一種具有三相電源智能相序檢測(cè)與判斷功能的溫控器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種具有三相電源智能相序檢測(cè)與判斷功能的溫控器，應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床附件之油冷機(jī)設(shè)備中，包括電源模塊、CPU控制模塊、輸出驅(qū)動(dòng)與控制模塊、溫度傳感器模塊、I/O輸入模塊、顯示器模塊、異常告警指示模塊、按鍵模塊和相位序列采集模塊。該溫控器結(jié)合機(jī)床油冷機(jī)的制冷技術(shù)，操作簡(jiǎn)單、控溫簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)，具有記憶故障前運(yùn)行模式功能，是適用于各種制冷設(shè)備的智能化控制系統(tǒng)，本產(chǎn)品針對(duì)機(jī)床壓縮機(jī)制冷添加了三相鑒相功能，克服馬達(dá)設(shè)備在使用三相交流電過(guò)程中電機(jī)由于正相、反相、缺相造成馬達(dá)反轉(zhuǎn)的物理硬損耗問(wèn)題，根據(jù)外部環(huán)境的影響，由內(nèi)外兩個(gè)探頭的溫差來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度的合理調(diào)節(jié)。
【專利說(shuō)明】—種具有三相電源智能相序檢測(cè)與判斷功能的溫控器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電氣自動(dòng)化控制儀器的【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種具有三相電源智能相序檢測(cè)與判斷功能的溫控器。

【背景技術(shù)】
[0002]在日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)需要對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)和控制，現(xiàn)有技術(shù)中溫度控制器通過(guò)將受控對(duì)象的溫度轉(zhuǎn)化為電壓、電阻、電流等信息實(shí)現(xiàn)對(duì)一定范圍內(nèi)的溫度進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，配合微處理器后還能按用戶要求設(shè)定各種時(shí)間段的開(kāi)關(guān)和各種預(yù)設(shè)好的模式下自動(dòng)運(yùn)行調(diào)節(jié)溫度，適用于冷庫(kù)、中央空調(diào)、單戶取暖、地暖及各種燃油、燃?xì)忮仩t以及數(shù)控機(jī)床附件之油冷機(jī)等設(shè)備的使用。
[0003]溫度控制器的種類繁多，目前工業(yè)上最為常用的溫度控制器主要有凝露溫度控制器和智能雙溫度控制器等。凝露溫度控制器中一路凝露，一路溫度實(shí)數(shù)顯精密控制。按鍵設(shè)定控制值，自動(dòng)控制相應(yīng)負(fù)載來(lái)調(diào)節(jié)環(huán)境的溫度和濕度。智能雙溫度控制器中二路溫度實(shí)行數(shù)顯精密控制，按鍵設(shè)定控制值，自動(dòng)控制相應(yīng)負(fù)載來(lái)調(diào)節(jié)環(huán)境的溫度和濕度。
[0004]以上這些溫控器都是只能單方面對(duì)溫度進(jìn)行控制，這類溫控器在家庭環(huán)境中對(duì)溫度沒(méi)有特殊要求的情況下問(wèn)題不大，但是使用在一些對(duì)溫度精度要求較高的環(huán)境時(shí)，比如工業(yè)上數(shù)控機(jī)床對(duì)機(jī)床主軸溫度監(jiān)測(cè)控制時(shí)，溫差過(guò)大時(shí)產(chǎn)生水珠甚至于造成被冷卻對(duì)象起銹，現(xiàn)有的溫控器因缺乏報(bào)警提示組件，就需要采用人工的方式一直監(jiān)控溫度情況，十分不便，監(jiān)控人員長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)控工作也容易因疏忽大意造成損失。
[0005]同時(shí)以上這些溫控器也往往不能兼顧壓縮機(jī)馬達(dá)和油泵馬達(dá)在使用三相交流電過(guò)程中電機(jī)由于正相、反相、缺相的給馬達(dá)造成的物理硬損耗的問(wèn)題，不具備三相交流電源鑒相功能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種具有三相電源智能相序檢測(cè)與判斷功能的溫控器。
[0007]本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0008]一種具有三相電源智能相序檢測(cè)與判斷功能的溫控器，應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床中，包括電源模塊、CPU控制模塊、輸出驅(qū)動(dòng)與控制模塊、溫度傳感器模塊，
[0009]其中，電源模塊，與CPU控制模塊連接，用于為CPU模塊提供工作電壓；
[0010]溫度傳感器模塊，與CPU控制模塊連接，用于獲取環(huán)境溫度，并將獲取的溫度數(shù)據(jù)傳遞給CPU控制模塊；
[0011]CPU控制模塊，用于分析和處理溫度傳感器的反饋信息，并將輸出的控制信號(hào)發(fā)送給輸出驅(qū)動(dòng)與控制模塊；
