电机转动圈数检测装置、方法和钢筋捆扎机与流程
本发明涉及电机转动技术领域，特别涉及电机转动圈数检测装置、方法和钢筋捆扎机。
背景技术
随着近年来国内人力成本的不断提高，同时，人们对工作环境及劳动强度的诉求也越来越多，特别是建筑行业的高强度劳动及艰苦的工作环境尤为突出。同样，在欧美发达国家，企业不仅为了应对较高的劳动力成本以及较低的工作效率和工作质量，还要应对个人对工作强度不满等诸多诉求。因而，如何实现工业自动化已经是整个社会发展的重要课题，于是，高效率低强度的生产工具慢慢被人们所接受，其中也包括钢筋捆扎机。
这些高效率低强度的生产工具中，通常通过电机提供动力进行工作，因此需要通过控制电机转动圈数来控制完成相应的工作；例如在钢筋捆扎机上，需要通过控制电机的转动圈数为实现送丝和扭丝的工作。为检测电机的转动圈数，需要在电机上设置信号反馈装置，现有技术中检测电机转动圈数的信号反馈装置通常安装在电机11减速箱的输出轴1上，如图1中所示，需要通过电机减速箱这个中间环节后才能检测电机转动圈数，因此检测精度受到限制，加上传动部件附件空间限制，传动部件油污等杂质的影响，致使信号反馈装置需要做到体积小且抗外部因素能力强。在该恶劣环境位置中使用限制了更高精度信号反馈装置的使用。
其中常用信号反馈装置是通过信号采集板，采集带有磁铁的信号反馈装置，通过磁场的变化，反馈机构传递情况。由于磁铁相互之间有磁场的影响，限制了圆周尺寸上磁铁的布置数量和间距，从而限制了精度提升。以钢筋捆扎机为例，由于现有的机器传动出丝长度精度误差大，出丝过长或过短导致机器扭节过松或扭断，不能实现绑扎钢筋的作用，从而导致铁丝浪费。
另外，针对于生产工具的电机，即使电机箱体内部也自带了风叶降温,但由于空间的约束，能力有限，电机的温升比较高，长期在高温情况下运行，会缩短电机的寿命。以钢筋捆扎机为例，电机长期在高温下使用，会降低电机的性能和寿命。
技术实现要素：
本发明的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种电机转动圈数检测装置，通过该装置能够精确的检测出电机转动圈数，并且在检测过程中能够同时对电机进行散热，提高了电机的使用寿命。
本发明的第二目的在于提供一种第一目的中电机转动圈数检测装置实现的电机转动圈数检测方法。
本发明的第三目的在于提供一种电机转动圈数检测装置，通过该装置能够更加精确的检测出电机转动圈数，并且在检测过程中能够同时对电机进行散热，提高了电机的使用寿命。
本发明的第四目的在于提供一种第三目的中电机转动圈数检测装置实现的电机转动圈数检测方法。
本发明的第五目的在于提供一种包括上述电机转动圈数检测装置的钢筋捆扎机，该钢筋捆扎机提高了送丝的精准度，有效的节省了耗料。
本发明的第一目的通过下述技术方案实现：一种电机转动圈数检测装置，包括风扇、记数圈、信号反馈单元以及主控单元；
所述风扇安装在电机尾端的转轴上；
所述记数圈可安装一个或多个磁铁，各磁铁分别对应设置在风扇的各扇叶上，跟随风扇的扇叶进行转动；
所述信号反馈单元为设置在风扇周围的霍尔传感器，用于将感应到的磁场强度信号转变成电平信号；
所述信号反馈单元连接主控单元，由主控单元根据霍尔传感器发送的电平信号计算出电机转动圈数。
优选的，所述记数圈中磁铁的数量为1～8个，所述风扇的扇叶为2～12片，其中每个磁铁分别设置在不同的扇叶上；
主控单元为单片机，所述主控单元通过电机驱动器连接电机，用于控制电机的工作状态。
本发明的第二目的通过下述技术方案实现：一种第一目的所述的电机转动圈数检测装置实现的电机转动圈数检测方法，步骤如下：
当电机转动时，带动风扇扇叶上的磁铁转动；
设置在风扇周围的霍尔传感器将检测到磁场强度的信号转变成电平信号并实时的传输给主控单元；其中，当霍尔传感器检测到磁场强度信号大于一定值时，则发送第一电平信号至主控单元，否则发送第二电平信号至主控单元；
