專利名稱：一種適用于魷魚釣機(jī)的控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及漁業(yè)機(jī)械領(lǐng)域，具體的說，特別涉及到一種適用于魷魚釣機(jī)的控制電路。
背景技術(shù)：
魷魚釣機(jī)是魷釣漁業(yè)中最基本的生產(chǎn)工具，而我國作為世界上最主要的魷釣漁業(yè)國家，魷魚釣機(jī)仍舊依賴于從國外進(jìn)口或使用國外淘汰的二手產(chǎn)品，嚴(yán)重阻礙了魷釣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。為此，研究開發(fā)國產(chǎn)魷釣機(jī)成為魷釣漁業(yè)生產(chǎn)企業(yè)和科研單位最為關(guān)心的問題，如何成功研制出先進(jìn)的國產(chǎn)魷釣機(jī)成為當(dāng)務(wù)之急。早在1973年，國內(nèi)就已開始著手對魷釣機(jī)的研制，由農(nóng)業(yè)部立項(xiàng)，1974年初廈門·水產(chǎn)學(xué)院漁機(jī)廠仿造了日本的VP-3型自動魷魚釣機(jī)。自行設(shè)計(jì)制造了 SYD75型自動魷魚釣機(jī)，經(jīng)過運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)，各種性能達(dá)到了當(dāng)時(shí)魷魚釣機(jī)的“機(jī)械化”設(shè)計(jì)要求。隨著我國魷釣漁業(yè)的成功開創(chuàng)，1990年5月根據(jù)農(nóng)業(yè)部水產(chǎn)司立項(xiàng)要求，上海水產(chǎn)大學(xué)研制了 2臺電控魷魚釣機(jī)，使國產(chǎn)化魷魚釣機(jī)向機(jī)械化電氣化方面跨出了一大步，但使用情況不理想，未能進(jìn)行技術(shù)推廣。隨后，國內(nèi)部分漁業(yè)裝備生產(chǎn)企業(yè)和科研院校也等先后開展過魷釣機(jī)的研制，但所有產(chǎn)品均未能成功應(yīng)用于實(shí)際漁場生產(chǎn)，多數(shù)停留在理論探討階段。究其未能成功研制的主要問題是魷魚釣機(jī)的電路設(shè)計(jì)存在諸多缺陷，未能適應(yīng)魷魚釣機(jī)在復(fù)雜海況和工況條件下的電路設(shè)計(jì)需求。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種適用于魷魚釣機(jī)的控制電路，通過采用控制器、功率器件智能模塊和霍爾傳感器的位置偵測，實(shí)現(xiàn)直流無刷電動機(jī)驅(qū)動和調(diào)速，克服了傳統(tǒng)技術(shù)中的不足，從而實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的。本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種適用于魷魚釣機(jī)的控制電路，其特征在于，它包括控制器、功率器件智能模塊、直流無刷電動機(jī)、通信模塊和電源；所述控制器的信號輸出端連接功率器件智能模塊，通過功率器件智能模塊來實(shí)現(xiàn)對直流無刷電動機(jī)的驅(qū)動和調(diào)速；所述功率器件智能模塊的信號輸入端連接控制器的信號輸出端，功率器件智能模塊的信號輸出端連接直流無刷電動機(jī)；所述直流無刷電動機(jī)連接有霍爾傳感器，霍爾傳感器用于檢測直流無刷電動機(jī)的驅(qū)動轉(zhuǎn)子位置信息，并反饋給控制器；所述通信模塊通過RS485串口與控制器中的UART模塊連接，用于實(shí)現(xiàn)串行數(shù)據(jù)和并行數(shù)據(jù)間的轉(zhuǎn)換、接收或發(fā)送。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述控制器和功率器件智能模塊之間設(shè)置有用于電信號隔離的光電稱合器。[0013]本實(shí)用新型的有益效果在于結(jié)合現(xiàn)有的魷魚釣機(jī)硬件設(shè)備，使用16位變頻芯片SPMC75F2313A單片機(jī)、功率器件智能模塊IPM FSBB20CH60和霍爾傳感位置偵測，實(shí)現(xiàn)直流無刷電動機(jī)驅(qū)動和調(diào)速，直流無刷電動機(jī)BLDC采用電子換向器替代了傳統(tǒng)直流電動機(jī)的機(jī)械換向裝置，以克服電刷和換向器所引起的噪聲、火花、電磁干擾、壽命短等弊病。這主要考慮到直流無刷電動機(jī)既具備交流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，具有直流電動機(jī)的運(yùn)行效率高、無勵(lì)磁損耗以及調(diào)速性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)。而使用SPMC75F2313A為馬達(dá)驅(qū)動專用芯片，可方便產(chǎn)生各種驅(qū)動控制信號。整體上采用變頻技術(shù)來設(shè)計(jì)魷魚釣機(jī)的控制電路。

