整流电路、变压器构成。该装置利用电力电子技术和微机控制技术来实现对三相交流电机的快速制动。该装置可以实时检测电机的运行状态，自动调节制动时间，并可以通过拨码开关设置制动电流和最大制动时间，而实现制动效果。该装置可用于替换传统的机械式制动器，可以广泛地应用于数控车床、数控铣床、镗铣床、钻床、木工机械等设备的电机制动。

Description

交流电机电子制动器
技术领域
本实用新型属于电机控制技术领域，具体地说是一种电子电路实现的交流电机电子制动器。
背景技术
目前，广泛应用的电机制动装置是电磁式制动器，这种设备由两部分构成：电磁控制部分和两片机械摩擦片，这种设备电磁控制部分和一片机械摩擦片需要固定在电机外壳上，另一片摩擦片直接连接到电机轴上，需要制动时，给电磁线圈通电，使两片机械摩擦片闭合，产生摩擦力，阻碍电机转动。
这种设备是采用机械摩擦力作为电机运动方向的阻力矩，摩擦片经常处于摩擦发热状态，制动频繁时磨损严重，必须经常更换设备，造成运行费用很高，安装时需要固定在电机上，安装工艺要求较高。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种可以有效解决上述问题的新型交流电机电子制动器。它安装方便、制动迅速、安全可靠、工作寿命长。
本实用新型的目的是这样实现的：它包括有两块电路板及外壳端子，其特征是其中的一块电路板为控制电路板，该控制电路板由单片机部分控制电路及依次与单片机部分控制电路相连接的指令输入电路、继电器控制电路、过零检测电路、可控硅触发电路构成；另一块为强电驱动板，该强电驱动板由可控硅调压与整流电路、控制电源电路构成。
上述的单片机控制电路包括：单片机、晶体振荡器、x25045看门狗复位芯片、拨码开关等。
本实用新型由于采用电力电子技术实现的交流电机电子制动器，不需要和电机主轴有机械连接。它在制动时向电机绕组注入直流电流，产生一种方向固定的磁场，该磁场和在转子中感应磁场相互作用形成了阻碍转子转动的制动转矩。通过调整制动电流可以控制制动转矩的大小，以适应不同的负载情况。
该装置利用电力电子技术和微机控制技术来实现对三相交流电机的快速制动。该装置可以实时检测电机的运行状态，自动调节制动时间，并可以通过拨码开关灵活设置制动电流和最大制动时间，从而实现最佳的制动效果。该装置可用于替换传统的机械式制动器，可以广泛地应用于数控车床、数控铣床、镗铣床、钻床、木工机械等设备的电机制动。
附图说明
下面将结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
图1是本实用新型的方框原理图
图2是本实用新型的控制电路板原理图
图3是本实用新型的强电驱动板原理图
图4是交流电机电子制动器工作接线图
图5是交流电机电子制动器工作状态图
图6是交流电机电子制动器电路原理图
下面将通过实例对实用新型作进一步详细说明，但下述的实例仅仅是本实用新型其中的例子而已，并不代表本实用新型所限定的权利保护范围。具体实施方式实例1
本实用新型采用图1的方框原理图来实现：它由两块电路板及外壳端子构成，两块电路板一块是控制电路板，另一块是强电驱动板；其中控制电路板由单片机部分控制电路、指令输入电路、测速电路、继电器控制电路、过零检测电路、可控硅触发电路、状态指示电路等单元电路构成，实现状态检测、工作流程控制和强电回路触发的功能。强电电路板由可控硅调压与整流电路、220v\9v变压器构成；实现对交流电压的可控整流，产生制动用的直流电流。
(一)  控制电路板(见图2)：
1.单片机控制电路包括：单片机、晶体振荡器、x25045看门狗复位芯片、拨码开关等。
2.指令输入电路是制动器开始制动过程的开关，该电路是24v高电平信号经光电耦合器隔离后送入单片机；
3.在单片机控制电路的输入端还连接有测速电路。测速电路是将电机未加电流的空余线圈在经励磁后感应到的电压信号进行分析处理得到电机速度信息的电路。它由专用测速模块及电容电阻等构成；
4.继电器输出电路由单片机I/O口输出经光耦隔离后的控制信号在三极管放大后直接驱动继电器。一路继电器用于控制制动接触器，另一路用于控制主回路联锁。
5.过零检测电路由整流桥、光耦、整形电路等构成，该电路为可控触发电路的零相位提供参考点；
6.可控硅触发电路由光耦及其周边电路构成，通过该电路实现单片机直接控制可控硅MOC3021的导通时刻；
7.在单片机控制电路上还连接有一状态指示电路。该状态指示电路由四个发光二极管构成，分别指示5v、24v电源状态和运行、制动继电器的状态；
8.电源电路是将强电驱动板上变压器输出的交流9v电压经整流滤波后经lm7805稳压后形成+5v提供给控制板作为电源；
(二)  强电驱动电路板(见图3)：该板由将定值交流输入变成可调交流输入的可控硅调压电路、经桥式整流驱动电路变成直流输出、再经控制电源电路变压所构成。
现结合附图4、图5及电路原理图6对本实用新型的工作过程进一步描述：图6中的1为测速电路，2为指令输入电路，3为可控硅触发电路，4为过零检测电路，5为控制电源电路，6为单片机控制电路，7为强电驱动板，8为继电器输出电路，9为接口端子，10为状态指示电路。
当设备上电自检正常后，单片机P00脚输出低电平，通过R5，IC3，R6，R7，Q1，D1等组成的继电器输出电路使“运行继电器”J1线圈得电其触点闭合，电机处于运行状态。该继电器的常开触点可以用来连接电机正、反转控制接触器的控制回路，这样就允许了电机正反转的启动运行。
当外部电路(指令输入电路)在C端对0V施加一+24V电压的制动指令信号时，该电压通过指令输入电路的R9，R8，C4，D2滤波保护和R11限流后打通光耦IC4的输入端，从而使光耦输出低电平，该电平经U1B 74LS14整形反向后送入单片机的P12脚；单片机检查到该信号后，从P00脚输出高电平，通过继电器输出电路R5，IC3，R6，R7，Q1使“运行继电器”J1线圈失电其常开触点断开，使电机正反转接触器的控制回路断开，电机处于失电的自由停车状态；
延时一小段时间后，单片机P01脚输出低电平，通过继电器输出电路R16，IC6，R18，R19，Q2使“制动继电器”J2线圈得电，通过J2的一对常开触点闭合“制动继电器”，通过它的常开触点使外部的“制动接触器”的控制线圈得电，“制动接触器”闭合，从而使电机的直流制动回路以及测速回路接通；此后，过零检测电路和可控硅触发电路和测速电路投入工作。380V、50HZ交流电压先经R21限流D6、D7限压保护后再经整流桥BV1整流形成100HZ的交流电压信号，再经C22滤波、D8保护、R27限流后打通光耦IC8，IC8的3脚输出脉冲信号经R33、C25、U1C滤波整形后送到单片机的外部中断控制端INTO，形成过零检测信号。
单片机检测到过零检测信号后，根据预先设定的电流大小，延迟一定的控制角，从P14、P15同时输出5微秒的低电平脉冲到可控硅触发电路。其中P14口输出的一路脉冲通过R15、IC5、R13、R12、R10、C5、D4、C15、R23、形成一路可控硅触发脉冲连接到端子P2的1、2、3脚；另一路脉冲由P15口通过R28、IC7、R26、R25、R22、C17、D5、C16、R24、形成另一路可控硅触发脉冲连接到端子P2的4、5、6脚。
触发脉冲通过连接到端子P2的电缆送到强电驱动板上的两个可控硅，正向半个周波承受正压的一个可控硅K1在触发脉冲到来的时刻导通，直到这半个周波过零时关断。负向半个周波可控硅K2在触发脉冲到来的时刻导通，直到这半个周波过零时关断。这样形成一路单相可控交流电压经DD1，DD2，DD3，DD4整流后输出一路可控的直流电压。该电压通过已经被继电器输出电路控制闭合的制动接触器加到电机的两相绕组，向电机绕组投入直流制动电流，产生制动转矩，使电机减速。
当预先设定的时间到或测速电路检测到电机运行停止时，停止触发可控硅，断开“制动继电器”，从而断开制动接触器，断开制动回路和测速回路；然后闭合运行继电器，回到初始运行状态，这样，该装置完成了一次工作循环，实现一次制动。