[0012]輸出驅(qū)動(dòng)與控制模塊，與CPU控制模塊連接，用于驅(qū)動(dòng)放大CPU控制模塊的控制指令，并將控制指令輸出到油冷機(jī)設(shè)備以控制油泵機(jī)和壓縮機(jī)工作；
[0013]該溫控器還包括相位序列采集模塊，該模塊通過(guò)使用耐高壓的光耦隔離電路，將給外部機(jī)床設(shè)備供電的三相交流電采集后轉(zhuǎn)換為鑒相所需的低壓直流兩相相序信號(hào)，然后傳輸?shù)紺PU控制模塊用于鑒別三相交流電的相位。
[0014]優(yōu)選的，所述的電源模塊可由三相交流電源提供，經(jīng)變壓器變換后得到9-12V交流電，經(jīng)整流、濾波電路和直流降壓后提供5V工作電壓給CPU控制模塊中單片機(jī)，也可連接外部12V直流電源，經(jīng)整流、濾波電路和直流降壓后提供5V直流工作電壓給CPU控制模塊中單片機(jī)。
[0015]優(yōu)選的，所述的三相交流電被耐高壓的光耦隔離電路采集前經(jīng)過(guò)串聯(lián)電阻和二極管再連接到光耦隔離器件，其中串聯(lián)電阻的電阻值可以調(diào)整，以適應(yīng)外部三相交流電的電壓變化，其中可適應(yīng)的三相交流電的變化范圍達(dá)到200?415V，50?60Hz。
[0016]優(yōu)選的，所述的溫度傳感器模塊包括兩個(gè)溫度傳感器探頭，分別用于獲取外部環(huán)境溫度和冷卻環(huán)境溫度，其中溫度探測(cè)器探頭使用型號(hào)為DS18B20的溫度傳感器，和CPU控制模塊采用單總線信號(hào)傳輸方式連接，不用外加A/D轉(zhuǎn)換器。
[0017]優(yōu)選的，所述的CPU控制模塊采用STC90C58RD單片機(jī)，具有IK字節(jié)RAM，具有片內(nèi)Flash程序存儲(chǔ)器，支持IAP在應(yīng)用可編程和ISP在系統(tǒng)可編程，可實(shí)現(xiàn)在線軟件升級(jí)，無(wú)需編程器。
[0018]優(yōu)選的，該控制器還包括I/O輸入模塊，與CPU控制模塊連接，該模塊通過(guò)外接外部的冷媒壓力檢測(cè)信號(hào)、油泵馬達(dá)過(guò)載檢測(cè)信號(hào)、壓縮機(jī)過(guò)載檢測(cè)信號(hào)、液位檢測(cè)信號(hào)后通過(guò)光感耦合電路轉(zhuǎn)換后傳輸?shù)紺PU控制模塊。
[0019]優(yōu)選的，所述的輸出驅(qū)動(dòng)與控制模塊接收到CPU控制模塊的控制指令后，將控制指令信號(hào)放大，然后通過(guò)控制分別對(duì)應(yīng)壓縮機(jī)、異警、油泵、風(fēng)扇四個(gè)回路通斷的繼電器的閉合來(lái)保證油泵機(jī)和壓縮機(jī)工作在安全狀態(tài)。
[0020]優(yōu)選的，該控制器還包括顯示器模塊，與CPU控制模塊連接，該模塊包括兩組3位LED數(shù)碼管，分別用于顯示溫度傳感器模塊測(cè)到的溫度數(shù)據(jù)或是異常時(shí)的特殊符號(hào)。
[0021]優(yōu)選的，該控制器還包括異常告警指示模塊，與CPU控制模塊連接，該模塊根據(jù)接收到的CPU控制模塊的控制指令，驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)電源、制冷、風(fēng)扇、油泵、鑒相、異常和警告七路發(fā)光二極管指示燈工作。
[0022]優(yōu)選的，該控制器還包括按鍵模塊，與CPU控制模塊連接，按鍵模塊包括〈set〉鍵、〈down〉鍵、<up> 鍵。
[0023]本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果:
[0024]1、本發(fā)明以低成本實(shí)用型的51單片機(jī)控制系統(tǒng)做中央處理器，在保證溫控器功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上可以有效控制溫控器的成本；溫度探測(cè)器探頭使用DS18B20，采用單總線技術(shù)，而且不用外加A/D轉(zhuǎn)換器；寄生電源工作，不用單獨(dú)搭建電源轉(zhuǎn)換電路，各種I/O接口、驅(qū)動(dòng)、顯示與按鍵電路設(shè)計(jì)都采用上拉電阻設(shè)計(jì)，電路輸出或輸入為低電平變化有效，以上特點(diǎn)都使電路更簡(jiǎn)單，抗干擾能力更強(qiáng)，更能適應(yīng)惡劣的環(huán)境下工作。同時(shí)溫控系統(tǒng)采用的是相對(duì)溫度控制技術(shù)，對(duì)被控制目標(biāo)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)降溫控制，該控制結(jié)果可以保證被控制目標(biāo)相對(duì)恒溫變化，同時(shí)防止被控制目標(biāo)出現(xiàn)結(jié)露凝結(jié)而產(chǎn)生次生故障。
