玻纤捻线机的电机驱动系统.pdf

本发明涉及一种玻纤捻线机的电机驱动系统，属于电子控制领域。一种玻纤捻线机的电机驱动系统，包括电源模块、电磁阀刹车控制模块、自锁控制电路模块和电机控制模块；电源模块为自锁控制电路模块中的三态门电路提供稳定的电源电压；电磁阀刹车控制模块根据刹车控制信号控制电磁阀刹车运行；自锁控制电路模块包括三态门电路，三态门电路的输入端接主控制板输出的电机控制信号，使能端接主控制板输出的刹车控制信号，输出端接电机控制模块；电机控制模块根据自锁控制电路的输出信号驱动继电器控制电机转动。本发明加设自锁控制电路模块，确保了刹车控制信号和电机控制信号不能同时为高电平，避免出现刹车状态下电机启动的现象，有效防止电机烧毁。

权利要求书1.  一种玻纤捻线机的电机驱动系统，其特征在于，包括电源模块、自锁控 制电路模块、电磁阀刹车控制模块和电机控制模块； 所述电源模块包括与直流电源相连的开关稳压器，通过转换直流电源的电 力为自锁控制电路模块中的三态门电路提供稳定的电源电压； 所述自锁控制电路模块包括三态门电路，所述三态门电路的输入端接主控 制板输出的电机控制信号，使能端接主控制板输出的刹车控制信号，输出端 接电机控制模块； 所述电磁阀刹车控制模块包括第三MOS管、第四MOS管和第二光耦合器， 第三MOS管的开关由主控制板输出的刹车控制信号控制，继而控制第二光耦 合器的通断，第四MOS管的开关由第二光耦合器控制，继而控制电磁阀刹车 的控制阀门的开关； 所述电机控制模块包括第一MOS管、第二MOS管、第一光耦合器和用于控 制电机的继电器，第一MOS管的开关由自锁控制电路的输出信号控制，继而 控制第一光耦合器的通断，第二MOS管的开关由第一光耦合器控制，继而驱 动继电器控制电机转动。 2.  根据权利要求1所述的玻纤捻线机的电机驱动系统，其特征在于，所述 开关稳压器接入的直流电源还经瞬态抑制二极管后接地。 3.  根据权利要求1所述的玻纤捻线机的电机驱动系统，其特征在于， 所述第三MOS管的栅极接主控制板输出的刹车控制信号，漏极接第二光耦 合器的发光器的阴极，源极接地； 所述第四MOS管的栅极接第二光耦合器的受光器的发射极，漏极接电磁阀 刹车的控制阀门的一端，源极接地； 所述电磁阀刹车的控制阀门的另一端接直流电源； 所述第二光耦合器的发光器的阳极和第二光耦合器的受光器的阳极均接 直流电源。 4.  根据权利要求3所述的玻纤捻线机的电机驱动系统，其特征在于， 所述控制阀门的两端还并联有第二保护二极管； 所述第二保护二极管的阴极接控制阀门和直流电源之间的引出线，阳极接 控制阀门和第四MOS管之间的引出线。 5.  根据权利要求1所述的玻纤捻线机的电机驱动系统，其特征在于， 所述第一MOS管的栅极接自锁控制电路模块的输出信号，漏极接第一光耦 合器的发光器的阴极，源极接地； 所述第二MOS管的栅极接第一光耦合器的受光器的发射极，漏极接继电器 的一端，源极接地； 所述继电器的另一端接直流电源。 6.  根据权利要求5所述的玻纤捻线机的电机驱动系统，其特征在于， 所述继电器的两端还并联有第一保护二极管； 所述第一保护二极管的阴极接继电器和直流电源之间的引出线，阳极接继 电器和第二MOS管之间的引出线。 7.  根据权利要求1所述的玻纤捻线机的电机驱动系统，其特征在于，所 述第二MOS管、和第四MOS管的栅极接有分压电阻；第一MOS管和第三MOS 管的漏极接有限流保护电阻，栅极接有阻抗匹配电阻。 