付莉　付秀偉

摘 要：本文基于串勵電機(jī)工作原理，設(shè)計了以零點電路檢測的零點信號為基準(zhǔn)，通過按鍵設(shè)定電機(jī)的速度等級的控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用霍爾傳感器及溫度傳感器實時檢測得到相關(guān)數(shù)據(jù)，并通過LCD屏顯示及設(shè)定報警功能保證系統(tǒng)正常運行。

關(guān)鍵詞：雙向可控硅；霍爾傳感器；串勵電機(jī)；調(diào)速

中圖分類號：TS251.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）04-0049-02

Design of the Control System of the Stuffing Machine

FU Li FU Xiuwei

（College of Information & Control Engineering， Jilin Institute of Chemical Technology， Jilin Jilin 132022）

Abstract： In this paper， based on the working principle of the excitation motor， the design of the zero detection circuit of the zero signal as a benchmark， through the key set speed rating of a motor control system. The system using Hall sensor and temperature sensor for real-time detection to obtain relevant data， and through the LCD screen display and set the alarm function to ensure the normal operation of the system.

Keywords： bidirectional controlled silicon；Holzer sensor；series excited motor；speed regulation

市場上的絞陷機(jī)種類繁多，但體積比較大，不適合家庭應(yīng)用。鑒于上述問題，本文介紹了一種基于單片機(jī)控制的多功能絞餡機(jī)。這款絞餡機(jī)可以根據(jù)不同用戶的不同需求自行選擇和設(shè)定。目前，單相串勵電機(jī)是一種被廣泛應(yīng)用的電機(jī)，其具有不容易堵轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速高、體積小、重量輕、起動力矩大、適用電壓范圍廣等優(yōu)點[1]。串勵電機(jī)由于結(jié)構(gòu)的原因，只需要控制雙向可控硅就可以實現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制，速度的大小是根據(jù)控制交流電的導(dǎo)通角度來實現(xiàn)電壓輸出大小的變量，進(jìn)而對電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。智能絞餡機(jī)最主要的目標(biāo)就是控制串勵電機(jī)轉(zhuǎn)速，使電機(jī)能按照預(yù)設(shè)速度平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)針對不同食材可以自行設(shè)定電機(jī)轉(zhuǎn)速來達(dá)到絞餡的功能。

1 電路設(shè)計

一個完整的智能絞餡機(jī)控制系統(tǒng)一般由鍵盤輸入模塊、電源模塊、電機(jī)模塊、檢測模塊、報警模塊和顯示模塊等6大模塊及核心處理器單片機(jī)組成。其中，報警模塊包括光報警和聲音報警雙重報警，在發(fā)生故障時能更好地提示用戶；檢測模塊包含過零檢測、溫度檢測及電流的檢測，通過這些檢測模塊使系統(tǒng)能更好、更精確地運行?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.1 電源電路

直流穩(wěn)壓電源[2]主要通過變壓器將220V交流電變?yōu)?.5V的交流電，再經(jīng)過二極管進(jìn)行整流，電容濾波，最后經(jīng)過穩(wěn)壓芯片得到恒定電壓。如果要得到穩(wěn)定的電壓，且要求紋波系數(shù)小，對后面系統(tǒng)電源干擾小，就必須對相應(yīng)的電容進(jìn)行必要的濾波，將紋波降到最低。因此，要選用電解電容和獨石電容，電解電容要求容值盡量大，耐用范圍為輸出電壓的2倍，獨石電容一般選取104進(jìn)行高頻濾波作用。電路圖如圖2所示。

1.2 可控硅驅(qū)動控制電路

智能絞餡機(jī)所采用串勵電機(jī)的額定功率是500W，但考慮到堵轉(zhuǎn)電流及尖脈沖過電壓造成的電流過大，雙向可控硅一般選用8A。為了使可控硅更好更安全地運行，需要在其兩端并聯(lián)阻容，將因為開關(guān)頻率過快出現(xiàn)電壓的突變現(xiàn)象，利用電容吸收掉，防止可控硅被燒毀，在這個過程中阻容起到了阻尼作用，將電壓的突變消耗掉，避免形成過大電流而損壞可控硅，最終影響整個控制系統(tǒng)[3]。雙向可控硅控制電路如圖3所示。

1.3 過零檢測電路

絞餡機(jī)需要通過控制雙向可控硅導(dǎo)通角來實現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制。要實現(xiàn)比較精確的電機(jī)調(diào)速調(diào)節(jié)，就必須要有一個基準(zhǔn)，而這個基準(zhǔn)就是零點電壓。零點電壓是可控硅導(dǎo)通角導(dǎo)通大小的必要依據(jù)?？煽毓璧膶?dǎo)通角度就是以過零信號為基準(zhǔn)的，該過零信號考慮到絞餡機(jī)結(jié)構(gòu)特點，采用非隔離式，減少設(shè)計成本。在阻容降壓電路中，采用通過電阻降壓直接從交流電源中采集信號。過零檢測電路如圖4所示。

其他驅(qū)動電路主要是考慮系統(tǒng)的實用性，方便用戶更好地使用，讓用戶知道該系統(tǒng)處于什么狀態(tài)，主要包括聲光報警電路、顯示電路、溫度檢測電路和按鍵電路。其中，聲光報警電路主要顯示絞陷機(jī)的運行狀態(tài)和電機(jī)工作狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)問題時及時提醒用戶，將危險情況降到最低；顯示電路顯示絞陷機(jī)的運行狀態(tài)，用戶可以直觀地看到系統(tǒng)運行的狀態(tài)；溫度檢測電路檢測因電機(jī)阻轉(zhuǎn)或電機(jī)轉(zhuǎn)子過熱而引起的溫升，保護(hù)電機(jī)，將溫度信息通過液晶顯示出來；按鍵電路根據(jù)設(shè)計要求需要通過按鍵來對系統(tǒng)控制電機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)，用戶可以根據(jù)自己的需求選擇電機(jī)速度的等級。

2 軟件設(shè)計

控制系統(tǒng)需要硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)之間相互配合實現(xiàn)，可以采用靈活多變的軟件程序來控制硬件系統(tǒng)完成控制系統(tǒng)的要求。主程序是整個程序的主框架部分，其負(fù)責(zé)安排整個系統(tǒng)各子模塊的相互關(guān)系和次序。該系統(tǒng)的程序主要包括電機(jī)調(diào)速程序、顯示程序、數(shù)據(jù)檢測程序和鍵盤輸入程序。

3 結(jié)論

本文設(shè)計的智能絞餡機(jī)控制系統(tǒng)基本上符合所有控制要求，其性能安全可靠，且操作簡單，用戶可以根據(jù)各自需求的不同自行選擇設(shè)定。控制系統(tǒng)由于加入自動報警功能，且在發(fā)生故障時系統(tǒng)自動停止運行，大大提高了絞餡機(jī)的安全性。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉玉明.家用攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2008.

[2]李創(chuàng)軍，張耀文.5V直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計[J].廣東科技，2013（20）：59-60.

[3]章細(xì)福.基于串勵電機(jī)的跑步機(jī)控制器設(shè)計[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2010.