[0025]2、三相鑒相電路部分使用耐高壓的光耦隔離電路，直接將交流電源的相序信號(hào)轉(zhuǎn)換為低壓直流電源環(huán)境下供鑒相所需的兩路相序信號(hào)，增強(qiáng)電路抗干擾和絕緣能力，鑒相方法是以采集三相電源相序脈沖電平狀態(tài)信號(hào)為坐標(biāo)，以一個(gè)相序脈沖為基準(zhǔn)信號(hào)為基礎(chǔ)，確定另2個(gè)相序與基準(zhǔn)相序之間的夾角，產(chǎn)生2個(gè)不同相序方向的矢量信號(hào)為原則，計(jì)算機(jī)(單片機(jī))根據(jù)這2個(gè)不同相序的矢量信號(hào)判斷“缺相”、“反相”和“正相”序結(jié)果，與現(xiàn)有采集三相信號(hào)技術(shù)鑒別或阻容電路組成繼電器電壓差切換機(jī)械觸點(diǎn)電路的基礎(chǔ)比較節(jié)省了三分之一的信號(hào)分析資源，同比更加精確的反應(yīng)馬達(dá)側(cè)與電源供應(yīng)測(cè)之間的相序變化，更能保證執(zhí)行馬達(dá)正、反的結(jié)果，該鑒相設(shè)計(jì)原理可以有效防止因電機(jī)反轉(zhuǎn)而造成的電機(jī)馬達(dá)的物理?yè)p壞或次生故障。任何時(shí)刻計(jì)算機(jī)(單片機(jī))偵測(cè)到相序異常時(shí)，不論是否排出異常故障都必須要再次斷電，然后上電才能讓溫控器正常工作，這樣設(shè)計(jì)的目的是防止高壓帶電操作，保障操作人員的生命安全。
[0026]3、系統(tǒng)上電自檢后必須首先經(jīng)過(guò)對(duì)三相鑒相信號(hào)判定正常后進(jìn)入到正常工作狀態(tài)，否則溫控系統(tǒng)不提供任何輸出控制；控制終端供電部分通過(guò)計(jì)算機(jī)(單片機(jī))輸出控制中間繼電器信號(hào)，中間繼電器切換高電壓控制的接觸器進(jìn)行開(kāi)關(guān)斷處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)強(qiáng)電電路控制；同時(shí)計(jì)算機(jī)(單片機(jī))時(shí)刻監(jiān)控控制電路馬達(dá)側(cè)熱繼電器過(guò)載反饋信息，一旦偵測(cè)到有異常故障時(shí)立即斷開(kāi)計(jì)算機(jī)(單片機(jī))輸出控制中間繼電器信號(hào)，并在顯示窗口提示異常代碼信息，異常故障排除后可以在不需要斷電的前提繼續(xù)正常工作和使用。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1是本發(fā)明中具有三相電源智能相序檢測(cè)功能的溫控器的系統(tǒng)組成框圖；
[0028]圖2是本發(fā)明中溫控器的電路原理圖；
[0029]圖3是本發(fā)明中溫控器配合使用的油冷機(jī)配電圖；
[0030]圖4是本發(fā)明中兩相信號(hào)分析圖；
[0031]圖5是本發(fā)明中溫控器配合使用的油冷機(jī)操作面板圖。

【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0033]實(shí)施例
[0034]一、溫控器特點(diǎn)
[0035]本發(fā)明根據(jù)環(huán)境使用要求與實(shí)際配電需求，同時(shí)也是體現(xiàn)產(chǎn)品自主研發(fā)能力，提高現(xiàn)有設(shè)備的溫度控制精度和對(duì)三相油泵馬達(dá)運(yùn)行方向控制的準(zhǔn)確性，彌補(bǔ)現(xiàn)有數(shù)控機(jī)床附件之油冷機(jī)單元對(duì)電源相序判定精度不高的缺陷，彌補(bǔ)現(xiàn)有溫度控制模塊之絕對(duì)溫度控制對(duì)數(shù)控機(jī)床主軸單元溫差過(guò)大時(shí)金屬表面產(chǎn)生結(jié)露凝結(jié)現(xiàn)象，甚至于造成被冷卻對(duì)象起銹，通過(guò)本次技術(shù)創(chuàng)新的手段研發(fā)設(shè)計(jì)一種集智能三相電源相序檢測(cè)與判斷的相對(duì)溫度控制型控制器，且設(shè)計(jì)該控制器是要求具備多通道異常檢測(cè)報(bào)警輸入輸出控制，用以彌補(bǔ)現(xiàn)有控制手段的不足，加強(qiáng)產(chǎn)品控制精度，使其更高效、更節(jié)能、更人性化的得以應(yīng)用。
[0036]該溫控器電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，成本低，功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，各項(xiàng)功能控制設(shè)計(jì)可通過(guò)軟件進(jìn)行再次開(kāi)發(fā)，非常靈活且實(shí)用；同時(shí)也可通過(guò)內(nèi)部參數(shù)設(shè)置實(shí)現(xiàn)功能屏蔽，如在不需要對(duì)三相電源進(jìn)行鑒相時(shí)可通過(guò)參數(shù)進(jìn)行屏蔽，這樣該溫度控制器的使用范圍將變得更加廣，具備二次開(kāi)發(fā)的潛力。
[0037]該溫控器具備以下特點(diǎn):
[0038]1.集三相電源相序檢測(cè)與判斷于一體，采用將三相位轉(zhuǎn)換為兩相信號(hào)提供給(PU作為判定正相位、反相位和缺相位的依據(jù)，CPU根據(jù)預(yù)先設(shè)置的計(jì)算公式提供判定結(jié)果確認(rèn)，同時(shí)亦可以與其它溫控輸出功能做聯(lián)動(dòng)控制條件，實(shí)現(xiàn)智能Al (ArtificialIntelligence)判斷相序。