8.  根据权利要求1所述的玻纤捻线机的电机驱动系统，其特征在于，还包 括安装在电机上的温度开关，用于检测电机的温度并将信号反馈给主控制板， 主控制板根据反馈信号控制电机的转动。 9.  根据权利要求1所述的玻纤捻线机的电机驱动系统，其特征在于，所述 三态门电路的使能端、输入端和输出端均有并联去干扰电容到地。 10.  根据权利要求1所述的玻纤捻线机的电机驱动系统，其特征在于，所 述继电器输出端还接有限流熔断保险管保护电机。

说明书玻纤捻线机的电机驱动系统
技术领域
本发明涉及一种电机驱动系统，特别涉及一种玻纤捻线机的电机驱动系 统。
背景技术
二十一世纪是科技高速发展的信息时代，要在当前市场形势下占有一席之 地，必须朝着信息技术发展。工业自动化的发展是信息技术的具体表现形势， 在工业领域里，电子技术是该领域的核心技术，高智能化的机器能减少劳动 力，大大降低了生产成本、提高生产效率、产品质量、节约能源、生产安全、 促进国民经济的发展起到非常重要的作用。工业自动化是通过传感器采集数 据，再经过微处理器处理信息，然后控制机器完成相应的功能。机器要完成 各种动作，电机的控制是必不可少的。
玻纤机是一台全自动化用于丝线加捻工艺的机器，其中丝线的加捻就是通 过控制电机转动而实现的。锭子电机与筒子电机的配合的好坏决定了加捻的 质量，这是玻纤机上的关键性能。
现有的玻纤机具有如下缺点：
1、电机转动控制信号与电机刹车控制信号间没有自锁性，在单片机出现 死机时，单片机的I\O口可能输出为高电平，这会引起电机启动的同时电磁 阀处于刹住抱死状态，从而导致电机烧毁的现象。
2、虽有电机温度监测保护功能，但因温度保护电路自身原因同样导致出 现高温烧毁电机的现象。
3、没有针对特定应用采取刹车措施，对于纺线用的电机，电机转动与刹 车要控制的相当准确，才能保证纱线成品的质量。
4、由于系统工作环境复杂，经常引起继电器出现误动作的现象。
发明内容
本发明的目的在于针对上述问题，提供了一种玻纤捻线机的电机驱动系 统，在不更改主控板电路的情况下，对玻纤机电机驱动电路进行修改，解决 玻纤机电机烧毁的问题。
本发明的目的是这样实现的：
一种玻纤捻线机的电机驱动系统，其特征在于，包括电源模块、自锁控制 电路模块、电磁阀刹车控制模块和电机控制模块；
所述电源模块包括与直流电源相连的开关稳压器，通过转换直流电源的电 力为自锁控制电路模块中的三态门电路提供稳定的电源电压；
所述自锁控制电路模块包括三态门电路，所述三态门电路的输入端接主控 制板输出的电机控制信号，使能端接主控制板输出的刹车控制信号，输出端 接电机控制模块；
所述电磁阀刹车控制模块包括第三MOS管、第四MOS管和第二光耦合器， 第三MOS管的开关由主控制板输出的刹车控制信号控制，继而控制第二光耦 合器的通断，第四MOS管的开关由第二光耦合器控制，继而控制电磁阀刹车 的控制阀门的开关；
所述电机控制模块包括第一MOS管、第二MOS管、第一光耦合器和用于控 制电机的继电器，第一MOS管的开关由自锁控制电路的输出信号控制，继而 控制第一光耦合器的通断，第二MOS管的开关由第一光耦合器控制，继而驱 动继电器控制电机转动。
其中，所述开关稳压器接入的直流电源还经瞬态抑制二极管后接地。
