一種具有三相電源智能相序檢測與判斷功能的溫控器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有三相電源智能相序檢測與判斷功能的溫控器，應(yīng)用于數(shù)控機床附件之油冷機設(shè)備中，包括電源模塊、CPU控制模塊、輸出驅(qū)動與控制模塊、溫度傳感器模塊、I/O輸入模塊、顯示器模塊、異常告警指示模塊、按鍵模塊和相位序列采集模塊。該溫控器結(jié)合機床油冷機的制冷技術(shù)，操作簡單、控溫簡單、抗干擾能力強，具有記憶故障前運行模式功能，是適用于各種制冷設(shè)備的智能化控制系統(tǒng)，本產(chǎn)品針對機床壓縮機制冷添加了三相鑒相功能，克服馬達設(shè)備在使用三相交流電過程中電機由于正相、反相、缺相造成馬達反轉(zhuǎn)的物理硬損耗問題，根據(jù)外部環(huán)境的影響，由內(nèi)外兩個探頭的溫差來實現(xiàn)溫度的合理調(diào)節(jié)。
【專利說明】—種具有三相電源智能相序檢測與判斷功能的溫控器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電氣自動化控制儀器的【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種具有三相電源智能相序檢測與判斷功能的溫控器。

【背景技術(shù)】
[0002]在日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會需要對溫度進行檢測和控制，現(xiàn)有技術(shù)中溫度控制器通過將受控對象的溫度轉(zhuǎn)化為電壓、電阻、電流等信息實現(xiàn)對一定范圍內(nèi)的溫度進行控制調(diào)節(jié)，配合微處理器后還能按用戶要求設(shè)定各種時間段的開關(guān)和各種預(yù)設(shè)好的模式下自動運行調(diào)節(jié)溫度，適用于冷庫、中央空調(diào)、單戶取暖、地暖及各種燃油、燃氣鍋爐以及數(shù)控機床附件之油冷機等設(shè)備的使用。
[0003]溫度控制器的種類繁多，目前工業(yè)上最為常用的溫度控制器主要有凝露溫度控制器和智能雙溫度控制器等。凝露溫度控制器中一路凝露，一路溫度實數(shù)顯精密控制。按鍵設(shè)定控制值，自動控制相應(yīng)負載來調(diào)節(jié)環(huán)境的溫度和濕度。智能雙溫度控制器中二路溫度實行數(shù)顯精密控制，按鍵設(shè)定控制值，自動控制相應(yīng)負載來調(diào)節(jié)環(huán)境的溫度和濕度。
[0004]以上這些溫控器都是只能單方面對溫度進行控制，這類溫控器在家庭環(huán)境中對溫度沒有特殊要求的情況下問題不大，但是使用在一些對溫度精度要求較高的環(huán)境時，比如工業(yè)上數(shù)控機床對機床主軸溫度監(jiān)測控制時，溫差過大時產(chǎn)生水珠甚至于造成被冷卻對象起銹，現(xiàn)有的溫控器因缺乏報警提示組件，就需要采用人工的方式一直監(jiān)控溫度情況，十分不便，監(jiān)控人員長時間監(jiān)控工作也容易因疏忽大意造成損失。
[0005]同時以上這些溫控器也往往不能兼顧壓縮機馬達和油泵馬達在使用三相交流電過程中電機由于正相、反相、缺相的給馬達造成的物理硬損耗的問題，不具備三相交流電源鑒相功能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種具有三相電源智能相序檢測與判斷功能的溫控器。
[0007]本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):
[0008]一種具有三相電源智能相序檢測與判斷功能的溫控器，應(yīng)用于數(shù)控機床中，包括電源模塊、CPU控制模塊、輸出驅(qū)動與控制模塊、溫度傳感器模塊，
[0009]其中，電源模塊，與CPU控制模塊連接，用于為CPU模塊提供工作電壓；
[0010]溫度傳感器模塊，與CPU控制模塊連接，用于獲取環(huán)境溫度，并將獲取的溫度數(shù)據(jù)傳遞給CPU控制模塊；
[0011]CPU控制模塊，用于分析和處理溫度傳感器的反饋信息，并將輸出的控制信號發(fā)送給輸出驅(qū)動與控制模塊；