[0039]2.雙通道顯示的相對(duì)溫度控制技術(shù)，該溫度技術(shù)控制相對(duì)于絕對(duì)溫度控制對(duì)目標(biāo)的熱冷收縮系數(shù)影響有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，特別是金屬加工和漁業(yè)養(yǎng)殖等領(lǐng)域。特別適用于高制冷溫度或加熱功率設(shè)備相對(duì)環(huán)境溫度產(chǎn)生的高溫差值時(shí)對(duì)參照物的影響。
[0040]3.提供可偵測(cè)外圍電路電流過(guò)載、過(guò)壓力或超水位異常輸入信號(hào)，并且將該系列信號(hào)與CPU內(nèi)部程序結(jié)合并輸出狀態(tài)指示。
[0041]4.提供多通道的輸出控制，控制輸出(常開(kāi)或常閉)觸點(diǎn)自由選擇，最大觸點(diǎn)容量10A。
[0042]5.內(nèi)部參數(shù)高溫與低溫檢測(cè)報(bào)警警告，時(shí)刻監(jiān)控被控環(huán)境溫度，提供異常輸出報(bào)警開(kāi)關(guān)信號(hào)。
[0043]6.所有異常警告除了有報(bào)警輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)外，還提供可視窗口代碼指示，通過(guò)該代碼查詢快速找到故障點(diǎn)，方便維護(hù)人員進(jìn)行維護(hù)與維修。
[0044]7.在不改變硬件電路的前提下，亦可通過(guò)軟件設(shè)計(jì)編譯實(shí)現(xiàn)更多領(lǐng)域的溫度控制，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)程序在線串行上傳至CPU存儲(chǔ)ROM內(nèi)，不再需要由特定的編程器燒制后再插件或貼片生產(chǎn)。
[0045]8.硬件電路采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，信號(hào)控制采用上偏置電壓下拉控制手段，具有更強(qiáng)的電磁抗干擾能力。
[0046]二、溫控器組成
[0047]如圖1中具有三相電源智能相序檢測(cè)與判斷功能的溫控器系統(tǒng)組成框圖所示，本溫控器包括電源模塊、CPU控制模塊、輸出驅(qū)動(dòng)與控制模塊、溫度傳感器模塊、I/O輸入模塊、顯示器模塊、異常告警指示模塊、按鍵模塊以及相位序列采集模塊。該溫控器結(jié)合數(shù)控機(jī)床油冷機(jī)的制冷技術(shù)，操作簡(jiǎn)單、控溫簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)，具有記憶故障前運(yùn)行模式功能，是適用于各種制冷設(shè)備的智能化控制系統(tǒng)。
[0048]其中，CPU控制模塊，根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的算法邏輯關(guān)系分析和處理溫度傳感器的反饋信息，并將輸出的控制指令信號(hào)發(fā)送給輸出驅(qū)動(dòng)與控制模塊。該CPU控制模塊采用STC90C58RD單片機(jī)，具有IK字節(jié)RAM，具有片內(nèi)Flash程序存儲(chǔ)器，支持IAP在應(yīng)用可編程和ISP在系統(tǒng)可編程，無(wú)需編程器即可實(shí)現(xiàn)軟件編程與升級(jí)。
[0049]其中，電源模塊與CPU控制模塊連接，用于為CPU模塊提供工作電壓。該電源模塊可由三相交流電源提供，經(jīng)變壓器變換后得到9-12V交流電，經(jīng)整流、濾波電路和直流降壓后提供5V工作電壓給CPU控制模塊中單片機(jī)，也可連接外部12V直流電源，經(jīng)整流、濾波電路和直流降壓后提供5V直流工作電壓給CPU控制模塊中單片機(jī)。
[0050]其中，溫度傳感器模塊，與CPU控制模塊連接，用于獲取環(huán)境溫度，并將獲取的溫度數(shù)據(jù)傳遞給CPU控制模塊。所述的溫度傳感器模塊包括兩個(gè)溫度傳感器探頭，分別用于獲取外部環(huán)境溫度和冷卻環(huán)境溫度，其中溫度探測(cè)器探頭使用型號(hào)為DS18B20的溫度傳感器，和CPU控制模塊采用單總線信號(hào)傳輸方式連接，不用外加A/D轉(zhuǎn)換器。
[0051]其中，I/O輸入模塊，與CPU控制模塊連接，該模塊通過(guò)外接的冷媒壓力檢測(cè)信號(hào)、油泵馬達(dá)過(guò)載檢測(cè)信號(hào)、壓縮機(jī)過(guò)載檢測(cè)信號(hào)、液位檢測(cè)信號(hào)后通過(guò)光感耦合電路轉(zhuǎn)換后傳輸?shù)紺PU控制模塊。
[0052]其中，輸出驅(qū)動(dòng)與控制模塊，與CPU控制模塊連接，該模塊接收到CPU控制模塊的控制指令后，將控制指令信號(hào)放大，然后通過(guò)控制分別對(duì)應(yīng)壓縮機(jī)、異警、油泵、風(fēng)扇四個(gè)回路的繼電器斷開(kāi)、閉合。
[0053]其中，顯示器模塊，與CPU控制模塊連接，該模塊包括兩組3位LED數(shù)碼管，分別用于顯示溫度傳感器模塊測(cè)到的溫度數(shù)據(jù)或是異常時(shí)的特殊符號(hào)。
[0054]其中，異常告警指示模塊，與CPU控制模塊連接，該模塊根據(jù)接收到的CPU控制模塊的控制指令，驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)電源、制冷、風(fēng)扇、油泵、鑒相、異常和警告七路發(fā)光二極管指示燈工作。
[0055]其中，按鍵模塊，與CPU控制模塊連接，該按鍵模塊包括〈set〉鍵、〈down〉鍵、<up>鍵。
