CN209860580U - 智能电机保护器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电机保护装置，具体涉及智能电机保护器，包括控制器、电机驱动电路、ADC采样电路和降压选通电路，ADC采样电路连接控制器，控制器连接降压选通电路、电机驱动电路，降压选通电路连接电机驱动电路，电机驱动电路连接电机；本实用新型提供的技术方案能够有效克服现有技术所存在的电路结构复杂、监测效果较差的缺陷。

Description

智能电机保护器

技术领域

本实用新型涉及电机保护装置，具体涉及智能电机保护器。

背景技术

随着配电***的发展，为了保证低压供配电***的电机安全稳定运行，预防电机在使用中烧毁或引发重大安全事故，低压配电***的电机配电回路都要安装智能电机保护器。现在的电机保护器主要以单片机作为微控制器，可实现电机的智能化综合保护。电机保护器对前端采集的电流、电压信号数据进行计算，根据计算出的实时数据，对过流、断相、堵转、过载、漏电、过压、欠压、不平衡度等多种故障进行判断处理，对电机进行保护和故障报警，有的还具有远程通讯功能，可通过监控***实现对多台联网电机保护器在线监视。

目前，一般通过三相电流互感器，放大、检测、延时、调整和执行继电器来保护电机，先通过电流互感器检测感应电流缺相或大于预设值，经放大器放大，使继电器驱动。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术所存在的上述缺点，本实用新型提供了智能电机保护器，能够有效克服现有技术所存在的电路结构复杂、监测效果较差的缺陷。

(二)技术方案

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：

智能电机保护器，包括控制器、电机驱动电路、ADC采样电路和降压选通电路，所述ADC采样电路连接所述控制器，所述控制器连接所述降压选通电路、电机驱动电路，所述降压选通电路连接电机驱动电路，所述电机驱动电路连接电机；

所述ADC采样电路用于采样电机运行电流并转换为数字信号输入所述控制器；

所述控制器用于根据电机运行电流选择正常运行、降压运行或停止运行，降压运行通过所述降压选通电路实现，停止运行通过所述控制器切断所述电机驱动电路输入实现。

优选地，所述控制器采用单片机，所述电机驱动电路采用场效应管，所述单片机的电机驱动IO接口连接所述场效应管的栅极，所述场效应管的漏极通过所述降压选通电路与电机构成回路。

优选地，所述降压选通电路采用继电器，所述继电器控制端分别连接12V电源、选通控制信号，所述选通控制信号由所述单片机输出；

所述继电器公共端连接电机，所述继电器常闭触点连接所述场效应管的漏极，所述继电器常开触点连接12V电源。

优选地，所述单片机的电机驱动IO接口通过三极管连接所述场效应管的栅极，所述单片机输出选通控制信号的IO接口通过三极管接入所述继电器控制端。

优选地，采用12V供电电源，该电源连接有输入保护电路，所述输入保护电路由整流桥GBU810和快速恢复二极管RHRP3060组成，所述快速恢复二极管RHRP3060连接于所述场效应管的漏极和12V供电电源之间。

优选地，所述ADC采样电路由运算放大器AD8651及其***电路构成，所述场效应管的漏极接入所述运算放大器AD8651的同向输入端，所述运算放大器AD8651的输出端接入所述单片机。

(三)有益效果

与现有技术相比，本实用新型所提供的智能电机保护器采用单片机来控制继电器的线圈电路，继电器的工作电路接在两个电机输出引脚，当外部输入控制信号时，单片机通过IO口接收并做出相应动作，控制两个继电器其中一个输出12V电压，另一个继电器不工作，这样就可以通过外部来控制电机的工作模式，如果想要整个回路导通，必须使受控于单片机的场效应管导通，在电机工作状态下，ADC采样电路采样外部输入电压和场效应管的电流来监测电机在工作时是否出现问题，进而起到保护电机的作用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型单片机U2引脚结构图；

