CN104483868A - 有保护电机功能的投饲机智能无级调速控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了有保护电机功能的投饲机智能无级调速控制器，由保险电路（1）、复位开关（2）、应急开关（3）、自锁电路（4）、变压器（17）T1、整流稳压电路（5）、过零检测电路（15）、单片机（20）U2、电源指示电路（6）、输入设置电路（7）、继电器J1驱动保护电路（16）、继电器J2驱动电路保护电路（10）、抛料指示电路（9）、继电器J1和J2、调速驱动输出电路（11）、取样电路（12）、故障指示电路（8）、输出保护电路（13）、接线端子（14）依电路方式连接构成。本发明采用具有AD口的单片机作为核心控制元件，结构简单，输入设置方便，控制性能好，同步无级调速，可靠地保护电机，值得推广。

Description

有保护电机功能的投饲机智能无级调速控制器

技术领域

本发明涉及控制器，具体涉及有保护电机功能的投饲机智能无级调速控制器。

背景技术

随着水产养殖业的机械化发展，投饲机被广泛地使用，投饲机的工作由控制器来实现的，目前还没有一种稳定的无级调速和有保护抛料电机功能的控制器，即使有的只是采用是时基块与波段开关、阻容元件构成的改变占空比的矩形波，驱动可控硅而改变输出电压的有级调速控制器。由于受电子元件性能、参数精度、机械触点接触不良和使用环境的影响，使机械定时器的故障率极高，电机调速很不稳定，极易堵转，造成电机易烧毁，使用效果极差，不能适应养殖户改变投饲距离的需求。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种投饲距离稳定、不用机械定时器的、有保护电机功能的投饲机智能无级调速控制器，采用有AD端口的单片机作为核心控制元件，输入采用直接调节电位器，输出通过继电器、光耦进行强弱电隔离，保护通过取样电路检测抛料电机负载电流，实现投饲距离无级可调、定时时间的关、1-90分钟和常开的设置、抛撒时间1-9秒钟设置、停顿间隙时间1-17秒钟设置和具有保护抛料电机的功能。

本发明的技术解决方案是：该控制器的电回路由保险电路、复位开关、应急开关、自锁电路、变压器、整流稳压电路、过零检测电路、单片机、电源指示电路、输入设置电路、继电器J1驱动保护电路、继电器J2驱动电路保护电路、抛料指示电路、继电器J1和J2、调速驱动输出电路、取样电路、故障指示电路、输出保护电路、接线端子连接构成，保险电路由保险丝座和***保险丝座内部型腔的保险丝组成；自锁电路由继电器J1的常开触点和复位开关的复位触点构成；输入设置电路由单片机AD端口的脚3、4、5、6与电位器W1、多个弯脚电位器W2-W4、电阻R2-R5、消噪电容C5-C8构成；调速驱动输出电路由单片机的脚11与光耦U3、电阻R13-R15、双向可控硅Q3构成；取样电路由单片机的脚12与光耦U4、取样电阻R18、二极管D8、稳压管DW、电容C13和电阻R20-R21构成；故障指示电路由单片机的脚14与发光二极管DS3和电阻R22构成；过零检测电路由二极管D1-D4、电阻R6-R9、电容C9、三极管Q2构成。

其中，所述控制器由机箱内安装线路板构成，机箱由上下半箱体通过面板和后板联接而成，面板和后板***机箱的卡槽内，后板上安装接线端子，接线端子分别链接启动电容、下料电机和抛料电机，面板上安装启动复位开关、应急开关、保险丝座、定时时间调节电位器、投饲距离调节电位器、抛撒时间调节电位器和停顿时间调节电位器，并印有功能性文字；复位开关、应急开关、单片机、电阻、电容、二极管、发光二极管、三极管、稳压集成块、光耦、双向可控硅、继电器、弯脚电位器焊接在线路板上，线路板通过复位开关、应急开关、弯脚电位器安装在装有保险丝座和电位器的面板上，发光二极管对着面板的发光二极管孔，多个小旋钮安装在多个弯脚电位器W2-W4的柄上，大旋钮安装在电位器W1的柄上，电位器W1的信号线焊接到线路板上，线路板的输出线焊接到装在后板上接线端子的对应的焊接端。

