專利名稱：交流電機電子制動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電機控制技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種電子電路實現(xiàn)的交流電機電子制動器。
這種設(shè)備是采用機械摩擦力作為電機運動方向的阻力矩，摩擦片經(jīng)常處于摩擦發(fā)熱狀態(tài)，制動頻繁時磨損嚴(yán)重，必須經(jīng)常更換設(shè)備，造成運行費用很高，安裝時需要固定在電機上，安裝工藝要求較高。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的它包括有兩塊電路板及外殼端子，其特征是其中的一塊電路板為控制電路板，該控制電路板由單片機部分控制電路及依次與單片機部分控制電路相連接的指令輸入電路、繼電器控制電路、過零檢測電路、可控硅觸發(fā)電路構(gòu)成；另一塊為強電驅(qū)動板，該強電驅(qū)動板由可控硅調(diào)壓與整流電路、控制電源電路構(gòu)成。
上述的單片機控制電路包括單片機、晶體振蕩器、x25045看門狗復(fù)位芯片、撥碼開關(guān)等。
本實用新型由于采用電力電子技術(shù)實現(xiàn)的交流電機電子制動器，不需要和電機主軸有機械連接。它在制動時向電機繞組注入直流電流，產(chǎn)生一種方向固定的磁場，該磁場和在轉(zhuǎn)子中感應(yīng)磁場相互作用形成了阻礙轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的制動轉(zhuǎn)矩。通過調(diào)整制動電流可以控制制動轉(zhuǎn)矩的大小，以適應(yīng)不同的負(fù)載情況。
該裝置利用電力電子技術(shù)和微機控制技術(shù)來實現(xiàn)對三相交流電機的快速制動。該裝置可以實時檢測電機的運行狀態(tài)，自動調(diào)節(jié)制動時間，并可以通過撥碼開關(guān)靈活設(shè)置制動電流和最大制動時間，從而實現(xiàn)最佳的制動效果。該裝置可用于替換傳統(tǒng)的機械式制動器，可以廣泛地應(yīng)用于數(shù)控車床、數(shù)控銑床、鏜銑床、鉆床、木工機械等設(shè)備的電機制動。


圖1是本實用新型的方框原理圖圖2是本實用新型的控制電路板原理圖圖3是本實用新型的強電驅(qū)動板原理圖圖4是交流電機電子制動器工作接線圖圖5是交流電機電子制動器工作狀態(tài)圖圖6是交流電機電子制動器電路原理圖下面將通過實例對實用新型作進一步詳細(xì)說明，但下述的實例僅僅是本實用新型其中的例子而已，并不代表本實用新型所限定的權(quán)利保護范圍。
具體實施方式
實例1本實用新型采用圖1的方框原理圖來實現(xiàn)它由兩塊電路板及外殼端子構(gòu)成，兩塊電路板一塊是控制電路板，另一塊是強電驅(qū)動板；其中控制電路板由單片機部分控制電路、指令輸入電路、測速電路、繼電器控制電路、過零檢測電路、可控硅觸發(fā)電路、狀態(tài)指示電路等單元電路構(gòu)成，實現(xiàn)狀態(tài)檢測、工作流程控制和強電回路觸發(fā)的功能。強電電路板由可控硅調(diào)壓與整流電路、220v\9v變壓器構(gòu)成；實現(xiàn)對交流電壓的可控整流，產(chǎn)生制動用的直流電流。
(一) 控制電路板(見圖2)1.單片機控制電路包括單片機、晶體振蕩器、x25045看門狗復(fù)位芯片、撥碼開關(guān)等。
2.指令輸入電路是制動器開始制動過程的開關(guān)，該電路是24v高電平信號經(jīng)光電耦合器隔離后送入單片機；3.在單片機控制電路的輸入端還連接有測速電路。測速電路是將電機未加電流的空余線圈在經(jīng)勵磁后感應(yīng)到的電壓信號進行分析處理得到電機速度信息的電路。它由專用測速模塊及電容電阻等構(gòu)成；4.繼電器輸出電路由單片機I/O口輸出經(jīng)光耦隔離后的控制信號在三極管放大后直接驅(qū)動繼電器。一路繼電器用于控制制動接觸器，另一路用于控制主回路聯(lián)鎖。
5.過零檢測電路由整流橋、光耦、整形電路等構(gòu)成，該電路為可控觸發(fā)電路的零相位提供參考點；