[0012]輸出驅(qū)動與控制模塊，與CPU控制模塊連接，用于驅(qū)動放大CPU控制模塊的控制指令，并將控制指令輸出到油冷機設(shè)備以控制油泵機和壓縮機工作；
[0013]該溫控器還包括相位序列采集模塊，該模塊通過使用耐高壓的光耦隔離電路，將給外部機床設(shè)備供電的三相交流電采集后轉(zhuǎn)換為鑒相所需的低壓直流兩相相序信號，然后傳輸?shù)紺PU控制模塊用于鑒別三相交流電的相位。
[0014]優(yōu)選的，所述的電源模塊可由三相交流電源提供，經(jīng)變壓器變換后得到9-12V交流電，經(jīng)整流、濾波電路和直流降壓后提供5V工作電壓給CPU控制模塊中單片機，也可連接外部12V直流電源，經(jīng)整流、濾波電路和直流降壓后提供5V直流工作電壓給CPU控制模塊中單片機。
[0015]優(yōu)選的，所述的三相交流電被耐高壓的光耦隔離電路采集前經(jīng)過串聯(lián)電阻和二極管再連接到光耦隔離器件，其中串聯(lián)電阻的電阻值可以調(diào)整，以適應(yīng)外部三相交流電的電壓變化，其中可適應(yīng)的三相交流電的變化范圍達到200?415V，50?60Hz。
[0016]優(yōu)選的，所述的溫度傳感器模塊包括兩個溫度傳感器探頭，分別用于獲取外部環(huán)境溫度和冷卻環(huán)境溫度，其中溫度探測器探頭使用型號為DS18B20的溫度傳感器，和CPU控制模塊采用單總線信號傳輸方式連接，不用外加A/D轉(zhuǎn)換器。
[0017]優(yōu)選的，所述的CPU控制模塊采用STC90C58RD單片機，具有IK字節(jié)RAM，具有片內(nèi)Flash程序存儲器，支持IAP在應(yīng)用可編程和ISP在系統(tǒng)可編程，可實現(xiàn)在線軟件升級，無需編程器。
[0018]優(yōu)選的，該控制器還包括I/O輸入模塊，與CPU控制模塊連接，該模塊通過外接外部的冷媒壓力檢測信號、油泵馬達過載檢測信號、壓縮機過載檢測信號、液位檢測信號后通過光感耦合電路轉(zhuǎn)換后傳輸?shù)紺PU控制模塊。
[0019]優(yōu)選的，所述的輸出驅(qū)動與控制模塊接收到CPU控制模塊的控制指令后，將控制指令信號放大，然后通過控制分別對應(yīng)壓縮機、異警、油泵、風(fēng)扇四個回路通斷的繼電器的閉合來保證油泵機和壓縮機工作在安全狀態(tài)。
[0020]優(yōu)選的，該控制器還包括顯示器模塊，與CPU控制模塊連接，該模塊包括兩組3位LED數(shù)碼管，分別用于顯示溫度傳感器模塊測到的溫度數(shù)據(jù)或是異常時的特殊符號。
[0021]優(yōu)選的，該控制器還包括異常告警指示模塊，與CPU控制模塊連接，該模塊根據(jù)接收到的CPU控制模塊的控制指令，驅(qū)動對應(yīng)電源、制冷、風(fēng)扇、油泵、鑒相、異常和警告七路發(fā)光二極管指示燈工作。
[0022]優(yōu)選的，該控制器還包括按鍵模塊，與CPU控制模塊連接，按鍵模塊包括〈set〉鍵、〈down〉鍵、<up> 鍵。
[0023]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點及效果:
[0024]1、本發(fā)明以低成本實用型的51單片機控制系統(tǒng)做中央處理器，在保證溫控器功能實現(xiàn)的基礎(chǔ)上可以有效控制溫控器的成本；溫度探測器探頭使用DS18B20，采用單總線技術(shù)，而且不用外加A/D轉(zhuǎn)換器；寄生電源工作，不用單獨搭建電源轉(zhuǎn)換電路，各種I/O接口、驅(qū)動、顯示與按鍵電路設(shè)計都采用上拉電阻設(shè)計，電路輸出或輸入為低電平變化有效，以上特點都使電路更簡單，抗干擾能力更強，更能適應(yīng)惡劣的環(huán)境下工作。同時溫控系統(tǒng)采用的是相對溫度控制技術(shù)，對被控制目標實現(xiàn)動態(tài)降溫控制，該控制結(jié)果可以保證被控制目標相對恒溫變化，同時防止被控制目標出現(xiàn)結(jié)露凝結(jié)而產(chǎn)生次生故障。
