一种电机运行监控及控制电路的制作方法

本技术涉及电机监控，尤其是涉及一种电机运行监控及控制电路。

背景技术：

1、伺服电机具备高精度和高重复性的位置、速度和力矩控制，以及快速的动态响应和跟踪性能，另外，伺服电机还具有较强的抗过载能力，能够在短时间内承受过载负载，不会损坏电机，因此，伺服电机凭借其各方面的优势，已经作为车辆上的重要驱动元件广泛使用。

2、但是，在特种专用车辆上，由于电机所处的运行环境复杂，现有技术中对于电机运行环境的监控不够全面，无法满足特种专用车辆对于电机高稳定高安全运行的需求。

技术实现思路

1、为了实现对电机运行环境的全方位监控，保证电机高稳定高安全运行，本技术提供一种电机运行监控及控制电路。

2、本技术提供一种电机运行监控及控制电路，采用如下的技术方案：电路包括：主控、母线电压放大模块、ad转换模块和报警驱动模块；所述母线电压放大模块分别与外部母线电压采集设备和所述ad转换模块连接；所述主控分别与所述ad转换模块、报警驱动模块、外部传感设备和电机连接；所述报警驱动模块与外部报警设备连接；

3、所述母线电压放大模块，用于接收所述母线电压采集设备输出的母线电压信号，并将所述母线电压信号进行放大处理后输出至ad转换模块；所述母线电压信号表征电机的供电电压的大小；

4、所述ad转换模块，用于将所述母线电压信号进行模数转换后输出至所述主控；

5、所述主控，用于基于所述母线电压信号，判断电机的供电电压是否超出电压阈值，若是，则切断供电电源与电机的供电通路；

6、所述传感设备用于监控电机的运行状况，并当电机运行异常时，生成对应的报警信号并输出至主控；

7、所述主控，用于基于所述报警信号，确定电机运行出现异常，则主控生成报警驱动信号并输出至报警驱动模块；

8、所述报警驱动模块，用于基于所述报警驱动信号，驱动所述报警设备发出警报。

9、通过采用上述技术方案，不仅通过母线电压采集设备将采集到的母线电压实时传输至主控，由主控监控母线电压的大小，当母线电压过高时执行对应的保护动作；还通过传感设备实时监控电机的运行，并当电机运行异常时，及时通过主控驱动报警设备发出警报，提醒工作人员进行处理，通过对电机运行状况的全方位监控，使电机稳定安全运行，解决了现有技术中对电机运行环境的监控不够全面，无法满足特种专用车辆对于电机高稳定高安全运行需求的问题。

10、在一个具体的可实施方案中，所述母线电压放大模块包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电容c1、电容c2和运算放大器u1；

11、所述电阻r1的第一端分别与母线电压采集设备和电阻r2的第一端连接；所述电阻r2的第二端分别与电容c1的第一端、电阻r4的第一端和运算放大器u1的同相输入端连接；电容c1的第二端和电阻r4的第二端均接地；电阻r1的第二端分别与母线电压采集设备和电阻r3的第一端连接，电阻r3的第二端分别与电阻r5的第一端、电容c2的第一端和运算放大器u1的反相输入端连接；运算放大器u1的输出端分别与电阻r5的第二端、电容c2的第二端和ad转换模块连接。

12、通过采用上述技术方案，通过母线电压放大模块的具体电路设计，将采集到的母线电压信号进行放大处理，避免母线电压信号在传输过程中的损耗，保证主控对母线电压是否超出电压阈值的判断更加准确。

13、在一个具体的可实施方案中，所述报警驱动模块包括电阻r6、电阻r7、电阻r8、三极管q1、mos管q3、第一光耦、保险丝f1；所述第一光耦包括发光二极管d1和三极管q2；

14、所述电阻r6的第一端与所述主控连接，电阻r6的第二端与三极管q1的基极连接；三极管q1的发射极接地，三极管q1的集电极与发光二极管d1的负极连接，发光二极管d1的正极与电阻r7的第一端连接，电阻r7的第二端连接电源电压vcc2；

15、所述三极管q2的发射极接地，三极管q2的集电极分别与电阻r8的第一端和mos管q3的栅极连接；电阻r8的第二端和mos管q3的源极均连接电源电压vcc3；mos管q3的漏极与保险丝f1串联后，连接至报警设备。

16、通过采用上述技术方案，通过报警驱动模块的具体电路设计，当主控输出报警驱动信号时，流经第一光耦中发光二极管d1的电流发生变化，从而使三极管q2的通断状态发生变化，则报警设备输入端的电平发生变化，报警设备及时感知电平变化，从而发出警报。

17、在一个具体的可实施方案中，电路还包括：da转换模块和转速信号放大模块；所述da转换模块分别与主控和转速信号放大模块连接，所述转速信号放大模块与外部显示设备连接；

18、所述主控，用于实时获取电机的转速，并基于所述电机的转速生成对应的转速信号，并将所述转速信号输出至所述da转换模块；

19、所述da转换模块，用于将所述转速信号进行数模转换后输出至所述转速信号放大模块；

20、所述转速信号放大模块，用于将所述转速信号进行放大处理后输出至显示设备，使所述显示设备实时显示电机的转速。

21、通过采用上述技术方案，通过主控获取电机的转速，并将电机转速进行实时显示，便于工作人员及时掌握电机转动情况并调整电机转速。

22、在一个具体的可实施方案中，所述转速信号放大模块包括依次连接的运算放大模块和跟随模块；所述运算放大模块包括电阻r9、电阻r10、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13、滑动电阻r14、电阻r15、电阻r16、电阻r17、运算放大器u2a和运算放大器u2b；