主控单元根据接收到的电平信号变化情况进行计数，并且根据计数值确定出电机的当前转动圈数。
优选的，主控单元通过以下方式进行计数：当接收到的第一电平信号转换成第二电平信号时和/或第二电平信号转换成第一电平信号时，计数值加一；
所述第一电平信号和第二电平信号指的是高电平和低电平信号，其中当第一电平信号为高电平信号时，第二电平信号为低电平信号；当第一电平信号为低电平信号时，第二电平信号为高电平信号。
本发明的第三目的通过下述技术方案实现：一种电机转动圈数检测装置，包括风扇、信号反馈单元以及主控单元；
所述风扇安装在电机尾端的转轴上；
所述信号反馈单元为光电耦合器，所述光电耦合器设置在风扇周围，所述风扇作为记数圈，风扇转动时各扇叶依次经过光电耦合器；
所述信号反馈单元连接主控单元，由主控单元根据光电耦合器发送的信号计算出电机转动圈数。
优选的，所述风扇的扇叶为2～12片；所述主控单元为单片机，主控单元通过电机驱动器连接电机。
优选的，所述光电耦合器为u形状开口，光电耦合器包括光源和受光器，其中光源设置在u形状开口的一边，受光器设置在u形状开口的另一边；风扇转动时，各扇叶依次穿过光电耦合器的u形状开口；
或者所述光电耦合器包括光电传感器st188，其中光电传感器st188包括红外发射管及红外接收器；所述红外发射管及红外接收器位于风扇的同一侧。
本发明的第四目的通过下述技术方案实现：一种第三目的所述的电机转动圈数检测装置实现的电机转动圈数检测方法，步骤如下：
电机的转轴转动，带动电机尾部转轴上的风扇转动，风扇的各扇叶依次经过光电耦合器；
当风扇的各扇叶即遮光部分经过光电耦合器时，此时光电耦合器输出第一电平信号到主控单元；当风扇的两个扇叶之间的间隙经过光电耦合器时，即透光部分经过光电耦合器时，则光电耦合器输出第二电平信号到主控单元；
主控单元根据接收到的电平信号变化情况进行计数，并且根据计数值确定出电机的当前转动圈数。
优选的，主控单元通过以下方式进行计数：当接收到的第一电平信号转换成第二电平信号时和/或第二电平信号转换成第一电平信号时，计数值加一；
所述第一电平信号和第二电平信号指的是高电平和低电平信号，其中当第一电平信号为高电平信号时，第二电平信号为低电平信号；当第一电平信号为低电平信号时，第二电平信号为高电平信号。
本发明的第五目的通过下述技术方案实现：一种钢筋捆扎机，包括上述第一目的和第三目的提供的电机转动圈数检测装置，所述电机包括钢筋捆扎机的送丝电机。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明一种电机转动圈数检测装置中，包括风扇、记数圈、信号反馈单元以及主控单元；风扇安装在电机尾端的转轴上；记数圈包括多个磁铁，各磁铁分别对应设置在风扇的各扇叶上，跟随风扇的扇叶进行转动；信号反馈单元为设置在风扇周围的霍尔传感器；其中，设置在电机尾部转轴的风扇转动将带动扇叶上的磁铁转动，霍尔传感器通过感应磁场强度的变化情况输出相应的电平至主控单元，主控单元根据接收的电平信号变化情况计算出电机转动圈数。在本发明中，风扇、磁铁和信号反馈单元均位于电机的尾部，由于磁铁是设置在电机尾部风扇上的，因此本发明装置直接检测的是电机的转动圈数，相比现有技术中将信号反馈装置布置与电机减速箱输出轴上，本发明不再需要通过中间环节即可计算出电机的转动圈数，当和现有技术采用相同大小圆径和相等数量磁铁组成计数圈时，本发明电机转动圈数检测的精度是在原有精度基础上提高相应倍数的减速箱传动比的值。由于风扇、磁铁和信号反馈单元设置在电机尾部的，环境比较宽敞，相比现有技术信号反馈装置的位置，本发明装置受到环境的限制将大大减小，磁铁因为相互之间磁场的影响而使得圆周尺寸上布置数量和间距的限制也将大大减小。另外，本发明中风扇带动磁铁转动进行电机转动圈数检测的同时，也能够加强机器内部空气流动，使电机在高负荷频繁工作时产生的热量快速散发出去，极大的提升了电机寿命。