[0025]2、三相鑒相電路部分使用耐高壓的光耦隔離電路，直接將交流電源的相序信號轉(zhuǎn)換為低壓直流電源環(huán)境下供鑒相所需的兩路相序信號，增強電路抗干擾和絕緣能力，鑒相方法是以采集三相電源相序脈沖電平狀態(tài)信號為坐標，以一個相序脈沖為基準信號為基礎(chǔ)，確定另2個相序與基準相序之間的夾角，產(chǎn)生2個不同相序方向的矢量信號為原則，計算機(單片機)根據(jù)這2個不同相序的矢量信號判斷“缺相”、“反相”和“正相”序結(jié)果，與現(xiàn)有采集三相信號技術(shù)鑒別或阻容電路組成繼電器電壓差切換機械觸點電路的基礎(chǔ)比較節(jié)省了三分之一的信號分析資源，同比更加精確的反應(yīng)馬達側(cè)與電源供應(yīng)測之間的相序變化，更能保證執(zhí)行馬達正、反的結(jié)果，該鑒相設(shè)計原理可以有效防止因電機反轉(zhuǎn)而造成的電機馬達的物理損壞或次生故障。任何時刻計算機(單片機)偵測到相序異常時，不論是否排出異常故障都必須要再次斷電，然后上電才能讓溫控器正常工作，這樣設(shè)計的目的是防止高壓帶電操作，保障操作人員的生命安全。
[0026]3、系統(tǒng)上電自檢后必須首先經(jīng)過對三相鑒相信號判定正常后進入到正常工作狀態(tài)，否則溫控系統(tǒng)不提供任何輸出控制；控制終端供電部分通過計算機(單片機)輸出控制中間繼電器信號，中間繼電器切換高電壓控制的接觸器進行開關(guān)斷處理，實現(xiàn)對強電電路控制；同時計算機(單片機)時刻監(jiān)控控制電路馬達側(cè)熱繼電器過載反饋信息，一旦偵測到有異常故障時立即斷開計算機(單片機)輸出控制中間繼電器信號，并在顯示窗口提示異常代碼信息，異常故障排除后可以在不需要斷電的前提繼續(xù)正常工作和使用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是本發(fā)明中具有三相電源智能相序檢測功能的溫控器的系統(tǒng)組成框圖；
[0028]圖2是本發(fā)明中溫控器的電路原理圖；
[0029]圖3是本發(fā)明中溫控器配合使用的油冷機配電圖；
[0030]圖4是本發(fā)明中兩相信號分析圖；
[0031]圖5是本發(fā)明中溫控器配合使用的油冷機操作面板圖。

【具體實施方式】
[0032]下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0033]實施例
[0034]一、溫控器特點
[0035]本發(fā)明根據(jù)環(huán)境使用要求與實際配電需求，同時也是體現(xiàn)產(chǎn)品自主研發(fā)能力，提高現(xiàn)有設(shè)備的溫度控制精度和對三相油泵馬達運行方向控制的準確性，彌補現(xiàn)有數(shù)控機床附件之油冷機單元對電源相序判定精度不高的缺陷，彌補現(xiàn)有溫度控制模塊之絕對溫度控制對數(shù)控機床主軸單元溫差過大時金屬表面產(chǎn)生結(jié)露凝結(jié)現(xiàn)象，甚至于造成被冷卻對象起銹，通過本次技術(shù)創(chuàng)新的手段研發(fā)設(shè)計一種集智能三相電源相序檢測與判斷的相對溫度控制型控制器，且設(shè)計該控制器是要求具備多通道異常檢測報警輸入輸出控制，用以彌補現(xiàn)有控制手段的不足，加強產(chǎn)品控制精度，使其更高效、更節(jié)能、更人性化的得以應(yīng)用。
[0036]該溫控器電路設(shè)計簡單，成本低，功能強等優(yōu)點，各項功能控制設(shè)計可通過軟件進行再次開發(fā)，非常靈活且實用；同時也可通過內(nèi)部參數(shù)設(shè)置實現(xiàn)功能屏蔽，如在不需要對三相電源進行鑒相時可通過參數(shù)進行屏蔽，這樣該溫度控制器的使用范圍將變得更加廣，具備二次開發(fā)的潛力。
[0037]該溫控器具備以下特點:
[0038]1.集三相電源相序檢測與判斷于一體，采用將三相位轉(zhuǎn)換為兩相信號提供給(PU作為判定正相位、反相位和缺相位的依據(jù)，CPU根據(jù)預(yù)先設(shè)置的計算公式提供判定結(jié)果確認，同時亦可以與其它溫控輸出功能做聯(lián)動控制條件，實現(xiàn)智能Al (ArtificialIntelligence)判斷相序。
[0039]2.雙通道顯示的相對溫度控制技術(shù)，該溫度技術(shù)控制相對于絕對溫度控制對目標的熱冷收縮系數(shù)影響有絕對優(yōu)勢，特別是金屬加工和漁業(yè)養(yǎng)殖等領(lǐng)域。特別適用于高制冷溫度或加熱功率設(shè)備相對環(huán)境溫度產(chǎn)生的高溫差值時對參照物的影響。