图2为本实用新型电源电路结构示意图；

图3为本实用新型电机驱动电路与单片机U2连接示意图；

图4为本实用新型电机驱动电路结构示意图；

图5为本实用新型电机保护电路结构示意图；

图6为本实用新型图5中场效应管与单片机U2连接示意图；

图7为本实用新型ADC采样电路结构示意图；

图8为本实用新型单片机U2检测外部电平变化电路结构示意图；

图9为本实用新型下载口SWD1电路结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

智能电机保护器，如图1至图7所示，包括控制器、电机驱动电路、ADC采样电路和降压选通电路，ADC采样电路连接控制器，控制器连接降压选通电路、电机驱动电路，降压选通电路连接电机驱动电路，电机驱动电路连接电机；

ADC采样电路用于采样电机运行电流并转换为数字信号输入控制器；

控制器用于根据电机运行电流选择正常运行、降压运行或停止运行，降压运行通过降压选通电路实现，停止运行通过控制器切断电机驱动电路输入实现。

控制器采用单片机，电机驱动电路采用场效应管，单片机的电机驱动IO接口连接场效应管的栅极，场效应管的漏极通过降压选通电路与电机构成回路。

降压选通电路采用继电器，继电器控制端分别连接12V电源、选通控制信号，选通控制信号由单片机输出；

继电器公共端连接电机，继电器常闭触点连接场效应管的漏极，继电器常开触点连接12V电源。

单片机的电机驱动IO接口通过三极管连接场效应管的栅极，单片机输出选通控制信号的IO接口通过三极管接入继电器控制端。

采用12V供电电源，该电源连接有输入保护电路，输入保护电路由整流桥GBU810和快速恢复二极管RHRP3060组成，快速恢复二极管RHRP3060连接于场效应管的漏极和12V供电电源之间。

ADC采样电路由运算放大器AD8651及其***电路构成，场效应管的漏极接入运算放大器AD8651的同向输入端，运算放大器AD8651 的输出端接入单片机。

电源电路包括芯片U3，芯片U3将12V输入电压转化为3.3V输出电压供给单片机U2。芯片U3的引脚3通过电阻R19、二极管D9 接入12V输入电压，芯片U3的引脚1与引脚3之间接有电容C12、电容C14、二极管D10，芯片U3的引脚2输出3.3V输出电压，芯片U3 为REG1117-3.3芯片。

电机驱动电路包括两个继电器J5、J6，继电器J5的控制引脚8、继电器J6的控制引脚4通过三极管和限流电阻接入单片机U2。

继电器J5的控制引脚8接入三极管Q2的集电极，三极管Q2的基极通过限流电阻R17接入单片机U2，继电器J6的控制引脚4接入三极管Q1的集电极，三极管Q1的基极通过限流电阻R16接入单片机 U2。

继电器J5、J6包括常开触点、常闭触点、静态触点，常开触点包括引脚1、引脚2、引脚3接入12V输入电压，常闭触点包括引脚5、引脚6、引脚7接地，静态触点包括引脚9、引脚10、引脚11接入电机输出端。

电机驱动电路采用场效应管，场效应管通过三极管控制电路接入单片机U2。场效应管的栅极引脚1接入三极管Q3的集电极，三极管 Q3的集电极通过电阻R18接入12V输入电压，三极管Q3的基极通过电阻R20接入单片机U2，场效应管为HA210N06。

整流桥J4的引脚1接入12V输入电压，场效应管的漏极引脚2通过快速回复整流二极管D6接入12V输入电压，快速回复整流二极管 D6为RHRP3060。

ADC采样电路包括运放放大器U1，运放放大器U1的同向输入端 Q1接入场效应管的漏极，运放放大器U1接入12V输入电压的分压。 ADC采样电路通过采样12V电源电压来达到实时监控输入电压值是否变化，并且能够对场效应管HA210N06的电流采样达到欠压过压保护，如果电流过大，使电压减小，甚至关掉电源。

单片机U2的引脚PB5、PB6、PB7分别通过电阻R11、R12、R13 接入指示灯LED1、LED2、LED3。单片机U2通过IO引脚来控制电机工作模式，并且使对应的指示灯亮起。

