专利名称：智能电机节电器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及交流电机领域，是一种智能电机节电器。
背景技术：
目前，在工业和商业上大部分采用于鼠笼式交流感应电机(三相异步电动机)。因此类电机具有成本低、坚固耐用、可靠性高、使用简便等特点，在可预见的未来仍会被广泛采用。而这些电机存在的最大问题是它输出的转动扭力无法配合启动和运行时的负载扭力。在安装使用时，都采用直接启动或存在“大马拉小车”现象，这样就造成了电机使用效率低的一系列问题。而采用直接启动的方法，电机会造成巨大的电流冲击及机械冲击，将大大增加轴承与皮带的磨损，也增大了链条与齿轮的机械应力，而缩短电机的使用寿命。
现有的三相异步电机节电器大多采用星形——三角形转换技术，控制电机绕组以不同的连接方式节电运行，由于不能随负载变化而及时“响应”，故灵敏度不够高，节电效果不是特别理想。也有采用电压模糊控制和A/D变换调压方式的，主要是对电压进行调节以达节电之目的，但大多数采用的单片机和电路结构较简单，对软件的支持性欠之，缺少交互式的人机界面，难以对电机节电器进行参数调节。
发明内容
本实用新型将向本领域提供一种智能电机节电器，针对上述技术背景中的不足之处，根据电机的使用特点而专门设计的一种具有显著技术进步的电机节电控制产品，采用最新的集成电路、微处理器的数字芯片控制技术，通过专用的优化软件，动态调整电机运行状态过程中的电压和电流，在不改变电机转速的条件下，保证电机输出转矩与负载需求精确匹配，有效避免电机因出力过大而造成的电能浪费，同时减低了铜损、铁损，改善了电机启动、停机性能，并且可通过友好的人机交互界面，利用软件可随时调节本设备的各项技术指标和参数，以适应不同工况条件下的电机，取得较理想的节电效果。
现结合附图，将其特征作如下描述一种智能电机节电器，它包括控制电源单元、检测电路单元、驱动电路单元、保护电路单元、微处理器单元，其特征是微处理器单元输出端分别与驱动电路单元、保护电路单元和参数设置单元的输入端相连接；微处理器单元的输入端分别与检测电路单元及参数设置单元的输出端连接；控制电源单元输出端分别与微处理器单元、检测电路、驱动电路和保护电路相连接；驱动电路单元分别连接检测电路单元及保护电路单元。
微处理器采用了单片机89C51及81C55，单片机89C51连接有逻辑门电路及显示电路。
所述参数设置显示电路主要包括有集成电路、排阻、电阻、电容、二极管、发光二极管、按键组成。其中集成电路上连有电容，作为电路防抖作用，避免误动作。按键用于对参数的调整及查看相关的数据。
所述检测、驱动电路的集成电路ISO01-ISO09与相应电阻及二极管相连接，构成驱动电路单元，而整流桥、二极管与相应的电阻构成信号检测电路。
所述微处理器单元包括单片机81C55、89C51及相应的电阻和电容。保护电路单元由集成电路及相应的电阻、电容构成。+8V、-8V、+5V三组直流控制电源由集成稳压模块7808、7908及7805组成，提供给各单元模块作为控制电源。
采用了微处理器的数字控制技术，通过专用优化软件，动态调整电机运行状态过程中的电压和电流，在不改变电机转速的条件下，保证电机输出转矩与负载需求精确匹配，有效避免电机因出力过大而造成的电能浪费。同时还具有软启动及软停机功能，减小电机启动产生的机械冲击和电流冲击，有效降低轴承与皮带磨损，普遍减少链条及齿轮机械应力。
图1是本实用新型电气原理方框图。
图2是本实用新型参数设置显示电路图。
图3是本实用新型检测电路图。
图4是本实用新型驱动电路图。
图5是本实用新型保护电路图。
图6是本实用新型微处理器电路图。
图7是本实用新型控制电源电路图。
具体实施方式
图1所示，控制电路包括控制电源单元、检测电路单元、驱动电路单元、参数设置单元、微处理器单元、保护电路单元。其中控制电源单元的输入是标准工业商业电源，输出分别与驱动电路单元、检测电路单元、微处理器单元、保护电路单元的输入端连接，主要提供各工作单元的控制电源；检测电路单元的输入端分别与控制电源单元和驱动电路单元的输出端连接，输出端与微处理器单元的输入端连接，其主要是检测驱动电路单元的各种工作参数，并由微处理器进行运算来得知驱动电路单元工作的是否正常；驱动电路单元的输入端与控制电源单元、微处理器单元的输出端连接，其一个输出端与检测电路单元的输入端连接，另一输出端输出优化后的电力，完成对输出控制信号的放大并驱动功率器件；参数设置单元的输入、输出端都与微处理器单元连接，完成各种参数选择、确认与显示的功能；微处理器单元输入端分别与控制电源单元、检测电路单元、参数设置单元的输出端连接，其输出端分别与驱动电路单元、保护电路单元和参数设置单元的输入端相连接，其中微处理器是以单片机为核心，自动处理给定的反馈信号，同步信号进行运算，并进行输入、输出参数设置与显示；保护电路单元的输入端分别与控制电源单元、微处理器单元的输出端连接，其输出端与驱动电路单元的输入端连接，对驱动电路的功率管起保护作用，从而保护功率管的安全。