[0056]該溫控器還包括相位序列采集模塊，該模塊通過(guò)使用耐高壓的光耦隔離電路，將給外部油冷機(jī)設(shè)備供電的三相交流電采集后轉(zhuǎn)換為鑒相所需的低壓直流兩相相序信號(hào)，然后傳輸?shù)紺PU控制模塊用于鑒別三相交流電的相位。
[0057]所述的三相交流電被耐高壓的光耦隔離電路采集前經(jīng)過(guò)串聯(lián)電阻和二極管再連接到光耦隔離器件，其中串聯(lián)電阻的電阻值可以調(diào)整，以適應(yīng)外部三相交流電的電壓變化，其中可適應(yīng)的三相交流電的變化范圍達(dá)到200?415V，50?60Hz。
[0058]圖3是本發(fā)明中溫控器配合使用的油冷機(jī)配電圖，圖中左側(cè)四根線由上往下第一根是地線，接下來(lái)三根R，S，T，是標(biāo)準(zhǔn)的220V，50Hz (這個(gè)根據(jù)設(shè)備使用環(huán)境確定)三相正弦交流電(它的特點(diǎn)是三相的相序相差120)。Tl一I?3，是三個(gè)接線端子，連接到圖2電路部分的JB4接口，R，S，T對(duì)應(yīng)圖上的絲印號(hào)。1.5cm2(具體根據(jù)油冷機(jī)功率要求決定)指的是R，S，T在油冷機(jī)箱外用戶側(cè)線的截面積；0.75cm2是箱內(nèi)的(這個(gè)根據(jù)油冷機(jī)配電要求決定)。KMl?3是接觸器，通電產(chǎn)生磁場(chǎng)就會(huì)吸合；FR限流開(kāi)關(guān)(熱繼電器)，電流過(guò)載時(shí)常開(kāi)變常閉，常閉變常開(kāi)切換；M是電動(dòng)馬達(dá)，在這里表示油泵馬達(dá)，是三相同步電機(jī)，U, V, W是油泵上的接口標(biāo)號(hào)，T1-6通地線，也就是給油泵馬達(dá)或整個(gè)設(shè)備接地。壓縮機(jī)是二相同步電機(jī)，其它同理。
[0059]右邊的KMl線圈是和左邊的KMl接觸開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)是一個(gè)組件，右邊KMl線圈通電后產(chǎn)生磁場(chǎng)吸合左邊KMl接觸開(kāi)關(guān)。右邊的FRl常閉開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)也與左邊FRl過(guò)熱元件是一個(gè)組件，右邊的FRl為常閉開(kāi)關(guān)(平常情況下都是閉合的)，當(dāng)左邊的FRl過(guò)熱元件受到過(guò)載電流的影響后就會(huì)使右邊的開(kāi)關(guān)變?yōu)殚_(kāi)。其他同理。KA是中間繼電器，受圖2電路中的油泵和壓縮機(jī)繼電器的影響，而那4塊繼電器都是受單片機(jī)電平控制的。圖3中Tl一4，Tl一5是油泵液位報(bào)警信號(hào)(與數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)PLC輸入接點(diǎn)相連)。如果按照?qǐng)D3中這樣連接，通電后，電機(jī)就會(huì)正常轉(zhuǎn)動(dòng)，它轉(zhuǎn)的方向我們定為正相，若是R，S，T與U，V，W的連接不是一一對(duì)應(yīng)的，那就有可能造成電機(jī)反轉(zhuǎn)損壞電機(jī)，而又不一定會(huì)反轉(zhuǎn)，得根據(jù)電機(jī)實(shí)際接上的三相相序來(lái)判斷，所以產(chǎn)生了鑒相的需要。
[0060]如圖3中KA2(KA符號(hào)表示中間繼電器)、KM1(表示強(qiáng)電切換的接觸器)和FROl (表示熱過(guò)載繼電器)組成I組電機(jī)電源切入電路，當(dāng)由KA2繼電器線圈工作時(shí)，KA2常開(kāi)觸點(diǎn)變?yōu)槌ｉ]，接觸器KMl線圈通過(guò)FROl常閉開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)連通KA2閉合觸點(diǎn)構(gòu)成強(qiáng)電電源接通回路。KMl接觸器線圈通電工作，常開(kāi)觸點(diǎn)吸合接通負(fù)載馬達(dá)或設(shè)備上電工作；當(dāng)馬達(dá)或設(shè)備過(guò)載異常時(shí)，熱過(guò)載繼電器FROl發(fā)熱跳脫常閉觸點(diǎn)，KMl線圈斷電停機(jī)，確保保護(hù)被控制馬達(dá)或設(shè)備出現(xiàn)更大范圍的損毀或事故，同時(shí)還可以利用FROl的常開(kāi)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)觸發(fā)變?yōu)槌ｉ]開(kāi)關(guān)，將信號(hào)反饋至溫控器的1輸入模塊電路，開(kāi)關(guān)信號(hào)送到檢測(cè)電路作為異常信號(hào)檢測(cè)使用。如油泵馬達(dá)部分就會(huì)將該過(guò)載異常信號(hào)送到圖2中1輸入模塊電路的TB1-6接口。所有的異常過(guò)載都可以通過(guò)對(duì)應(yīng)的異常輸入點(diǎn)檢測(cè)，溫控系統(tǒng)也會(huì)根據(jù)反饋回來(lái)的信號(hào)與各種輸出控制相結(jié)合起來(lái)，達(dá)到保護(hù)設(shè)備，提示異常警示信息和異常開(kāi)關(guān)量信號(hào)給其他了解該溫控系統(tǒng)正常與否的設(shè)備使用。
