本實用新型涉及木工車床控制領(lǐng)域，尤其涉及一種木工車床電壓保護系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

臺式木工車床是一種結(jié)構(gòu)簡單，操作方便的家用和工業(yè)實用車床。車床主軸由電機帶動皮帶傳動驅(qū)動，該電機分為直流電機、交流異步電機以及伺服電機。木工車床的工作原理為: 由電機通過皮帶傳動機構(gòu),帶動車床主軸旋轉(zhuǎn),主軸又通過頂尖或者卡盤帶動被加工零件旋轉(zhuǎn)，然后用刀具對工件進行切削,從而加工出不同形狀的回轉(zhuǎn)體。由于需要的切削力和加工表面的質(zhì)量不同，木工機床在加工工作中需要機床主軸提供不同的輸出扭矩和轉(zhuǎn)速。

但是,目前大多數(shù)使用交流異步電機控制器的木工車床，控制器的整體體積較大，成本高、價格昂貴，低速扭矩小，很多只有單一的電壓保護點；有的只考慮到電機保護而忽略控制器的保護，如果電壓過高而沒有保護措施則會損壞控制器，不利于木工車床的使用和安全操作；使用直流電機控制器的木工車床，電壓保護點也比較單一，電機如果長時間過壓運行一則損壞電機，二則電機轉(zhuǎn)速過高，危及人身安全，不利于木工車床的安全操作。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是針對上述電壓保護點單一、保護形勢簡單，不利于木工車床的使用和安全操作等技術(shù)問題，提出的一種木工車床電壓保護系統(tǒng)，實現(xiàn)電壓的全面保護，保障木工車床的切削效率與安全操作。

為了達到上述目的，本實用新型采用下列技術(shù)方案：一種木工車床電壓保護系統(tǒng)，包括微控制器，電機以及IGBT驅(qū)動電路，所述微控制器通過IGBT驅(qū)動電路控制電機動作；還包括與微控制器相連分別采集母線電壓和電機電壓的母線電壓采樣模塊和電機電壓采樣模塊。

進一步的，所述微控制器還包括電壓保護點設(shè)置模塊，所述電壓保護點包括母線過壓保護點、母線欠壓保護點和電機電壓保護點，通過對電機電壓與母線電壓的檢測，對電機電壓保護更加全面，保障系統(tǒng)和人身安全。

優(yōu)選的，所述電機兩端連接有續(xù)流二極管。

進一步的，所述電壓保護系統(tǒng)還包括與電機相連的電流采樣模塊，所述電流采樣模塊通過電流濾波，然后經(jīng)電壓比較器和運算放大器與微控制器相連。

優(yōu)選的，所述電流采樣模塊采用電流采樣電阻進行電流采樣。

優(yōu)選的，所述電流采樣模塊還可以采用電流傳感器和電流互感器。

進一步的，所述微控制器還包括電流保護點設(shè)置模塊，所述電流保護點包括硬件保護點、軟件保護點和堵轉(zhuǎn)保護點，根據(jù)電機特性，設(shè)置不同的保護點，對電機過流保護更全面，保證電機正常安全運轉(zhuǎn)。

進一步的，還包括與微控制器相連的電位器檢測模塊，微控制器檢測電位器電壓大小，從而調(diào)整電機驅(qū)動信號（PWM信號的脈沖寬度）來調(diào)整電機電壓，實現(xiàn)電機無極調(diào)速，方便用戶切削不同的材料。

進一步的，所述電壓保護系統(tǒng)還包括與微控制器相連的數(shù)碼管，通過數(shù)字顯示提示操作人員，方便操作。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點在于：

1、本實用新型通過設(shè)置多個電壓保護點，如母線欠壓保護點、母線過壓保護點，電機電壓保護點等并存儲到微控制器，對電機實現(xiàn)全面電壓保護，并且通過電機電壓采樣模塊和母線電壓采樣模塊分別對電機電壓與母線電壓檢測，與設(shè)好的保護點進行比較，通過微控制器做出相應(yīng)的控制，實現(xiàn)對電機和系統(tǒng)的全面保護，保障系統(tǒng)操作與人身安全，降低成本，工作穩(wěn)定。