工作时，控制器由220V的交流电源经过保险电路、复位开关与继电器构成的自锁电路，经变压器降压、整流，一路经过零检测电路得到过零信号脉冲，送到单片机INT0口，单片机输出与电网同步的调速驱动信号；一路经稳压电路稳压后得到电路所需的5V工作电压，使单片机按程序指令工作；单片机4个AD端口与电位器、电阻、电容构成定时时间、投饲距离、抛撒时间和停顿时间的输入设置电路，读取输入设置的信息，并进行数据处理，得到控制指令，分别驱动自锁电路、抛料电机按不同转速旋转、下料电机间隙工作；电路工作后，抛料电机先高速旋转3秒钟后转为指定速度，同时取样电路检测取样电阻上的电压，判断抛料电机有无过流超载，下料电机在15秒钟后开始间隙工作，定时时间结束下料电机立即关闭，抛料电机延时10或数十秒钟后关闭。

本发明具有以下优点：①采用具有AD端口的单片机作为控制核心器件，使电路简单，控制精度高，满足用户需求，实现了采用机械定时器、时基电路和模拟电路无法实现的控制功能；②去除了机械定时器在使用过程中容易损坏的故障现象，减少用户维护费用；③采用旋钮调节设置，使操作简单、容易，解决了采用机械按键容易损坏的问题，也解决了采用按键进行功能设置时大多数人不会操作的头疼问题；④采用检测过零脉冲信号和软件程序，使调速输出驱动波形极为稳定，从而使投料距离稳定，输出转矩大；⑤通过检测抛料电机的负载电流的大小，有效地解决了抛料电机因堵料或卡滞而烧毁的故障，保护了电机；⑥通过故障指示电路的显示，信息直观、明了，便于用户发现、排除故障；⑦利用软件程序控制单片机实现了抛料电机高速旋转3秒钟后转为指点速度旋转，下料电机延时15秒钟开机，定时时间结束后，延时10或数十秒钟关闭抛料电机的功能；⑧单片机的INT0端口根据过零检测电路得到过零脉冲信号，利用软件程序输出与电网同步的调速驱动信号，实现抛料电机的无级调速和极低的脉动；⑨利用软件程序控制单片机在定时时间的位置上实现了关和常开的功能；⑩生产过程工序简单，调试方便，降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明的原理图。

图2为图1的实物正视图。

图3为图2后板示意图。

图4为图2俯视剖视图。

图中：1 保险电路，2 复位开关，3 应急开关， 4 自锁电路， 5 整流稳压电路，6 电源指示电路， 7 输入设置电路， 8故障指示电路，9抛料指示电路，10 继电器J2驱动保护电路，11 调速驱动输出电路，12取样电路，13 输出保护电路， 14 接线端子， 15 过零检测电路， 16 继电器J1驱动保护电路， 17 变压器T1，18 小旋钮， 19 弯脚电位器W2-W4， 20单片机， 21保险丝座， 22 大旋钮， 23 电位器W1， 24 机箱， 25、28 启动电容，26 面板，27 后板，29 电源线，30线路板，31发光二极管孔。

具体实施方式

如图1-4所示，该控制器的电回路由保险电路1、复位开关2、应急开关3、自锁电路4、变压器17T1、整流稳压电路5、过零检测电路15、单片机20U2、电源指示电路6、输入设置电路7、继电器J1驱动保护电路16、继电器J2驱动电路保护电路10、抛料指示电路9、继电器J1和J2、调速驱动输出电路11、取样电路12、故障指示电路8、输出保护电路13、接线端子14连接构成，其中：保险电路1由保险丝座21和***保险丝座21内部型腔的保险丝组成；自锁电路4由继电器J1的常开触点和复位开关2的复位触点构成；输入设置电路7由单片机20U2的AD端口的脚3、4、5、6与电位器23W1、多个弯脚电位器19W2-W4、电阻R3-R6、消噪电容C5-C8构成；调速驱动输出电路11由单片机20U2的脚11与光耦U3、电阻R15-R18、双向可控硅Q4构成；取样电路12由单片机20U2的脚12与光耦U4、取样电阻R18、二极管D8、稳压管DW、电容C13和电阻R20-R21构成；故障指示电路8由单片机20U2的脚14与发光二极管DS3和电阻R22构成；过零检测电路15由二极管D1-D4、电阻R7-R11、电容C9、三极管Q2-Q3构成。