(2)本发明一种电机转动圈数检测装置中，包括风扇、信号反馈单元以及主控单元；风扇安装在电机尾端的转轴上，信号反馈单元为光电耦合器，光电耦合器设置在风扇周围；风扇作为记数圈；光电耦合器元连接主控单元，风扇转动时各扇叶依次经过光电耦合器，风扇扇叶和扇叶之间间隙经过光电耦合器时，分别输出高低电平信号到主控单元，主控单元通过读取光电耦合器输出的电平信号变化判断电机转动圈数。在本发明中，风扇和信号反馈单元均位于电机的尾部，由于风扇的转动圈数直接反应了电机的转动圈数，因此本发明装置直接检测的是电机的转动圈数，相比现有技术中将信号反馈装置布置与电机减速箱输出轴上，本发明不再需要通过中间环节即可计算出电机的转动圈数，转动圈数检测的精度有了更大的提高。由于风扇、信号反馈单元设置在电机尾部的，环境比较宽敞，相比现有技术信号反馈装置的位置，本发明装置受到环境的限制将大大减小。另外，本发明中通过风扇转动穿过光电耦合器实现电机转动圈数的检测同时，也能够加强机器内部空气流动，使电机在高负荷频繁工作时产生的热量快速散发出去，极大的提升了电机寿命。
(3)本发明的钢筋捆扎机中包括上述其中一种电机转动圈数检测装置，电机为送丝电机，其中送丝电机的转动圈数决定着钢筋捆扎机每次捆扎时的出丝长度，由于本发明中电机转动圈数检测装置针对电机转动圈数的检测更加准确，因此本发明的钢筋捆扎机能够大大提高送丝的精准度，从而有效的节省了耗料。
附图说明
图1是现有技术中电机信号反馈装置安装位置示意图。
图2是本发明实施例1中电机转动圈数检测装置安装位置示意图。
图3是本发明实施例1记数圈结构示意图。
图4是本发明实施例2中电机转动圈数检测装置安装位置示意图。
图5a和5b是本发明实施例2中光电耦合器电路原理图。
图6a和6b是本发明钢筋捆扎机的部分结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例公开了一种电机转动圈数检测装置，包括风扇、记数圈、信号反馈单元以及主控单元。
如图2所示，风扇3安装在电机尾端的转轴上。
如图3中所示，记数圈包括多个磁铁21，各磁铁21分别对应设置在风扇3的各扇叶上，跟随风扇的扇叶进行转动。在本实施例中，记数圈中磁铁的数量为1～8个，风扇的扇叶为2～12片，其中每个磁铁分别设置在不同的扇叶上。
如图2中所示，信号反馈单元为设置在风扇周围的霍尔传感器2，用于将感应到磁场强度信号转变成电平信号。
信号反馈单元连接主控单元，由主控单元根据霍尔传感器发送的电平信号计算出电机转动圈数。在本实施例中，主控单元可以采用单片机。主控单元通过电机驱动器连接电机，通过主控单元可以控制电机的工作状态。
本实施例还公开了一种上述电机转动圈数检测装置实现的电机转动圈数检测方法，步骤如下：
当电机转动时，带动风扇扇叶上的磁铁转动；
设置在风扇周围的霍尔传感器将检测到磁场强度的信号转变成电平信号并实时的传输给主控单元；其中，当霍尔传感器检测到磁场强度信号大于一定值时，则发送第一电平信号至主控单元，否则发送第二电平信号至主控单元；在本实施例中，第一电平信号和第二电平信号指的是高电平信号和低电平信号，其中当第一电平信号为高电平信号时，第二电平信号为低电平信号；当第一电平信号为低电平信号时，第二电平信号为高电平信号。
主控单元根据接收到的电平信号变化进行计数，并且根据计数值确定出电机的当前转动圈数。在本实施例中，主控单元通过以下方式进行计数：当接收到的第一电平信号转换成第二电平信号时和/或第二电平信号转换成第一电平信号时，计数值加一。