23、所述运算放大器u2a的同相输入端与电阻r9的第一端和电阻r10的第一端连接；电阻r9的第二端与da转换模块连接，电阻r10的第二端接地；所述运算放大器u2a的反相输入端配置电压vref，运算放大器u2a的反相输入端还与电阻r11的第一端连接；所述运算放大器u2a的输出端分别与电阻r11的第二端和电阻r12的第一端连接；

24、所述r12的第二端分别与电阻r13的第一端、电阻r15的第一端、运算放大器u2b的同相输入端和滑动电阻r14的滑动触点连接；滑动电阻r14的输入端和输出端分别对应连接电源电压p15v和电源电压n15v；电阻r15的第二端接地；运算放大器u2b的反相输入端分别与电阻r17的第一端和电阻r16的第一端连接；电阻r17的第二端接地；运算放大器u2b的输出端分别与电阻r16的第二端和跟随模块的输入端连接。

25、通过采用上述技术方案，通过运算放大模块将转速信号进行初次放大，再通过跟随模块将放大后的转速信号稳定输出至显示设备，通过转速信号放大模块，提高了转速信号的驱动能力。

26、在一个具体的可实施方案中，所述跟随模块包括电阻r18、电阻r19、电阻r20、电阻r21、电阻r22、运算放大器u3a、运算放大器u3b和保险丝f2；

27、所述运算放大器u3a的同相输入端分别与运算放大模块的输出端、运算放大器u3b的同相输入端和电阻r18的第一端连接；电阻r18的第二端接地；运算放大器u3a的反相输入端与电阻r19的第一端连接，运算放大器u3a的输出端分别与电阻r19的第二端和电阻r20的第一端连接；

28、所述运算放大器u3b的反相输入端与电阻r22的第一端连接，运算放大器u3b的输出端分别与电阻r22的第二端和电阻r21的第一端连接；电阻r21的第二端分别与电阻r20的第二端和保险丝f2的第一端连接，保险丝f2的第二端连接所述显示设备。

29、在一个具体的可实施方案中，电路还包括：上电信号获取模块和上电驱动模块；所述上电信号获取模块分别与外部电机手动上电设备和主控连接；所述上电驱动模块分别与主控和外部继电器连接；

30、所述主控，用于通过所述上电信号获取模块，接收所述电机手动上电设备输出的上电信号；

31、所述主控，还用于基于所述上电信号，判断需执行电机上电操作，则所述主控生成上电驱动信号，并通过所述上电驱动模块，驱动所述继电器导通电机的供电通路，使电机通电。

32、通过采用上述技术方案，本技术的控制电路还具备控制电机上电的功能，当工作人员手动操作电机手动上电设备，控制电机上电时，主控通过上电信号获取模块及时感知电机手动上电设备输出的上电信号，判断出需要执行上电操作，并通过上电驱动模块，导通电机的供电通路。

33、在一个具体的可实施方案中，所述上电信号获取模块包括电阻r23、电阻r24、电阻r25、电阻r26、二极管d2、第二光耦、电容c4；所述第二光耦包括发光二极管d3和三极管q4；

34、所述电阻r23的第一端与所述电机手动上电设备连接，电阻r23的第二端分别与电阻r24的第一端和二极管d2的负极连接；电阻r24的第二端与发光二极管d3的正极连接，发光二极管d3的负极与二极管d2的正极连接，发光二极管d3的负极还接地；

35、所述三极管q4的集电极分别与电阻r25的第一端和电阻r26的第一端连接；电阻r25的第二端连接电源电压vcc4；三极管q4的发射极接地；电阻r26的第二端分别与电容c4的第一端和主控连接；电容c4的第二端接地。

36、通过采用上述技术方案，上电信号获取模块的具体电路设计，由第二光耦传递上电信号，并实现外部电机手动上电设备与主控之间的电气隔离，提高了电路的安全性。

37、在一个具体的可实施方案中，所述上电驱动模块包括电阻r27、电阻r28、电阻r29、三极管q5、mos管q7、保险丝f3和第三光耦；所述第三光耦包括发光二极管d4和三极管q6；

38、所述电阻r27的第一端与主控(1)连接，电阻r27的第二端与三极管q5的基极连接；三极管q5的发射极接地；三极管q5的集电极与发光二极管d4的负极连接；发光二极管d4的正极与电阻r28的第一端连接，电阻r28的第二端连接电源电压vcc5；

39、三极管q6的集电极分别与电阻r29的第一端和mos管q7的栅极连接；三极管q6的发射极接地；电阻r29的第二端分别与mos管q7的源极和电源电压vcc6连接；mos管q7的漏极与保险丝f3串联连接后，连接至继电器。

40、通过采用上述技术方案，上电驱动模块的具体电路设计，由第三光耦传递上电驱动信号，并实现继电器与主控之间的电气隔离，提高了电路的安全性。

41、综上所述，本技术的技术方案至少包括以下有益技术效果：

42、1、本技术的监控及控制电路，不仅通过母线电压采集设备将采集到的母线电压实时传输至主控，由主控监控母线电压的大小，当母线电压过高时执行对应的保护动作；还通过传感设备实时监控电机的运行，并当电机运行异常时，及时通过主控驱动报警设备发出警报，提醒工作人员进行处理，通过对电机运行状况的全方位监控，使电机稳定安全运行，解决了现有技术中对电机运行环境的监控不够全面，无法满足特种专用车辆对于电机高稳定高安全运行需求的问题；

43、2、通过主控获取电机的转速，并将电机转速进行实时显示，便于工作人员及时掌握电机转动情况并调整电机转速；

44、3、本技术的电路还具备控制电机上电的功能，当工作人员手动操作电机手动上电设备，控制电机上电时，主控通过上电信号获取模块及时感知电机手动上电设备输出的上电信号，判断出需要执行上电操作，并通过上电驱动模块，导通电机的供电通路。