Claims (10)

1、一种交流电机电子制动器，它包括有两块电路板及外壳端子，其特征是其中的一块电路板为控制电路板，该控制电路板由单片机控制电路及依次与单片机控制电路相连接的指令输入电路、继电器控制电路、过零检测电路、可控硅触发电路构成；另一块为强电驱动板，该强电驱动板由可控硅调压与整流电路、控制电源电路构成。
2、根据权利要求1所述的交流电机电子制动器，其特征在于：指令输入电路是指24v高电平信号经光电耦合器隔离后送入单片机后使制动器开始制动过程的开关。
3、根据权利要求1所述的交流电机电子制动器，其特征在于：在单片机控制电路的输入端还连接有测速电路。
4、根据权利要求3所述的交流电机电子制动器，其特征在于：测速电路是指将电机未加电流的空余线圈在经励磁后感应到的电压信号进行分析处理所得到电机速度信息的电路。
5、根据权利要求1所述的交流电机电子制动器，其特征在于：继电器输出电路由单片机(I/O)口输出经光耦隔离后的控制信号在三极管放大后直接驱动继电器；一路继电器用于控制制动接触器，另一路用于控制主回路联锁。
6、根据权利要求1所述的交流电机电子制动器，其特征在于：过零检测电路由整流桥、光耦、整形电路组成。
7、根据权利要求1所述的交流电机电子制动器，其特征在于：在单片机控制电路上还连接有一状态指示电路。
8、根据权利要求7所述的交流电机电子制动器，其特征在于：状态指示电路由分别指示5v、24v电源状态和运行、制动继电器状态的四个发光二极管构成。
9、根据权利要求1所述的交流电机电子制动器，其特征在于：可控硅触发电路是指实现单片机直接控制可控硅导通时刻的光耦及其周边电路构成。
10、根据权利要求1所述的交流电机电子制动器，其特征在于：控制电源电路是指电源变压器，具体为220v\9v变压器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101348219B (zh) * 2008-08-26 2011-02-16 杭州浙大太阳电气有限公司 一种电梯电磁制动器激励电路
CN106787969A (zh) * 2016-08-25 2017-05-31 深圳市锐钜科技有限公司 交流电机刹车装置及其控制方法

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