专利名称：切光马达驱动装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及高频红外碳硫分析仪控制电路技术领域，尤其是高频红外 碳硫分析仪的切光马达驱动装置。
背景技术：
高频红外碳硫分析仪中，切光马达用于驱动一个带齿的圆盘，通过圆盘上 的齿遮挡红外光线产生频率稳定的脉冲红外光源，为检测装置提供信号光源。
切光马达采用交流永磁同步电机，在切光马达旋转时，圆盘上的齿连续遮 挡红外光源，从而得到脉冲红外光源，脉冲光源通过S02或C02检测之后到达检 测装置，检测装置通过检测脉冲光源的强度检测出S02或C02气体的浓度从而计
算出被检测物质含碳、硫元素的含量。为保证检测的稳定性，要求切光马达必 须可靠起动并保持转速的稳定。
现有的高频碳硫分析仪切光马达控制方式如图3所示，振荡器产生高频方 波信号，经分频器分频后得到48Hz的方波电压，该电压经驱动器放大后直接驱 动切光马达的一个线圈A，同时经电容C驱动另外一个线圈B。电容C是移相电 容，它在A、 B两个线圈中产生具有一定相位差的电流，使切光马达能产生旋转 磁场从而使电机运转。最佳的状态是由于电容C的作用使A、 B线圈中的电流 相位差刚好为9(T ，切光马达的旋转磁场为圆型旋转磁场。但这种驱动方式仍 然存在以下问题
1. 通电后，振荡器工作频率固定，切光马达直接进入高速运行状态，没有 一个必要的加速过程，容易造成切光马达起动困难的情况。在实际使用中，采 用这种驱动方式高频红外碳硫分析仪经常出现切光马达不能起动的情况，有时 需要多次开机、关机或者震动仪器等方法起动该马达。
2. 切光马达不能工作于最佳的相位状态， 一方面电容C的参数选取存在困 难， 一般每台仪器都要经过多次修改测试后才能与马达匹配，即使出厂前调试 好但长时间使用后参数也会发生变化；另一方面由于该驱动器输出的是方波信 号，里面包含较多的高次谐波，不同频率的信号经电容C后的相位移完全不同， 因此其合成的磁场不可能是圆形旋转磁场。
以上因素都会造成切光马达出现起动失败和停转的故障。 发明内容
为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种能确保高频红外碳硫分析仪 切光马达可靠起动并稳定运转的驱动装置，本实用新型能对切光马达的起动和 运行过程进行控制，克服原有控制方式的缺点，达到了确保马达可靠、稳定工 作的目的。
本实用新型是通过如下技术方案实现的一种切光马达驱动装置，其特征在于包括能产生频率可变、相位差为固 定90°的两相方波信号的单片机电路，与所述单片机电路连接并接收、放大和 输出其中一相方波信号的A驱动电路，与所述单片机电路连接并接收、放大和 输出其中另一相方波信号的B驱动电路，以及与所述A驱动电路和B驱动电 路连接并接收经放大后的两相方波电路的切光马达，所述单片机电路上还连接 有测量切光马达工作状态、并将工作状态信号反馈给单片机电路的红外测量仪。
所述单片机电路中设置有使所述切光马达低速起动然后逐渐加速到设定速 度的启动加速控制模块。
所述单片机电路中设置有监控马达是否启动正常，是否由低速启动然后逐 渐加速到设定速度、马达运转是否正确的马达运转监控及调节模块。
所述红外检测仪和单片机电路之间设置有对所述反馈回来的工作状态信号 进行光电隔离处理的光电隔离器。
所述单片机电路的时钟电路采用高精度和低温漂的有源石英晶体振荡器。
所述切光马达为单相交流永磁同步电机。
所述单片机采用飞利浦公司的增强型51单片机，型号为P89LPC9102。 所述单片机电路中，产生频率可变、相位差为固定9(T的两相方波信号， 启动加速控制模块，以及马达运转监控及调节模块的工作流程为单片机电路 初始化，输出低频方波并低速启动切光马达，延时1秒后，检测从红外测量仪 反馈的信号，如果切光马达未达到设定的速度值，则提高方波频率；如果切光 马达未运转，则反方向再次启动；如果切光马达运转正常，则锁定方波信号频 率；如果开机时切光马达未起动，那么延时l秒后再次起动，重复3次仍不能 起动则报警并停止工作；如果切光马达进入正常起动并加速到设定速度，则不 再进行加速，并每隔1秒检测从红外测量仪反馈的信号，以监控切光马达的运 行状态；重复上述步骤。
本实用新型的优点表现在