[0061]三、鑒相原理
[0062]本發(fā)明的突出貢獻(xiàn)是主要解決了現(xiàn)有鑒相硬件電路復(fù)雜，軟件編譯方法復(fù)雜的技術(shù)問(wèn)題，目前我國(guó)比較成熟的鑒相技術(shù)在于純硬件邏輯電路的實(shí)現(xiàn)，雖然能很好的實(shí)現(xiàn)鑒相功能，但精確度低、成本高，維修難；在軟件設(shè)計(jì)部分因?yàn)橐獙?shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電源相序信號(hào)變化我們還解決依靠CPU進(jìn)行軟件處理分析的思路能夠避免這些問(wèn)題，但其思路只停留在耗費(fèi)(PU資源的計(jì)時(shí)器部分，如果只是單純的鑒相器還行，但若加上其它功能，要么就需要提高CPU的性能到多核處理，或是對(duì)計(jì)時(shí)器精度要求很高，很難避免產(chǎn)生積累偏差。而本實(shí)施例中的鑒相思路只需要通過(guò)三相電壓中的其中兩相信號(hào)就能實(shí)現(xiàn)鑒別電機(jī)正相、反相、缺相的問(wèn)題。另外，還解決了 6位LED數(shù)碼管能在周期性鑒相(鑒相周期約20ms，為了在確保電源反相后電機(jī)不會(huì)因反轉(zhuǎn)導(dǎo)致?lián)p壞的最大允許時(shí)間為500ms)和溫度傳感器探頭串口中斷獲取溫度(周期約200ms，中途不允許其他中斷干擾，否則獲取新溫度數(shù)據(jù)失敗)的情況下不閃爍的問(wèn)題。
[0063]兩相鑒別三相原理:三相電路的每?jī)身?xiàng)之間相差120°，幅度又相等，故可以把它的矢量圖理解為一個(gè)等邊三角形，三相的位置為三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，三相的方向?yàn)槿切蔚娜齻€(gè)帶箭頭的邊，且三邊的箭頭都是一相的頭指向下一相的尾的，那么相序?yàn)檎褪琼槙r(shí)針旋轉(zhuǎn)，電機(jī)正轉(zhuǎn)；為負(fù)，則逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，電機(jī)反轉(zhuǎn)。若想知道三角形的邊的箭頭方向，只需確定其中兩個(gè)點(diǎn)，然后確定兩點(diǎn)的位置即可。所以鑒別三相的正反相序可以只用其中兩相。那如何確定其中兩相的位置先后呢？通過(guò)對(duì)三相正序時(shí)，兩個(gè)相序的正弦信號(hào)圖比較，不難發(fā)現(xiàn)兩相之間的電平為四種狀態(tài)的周期性變化。通過(guò)任意相鄰兩種狀態(tài)的先后順序，可以判斷單片機(jī)鑒別的相序正反，推出三相相序的正反。
[0064]針對(duì)LED燈閃的問(wèn)題:要在至少約7.4ms的鑒相時(shí)間內(nèi)保證6位LED燈不閃爍的最好辦法是在等待鑒相信號(hào)的時(shí)間避免從探頭獲取溫度引發(fā)串口中斷，這樣就要求把握到每位的“最大顯示時(shí)間” < “狀態(tài)最小時(shí)間”。
[0065]假設(shè)該油冷機(jī)的壓縮機(jī)采用的電源為50Hz、220V的三相交流電，如圖3所示:R, S，T三相電源，相序互相相差120°的交流220V電壓；經(jīng)圖2電路處理，通過(guò)三個(gè)68ΚΩ，功率IW的電阻降電壓、限電流，再通過(guò)二極管截取T相與R和S相之間的相差?yuàn)A角相位電流信號(hào)，然后通過(guò)光耦元件隔離后經(jīng)輸出端由5V電壓與上偏置電阻構(gòu)成的電路，還原幅度為5V電壓的不同相差矢量2相信號(hào)提供給計(jì)算機(jī)(單片機(jī))P11，P12腳，計(jì)算機(jī)(單片機(jī))將接收到的電平為依據(jù)判斷相序狀態(tài)。本實(shí)施例中假設(shè)Pll，P12腳分別為HA、HB相，而每相檢測(cè)到的狀態(tài)為高、低電平分別用‘1’，‘0’表示，那么兩個(gè)引腳的狀態(tài)總共分為四種，在圖4中可以看出，在50Hz交流電下，最先打開(kāi)電源時(shí)為第一個(gè)階段，狀態(tài)為00，從上電開(kāi)始記到有一個(gè)引腳出現(xiàn)高電平，即為10 (把HA相默認(rèn)為相序超前相)時(shí)，時(shí)間約3.6ms ;第二階段時(shí)，從狀態(tài)為10到狀態(tài)為11，時(shí)間約6.7ms ;第三階段，從狀態(tài)為11到狀態(tài)為01，時(shí)間約
0.7ms;第四階段，從狀態(tài)01到狀態(tài)00，時(shí)間約3.6ms。計(jì)算機(jī)(單片機(jī))檢測(cè)電平信號(hào)的變化規(guī)律時(shí)，按照這個(gè)順序，則相序?yàn)檎?，若是狀態(tài)變化周期規(guī)律是00 — >01—>11—>10—>00，那么相序?yàn)榉?。在?shí)際檢測(cè)中，不用全部檢測(cè)整個(gè)周期，而只要檢測(cè)其中兩個(gè)狀態(tài)的先后就可以確定相序的正反，而且可以隨時(shí)從其它狀態(tài)開(kāi)始然后看下一個(gè)狀態(tài)是什么來(lái)確定。已知電源為50Hz的交流電，如圖4所示，通過(guò)兩個(gè)相差120°的正弦波比較，以及單片機(jī)引腳對(duì)高低電平狀態(tài)的區(qū)分界限，可得四個(gè)狀態(tài)出現(xiàn)的大周期內(nèi)每個(gè)狀態(tài)所占的大致時(shí)間為0.7?6.7ms之間，故每次顯示的單元延時(shí)時(shí)間要小于2.5ms，等檢測(cè)完信號(hào)后再繼續(xù)獲取溫度數(shù)據(jù)顯示。