圖I為本實(shí)用新型所述的魷魚釣機(jī)的控制電路的結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本實(shí)用新型所述的控制器系統(tǒng)的電路原理圖。圖3為本實(shí)用新型所述的IPM模塊的電路原理圖。圖4為本實(shí)用新型所述的出錯(cuò)保護(hù)模塊的電路原理圖。圖5為本實(shí)用新型所述的霍爾傳感器的電路原理圖。圖6為本實(shí)用新型所述的光隔離驅(qū)動電路的電路原理圖。圖7為本實(shí)用新型所述的RS485通信的電路原理圖。圖8為本實(shí)用新型所述的電源的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施方式
，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。如圖I所示，本實(shí)用新型所述的一種適用于魷魚釣機(jī)的控制電路，它包括主要包括電源，控制器系統(tǒng)，IPM模塊及驅(qū)動，位置偵測和RS485通信五個(gè)部分。如圖2所示，控制器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)使用凌陽16位變頻芯片SPMC75F2313A和功率器件智能模塊IPM，結(jié)合基本的驅(qū)動算法通過功率器件智能模塊IPM來實(shí)現(xiàn)對三相繞組直流無刷電動機(jī)的驅(qū)動和調(diào)速，在程序開發(fā)過程中，通過SPMC75F2313A的Probe來連接內(nèi)嵌在線仿真，降低了驅(qū)動及系統(tǒng)開發(fā)的難度，提高了生產(chǎn)效率、加快開發(fā)進(jìn)度。如圖3所示，IPM模塊方便和簡化微控制器和被控對象之間聯(lián)系關(guān)系，IPM模塊及驅(qū)動自身保護(hù)機(jī)能，如電流保護(hù)、電壓保護(hù)、溫度保護(hù)等，提高了系統(tǒng)的可靠性。其中IC8IPM FSBB20CH60C31、C35、C37 :自舉電容 O. 22uF/50VC41 :故障脈寬定時(shí)電容(陶瓷材料)O. 022uF/50VC42:去耦電容 O. 22uF/50VC43:控制電源濾波電容33uF/35V[0031 ] C47:短路采樣RC濾波3300pFR46:短路電流大小限制電阻O. 082 Ω。如圖4所示，IPM出錯(cuò)信號處理是對系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)不正常狀況下的自我的保護(hù)功能，它采用軟件要處理的同時(shí)硬件控制來加強(qiáng)的方法，并設(shè)計(jì)了一個(gè)“保護(hù)鎖”，一旦IPM智能模塊軟件檢測到IPM出錯(cuò)，硬件電路會立即自動切斷送往IPM的驅(qū)動信號，同時(shí)向MCU申請中斷要求控制器及時(shí)處理故障。故障消除以后，MCU重新使信號輸出才能使IPM再次的工作起來。如圖5所示，位置偵測對直流無刷電動機(jī)(BLDC)的驅(qū)動轉(zhuǎn)子位置的偵測，因?yàn)橹绷鳠o刷電動機(jī)的換相是依據(jù)轉(zhuǎn)子的位置來的，轉(zhuǎn)子現(xiàn)在的位置將決定下個(gè)激磁相，所以換相完全是由轉(zhuǎn)子位置來決定的。三相帶霍爾傳感器的BLDC電機(jī)控制。有些直流無刷電動機(jī)內(nèi)部就已經(jīng)安裝了用于位置偵測的霍爾傳感部分來方便電動機(jī)的驅(qū)動，本設(shè)計(jì)選用了帶有霍爾傳感器的直流無刷電動機(jī)。如圖6所示，為了保護(hù)MCU微控制器部分，這里實(shí)施了高壓直流IPM部分和MCU部分的電氣隔離，提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定和可靠性，控制系統(tǒng)和IPM之間用光耦來隔離驅(qū)動。光耦兩邊必須使用不同的電源才能達(dá)到隔離的效果，否則不能起到電氣隔離的作用。