其中，所述控制器由机箱24内安装线路板30构成，机箱24由上下半箱体通过面板26和后板27联接而成，面板26和后板27***机箱24的卡槽内，后板27上安装接线端子14，接线端子14分别链接启动电容25、28、下料电机和抛料电机，面板26上安装启动复位开关2、应急开关3、保险丝座21、定时时间调节电位器23W1、多个弯脚电位器19W2-W4，并印有功能性文字；复位开关2、应急开关3、单片机20U2、电阻、电容、二极管、稳压管、发光二极管、三极管、稳压集成块、光耦、双向可控硅、继电器、多个弯脚电位器19W2-W4焊接在线路板30上，线路板30通过复位开关2、应急开关3、弯脚电位器19W2-W4安装在装有保险丝座21和电位器23W1的面板26上，多个发光二极管对着面板26的发光二极管孔31，多个小旋钮18安装在多个弯脚电位器19W2-W4的柄上，大旋钮22安装在电位器23W1的柄上，电位器23W1的信号线焊接到线路板30上，线路板30的输出线焊接到装在后板27上接线端子14的对应的焊接端，电源线29一端穿过后板27穿线孔焊接在对应的位置上。

本发明的有保护电机功能的投饲机智能无级调速控制器中，机箱24内安装电源变压器17。

当电路接入电源，将复位开关2拨向启动位置后，应急开关3置于正常位置，220V的电源经过变压器17转变成9V的交流电，经过二极管D1-D4的整流，一路经过零检测电路15得到过零信号脉冲，送到单片机20U2的INT0口，经单片机20U2处理，输出与电网同步的调速驱动信号；一路经电容C1和C2的滤波降噪，再经过稳压块U1和电容C3、C4，得到平稳的5V直流电，对电路进行供电，使电源指示电路6的发光二极管DS1通过电阻R1得电点亮，单片机20U2按程序指令工作，单片机20U2的脚9输出低电平，通过电阻R10到三极管Q1的基极，使处于开关工作状态的三极管Q1导通，继电器J1线圈得电，常开触点闭合，与复位开关2的复位触点构成自锁，保持电路持续工作，由于单片机20U2脚11下拉为低电平，通过电阻R15使光耦U3工作，抛料电机M1高速旋转3秒钟后，单片机20U2根据设置输入电路6检测到的投饲距离处理后的数据指令，确定单片机20U2脚11输出的波形，使抛料电机M1按指定的转速旋转；单片机20U2的脚7拉高为高电平，使处于开关工作状态的三极管Q4基极电压为高，而不导通，发光二极管DS2没有电流通过而不发光，同时单片机20U2内部开始计时，使脚7在15秒后变为低电平，通过电阻R12，使三极管Q4导通，下料电机M2旋转，发光二极管DS2通过电阻R13而发光；单片机20U2在进入工作时，就反复不停的读取输入设置电路6所设置的定时时间、投饲距离、抛撒时间和停顿时间的数据，通过对数据进行处理，分别得到定时时间、投饲距离、抛撒时间和停顿时间，当在起始一分钟内读到的定时时间保持不变时，则作为定时时间的数值，对该数值进行保存，并以每一分钟减1的倒计时计数；下料电机M2在打开和关闭前的瞬间，实时分别读入抛撒时间和停顿时间，并进行以每一秒减1的倒计时计数，当抛撒时间倒计时等于0时，送入停顿时间，单片机20U2的脚7输出高电平，关闭下料电机M2，当停顿时间倒计时等于0时，送入抛撒时间，单片机20U2的脚7下拉为低电平，打开下料电机M2，如此反复循环，直到定时时间等于0时，单片机20U2的脚7输出高电平，关闭下料电机M2，再延时10或数十秒钟，使单片机20U2的脚9输出高电平，继电器J1断电，常开触点打开，抛料电机M1停转，整个控制器断电，开机定时结束。

在工作过程中，单片机20U2时刻读取定时时间、投饲距离、抛撒时间、停顿时间、过零检测电路15的脉冲信号和监视取样电路是否工作。单片机20U2根据检测到的过零脉冲信号，与电网同步输出调速控制信号；如果投饲距离发生改变，将读取处理后的数值作为控制抛料电机M1转速的新的控制指令，改变其转速，同时，取样电路12检测取样电阻R18上的电压，如果流过取样电阻R18的电流超过抛料电机M1的安全工作电流时，光耦U4导通，使单片机20U2的脚12为低电平，单片机20U2判断确认后，将脚11、7输出高电平，光耦U3和三极管Q4不导通，使抛料电机M1、下料电机M2停止工作，且单片机20U2的脚14由低电平变为高电平，使故障指示电路工作，发光二极管DS3发光，显示故障。如果定时时间发生改变，将读取处理后的数值与定时保存的数值进行比较，如果不同，则将该数值作为新的定时时间数值保存，并按该数值开始重新倒计时；如果读到处理后的数值是关机的指令，单片机20U2立即关闭下料电机M2，并以“10”或数十秒钟开始的减1秒钟的倒计数，为0时整机关闭电源，即抛料电机M1延时10或数十秒钟后关闭。如果读到处理后的数值是常开指令，则定时时间不进行每一分钟减1的处理，单片机20U2的脚9一直下拉为低电平，此时只有断开电源，或旋至关闭位置，才能关闭；当采用外部控制装置来进行控制时，将复位开关2置于外控位置和定时时间旋钮刻度置于常开位置；当本发明的控制器因不可预测原因而导致故障时，只要将应急开关3置于应急位置，使抛料电机M1和下料电机M2工作，进行连续投饵。