[0040]3.提供可偵測外圍電路電流過載、過壓力或超水位異常輸入信號，并且將該系列信號與CPU內(nèi)部程序結(jié)合并輸出狀態(tài)指示。
[0041]4.提供多通道的輸出控制，控制輸出(常開或常閉)觸點自由選擇，最大觸點容量10A。
[0042]5.內(nèi)部參數(shù)高溫與低溫檢測報警警告，時刻監(jiān)控被控環(huán)境溫度，提供異常輸出報警開關(guān)信號。
[0043]6.所有異常警告除了有報警輸出開關(guān)信號外，還提供可視窗口代碼指示，通過該代碼查詢快速找到故障點，方便維護人員進行維護與維修。
[0044]7.在不改變硬件電路的前提下，亦可通過軟件設(shè)計編譯實現(xiàn)更多領(lǐng)域的溫度控制，同時可實現(xiàn)程序在線串行上傳至CPU存儲ROM內(nèi)，不再需要由特定的編程器燒制后再插件或貼片生產(chǎn)。
[0045]8.硬件電路采用工業(yè)標準設(shè)計，信號控制采用上偏置電壓下拉控制手段，具有更強的電磁抗干擾能力。
[0046]二、溫控器組成
[0047]如圖1中具有三相電源智能相序檢測與判斷功能的溫控器系統(tǒng)組成框圖所示，本溫控器包括電源模塊、CPU控制模塊、輸出驅(qū)動與控制模塊、溫度傳感器模塊、I/O輸入模塊、顯示器模塊、異常告警指示模塊、按鍵模塊以及相位序列采集模塊。該溫控器結(jié)合數(shù)控機床油冷機的制冷技術(shù)，操作簡單、控溫簡單、抗干擾能力強，具有記憶故障前運行模式功能，是適用于各種制冷設(shè)備的智能化控制系統(tǒng)。
[0048]其中，CPU控制模塊，根據(jù)預(yù)先設(shè)計的算法邏輯關(guān)系分析和處理溫度傳感器的反饋信息，并將輸出的控制指令信號發(fā)送給輸出驅(qū)動與控制模塊。該CPU控制模塊采用STC90C58RD單片機，具有IK字節(jié)RAM，具有片內(nèi)Flash程序存儲器，支持IAP在應(yīng)用可編程和ISP在系統(tǒng)可編程，無需編程器即可實現(xiàn)軟件編程與升級。
[0049]其中，電源模塊與CPU控制模塊連接，用于為CPU模塊提供工作電壓。該電源模塊可由三相交流電源提供，經(jīng)變壓器變換后得到9-12V交流電，經(jīng)整流、濾波電路和直流降壓后提供5V工作電壓給CPU控制模塊中單片機，也可連接外部12V直流電源，經(jīng)整流、濾波電路和直流降壓后提供5V直流工作電壓給CPU控制模塊中單片機。
[0050]其中，溫度傳感器模塊，與CPU控制模塊連接，用于獲取環(huán)境溫度，并將獲取的溫度數(shù)據(jù)傳遞給CPU控制模塊。所述的溫度傳感器模塊包括兩個溫度傳感器探頭，分別用于獲取外部環(huán)境溫度和冷卻環(huán)境溫度，其中溫度探測器探頭使用型號為DS18B20的溫度傳感器，和CPU控制模塊采用單總線信號傳輸方式連接，不用外加A/D轉(zhuǎn)換器。
[0051]其中，I/O輸入模塊，與CPU控制模塊連接，該模塊通過外接的冷媒壓力檢測信號、油泵馬達過載檢測信號、壓縮機過載檢測信號、液位檢測信號后通過光感耦合電路轉(zhuǎn)換后傳輸?shù)紺PU控制模塊。
[0052]其中，輸出驅(qū)動與控制模塊，與CPU控制模塊連接，該模塊接收到CPU控制模塊的控制指令后，將控制指令信號放大，然后通過控制分別對應(yīng)壓縮機、異警、油泵、風(fēng)扇四個回路的繼電器斷開、閉合。
[0053]其中，顯示器模塊，與CPU控制模塊連接，該模塊包括兩組3位LED數(shù)碼管，分別用于顯示溫度傳感器模塊測到的溫度數(shù)據(jù)或是異常時的特殊符號。
[0054]其中，異常告警指示模塊，與CPU控制模塊連接，該模塊根據(jù)接收到的CPU控制模塊的控制指令，驅(qū)動對應(yīng)電源、制冷、風(fēng)扇、油泵、鑒相、異常和警告七路發(fā)光二極管指示燈工作。
[0055]其中，按鍵模塊，與CPU控制模塊連接，該按鍵模塊包括〈set〉鍵、〈down〉鍵、<up>鍵。
[0056]該溫控器還包括相位序列采集模塊，該模塊通過使用耐高壓的光耦隔離電路，將給外部油冷機設(shè)備供電的三相交流電采集后轉(zhuǎn)換為鑒相所需的低壓直流兩相相序信號，然后傳輸?shù)紺PU控制模塊用于鑒別三相交流電的相位。