6.可控硅觸發(fā)電路由光耦及其周邊電路構(gòu)成，通過該電路實現(xiàn)單片機直接控制可控硅MOC3021的導(dǎo)通時刻；7.在單片機控制電路上還連接有一狀態(tài)指示電路。該狀態(tài)指示電路由四個發(fā)光二極管構(gòu)成，分別指示5v、24v電源狀態(tài)和運行、制動繼電器的狀態(tài)；8.電源電路是將強電驅(qū)動板上變壓器輸出的交流9v電壓經(jīng)整流濾波后經(jīng)lm7805穩(wěn)壓后形成+5v提供給控制板作為電源；(二) 強電驅(qū)動電路板(見圖3)該板由將定值交流輸入變成可調(diào)交流輸入的可控硅調(diào)壓電路、經(jīng)橋式整流驅(qū)動電路變成直流輸出、再經(jīng)控制電源電路變壓所構(gòu)成。
現(xiàn)結(jié)合附圖4、圖5及電路原理圖6對本實用新型的工作過程進一步描述圖6中的1為測速電路，2為指令輸入電路，3為可控硅觸發(fā)電路，4為過零檢測電路，5為控制電源電路，6為單片機控制電路，7為強電驅(qū)動板，8為繼電器輸出電路，9為接口端子，10為狀態(tài)指示電路。
當(dāng)設(shè)備上電自檢正常后，單片機P00腳輸出低電平，通過R5，IC3，R6，R7，Q1，D1等組成的繼電器輸出電路使“運行繼電器”J1線圈得電其觸點閉合，電機處于運行狀態(tài)。該繼電器的常開觸點可以用來連接電機正、反轉(zhuǎn)控制接觸器的控制回路，這樣就允許了電機正反轉(zhuǎn)的啟動運行。
當(dāng)外部電路(指令輸入電路)在C端對0V施加一+24V電壓的制動指令信號時，該電壓通過指令輸入電路的R9，R8，C4，D2濾波保護和R11限流后打通光耦I(lǐng)C4的輸入端，從而使光耦輸出低電平，該電平經(jīng)U1B 74LS14整形反向后送入單片機的P12腳；單片機檢查到該信號后，從P00腳輸出高電平，通過繼電器輸出電路R5，IC3，R6，R7，Q1使“運行繼電器”J1線圈失電其常開觸點斷開，使電機正反轉(zhuǎn)接觸器的控制回路斷開，電機處于失電的自由停車狀態(tài)；延時一小段時間后，單片機P01腳輸出低電平，通過繼電器輸出電路R16，IC6，R18，R19，Q2使“制動繼電器”J2線圈得電，通過J2的一對常開觸點閉合“制動繼電器”，通過它的常開觸點使外部的“制動接觸器”的控制線圈得電，“制動接觸器”閉合，從而使電機的直流制動回路以及測速回路接通；此后，過零檢測電路和可控硅觸發(fā)電路和測速電路投入工作。380V、50HZ交流電壓先經(jīng)R21限流D6、D7限壓保護后再經(jīng)整流橋BV1整流形成100HZ的交流電壓信號，再經(jīng)C22濾波、D8保護、R27限流后打通光耦I(lǐng)C8，IC8的3腳輸出脈沖信號經(jīng)R33、C25、U1C濾波整形后送到單片機的外部中斷控制端INTO，形成過零檢測信號。
單片機檢測到過零檢測信號后，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的電流大小，延遲一定的控制角，從P14、P15同時輸出5微秒的低電平脈沖到可控硅觸發(fā)電路。其中P14口輸出的一路脈沖通過R15、IC5、R13、R12、R10、C5、D4、C15、R23、形成一路可控硅觸發(fā)脈沖連接到端子P2的1、2、3腳；另一路脈沖由P15口通過R28、IC7、R26、R25、R22、C17、D5、C16、R24、形成另一路可控硅觸發(fā)脈沖連接到端子P2的4、5、6腳。
觸發(fā)脈沖通過連接到端子P2的電纜送到強電驅(qū)動板上的兩個可控硅，正向半個周波承受正壓的一個可控硅K1在觸發(fā)脈沖到來的時刻導(dǎo)通，直到這半個周波過零時關(guān)斷。負(fù)向半個周波可控硅K2在觸發(fā)脈沖到來的時刻導(dǎo)通，直到這半個周波過零時關(guān)斷。這樣形成一路單相可控交流電壓經(jīng)DD1，DD2，DD3，DD4整流后輸出一路可控的直流電壓。該電壓通過已經(jīng)被繼電器輸出電路控制閉合的制動接觸器加到電機的兩相繞組，向電機繞組投入直流制動電流，產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，使電機減速。
