单片机在直线电机控制中的应用

张小军

(

陕西省煤炭科学研究所

,

陕西 西安 　

710001)

摘 　要 :介绍使用单片机对直线电机在工作过程中缺相、

过流、

掉电等故障的判断 ,以及报警、

电机保

护的设计和工作原理。
关键词 :单片机 ;直线电机 ;原理图
中图分类号 : TM301. 2 　　　文献标识码 :B

　　直线电机是一种直接传动的特种电机 ,无中间转

换机构 ,速度控制比较困难 ,生产中电网、

粉尘、

湿度

对电机的可靠工作都有很大的影响。随着直线电机

在煤矿生产中的不断发展和应用 ,其工作时的稳定
性、

抗干扰能力就成为安全生产的重要问题。本文着

重 介 绍 降 低 电 网 对 直 线 电 机 的 影 响 , 以 AT

2

MEL 89C51 单片机为中央处理器 ,结合高精度的采样

电路 ,方便地实现电机工作中缺相、

过流、

掉电等故障

的判断 ,以及报警、

电机保护的设计。实验时主要技

术指标如下 :

额定电压 :380 V/ 50 Hz
额定电流 :160 A
起动推力 :3 000 N
相对湿度 :60 %(20 ℃)

1

　系统结构

控制系统采用 AT89C51 为控制核心 ,由模数转

换电路、

故障显示、

报警、

驱动等电路组成 ,系统框图

如图 1 所示。系统通过模数转换来连续检测直线电
机电流值 ,当出现异常情况时 ,电机停止工作 ,系统分
析、

显示故障原因 ,并发出报警声音 ,避免了不必要的

经济损失。

图

1

　系统结构原理图

89C51 单片机指令系统与 MCS51 完全兼容 ,且

片内带有 4 KB 的 E

2

PROM ,可以方便地构成一个最

小测量系统。

1. 1 　模数转换电路

模数转换电路决定了系统故障判断的精度 ,为保

证控制系统的精度 ,应用中专门制作了高分辨率的互
感器 ,作为控制系统的传感器。并采用 ADC0809 来
转换电压值。图 2 是模数转换原理图。直线电机驱
动电源输入线穿过互感器后 ,互感器输出电流经电阻
桥转换为电压 ,再经放大器 LM324 放大、隔离 ,从

ADC0809 的 IN0 、

IN1 、

IN2 通道进入 A/ D 转换器 ,经

转换后的电压数字量在 89C51 内进行信号处理。

互感器采用交流电流型 ,是一种高度集成 ,能准

确测量交流电流 ,并将其变换为直流输出的功能模
块。其输出值与被测电流成线性比例 ,输出、

输入高

精度隔离 ,频带宽、

响应快 ,动态性能好。从图 2 中可

知 ,交流互感器输出的电流

I

A

(

以一相为例

) ,

经电阻

桥转换后

,

进入放大器 LM324 的电压

:

V

1

= R

3

×

R

1

×

I

A

/ ( R

2

+ R

3

)

LM324 共模抑制比为 70dB ,输入失调电压 、

电流

小 ,输入阻抗大 ,完全可应用于工业生产实践中。图

2 中 LM324 的接法为比例放大形式 ,电路具有相当好
的线性放大特性。那么 ,ADC0809 的 IN

0

输入电压

为 :

V

0

=

R

f

×

V

I

/ R

I

ADC0809 是逐次逼进式的 8 位 A/ D 转换芯片 ,其精
度、

速度和价格都适中 ,是工业生产中常用的芯片。

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