如图8所示，单片机U2通过二极管D1、D2、D3、D4接入四路外部输入检测外部电平变化，可以使单片机U2做出相应动作。

如图9所示，单片机U2的SWDCLK接口接入下载口SWD1供单片机U2下载程序，单片机U2为STM32F103C8T6，下载口SWD1供单片机U2下载程序。

场效应管的栅极引脚1被单片机U2的控制引脚导通后，场效应管的漏极引脚2向继电器J5、J6的常闭触点引脚5、引脚6、引脚7输入电压，使得继电器J5、J6的常闭触点引脚5、引脚6、引脚7与常开触点引脚1、引脚2、引脚3均为12V。

单片机U2不向场效应管的栅极引脚1输入信号，场效应管不导通，使得继电器J5、J6的常闭触点引脚5、引脚6、引脚7的电压为0，即单片机U2能够通过控制引脚选通继电器J5、J6的常开触点引脚1、引脚2、引脚3或常闭触点引脚5、引脚6、引脚7，一个输出12V电压，另外一个不工作，这样就可以通过外部来控制电机的工作模式。

当ADC采样电路检测到场效应管的电流过大时，单片机U2不向场效应管的栅极引脚1输入信号，场效应管不导通，并且单片机U2通过控制引脚选通继电器J5、J6的常闭触点引脚5、引脚6、引脚7，使得电机不工作，从而能够起到保护电机的作用。

本实用新型所提供的智能电机保护器采用单片机来控制继电器的线圈电路，继电器的工作电路接在两个电机输出引脚，当外部输入控制信号时，单片机通过IO口接收并做出相应动作，控制两个继电器其中一个输出12V电压，另一个继电器不工作，这样就可以通过外部来控制电机的工作模式，如果想要整个回路导通，必须使受控于单片机的场效应管导通，在电机工作状态下，ADC采样电路采样外部输入电压和场效应管的电流来监测电机在工作时是否出现问题，进而起到保护电机的作用。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.智能电机保护器，其特征在于：包括控制器、电机驱动电路、ADC采样电路和降压选通电路，所述ADC采样电路连接所述控制器，所述控制器连接所述降压选通电路、电机驱动电路，所述降压选通电路连接电机驱动电路，所述电机驱动电路连接电机；

所述ADC采样电路用于采样电机运行电流并转换为数字信号输入所述控制器；

所述控制器用于根据电机运行电流选择正常运行、降压运行或停止运行，降压运行通过所述降压选通电路实现，停止运行通过所述控制器切断所述电机驱动电路输入实现。

2.根据权利要求1所述的智能电机保护器，其特征在于：所述控制器采用单片机，所述电机驱动电路采用场效应管，所述单片机的电机驱动IO接口连接所述场效应管的栅极，所述场效应管的漏极通过所述降压选通电路与电机构成回路。

3.根据权利要求2所述的智能电机保护器，其特征在于：所述降压选通电路采用继电器，所述继电器控制端分别连接12V电源、选通控制信号，所述选通控制信号由所述单片机输出；

所述继电器公共端连接电机，所述继电器常闭触点连接所述场效应管的漏极，所述继电器常开触点连接12V电源。

4.根据权利要求3所述的智能电机保护器，其特征在于：所述单片机的电机驱动IO接口通过三极管连接所述场效应管的栅极，所述单片机输出选通控制信号的IO接口通过三极管接入所述继电器控制端。

5.根据权利要求2-4中任意一项所述的智能电机保护器，其特征在于：采用12V供电电源，该电源连接有输入保护电路，所述输入保护电路由整流桥GBU810和快速恢复二极管RHRP3060组成，所述快速恢复二极管RHRP3060连接于所述场效应管的漏极和12V供电电源之间。

6.根据权利要求5所述的智能电机保护器，其特征在于：ADC 采样电路由运算放大器AD8651及其***电路构成，所述场效应管的漏极接入所述运算放大器AD8651的同向输入端，所述运算放大器AD8651的输出端接入单片机。