其中，所述第三MOS管的栅极接主控制板输出的刹车控制信号，漏极接第 二光耦合器的发光器的阴极，源极接地；所述第四MOS管的栅极接第二光耦 合器的受光器的发射极，漏极接电磁阀刹车的控制阀门的一端，源极接地； 所述电磁阀刹车的控制阀门的另一端接直流电源；所述第二光耦合器的发光 器的阳极和第二光耦合器的受光器的阳极均接直流电源。
其中，所述控制阀门的两端还并联有第二保护二极管；所述第二保护二极 管的阴极接控制阀门和直流电源之间的引出线，阳极接控制阀门和第四MOS 管之间的引出线。
其中，所述第一MOS管的栅极接自锁控制电路模块的输出信号，漏极接第 一光耦合器的发光器的阴极，源极接地；所述第二MOS管的栅极接第一光耦 合器的受光器的发射极，漏极接继电器的一端，源极接地；所述继电器的另 一端接直流电源。
其中，所述继电器的两端还并联有第一保护二极管；所述第一保护二极管 的阴极接继电器和直流电源之间的引出线，阳极接继电器和第二MOS管之间 的引出线。
其中，所述第二MOS管、和第四MOS管的栅极接有分压电阻；第一MOS 管和第三MOS管的漏极接有限流保护电阻，栅极接有阻抗匹配电阻。
其中，还包括安装在电机上的温度开关，用于检测电机的温度并将信号反 馈给主控制板，主控制板根据反馈信号控制电机的转动。
其中，所述三态门电路的使能端、输入端和输出端均有并联去干扰电容到 地。
其中，所述继电器输出端还接有限流熔断保险管保护电机。
本发明的有益效果为：加设自锁控制电路模块，确保了刹车控制信号和电 机控制信号不能同时为高电平，避免出现刹车状态下电机启动的现象，有效 防止电机烧毁。
附图说明
图1为本发明的结构框图。
图2为电源模块的电路图。
图3为自锁控制电路模块的电路图。
图4为电磁阀刹车控制模块的电路图。
图5为电机控制模块的电路图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本发明。
如图1所示，一种玻纤捻线机的电机驱动系统，包括电源模块1、自锁控 制电路模块2、电磁阀刹车控制模块3和电机控制模块4。
如图2所示，电源模块1的功能由开关稳压器U1实现，具体型号为 LM2675M。所述开关稳压器U1根据常规应用接线，其输入端与直流电源相连， 通过转换直流电源的电力为自锁控制电路模块2中的三态门电路U2提供稳定 的电源电压。为防止尖峰脉冲电压的干扰，直流电源接入开关稳压器U1时， 还从中引出一根导线经瞬态抑制二极管TVS后接地。
如图3所示，自锁控制电路模块2采用三态门电路U2，输入端接主控制 板输出的电机控制信号6，使能端接主控制板输出的刹车控制信号5，输出端 接电机控制模块4，其中三态门电路U2的具体型号为74HC125D。
本发明中的玻纤捻线机的电磁阀刹车和电机均在接收到高电平时运行。 根据三态门电路U2的特点，当使能端为低电平时，其输出端等于输入端，即 刹车控制信号5为低电平时，此时电磁阀刹车未启动，电机的运转完全由电 机控制信号6控制；当使能端为高电平时，其输出端断开，输出总为低电平， 即刹车控制信号5为高电平时，此时电磁阀刹车启动，电机接收到的信号总 是为低电平，确保此时电机不会启动。可有效避免在电磁阀刹车状态下电机 启动的情况发生，防止电机烧毁。
如图4所示，电磁阀刹车控制模块3包括第三MOS管Q3、第四MOS管Q4 和第二光耦合器OC2。第三MOS管Q3的栅极接主控制板输出的刹车控制信号 5，漏极接第二光耦合器OC2的发光器的阴极，源极接地。第四MOS管Q4的 栅极接第二光耦合器OC2的受光器的发射极，漏极接电磁阀刹车的控制阀门 SW的一端，源极接地。电磁阀刹车的控制阀门SW的另一端接直流电源。第二 光耦合器OC2的发光器的阳极和第二光耦合器OC2的受光器的阳极均接直流 电源。
