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1、第23卷第1期四川理工学院学报(自然科学版)Vol23No12010年2月JournalofSichuanUniversityofScience&Engineering(NaturalScienceEdition)Feb2010文章编号:16731549(2010)01010203基于单片机的电动机保护装置的设计112111高炎萃,武一,都鑫,于海江,栗彩霞,赵卫萍(1.河北工业大学信息学院,天津300401;2.河北机电职业技术学院,河北邢台054000)摘要:为了实现电动机保护装置更精
2、确、更灵敏的特点,文章设计了一款基于单片机的保护器。以单片机为核心的电动机保护系统与传统的保护电路相比操作简单、易于控制、灵敏度和可靠性均优于后者。整套装置包括了:主控制芯片、数据采集单元、显示单元和报警单元等模块电路,准确性和使用率均在一定程度上有所提高,实现了对电动机过流和过载的有效保护。关键词:电动机;单片机;保护电路;过载保护中图分类号:TQ423.3;TB383文献标识码:A引言1系统工作原理电动机作为主要的动力设备,被广泛地应用在工农本系统采用检测电动机三相电流的方法来判断是业生产的各个领域,是行
3、业生产得以顺利进行的重要保否有异常电流产生。交流电流经过互感器和整流电路障。但是每年因使用不当等原因造成损坏的电动机数的调整,变为与电流成正比的直流电压信号,输入到A/量无法统计。这不但造成电气设备的浪费,还会由于电D转换器中。采集电路将采集到的电流经过模/数转换动机运行过程的不同而带来不等的间接损失,因此,保为微处理芯片识别的数字信号后发送到处理器内。处障电动机在运行过程中不受损坏,能减少其对工艺生产理器在工作之前需要初始化,人为设定电动机正常运行过程造成的损失。的允许电流。经过与设定值比较,一旦外来信号超
4、过允传统的电动机保护主要采用双金属片式保护技术,许值时,中断保护功能便作用,发出报警,切断电路,而利用双金属片遇热时发生形变去执行一个切断电动机显示电路将实时反应电流的变化情况。电源的操作,以达到保护电动机的目的。但是随着电子本设计中主控芯片选取AT89S52,外围电路有电流[2]技术的发展,以及电动机的用途和控制的日益多样化,转换、数据采集、计时、报警中断以及显示等几部分。传统的保护方式已远远不能满足设备的需要,于是电动总体电路如图1所以。这套系统可以对电动机的工作机的保护装置也经历了不断的变革,从最初的机
5、电型、状态进行监测,起到一定的保护作用。整流型到后来的晶体管型,再到如今借助高集成手段出2系统硬件设计现的集成型微处理器芯片单片机。它是以数字处理技术为核心的智能化元器件,应用到电路设计中可以21系统主控芯片[1]扩展功能,提高处理速率。基于单片机技术发展的成本装置的核心控制器采用AT89S52芯片。它是一熟程度和广泛的应用,本文设计了一种智能型的电动机种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K字节可保护系统,力求对电动机的保护有所帮助。编程Flash存储器及其他功能强大的片内设备。RXD收稿日期
6、:20091015基金项目:河北省自然科学基金项目(F2007000103)作者简介:高炎萃(1984),女,河北邢台人,硕士,主要从事智能电器及传感器与传输系统方面的研究。第23卷第1期高炎萃等:基于单片机的电动机保护装置的设计103用单片机的两个I/O口,节省资源,而且其编程简单,用户操作容易,完全能够满足系统的需要,并且还可以进[5]行扩展,使得系统更加完善,给予用户更多的方便。数据采集和时钟电路如图2所示。图1系统电路端与采样电路的输出端相连,RD发出读信号,外部采集到的数字信号
7、输入进单片机内进行处理和判断。22数据采集电路从对电动机过流和过载保护的速度和精度方面考虑,需要对电压和电流实现实时采集转换。相比于占用端口较多的ADC0809和功能单一的TLC1543以及价格图2数据采集和时钟电路偏高的MAX197、AD7705是较为合适的芯片。它是一24显示和报警电路种16位的A/D转换器,采用-转换技术,实现模拟要想掌握流经电动机的电流的实时变化情况和遇量向数字量的转换。三线串行接口可以方便地和单片到异常时能及时发现问题,需要在单片机处理和判断完机连接,输入采集到的电信号。其具
8、有的自校准和系统电流信号的基础上,在外部接一个带有显示和报警功能校准功能,能够消除器件本身和系统的增益以及偏移误的电路。显示电路应用HD7279驱动器控制。它是一[3]差。本设计采用两片AD7705,其主要作用是实现对片具有串行接口的,可同时驱动8位共阴极数码管的智电压和电流的同时转换。如果只采用一片AD7705,则能显示驱动芯片,单片即可完成LED显示的全部功能。电流和电压需要根据周期分别被采集,