光耦建議選擇快速光耦，如果對載波的頻率要求的不是特別高的話，也可以考慮選擇PC817/ TLP521等，來降低成本。如圖7所示，SPMC75系列微控制器內(nèi)置一個(gè)UART模塊，與485連接實(shí)現(xiàn)接收數(shù)據(jù)，將外部設(shè)備串行數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)；發(fā)送數(shù)據(jù)，將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)，對外發(fā)送。(DRS-485的電氣特性邏輯“I”以兩線間的電壓差為+ (2 — 6)V表示；邏輯“O”以兩線間的電壓差為-(2 — 6) V表示。接口信號電平比RS-232降低了，就不易損壞接口電路的芯片，且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL電路連接。(2) RS-485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps。(3)RS_485接口是采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合，抗共模干能力增強(qiáng)，即抗噪聲干擾性好。(4) RS-485接口的最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為4000英尺，實(shí)際上可達(dá)3000米，另外RS-232接口在總線上只允許連接I個(gè)收發(fā)器，即單站能力。而RS-485接口在總線上是允許連接多達(dá)128個(gè)收發(fā)器。即具有多站能力，這樣用戶可以利用單一的RS-485接口方便地建立起設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。如圖8所示，開關(guān)電源變換部分是由T0P233Y構(gòu)成的開關(guān)電源變換電路。經(jīng)開關(guān)變換后，再通過穩(wěn)壓后，為系統(tǒng)提供CPU供電的5V電源和IPM部分工作的15V、5V驅(qū)動電源。以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求1.一種適用于魷魚釣機(jī)的控制電路，其特征在于，它包括控制器、功率器件智能模塊、直流無刷電動機(jī)、通信模塊和電源； 所述控制器的信號輸出端連接功率器件智能模塊，通過功率器件智能模塊來實(shí)現(xiàn)對直流無刷電動機(jī)的驅(qū)動和調(diào)速； 所述功率器件智能模塊的信號輸入端連接控制器的信號輸出端，功率器件智能模塊的信號輸出端連接直流無刷電動機(jī)； 所述直流無刷電動機(jī)連接有霍爾傳感器，霍爾傳感器用于檢測直流無刷電動機(jī)的驅(qū)動轉(zhuǎn)子位置信息，并反饋給控制器； 所述通信模塊通過RS485串口與控制器中的UART模塊連接，用于實(shí)現(xiàn)串行數(shù)據(jù)和并行數(shù)據(jù)間的轉(zhuǎn)換、接收或發(fā)送。
2.根據(jù)權(quán)利要求要求I所述的一種適用于魷魚釣機(jī)的控制電路，其特征在于，所述控制器和功率器件智能模塊之間設(shè)置有用于電信號隔離的光電耦合器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種適用于魷魚釣機(jī)的控制電路，它包括控制器、功率器件智能模塊、直流無刷電動機(jī)、通信模塊和電源；所述控制器的信號輸出端連接功率器件智能模塊，通過功率器件智能模塊來實(shí)現(xiàn)對直流無刷電動機(jī)的驅(qū)動和調(diào)速；所述功率器件智能模塊的信號輸入端連接控制器的信號輸出端，功率器件智能模塊的信號輸出端連接直流無刷電動機(jī)；所述直流無刷電動機(jī)連接有霍爾傳感器，霍爾傳感器用于檢測直流無刷電動機(jī)的驅(qū)動轉(zhuǎn)子位置信息，并反饋給控制器；所述通信模塊通過RS485串口與控制器中的UART模塊連接，用于實(shí)現(xiàn)串行數(shù)據(jù)和并行數(shù)據(jù)間的轉(zhuǎn)換、接收或發(fā)送。
文檔編號A01K97/00GK202634350SQ2012202120
公開日2012年12月26日 申請日期2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月11日
發(fā)明者孔祥洪, 錢衛(wèi)國, 賀波, 陳新軍 申請人:寧波捷勝海洋開發(fā)有限公司, 上海海洋大學(xué)