在本实施例中，若风扇的扇叶数为8片，磁铁个数为4个，其中每隔一个扇叶上放置一个磁铁。若主控单元是在接收到第一电平信号转换成第二电平信号时或第二电平信号转换成第一电平信号时计数值加1，那么电机每转动一圈，计数值将增大4；主控单元根据计数值除以4得到值获取到电机转动圈数，其中若计数值除以4分别为a、
在本实施例中，主控单元实时的将当前计数值与预先设定值进行比较，若当前计数值与预先设定值相等，则通过电机驱动器控制电机停止转动。
在本实施例中，风扇、磁铁和信号反馈单元均位于电机的尾部，由于磁铁是设置在电机尾部风扇上的，因此本实施例装置直接检测的是电机的转动圈数，相比现有技术中将信号反馈装置布置与电机减速箱输出轴上，本实施例不再需要通过中间环节即可计算出电机的转动圈数，当和现有技术采用相同大小圆径和相等数量磁铁组成计数圈时，本实施例电机转动圈数检测的精度是在原有精度基础上提高相应倍数的减速箱传动比的值。由于风扇、磁铁和信号反馈单元设置在电机尾部的，环境比较宽敞，相比现有技术信号反馈装置的位置，本实施例装置受到环境的限制将大大减小，磁铁因为相互之间磁场的影响而使得圆周尺寸上布置数量和间距的限制也将大大减小。另外，本实施例中风扇带动磁铁转动进行电机转动圈数检测的同时，也能够加强机器内部空气流动，使电机在高负荷频繁工作时产生的热量快速散发出去，极大的提升了电机寿命。
实施例2
本实施例公开了一种电机转动圈数检测装置，包括风扇、信号反馈单元以及主控单元；
如图4中所示，风扇安装在电机尾端的转轴上；
信号反馈单元为光电耦合器4，光电耦合器设置在风扇周围，风扇作为记数圈，风扇转动时各扇叶依次经过光电耦合器；在本实施例中，风扇的扇叶为2～12片。
信号反馈单元连接主控单元，由主控单元根据光电耦合器发送的信号计算出电机转动圈数。在本实施例中，主控单元为单片机。主控单元通过电机驱动器连接电机。
本实施例中，如图4中所示，光电耦合器可以为u形状开口，其中光源设置在u形状开口的一边，受光器设置在u形状开口的另一边；风扇转动时，各扇叶依次穿过光电耦合器的u形状开口。光电耦合器中光源和受光器处于风扇的两侧。当扇叶穿过光电耦合器的u形状开口时，受光器接收不到光信号，此时光电耦合器输出对应电平信号(高电平或低电平)到主控单元；当风扇的两个扇叶之间的间隙穿过光电耦合器的光源和受光器之间时，光源发射出的光线将被受光器接收，光电耦合器输出另一电平信号(低电平或高电平)到主控单元。
本实施例中光电耦合器也可以是以下结构，光电耦合器包括光电传感器st188和比较器，两者连接关系可以如图5a和5b所示，其中光电传感器st188由高功率红外发射管及高灵敏的红外接收器组成，检测距离在4～13mm之间，红外发射管及红外接收器位于风扇的同一侧。红外接收器在接收到漫反射回来的红外光时导通，根据如图5a和5b所示接线方式的不同，检测输出也有相应的变化，可以输出高电平(接近+5v)或低电平(接近0v)，再经过比较器转换为单片机可识别的数字信号，其中当风扇的扇叶穿过红外发射管和红外接收器时，红外接收器会接收到物体漫反射回来的红外光，从而使得其中的晶体管导通，光电耦合器输出相应数字信号到主控单元。
如图5a所示，光电耦合器中，红外发射管一端连接电源，另一端通过电阻接地，红外接收器的一端接电源，另一端通过电阻接地，同时另一端连接比较器的正相输入端，比较器的反相输入端连接滑线变阻器的滑动端，滑线变阻器的两端分别对应接电源和地；比较器的输出端连接主控单元的io端口，同时比较器的输出端通过一电阻接电源以及通过一电阻连接发光二极管后接地。这种情况下，光电耦合器输出高电平时，表示风扇的扇叶穿过红外发射管和红外接收器之间。光电耦合器输出低电平时，表示风扇的扇叶之间间隙穿过红外发射管和红外接收器之间。