當(dāng)預(yù)先設(shè)定的時間到或測速電路檢測到電機運行停止時，停止觸發(fā)可控硅，斷開“制動繼電器”，從而斷開制動接觸器，斷開制動回路和測速回路；然后閉合運行繼電器，回到初始運行狀態(tài)，這樣，該裝置完成了一次工作循環(huán)，實現(xiàn)一次制動。
權(quán)利要求1.一種交流電機電子制動器，它包括有兩塊電路板及外殼端子，其特征是其中的一塊電路板為控制電路板，該控制電路板由單片機控制電路及依次與單片機控制電路相連接的指令輸入電路、繼電器控制電路、過零檢測電路、可控硅觸發(fā)電路構(gòu)成；另一塊為強電驅(qū)動板，該強電驅(qū)動板由可控硅調(diào)壓與整流電路、控制電源電路構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流電機電子制動器，其特征在于指令輸入電路是指24v高電平信號經(jīng)光電耦合器隔離后送入單片機后使制動器開始制動過程的開關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流電機電子制動器，其特征在于在單片機控制電路的輸入端還連接有測速電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的交流電機電子制動器，其特征在于測速電路是指將電機未加電流的空余線圈在經(jīng)勵磁后感應(yīng)到的電壓信號進行分析處理所得到電機速度信息的電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流電機電子制動器，其特征在于繼電器輸出電路由單片機(I/O)口輸出經(jīng)光耦隔離后的控制信號在三極管放大后直接驅(qū)動繼電器；一路繼電器用于控制制動接觸器，另一路用于控制主回路聯(lián)鎖。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流電機電子制動器，其特征在于過零檢測電路由整流橋、光耦、整形電路組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流電機電子制動器，其特征在于在單片機控制電路上還連接有一狀態(tài)指示電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的交流電機電子制動器，其特征在于狀態(tài)指示電路由分別指示5v、24v電源狀態(tài)和運行、制動繼電器狀態(tài)的四個發(fā)光二極管構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流電機電子制動器，其特征在于可控硅觸發(fā)電路是指實現(xiàn)單片機直接控制可控硅導(dǎo)通時刻的光耦及其周邊電路構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流電機電子制動器，其特征在于控制電源電路是指電源變壓器，具體為220v\9v變壓器。
專利摘要本實用新型公開一種交流電機電子制動器。它包括有兩塊電路板及外殼端子，技術(shù)要點是其中的一塊控制電路板由單片機部分控制電路及依次與單片機部分控制電路相連接的指令輸入電路、測速電路、繼電器控制電路、過零檢測電路、可控硅觸發(fā)電路、狀態(tài)指示電路構(gòu)成；另一塊強電驅(qū)動板由可控硅調(diào)壓與整流電路、變壓器構(gòu)成。該裝置利用電力電子技術(shù)和微機控制技術(shù)來實現(xiàn)對三相交流電機的快速制動。該裝置可以實時檢測電機的運行狀態(tài)，自動調(diào)節(jié)制動時間，并可以通過撥碼開關(guān)設(shè)置制動電流和最大制動時間，而實現(xiàn)制動效果。該裝置可用于替換傳統(tǒng)的機械式制動器，可以廣泛地應(yīng)用于數(shù)控車床、數(shù)控銑床、鏜銑床、鉆床、木工機械等設(shè)備的電機制動。
文檔編號H02P3/18GK2596666SQ0229221
公開日2003年12月31日 申請日期2002年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月30日
發(fā)明者張軍, 遲永義, 趙乃霞, 楊躍, 王旭, 王瑞杰, 王書文 申請人:沈陽東宇工業(yè)技術(shù)研究院(有限公司)