[0066]四、溫控器工作控制流程
[0067]1、上電后，系統(tǒng)自檢。
[0068]2、檢測(cè)三相電源相位
[0069]3、三相電源鑒相有異常時(shí)，立即關(guān)閉所有制冷控制系統(tǒng)輸出信號(hào)并開(kāi)啟報(bào)警提示音，輸出遠(yuǎn)程報(bào)警開(kāi)關(guān)量信號(hào)。
[0070]3.1、缺相時(shí)顯示窗口提示報(bào)警代碼“E4”
[0071]3.2、反相時(shí)顯示窗口提示報(bào)警代碼“E5”
[0072]4、相位正常后獲取雙通道溫度傳感器數(shù)據(jù)，開(kāi)啟循環(huán)油泵馬達(dá)控制輸出，壓縮機(jī)啟動(dòng)保護(hù)等待。
[0073]5、外圍配電檢測(cè)點(diǎn)狀態(tài)異常檢測(cè)(壓縮機(jī)、油泵、液位、壓力)時(shí)開(kāi)啟報(bào)警提示音，輸出遠(yuǎn)程報(bào)警開(kāi)關(guān)量信號(hào)。
[0074]5.1、壓縮機(jī)過(guò)載跳脫檢測(cè)異常時(shí)，停止壓縮機(jī)控制輸出，顯示窗口提示報(bào)警代碼“E0”。
[0075]5.2、油泵馬達(dá)過(guò)載跳脫檢測(cè)異常時(shí)，停止壓縮機(jī)和油泵馬達(dá)控制輸出，顯示窗口提示報(bào)警代碼“E1”。
[0076]5.3、液位開(kāi)關(guān)狀態(tài)檢測(cè)異常時(shí)，停止壓縮機(jī)和油泵馬達(dá)控制輸出，顯示窗口提示報(bào)警代碼“E2”。
[0077]5.4、壓力開(kāi)關(guān)狀態(tài)檢測(cè)異常時(shí)，停止壓縮機(jī)和油泵馬達(dá)控制輸出，顯示窗口提示報(bào)警代碼“E3”。
[0078]6、達(dá)到上電或保護(hù)延時(shí)“PE”設(shè)定的時(shí)間(出廠默認(rèn)設(shè)置3min)后，若“油溫”>(“室溫“用戶設(shè)定溫差”+ “回差溫度”)時(shí)，冷凝器風(fēng)扇啟動(dòng)輸出。
[0079]7、冷減器風(fēng)扇啟動(dòng)控制輸出5S后，壓縮機(jī)啟動(dòng)輸出。
[0080]8、若“油溫”〈“室溫“用戶設(shè)定溫差”壓縮機(jī)控制輸出關(guān)閉，5S后冷凝器風(fēng)扇控制輸出關(guān)閉。
[0081 ] 9、壓縮機(jī)重啟動(dòng)同上2.5-2.7。
[0082]10、正常運(yùn)行狀態(tài)下系統(tǒng)具備被控制環(huán)境溫度超高或超低溫檢測(cè)警告輸出
[0083]10.1、“油溫”〉“系統(tǒng)最高設(shè)定溫度”時(shí)整套依然繼續(xù)運(yùn)行，顯示窗口提示報(bào)警代碼“HH”，輸出遠(yuǎn)程報(bào)警開(kāi)關(guān)量信號(hào)。
[0084]10.2、“油溫”(“系統(tǒng)最低設(shè)定溫度”時(shí)油泵正常運(yùn)行，壓縮機(jī)控制關(guān)閉，5S后冷凝器風(fēng)扇控制關(guān)閉，顯示窗口提示報(bào)警代碼“LL”，輸出遠(yuǎn)程報(bào)警開(kāi)關(guān)量信號(hào)。
[0085]五、溫控器操作設(shè)置
[0086]如圖5所示，該圖為溫控器配合使用的油冷機(jī)操作面板，用于用戶進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。
[0087]1、用戶溫度設(shè)置:
[0088]按下“SET”鍵，上屏“OIL”顯示用戶設(shè)定溫差，下屏“AIR”顯示室外溫度，按“DOWN”鍵和“UP”鍵更改用戶設(shè)定溫差值。
[0089]2、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置:
[0090](I)按住“SET”再按“DOWN”成組合鍵不松手，5S后自動(dòng)進(jìn)入出廠設(shè)置參數(shù)界面，上屏“OIL”顯示功能代碼，如“HS”；下屏“AIR”顯示最后一次的參數(shù)設(shè)定值，如“20”；按“DOWN”鍵和“UP”鍵更改設(shè)定值。
[0091](2)按“SET”鍵I次退出當(dāng)前功能參數(shù)設(shè)定進(jìn)入下一個(gè)功能設(shè)定，功能代碼分別顯示:HS — LL — HH — PE — Cl — C2 — Cd — S10，按 “DOWN” 鍵和 “UP” 鍵更改設(shè)定值。
[0092]3、設(shè)置完成20S后自動(dòng)保存和使用當(dāng)前設(shè)置參數(shù)數(shù)據(jù)，并退回開(kāi)機(jī)工作界面狀態(tài)。