2、本實用新型還通過電位器檢測模塊，通過微控制器調(diào)整驅(qū)動信號脈寬，改變電機電壓，實現(xiàn)電機無極調(diào)速，保證電機轉(zhuǎn)速平滑連續(xù)變化，而且可以在整個轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)的任意一點穩(wěn)定運行，保障木工車床的安全穩(wěn)定運作，提高切削效率與切削精度。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例一電壓保護系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型實施例一電壓保護原理框圖；

圖3為本實用新型實施例二電流保護原理框圖。

具體實施方式

為了能夠更清楚的理解本實用新型的上述目的和優(yōu)點，下面結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式做詳細地描述：

實施例一、如圖1所示，本實施例提供一種木工車床電壓保護系統(tǒng)，包括微控制器，電機以及IGBT驅(qū)動電路，所述微控制器通過IGBT驅(qū)動電路控制電機動作，所述電機兩端連接有續(xù)流二極管；還包括與微控制器相連，分別采集母線電壓和電機電壓的母線電壓采樣模塊和電機電壓采樣模塊，本實施例中微控制器采用STM8S系列單片機，通過單片機控制對電機實現(xiàn)全面的電壓保護。

所述微控制器還包括電壓保護點設(shè)置模塊，所述電壓保護點包括母線過壓保護點、母線欠壓保護點和電機電壓保護點，通過對電機電壓與母線電壓的檢測，對電機電壓保護更加全面，保障系統(tǒng)和人身安全。

為了方便操作人員操作，所述單片機還連接有數(shù)碼管（圖中未示意），通過數(shù)字顯示提示操作人員，方便操作。

實施例中，為了進一步說明電壓保護的原理，下面結(jié)合圖2做進一步的說明：電機運行，通過電機電壓采樣模塊和母線電壓采樣模塊分別對電機電壓與母線電壓的檢測，實時獲取電壓值并傳輸?shù)轿⒖刂破鳎c電壓保護點設(shè)置模塊的母線欠壓保護點B、母線過壓保護點A和電機電壓保護點C相比較，所述母線欠壓和過壓保護點是根據(jù)該木工車床使用地方的電力情況和該系統(tǒng)的承受能力來設(shè)定的，母線過壓保護是對控制器本身的一種保護，如果電壓過高而沒有保護措施則會損壞控制器；所述電機電壓保護點C是根據(jù)電機的額定電壓來設(shè)定的，電機如果長時間過壓運行一則損壞電機，二則電機轉(zhuǎn)速過高，危及人身安全，所以該保護也可以理解為一個超速保護。

當(dāng)檢測到母線電壓達到母線過壓保護點A時，直接停機，單片機控制輸入過壓保護，數(shù)碼管顯示07狀態(tài)；當(dāng)檢測到母線電壓不到保護點B時，此時微控制器控制電壓保護，電機不能運行，數(shù)碼管顯示03狀態(tài)；當(dāng)檢測到電機電壓達到電機保護點C時，直接停機，輸出過壓保護，數(shù)碼管顯示08狀態(tài)。通過操作人員觀察數(shù)碼管顯示，方便直接，操作安全。

同時，為了實現(xiàn)電機無極調(diào)速，方便用戶切削不同的材料，本實施例還包括與微控制器相連的電位器檢測模塊,微控制器檢測電位器電壓大小，從而控制調(diào)整電機驅(qū)動信號（PWM信號的脈沖寬度）來調(diào)整電機電壓，并且在電機低速運行時通過微控制器對電機電流進行控制，使電機輸出較大的扭矩，其效果明顯優(yōu)于簡單控制的異步電機和變頻器。