[0057]所述的三相交流電被耐高壓的光耦隔離電路采集前經(jīng)過串聯(lián)電阻和二極管再連接到光耦隔離器件，其中串聯(lián)電阻的電阻值可以調(diào)整，以適應(yīng)外部三相交流電的電壓變化，其中可適應(yīng)的三相交流電的變化范圍達到200?415V，50?60Hz。
[0058]圖3是本發(fā)明中溫控器配合使用的油冷機配電圖，圖中左側(cè)四根線由上往下第一根是地線，接下來三根R，S，T，是標準的220V，50Hz (這個根據(jù)設(shè)備使用環(huán)境確定)三相正弦交流電(它的特點是三相的相序相差120)。Tl一I?3，是三個接線端子，連接到圖2電路部分的JB4接口，R，S，T對應(yīng)圖上的絲印號。1.5cm2(具體根據(jù)油冷機功率要求決定)指的是R，S，T在油冷機箱外用戶側(cè)線的截面積；0.75cm2是箱內(nèi)的(這個根據(jù)油冷機配電要求決定)。KMl?3是接觸器，通電產(chǎn)生磁場就會吸合；FR限流開關(guān)(熱繼電器)，電流過載時常開變常閉，常閉變常開切換；M是電動馬達，在這里表示油泵馬達，是三相同步電機，U, V, W是油泵上的接口標號，T1-6通地線，也就是給油泵馬達或整個設(shè)備接地。壓縮機是二相同步電機，其它同理。
[0059]右邊的KMl線圈是和左邊的KMl接觸開關(guān)觸點是一個組件，右邊KMl線圈通電后產(chǎn)生磁場吸合左邊KMl接觸開關(guān)。右邊的FRl常閉開關(guān)觸點也與左邊FRl過熱元件是一個組件，右邊的FRl為常閉開關(guān)(平常情況下都是閉合的)，當(dāng)左邊的FRl過熱元件受到過載電流的影響后就會使右邊的開關(guān)變?yōu)殚_。其他同理。KA是中間繼電器，受圖2電路中的油泵和壓縮機繼電器的影響，而那4塊繼電器都是受單片機電平控制的。圖3中Tl一4，Tl一5是油泵液位報警信號(與數(shù)控機床系統(tǒng)PLC輸入接點相連)。如果按照圖3中這樣連接，通電后，電機就會正常轉(zhuǎn)動，它轉(zhuǎn)的方向我們定為正相，若是R，S，T與U，V，W的連接不是一一對應(yīng)的，那就有可能造成電機反轉(zhuǎn)損壞電機，而又不一定會反轉(zhuǎn)，得根據(jù)電機實際接上的三相相序來判斷，所以產(chǎn)生了鑒相的需要。
[0060]如圖3中KA2(KA符號表示中間繼電器)、KM1(表示強電切換的接觸器)和FROl (表示熱過載繼電器)組成I組電機電源切入電路，當(dāng)由KA2繼電器線圈工作時，KA2常開觸點變?yōu)槌ｉ]，接觸器KMl線圈通過FROl常閉開關(guān)觸點連通KA2閉合觸點構(gòu)成強電電源接通回路。KMl接觸器線圈通電工作，常開觸點吸合接通負載馬達或設(shè)備上電工作；當(dāng)馬達或設(shè)備過載異常時，熱過載繼電器FROl發(fā)熱跳脫常閉觸點，KMl線圈斷電停機，確保保護被控制馬達或設(shè)備出現(xiàn)更大范圍的損毀或事故，同時還可以利用FROl的常開觸點開關(guān)觸發(fā)變?yōu)槌ｉ]開關(guān)，將信號反饋至溫控器的1輸入模塊電路，開關(guān)信號送到檢測電路作為異常信號檢測使用。如油泵馬達部分就會將該過載異常信號送到圖2中1輸入模塊電路的TB1-6接口。所有的異常過載都可以通過對應(yīng)的異常輸入點檢測，溫控系統(tǒng)也會根據(jù)反饋回來的信號與各種輸出控制相結(jié)合起來，達到保護設(shè)備，提示異常警示信息和異常開關(guān)量信號給其他了解該溫控系統(tǒng)正常與否的設(shè)備使用。
[0061]三、鑒相原理