[0093]上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種具有三相電源智能相序檢測(cè)與判斷功能的溫控器，應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床中，包括電源模塊、CPU控制模塊、輸出驅(qū)動(dòng)與控制模塊、溫度傳感器模塊， 其中，電源模塊，與CPU控制模塊連接，用于為CPU模塊提供工作電壓； 溫度傳感器模塊，與CPU控制模塊連接，用于獲取環(huán)境溫度，并將獲取的溫度數(shù)據(jù)傳遞給CPU控制模塊； CPU控制模塊，用于分析和處理溫度傳感器的反饋信息，并將輸出的控制信號(hào)發(fā)送給輸出驅(qū)動(dòng)與控制模塊； 輸出驅(qū)動(dòng)與控制模塊，與CPU控制模塊連接，用于驅(qū)動(dòng)放大CPU控制模塊的控制指令，并將控制指令輸出到油冷機(jī)設(shè)備以控制油泵機(jī)和壓縮機(jī)工作； 其特征在于:該溫控器還包括相位序列采集模塊，該模塊通過(guò)使用耐高壓的光耦隔離電路，將給外部機(jī)床設(shè)備供電的三相交流電采集后轉(zhuǎn)換為鑒相所需的低壓直流兩相相序信號(hào)，然后傳輸?shù)紺PU控制模塊用于鑒別三相交流電的相位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有三相電源智能相序檢測(cè)與判斷功能的溫控器，其特征在于: 所述的電源模塊可由三相交流電源提供，經(jīng)變壓器變換后得到9-12V交流電，經(jīng)整流、濾波電路和直流降壓后提供5V工作電壓給CPU控制模塊中單片機(jī)，也可連接外部12V直流電源，經(jīng)整流、濾波電路和直流降壓后提供5V直流工作電壓給CPU控制模塊中單片機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有三相電源智能相序檢測(cè)與判斷功能的溫控器，其特征在于: 所述的三相交流電被耐高壓的光耦隔離電路采集前經(jīng)過(guò)串聯(lián)電阻和二極管再連接到光耦隔離器件，其中串聯(lián)電阻的電阻值可以調(diào)整，以適應(yīng)外部三相交流電的電壓變化，其中可適應(yīng)的三相交流電的變化范圍達(dá)到200?415V，50?60Hz。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有三相電源智能相序檢測(cè)與判斷功能的溫控器，其特征在于:所述的溫度傳感器模塊包括兩個(gè)溫度傳感器探頭，分別用于獲取外部環(huán)境溫度和冷卻環(huán)境溫度，其中溫度探測(cè)器探頭使用型號(hào)為DS18B20的溫度傳感器，和CPU控制模塊采用單總線信號(hào)傳輸方式連接，不用外加A/D轉(zhuǎn)換器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有三相電源智能相序檢測(cè)與判斷功能的溫控器，其特征在于: 所述的CPU控制模塊采用STC90C58RD單片機(jī)，具有IK字節(jié)RAM，具有片內(nèi)Flash程序存儲(chǔ)器，支持IAP在應(yīng)用可編程和ISP在系統(tǒng)可編程，可實(shí)現(xiàn)在線軟件升級(jí)，無(wú)需編程器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一所述的一種具有三相電源智能相序檢測(cè)與判斷功能的溫控器，其特征在于:該控制器還包括I/O輸入模塊，與CPU控制模塊連接，該模塊通過(guò)外接外部的冷媒壓力檢測(cè)信號(hào)、油泵馬達(dá)過(guò)載檢測(cè)信號(hào)、壓縮機(jī)過(guò)載檢測(cè)信號(hào)、液位檢測(cè)信號(hào)后通過(guò)光感耦合電路轉(zhuǎn)換后傳輸?shù)紺PU控制模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種具有三相電源智能相序檢測(cè)與判斷功能的溫控器，其特征在于: 所述的輸出驅(qū)動(dòng)與控制模塊接收到CPU控制模塊的控制指令后，將控制指令信號(hào)放大，然后通過(guò)控制分別對(duì)應(yīng)壓縮機(jī)、異警、油泵、風(fēng)扇四個(gè)回路通斷的繼電器的閉合來(lái)保證油泵和壓縮機(jī)工作在安全狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一所述的一種具有三相電源智能相序檢測(cè)與判斷功能的溫控器，其特征在于:該控制器還包括顯示器模塊，與CPU控制模塊連接，該模塊包括兩組3位LED數(shù)碼管，分別用于顯示溫度傳感器模塊測(cè)到的溫度數(shù)據(jù)或是異常時(shí)的特殊符號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一所述的一種具有三相電源智能相序檢測(cè)與判斷功能的溫控器，其特征在于:該控制器還包括異常告警指示模塊，與CPU控制模塊連接，該模塊根據(jù)接收到的CPU控制模塊的控制指令，驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)電源、制冷、風(fēng)扇、油泵、鑒相、異常和警告七路發(fā)光二極管指示燈工作。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一所述的一種具有三相電源智能相序檢測(cè)與判斷功能的溫控器，其特征在于:該控制器還包括按鍵模塊，與CPU控制模塊連接，按鍵模塊包括〈set〉鍵、〈down〉鍵、<up> 鍵。
【文檔編號(hào)】B23Q17/00GK104227502SQ201410395939
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月12日
【發(fā)明者】陳建飛, 謝唯 申請(qǐng)人:東莞市潤(rùn)星機(jī)械科技有限公司