如图5b所示，光电耦合器中，红外发射管一端连接电源，另一端通过电阻接地，红外接收器的一端连接比较器的正相输入端，并且通过电阻接电源，另一端接地；比较器的反相输入端连接滑线变阻器的滑动端，滑线变阻器的两端分别对应接电源和地；比较器的输出端连接主控单元的io端口，同时比较器的输出端通过一电阻接电源以及通过一电阻连接发光二极管后接地。这种情况下，光电耦合器输出低电平时，表示风扇的扇叶穿过红外发射管和红外接收器之间。光电耦合器输出高电平时，表示风扇的扇叶之间间隙穿过红外发射管和红外接收器之间。
本实施例还公开了一种上述电机转动圈数检测装置实现的电机转动圈数检测方法，步骤如下：
电机的转轴转动，带动电机尾部转轴上的风扇转动，风扇的各扇叶依次经过光电耦合器；
当风扇的各扇叶即遮光部分经过光电耦合器时，此时光电耦合器输出第一电平信号到主控单元；当风扇的两个扇叶之间的间隙经过光电耦合器时，即透光部分经过光电耦合器时，则光电耦合器输出第二电平信号到主控单元；在本实施例中，若光电耦合器为上述所述的u形状开口，则当风扇的各扇叶穿过光电耦合器的光源和受光器之间时，光源发射出的光线将被记数圈的遮光部分遮挡，受光器接收不到光信号，此时光电耦合器输出第一电平信号到主控单元；当风扇的两个扇叶之间的间隙穿过光电耦合器的光源和受光器之间时，光源发射出的光线将被受光器接收，光电耦合器输出第二电平信号到主控单元；在本实施例中，若光电耦合器为上述包括光电传感器st188和比较器的情况时，则当风扇的扇叶穿过光电耦合器时，红外接收器会接收到物体漫反射回来的红外光，从而使得其中的晶体管导通，光电耦合器输出相第一电平信号到主控单元。当风扇的扇叶间隙穿过光电耦合器时，红外接收器将不能接收到物体漫反射回来的红外光，因此晶体管不导通，光电耦合器输出第二电平信号到主控单元。
主控单元根据接收到的电平信号变化进行计数，并且根据计数值确定出电机的当前转动圈数。在本实施例中，主控单元通过以下方式进行计数：当接收到的第一电平信号转换成第二电平信号时和/或第二电平信号转换成第一电平信号时，计数值加一。在本实施例中，第一电平信号和第二电平信号指的是高电平信号和低电平信号，其中当第一电平信号为高电平信号时，第二电平信号为低电平信号；当第一电平信号为低电平信号时，第二电平信号为高电平信号。
本实施例中，若风扇的扇叶为8片，则若主控单元是在接收到第一电平信号转换成第二电平信号时或第二电平信号转换成第一电平信号时计数值加1，那么电机每转动一圈，计数值将增大8；主控单元根据计数值除以8得到值获取到电机转动圈数，其中若计数值除以8分别为a、
在本实施例中，主控单元实时的将当前计数值与预先设定值进行比较，若当前计数值与预先设定值相等通过电机驱动器控制电机停止转动。
在实施例中，风扇和信号反馈单元均位于电机的尾部，由于风扇的转动圈数直接反应了电机的转动圈数，因此本实施例装置直接检测的是电机的转动圈数，相比现有技术中将信号反馈装置布置与电机减速箱输出轴上，本实施例不再需要通过中间环节即可计算出电机的转动圈数，转动圈数检测的精度有了更大的提高。由于风扇、信号反馈单元设置在电机尾部的，环境比较宽敞，相比现有技术信号反馈装置的位置，本实施例装置受到环境的限制将大大减小。另外，本实施例中通过风扇转动穿过光电耦合器实现电机转动圈数的检测同时，也能够加强机器内部空气流动，使电机在高负荷频繁工作时产生的热量快速散发出去，极大的提升了电机寿命。
实施例3
在本实施例公开了一种钢筋捆扎机，该钢筋捆扎机包括上述实施例1或实例2电机转动圈数检测装置，如图6a和6b所示，其中电机包括钢筋捆扎机的送丝电机。
由于本实施例中电机转动圈数检测装置针对电机转动圈数的检测更加准确，因此本实施例的钢筋捆扎机能够大大提高送丝的精准度，从而有效的节省了耗料。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
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