實施例二、本實施例在實施例一的基礎(chǔ)上加入電流保護，通過設(shè)置電流采樣模塊采集電機電流，并傳輸?shù)絾纹瑱C，使對電機的電壓電流保護更全面，參考圖1，所述電流采樣模塊通過電流濾波，然后經(jīng)電壓比較器和運算放大器與單片機相連，本實施例中，電流采樣模塊采用電流采樣電阻進行電流采樣，當(dāng)然還可以采用電流傳感器和電流互感器等其他可替代方式完成電流采樣，在此不做詳述。

對電機過流實現(xiàn)全面保護，保證電機正常安全運轉(zhuǎn)，根據(jù)電機特性，本實施例根據(jù)木工車床的使用情況和該系統(tǒng)的承受能力，并通過大量的切削試驗數(shù)據(jù)，設(shè)置不同的保護點，如硬件保護點A’、軟件保護點B’，以及堵轉(zhuǎn)保護點等，存儲到單片機的電流保護點設(shè)置模塊，與電流采樣電阻采集的電機電流相比較，通過單片機控制做出相應(yīng)的停機等操作，有效保護電機和控制器的安全。

本實施例中，為了進一步說明電機電流全面保護的原理，參考圖3：這里分別設(shè)置硬件保護點和軟件保護點是考慮到軟件保護較硬件保護慢，所以為了防止軟件保護沒有起到作用而增加了硬件保護，提高木工車床的使用、操作安全。

電機啟動后，電流增大，通過電流采樣電阻實時采集電機電流值，并通過濾波模塊濾除噪聲，由于此時的電流值較小，通過運算放大器和電壓比較器放大處理后傳輸?shù)絾纹瑱C，與設(shè)置好的電流保護點進行比較。

若檢測到的電流達到硬件保護點A’，則通過單片機控制IGBT驅(qū)動電路，使電機直接停機，起到保護作用，并通過數(shù)碼管顯示01狀態(tài)；若沒有達到硬件保護點A’，電機繼續(xù)運轉(zhuǎn)，采樣電阻實時采集電機電流，當(dāng)檢測到達到軟件保護點B’時，通過單片機控制，使電機直接停機，起到保護作用，并通過數(shù)碼管顯示02狀態(tài)；若沒有達到軟件保護點B’，電機繼續(xù)運轉(zhuǎn)；在木工車床的使用過程中，由于是手動進刀所以難免會出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)情況，堵轉(zhuǎn)的同時會出現(xiàn)較大電流，如果長時間堵轉(zhuǎn)則會損壞電機和控制器，所以當(dāng)檢測到堵轉(zhuǎn)后，達到堵轉(zhuǎn)保護點C’時，先計時維持一段時間（如6S），若堵轉(zhuǎn)消除，則電機可以正常繼續(xù)運轉(zhuǎn)，通過采樣電阻實時比較并做出控制；若果堵轉(zhuǎn)還沒有撤銷就要降低電流運行，通過單片機控制IGBT驅(qū)動電路減小IGBT驅(qū)動信號（PWM脈沖寬度），使電機電壓減小，從而減小電機電流，使此時電機在額定保護點E’（電機的額定工作電流）以下運行，電機正常運轉(zhuǎn)。

本實施例通過電流采樣電阻實時檢測電機電流并與設(shè)定的保護點比較，通過微控制器控制設(shè)置多個電流保護點，如硬件保護點、軟件保護點堵轉(zhuǎn)保護點等，然后由單片機控制，對木工車床的電機實現(xiàn)全面過流保護，防止持續(xù)堵轉(zhuǎn)一直運行大電流燒毀電機和控制器，保證人員操作安全，提高木工車床切削效率與工作穩(wěn)定性。

綜上所述，本實用新型通過單片機對電路系統(tǒng)各部分進行控制，在木工車床領(lǐng)域設(shè)計新思路，達到安全、有效驅(qū)動電機，使木工車床可靠工作的目的。電壓電流保護更全面，有效降低了控制器的故障率，并且結(jié)合車床實際使用特點，對流程進行優(yōu)化，方便木工車床的切削操作，提高工作效率與精度，具有廣泛的推廣意義。

以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其進行限制；盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，依然可以對前述實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型所要求保護的技術(shù)方案的精神和范圍。