图2所示参数设置显示电路主要包括有集成电路U1、U2、U3及排阻J1、J2，电阻R3、R4、R5、R6、R7、R8，电容CB1、CB2、CB3、CB4、CB5，二极管T2、发光二极管D1、D2、D3、D4，和五个按键B1-B5组成。其中集成电路U1上连有电容CB1-CB5，主要是作为电路防抖作用，避免误动作。按键B1-B5、主要有B1是“加键”用于增加数值或向上查看数据。B2是“减键”用于减少数值或向下查看数据。B3是“模式键”用于设置工作模式。B4是“参数设置键”主要用于对参数的调整及查看相关的数据。B5是“确认键”主要用于参数的保存。排阻J1、J2及集成电路U3。集成电路U3也和电阻R8、发光二极管D1-D4相连，电阻R8也和二极管T2相连，发光二极管D1-D4也分别和电阻R6-R3相连。
图3所示检测电路主要由电阻R8-R13、R31、R32、R35-R40、R49、R50、R53、R54，二极管D5-D8、D11、D12，整流器G1-G3及接线排J1、J6和相关线路组成。其中整流桥G1-G3、二极管D5-D8、D11、D12与相应的电阻、接线排构成信号检测电路，以检测驱动电路的各项参数是否正常。
图4所示驱动电路主要由集成电路ISO01-ISO09，电阻R1-R7、R14-R16、R23-R30、R33、R34、R41-R48、R51、R52，二极管D1-D4、D9、D10，电容C1、C2、C4、C6及接线排J2-J4、J7。其中集成电路ISO01-ISO09与相关电阻、电容及二极管、接线排相连接，主要构成驱动电路单元，通过驱动电路单元可以把相应的控制信号进行放大及隔离，提高电路安全性和可靠性。详细电路连接可参见图4驱动电路图。
图5所示保护电路单元包括集成电路U8、U8A、U8B、U8C、U6、U6A、U6B、U7，二极管D9-D14、ZD24、D25、ZD26、D27、DB1-DB3、ZB1、ZB2，三极管BQ1，运放UB1A、UB1B、UB1C、UB1D及相应的电阻、电容、电感等构成保护电路。详细电路连接可参见图5保护电路图。
图6所示微处理器单元包括单片机U10及U11，集成电路U15、U18、U9、U19、U16、U14、U21A、U21B、U22A、U22B、U23A、U23B及相应的电阻和电容等构成。其中U10是单片机89C51芯片，U11是单片机81C55芯片，其详细电路连接可参见图6微处理器电路图。
图7所示控制电源单元包括集成模块U17、U20、U24及相应的电容、电感等。其中U17是7805集成稳压模块，U20是7808集成稳压模块，U24是7908集成稳压模块。本单元电路用于提供+8V、-8V、+5V三组直流控制电源，，主要提供给各单元模块作为控制电源。其详细电路连接可参见图7控制电源电路图。
权利要求1.一种智能电机节电器，它包括控制电源单元、检测电路单元、驱动电路单元、保护电路单元、微处理器单元，其特征是微处理器单元输出端分别与驱动电路单元、保护电路单元和参数设置单元的输入端相连接；微处理器单元的输入端分别与检测电路单元及参数设置单元的输出端连接；控制电源单元输出端分别与微处理器单元、检测电路、驱动电路和保护电路相连接；驱动电路单元分别连接检测电路单元及保护电路单元。
2.根据权利要求1所述的智能电机节电器，其特征在于微处理器采用了单片机89C51及81C55，单片机89C51连接有逻辑门电路及显示电路。
3.根据权利要求1或2所述的智能电机节电器，其特征在于所述参数设置显示电路主要包括有集成电路、排阻、电阻、电容、二极管、发光二极管、按键组成，其中集成电路上连有电容。
4.根据权利要求1或2所述的智能电机节电器，其特征在于所述驱动、检测电路的集成电路ISO01-ISO09与相应电阻及二极管相连接，构成驱动电路单元，而整流桥、二极管与相应的电阻构成信号检测电路。
5.根据权利要求1或2所述的智能电机节电器，其特征在于所述微处理器单元包括单片机及相应的电阻和电容，保护电路单元由集成电路及相应的电阻、电容构成，+8V、-8V、+5V三组直流控制电源由集成稳压模块7808、7908及7805组成。
专利摘要本实用新型涉及交流电机领域的智能电机节电器，是针对公知的电机存在输出的转动扭力无法配合启动和运行时的负载扭力，直接启动存在“大马拉小车”现象。设计方案是通过相应控制自动输出一个与电机实际使用功率相匹配的功率，达到节电的目的。它包括控制电源单元、检测电路单元、驱动电路单元、保护电路单元、微处理器单元，要点是微处理器单元输出端分别与驱动电路单元、保护电路单元和参数设置单元的输入端相连接；微处理器单元的输入端分别与检测电路单元及参数设置单元的输出端连接；控制电源单元输出端分别与微处理器单元、检测电路、驱动电路和保护电路相连接；驱动电路单元分别连接检测电路单元及保护电路单元，适用于三相异步电动机。
文档编号H02P7/00GK2745275SQ20042002363
公开日2005年12月7日 申请日期2004年6月10日 优先权日2004年6月10日
发明者陈艳艳, 刘闯, 韦红良, 梅昆 申请人:陈艳艳