[0062]本發(fā)明的突出貢獻是主要解決了現(xiàn)有鑒相硬件電路復(fù)雜，軟件編譯方法復(fù)雜的技術(shù)問題，目前我國比較成熟的鑒相技術(shù)在于純硬件邏輯電路的實現(xiàn)，雖然能很好的實現(xiàn)鑒相功能，但精確度低、成本高，維修難；在軟件設(shè)計部分因為要實時監(jiān)測電源相序信號變化我們還解決依靠CPU進行軟件處理分析的思路能夠避免這些問題，但其思路只停留在耗費(PU資源的計時器部分，如果只是單純的鑒相器還行，但若加上其它功能，要么就需要提高CPU的性能到多核處理，或是對計時器精度要求很高，很難避免產(chǎn)生積累偏差。而本實施例中的鑒相思路只需要通過三相電壓中的其中兩相信號就能實現(xiàn)鑒別電機正相、反相、缺相的問題。另外，還解決了 6位LED數(shù)碼管能在周期性鑒相(鑒相周期約20ms，為了在確保電源反相后電機不會因反轉(zhuǎn)導(dǎo)致?lián)p壞的最大允許時間為500ms)和溫度傳感器探頭串口中斷獲取溫度(周期約200ms，中途不允許其他中斷干擾，否則獲取新溫度數(shù)據(jù)失敗)的情況下不閃爍的問題。
[0063]兩相鑒別三相原理:三相電路的每兩項之間相差120°，幅度又相等，故可以把它的矢量圖理解為一個等邊三角形，三相的位置為三角形的三個頂點，三相的方向為三角形的三個帶箭頭的邊，且三邊的箭頭都是一相的頭指向下一相的尾的，那么相序為正，就是順時針旋轉(zhuǎn)，電機正轉(zhuǎn)；為負，則逆時針旋轉(zhuǎn)，電機反轉(zhuǎn)。若想知道三角形的邊的箭頭方向，只需確定其中兩個點，然后確定兩點的位置即可。所以鑒別三相的正反相序可以只用其中兩相。那如何確定其中兩相的位置先后呢？通過對三相正序時，兩個相序的正弦信號圖比較，不難發(fā)現(xiàn)兩相之間的電平為四種狀態(tài)的周期性變化。通過任意相鄰兩種狀態(tài)的先后順序，可以判斷單片機鑒別的相序正反，推出三相相序的正反。
[0064]針對LED燈閃的問題:要在至少約7.4ms的鑒相時間內(nèi)保證6位LED燈不閃爍的最好辦法是在等待鑒相信號的時間避免從探頭獲取溫度引發(fā)串口中斷，這樣就要求把握到每位的“最大顯示時間” < “狀態(tài)最小時間”。
[0065]假設(shè)該油冷機的壓縮機采用的電源為50Hz、220V的三相交流電，如圖3所示:R, S，T三相電源，相序互相相差120°的交流220V電壓；經(jīng)圖2電路處理，通過三個68ΚΩ，功率IW的電阻降電壓、限電流，再通過二極管截取T相與R和S相之間的相差夾角相位電流信號，然后通過光耦元件隔離后經(jīng)輸出端由5V電壓與上偏置電阻構(gòu)成的電路，還原幅度為5V電壓的不同相差矢量2相信號提供給計算機(單片機)P11，P12腳，計算機(單片機)將接收到的電平為依據(jù)判斷相序狀態(tài)。本實施例中假設(shè)Pll，P12腳分別為HA、HB相，而每相檢測到的狀態(tài)為高、低電平分別用‘1’，‘0’表示，那么兩個引腳的狀態(tài)總共分為四種，在圖4中可以看出，在50Hz交流電下，最先打開電源時為第一個階段，狀態(tài)為00，從上電開始記到有一個引腳出現(xiàn)高電平，即為10 (把HA相默認為相序超前相)時，時間約3.6ms ;第二階段時，從狀態(tài)為10到狀態(tài)為11，時間約6.7ms ;第三階段，從狀態(tài)為11到狀態(tài)為01，時間約
0.7ms;第四階段，從狀態(tài)01到狀態(tài)00，時間約3.6ms。計算機(單片機)檢測電平信號的變化規(guī)律時，按照這個順序，則相序為正，若是狀態(tài)變化周期規(guī)律是00 — >01—>11—>10—>00，那么相序為反。在實際檢測中，不用全部檢測整個周期，而只要檢測其中兩個狀態(tài)的先后就可以確定相序的正反，而且可以隨時從其它狀態(tài)開始然后看下一個狀態(tài)是什么來確定。已知電源為50Hz的交流電，如圖4所示，通過兩個相差120°的正弦波比較，以及單片機引腳對高低電平狀態(tài)的區(qū)分界限，可得四個狀態(tài)出現(xiàn)的大周期內(nèi)每個狀態(tài)所占的大致時間為0.7?6.7ms之間，故每次顯示的單元延時時間要小于2.5ms，等檢測完信號后再繼續(xù)獲取溫度數(shù)據(jù)顯示。
[0066]四、溫控器工作控制流程
[0067]1、上電后，系統(tǒng)自檢。
[0068]2、檢測三相電源相位
[0069]3、三相電源鑒相有異常時，立即關(guān)閉所有制冷控制系統(tǒng)輸出信號并開啟報警提示音，輸出遠程報警開關(guān)量信號。
[0070]3.1、缺相時顯示窗口提示報警代碼“E4”
[0071]3.2、反相時顯示窗口提示報警代碼“E5”
[0072]4、相位正常后獲取雙通道溫度傳感器數(shù)據(jù)，開啟循環(huán)油泵馬達控制輸出，壓縮機啟動保護等待。