当刹车控制信号5为低电平时，第三MOS管Q3截止，第二光耦合器OC2 不工作，第四MOS管Q4因其栅极上无电压信号而截止，此时控制阀门SW处 于断开状态，电磁阀刹车不启动。
当刹车控制信号5为高电平时，第三MOS管Q3导通，第二光耦合器OC2 工作，第四MOS管Q4的栅极上有满足开启第四MOS管Q4电压信号，此时第 四MOS管Q4导通，使得控制阀门SW通电并吸合，电磁阀刹车启动。
电磁阀刹车控制模块3中使用第二光耦合器OC2，将刹车控制信号5和大 电压信号隔离开，可起到防止控制阀门SW通电吸合产生的尖峰脉冲干扰玻纤 机主控板控制信号的作用。
进一步，在控制阀门SW的两端还并联有第二保护二极管D2，该第二保护 二极管D2的阴极接控制阀门SW和直流电源之间的引出线，阳极接控制阀门 SW和第四MOS管Q4之间的引出线。此第二保护二极管D2起到保护第四MOS 管Q4的作用，避免因控制阀门SW断开瞬间的场效应引起大电压损坏第四MOS 管Q4的情形发生。
如图5所示，电机控制模块4包括第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第一 光耦合器OC1和用于控制电机的继电器K。第一MOS管Q1的栅极接自锁控制 电路模块2的输出信号，漏极接第一光耦合器OC1的发光器的阴极，源极接 地。第二MOS管Q2的栅极接第一光耦合器OC1的受光器的发射极，漏极接继 电器K的一端，源极接地。继电器K的另一端接直流电源。
当自锁控制电路模块2的输出信号为低电平时，第一MOS管Q1截止，继 而第一光耦合器OC1不导通，第二MOS管Q2管截止，此时继电器K处于断路 状态，继电器K断开，电机不转动。
当自锁控制电路模块2的输出信号为高电平时，第一MOS管Q1导通，继 而第一光耦合器OC1导通，第二MOS管Q2管导通，此时继电器K被接通并吸 合，电机转动。
进一步，在继电器K的两端还并联有第一保护二极管D1，该第一保护二 极管D1的阴极接继电器K和直流电源之间的引出线，阳极接继电器K和第二 MOS管Q2之间的引出线。此第一保护二极管D1起到保护第二MOS管Q2的作 用，避免因继电器K断开瞬间的场效应引起大电压损坏第第二MOS管Q2的情 形发生。
电机控制模块4中使用第一光耦合器OC1，将电机控制信号6和大电压信 号隔离开，可起到防止继电器K通电吸合产生的尖峰脉冲干扰玻纤机主控板 控制信号的作用。
为保护本系统中的第一MOS管Q1和第三MOS管Q3，在此两个MOS管Q1 和Q3的栅极与源极之间接有100K阻抗匹配电阻R5和R6，在两个MOS管Q1 和Q3的漏极上接有2.2K限流保护电阻R7和R8。为保护本系统中的第二MOS 管Q2和第四MOS管Q4，在此两个MOS管Q2和Q4的栅极接有分压电阻R1、 R2、R3和R4。
为进一步消除干扰引起电机误动作，在三态门电路U2的使能端、输出端 和输入端还均并联防干扰电容C到地，其电容值可具体为100nF。
本发明一种玻纤捻线机的电机驱动系统还包括安装在电机上的温度开 关，用于检测电机的温度并将信号反馈给主控制板，主控制板根据反馈信号 控制电机的转动，当电机温度过高时，主控制板可发出信号，使电机停止转 动，以进一步达到保护电机的目的。