Claims (9)

1.有保护电机功能的投饲机智能无级调速控制器，其特征是：该控制器的电回路由保险电路（1）、复位开关（2）、应急开关（3）、自锁电路（4）、变压器（15）T1、整流稳压电路（5）、过零检测电路（15）、单片机（20）U2、电源指示电路（6）、输入设置电路（7）、继电器J1驱动保护电路（16）、继电器J2驱动电路保护电路（10）、抛料指示电路（9）、继电器J1和J2、调速驱动输出电路（11）、取样电路（12）、故障指示电路（8）、输出保护电路（13）、接线端子（14）连接构成，其中：保险电路（1）由保险丝座（21）和***保险丝座（21）内部型腔的保险丝组成。

2.根据权利要求1所述的保护电机功能的投饲机智能无级调速控制器，其特征是：通过取样电路（12）检测取样电阻R18上的电压，如果流过取样电阻R18的电流超过抛料电机M1的安全工作电流时，取样电路（12）工作，经单片机（20）U2判断确认后，关闭抛料电机M1、下料电机M1和使故障指示电路（8）工作。

3.根据权利要求1所述的有保护电机功能的投饲机智能无级调速控制器，其特征是：所述控制器由机箱（24）内安装线路板（30）构成，机箱（24）由上下半箱体通过面板（26）和后板（27）联接而成，面板（26）和后板（27）***机箱（24）的卡槽内，后板（27）上安装接线端子（14），接线端子（14）分别链接启动电容（25、28）、下料电机和抛料电机，面板（26）上安装启动复位开关（2）、应急开关（3）、保险丝座（21）、定时时间调节电位器（23）W1、多个弯脚电位器（19）W2-W4，并印有功能性文字；复位开关（2）、应急开关（3）、单片机（20）U2、电阻、电容、二极管、稳压管、发光二极管、三极管、稳压集成块、光耦、双向可控硅、继电器、多个弯脚电位器（19）W2-W4焊接在线路板（30）上，线路板（30）通过复位开关（2）、应急开关（3）、弯脚电位器（19）W2-W4安装在装有保险丝座（21）和电位器（23）W1的面板（26）上，发光二极管对着面板（26）的发光二极管孔（31），多个小旋钮（18）安装在多个弯脚电位器（19）W2-W4的柄上，大旋钮（22）安装在电位器（23）W1的柄上，电位器（23）W1的信号线焊接到线路板（30）上，线路板（30）的输出线焊接到装在后板（27）上接线端子（14）的对应的焊接端，电源线（29）的一端穿过后板（27）穿线孔焊接到对应的位置上。

4.根据权利要求1所述的有保护电机功能的投饲机智能无级调速控制器，其特征是：输入设置电路（7）由单片机（20）U2的脚3、4、5、6与电阻R3-R6、电位器（23）W1、多个弯脚电位器（19）W2-W4和电容C5-C8构成。

5.根据权利要求1所述的有保护电机功能的投饲机智能无级调速控制器，其特征是：自锁电路（4）由继电器J1的常开触点和复位开关（2）的复位触点构成。

6.根据权利要求1所述的有保护电机功能的投饲机智能无级调速控制器，其特征是：调速驱动输出电路（11）由单片机（20）U2的端口11与光耦U3、可控硅Q5、电容C11、多个电阻构成。

7.根据权利要求1所述的有保护电机功能的投饲机智能无级调速控制器，其特征是：取样电路（12）由单片机（20）U2的脚12与光耦U4、取样电阻R18、二极管D8、稳压管DW、电容C13和电阻R20-R21构成。

8.根据权利要求1所述的有保护电机功能的投饲机智能无级调速控制器，其特征是：故障指示电路（8）由单片机（20）U2的脚14与发光二极管DS3和电阻R22构成。

9.根据权利要求1所述的有保护电机功能的投饲机智能无级调速控制器，其特征是：过零检测电路（15）由二极管D1-D4、电阻R7-R11、电容C9和三极管Q2-Q3构成。