[0073]5、外圍配電檢測點狀態(tài)異常檢測(壓縮機、油泵、液位、壓力)時開啟報警提示音，輸出遠程報警開關(guān)量信號。
[0074]5.1、壓縮機過載跳脫檢測異常時，停止壓縮機控制輸出，顯示窗口提示報警代碼“E0”。
[0075]5.2、油泵馬達過載跳脫檢測異常時，停止壓縮機和油泵馬達控制輸出，顯示窗口提示報警代碼“E1”。
[0076]5.3、液位開關(guān)狀態(tài)檢測異常時，停止壓縮機和油泵馬達控制輸出，顯示窗口提示報警代碼“E2”。
[0077]5.4、壓力開關(guān)狀態(tài)檢測異常時，停止壓縮機和油泵馬達控制輸出，顯示窗口提示報警代碼“E3”。
[0078]6、達到上電或保護延時“PE”設(shè)定的時間(出廠默認設(shè)置3min)后，若“油溫”>(“室溫“用戶設(shè)定溫差”+ “回差溫度”)時，冷凝器風(fēng)扇啟動輸出。
[0079]7、冷減器風(fēng)扇啟動控制輸出5S后，壓縮機啟動輸出。
[0080]8、若“油溫”〈“室溫“用戶設(shè)定溫差”壓縮機控制輸出關(guān)閉，5S后冷凝器風(fēng)扇控制輸出關(guān)閉。
[0081 ] 9、壓縮機重啟動同上2.5-2.7。
[0082]10、正常運行狀態(tài)下系統(tǒng)具備被控制環(huán)境溫度超高或超低溫檢測警告輸出
[0083]10.1、“油溫”〉“系統(tǒng)最高設(shè)定溫度”時整套依然繼續(xù)運行，顯示窗口提示報警代碼“HH”，輸出遠程報警開關(guān)量信號。
[0084]10.2、“油溫”(“系統(tǒng)最低設(shè)定溫度”時油泵正常運行，壓縮機控制關(guān)閉，5S后冷凝器風(fēng)扇控制關(guān)閉，顯示窗口提示報警代碼“LL”，輸出遠程報警開關(guān)量信號。
[0085]五、溫控器操作設(shè)置
[0086]如圖5所示，該圖為溫控器配合使用的油冷機操作面板，用于用戶進行參數(shù)設(shè)置。
[0087]1、用戶溫度設(shè)置:
[0088]按下“SET”鍵，上屏“OIL”顯示用戶設(shè)定溫差，下屏“AIR”顯示室外溫度，按“DOWN”鍵和“UP”鍵更改用戶設(shè)定溫差值。
[0089]2、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置:
[0090](I)按住“SET”再按“DOWN”成組合鍵不松手，5S后自動進入出廠設(shè)置參數(shù)界面，上屏“OIL”顯示功能代碼，如“HS”；下屏“AIR”顯示最后一次的參數(shù)設(shè)定值，如“20”；按“DOWN”鍵和“UP”鍵更改設(shè)定值。
[0091](2)按“SET”鍵I次退出當(dāng)前功能參數(shù)設(shè)定進入下一個功能設(shè)定，功能代碼分別顯示:HS — LL — HH — PE — Cl — C2 — Cd — S10，按 “DOWN” 鍵和 “UP” 鍵更改設(shè)定值。
[0092]3、設(shè)置完成20S后自動保存和使用當(dāng)前設(shè)置參數(shù)數(shù)據(jù)，并退回開機工作界面狀態(tài)。
[0093]上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種具有三相電源智能相序檢測與判斷功能的溫控器，應(yīng)用于數(shù)控機床中，包括電源模塊、CPU控制模塊、輸出驅(qū)動與控制模塊、溫度傳感器模塊， 其中，電源模塊，與CPU控制模塊連接，用于為CPU模塊提供工作電壓； 溫度傳感器模塊，與CPU控制模塊連接，用于獲取環(huán)境溫度，并將獲取的溫度數(shù)據(jù)傳遞給CPU控制模塊； CPU控制模塊，用于分析和處理溫度傳感器的反饋信息，并將輸出的控制信號發(fā)送給輸出驅(qū)動與控制模塊； 輸出驅(qū)動與控制模塊，與CPU控制模塊連接，用于驅(qū)動放大CPU控制模塊的控制指令，并將控制指令輸出到油冷機設(shè)備以控制油泵機和壓縮機工作； 其特征在于:該溫控器還包括相位序列采集模塊，該模塊通過使用耐高壓的光耦隔離電路，將給外部機床設(shè)備供電的三相交流電采集后轉(zhuǎn)換為鑒相所需的低壓直流兩相相序信號，然后傳輸?shù)紺PU控制模塊用于鑒別三相交流電的相位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有三相電源智能相序檢測與判斷功能的溫控器，其特征在于: 所述的電源模塊可由三相交流電源提供，經(jīng)變壓器變換后得到9-12V交流電，經(jīng)整流、濾波電路和直流降壓后提供5V工作電壓給CPU控制模塊中單片機，也可連接外部12V直流電源，經(jīng)整流、濾波電路和直流降壓后提供5V直流工作電壓給CPU控制模塊中單片機。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有三相電源智能相序檢測與判斷功能的溫控器，其特征在于: 所述的三相交流電被耐高壓的光耦隔離電路采集前經(jīng)過串聯(lián)電阻和二極管再連接到光耦隔離器件，其中串聯(lián)電阻的電阻值可以調(diào)整，以適應(yīng)外部三相交流電的電壓變化，其中可適應(yīng)的三相交流電的變化范圍達到200?415V，50?60Hz。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有三相電源智能相序檢測與判斷功能的溫控器，其特征在于:所述的溫度傳感器模塊包括兩個溫度傳感器探頭，分別用于獲取外部環(huán)境溫度和冷卻環(huán)境溫度，其中溫度探測器探頭使用型號為DS18B20的溫度傳感器，和CPU控制模塊采用單總線信號傳輸方式連接，不用外加A/D轉(zhuǎn)換器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有三相電源智能相序檢測與判斷功能的溫控器，其特征在于: 所述的CPU控制模塊采用STC90C58RD單片機，具有IK字節(jié)RAM，具有片內(nèi)Flash程序存儲器，支持IAP在應(yīng)用可編程和ISP在系統(tǒng)可編程，可實現(xiàn)在線軟件升級，無需編程器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一所述的一種具有三相電源智能相序檢測與判斷功能的溫控器，其特征在于:該控制器還包括I/O輸入模塊，與CPU控制模塊連接，該模塊通過外接外部的冷媒壓力檢測信號、油泵馬達過載檢測信號、壓縮機過載檢測信號、液位檢測信號后通過光感耦合電路轉(zhuǎn)換后傳輸?shù)紺PU控制模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種具有三相電源智能相序檢測與判斷功能的溫控器，其特征在于: 所述的輸出驅(qū)動與控制模塊接收到CPU控制模塊的控制指令后，將控制指令信號放大，然后通過控制分別對應(yīng)壓縮機、異警、油泵、風(fēng)扇四個回路通斷的繼電器的閉合來保證油泵和壓縮機工作在安全狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一所述的一種具有三相電源智能相序檢測與判斷功能的溫控器，其特征在于:該控制器還包括顯示器模塊，與CPU控制模塊連接，該模塊包括兩組3位LED數(shù)碼管，分別用于顯示溫度傳感器模塊測到的溫度數(shù)據(jù)或是異常時的特殊符號。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一所述的一種具有三相電源智能相序檢測與判斷功能的溫控器，其特征在于:該控制器還包括異常告警指示模塊，與CPU控制模塊連接，該模塊根據(jù)接收到的CPU控制模塊的控制指令，驅(qū)動對應(yīng)電源、制冷、風(fēng)扇、油泵、鑒相、異常和警告七路發(fā)光二極管指示燈工作。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一所述的一種具有三相電源智能相序檢測與判斷功能的溫控器，其特征在于:該控制器還包括按鍵模塊，與CPU控制模塊連接，按鍵模塊包括〈set〉鍵、〈down〉鍵、<up> 鍵。
【文檔編號】B23Q17/00GK104227502SQ201410395939
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月12日
【發(fā)明者】陳建飛, 謝唯 申請人:東莞市潤星機械科技有限公司