1、 由于本实用新型采用"包括能产生频率可变、相位差为固定90°的两 相方波信号的单片机电路，与所述单片机电路连接并接收、放大和输出其中一 相方波信号的A驱动电路，与所述单片机电路连接并接收、放大和输出其中另 一相方波信号的B驱动电路，以及与所述A驱动电路和B驱动电路连接并接 收经放大后的两相方波电路的切光马达，所述单片机电路上还连接有测量切光 马达工作状态、并将工作状态信号反馈给单片机电路的红外测量装置"这样的 技术方案，与现有技术相比，单片机直接产生两个相位差为90°的方波信号， 不会因元件参数的变化而改变，并且不需要现有技术中的移相电容，消除了移 相电容参数变化及高次谐波的对马达运行的影响，降低了调试难度。
2、 由于本实用新型单片机电路中设置有使所述切光马达低速起动然后逐渐 加速到设定速度的启动加速控制模块，与现有技术相比，切光马达起动时，采 用低速起动逐渐升速至最高速度的方法，解决了马达起动失败的问题。
3、 由于本实用新型单片机电路中设置有监控马达是否启动正常，是否由低速启动然后逐渐加速到设定速度、马达运转是否正确的马达运转监控及调节模 块，与现有技术相比，即使出现马达起动失败的情况，本实用新型能自行重起
3次(次数可以修改)，确实不能起动则会报警，提示维修人员，同时，马达运
转过程中停转也会自动报警。
4、由于本实用新型中红外检测仪和单片机电路之间设置有对所述反馈回来 的工作状态信号进行光电隔离处理的光电隔离器，有效防止了驱动器对信号产 生干扰。

下面将结合说明书附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步的补充说 明，其中
图1为本实用新型的硬件结构示意图 图2为本实用新型的软件流程图
图3为现有技术中高频碳硫分析仪切光马达控制方式结构示意图
图中标记
1、单片机电路，2、 A驱动电路，3、 B驱动电路，4、切光马达，5、红外测
具体实施方式实施例1
参照说明书附图1，本实用新型公开了一种切光马达驱动装置，包括能产 生频率可变、相位差为固定90°的两相方波信号的单片机电路l，与所述单片 机电路1连接并接收、放大和输出其中一相方波信号的A驱动电路2，与所述 单片机电路1连接并接收、放大和输出其中另一相方波信号的B驱动电路3， 以及与所述A驱动电路2和B驱动电路3连接并接收经放大后的两相方波电路 的切光马达4，所述单片机电路1上还连接有测量切光马达4工作状态、并将 工作状态信号反馈给单片机电路1的红外测量仪5。
实施例2
在实施例1的基础上，作为本实用新型的一具体实施方式
，所述单片机电 路1中设置有使所述切光马达4低速起动然后逐渐加速到设定速度的启动加速 控制模块。所述单片机电路l中设置有监控马达是否启动正常，是否由低速启 动然后逐渐加速到设定速度、马达运转是否正确的马达运转监控及调节模块。 所述红外检测仪和单片机电路1之间设置有对所述反馈回来的工作状态信号进 行光电隔离处理的光电隔离器。所述单片机电路1的时钟电路采用高精度和低 温漂的有源石英晶体振荡器。所述切光马达4为单相交流永磁同步电机。所述 单片机采用飞利浦公司的增强型51单片机，型号为P89LPC9102。
所述单片机电路l中，产生频率可变、相位差为固定90。的两相方波信号， 启动加速控制模块，以及马达运转监控及调节模块的工作流程如图2所示单 片机电路1初始化，输出低频方波并低速启动切光马达4，延时1秒后，检测 从红外测量仪5反馈的信号，如果切光马达4未达到设定的速度值，则提高方波频率；如果切光马达4未运转，则反方向再次启动；如果切光马达4运转正 常，则锁定方波信号频率；如果切光马达4未达到设定值或者切光马达4未运 转的次数之和或者分别未超过设定次数比如3次，那么则报警并停止工作，没 有超过设定次数则返回至延时1秒后，检测从红外测量仪5反馈的信号，重复 上述步骤。 实施例3
作为本实用新型的一较佳实施方式如下
高频红外碳硫分析仪的红外切光马达4采用单相交流永磁同步电机。单相 永磁同步电机有两个定子绕组，它工作时要求在两个绕组中加入相位差为90° 的驱动电流以产生圆形旋转磁场，该磁场驱动电机转子转动。如果相位差不是 90° ，电机的转矩就会下降，偏差越远下降越多。
马达的转速与驱动电压的频率成正比关系，具体关系如下
60f
n =-
P
n:电机转速
f:驱动电源频率(本装置中由驱动器提供)
P:电机磁极对数(由电机决定，对具体型号的电机而言是固定值)
本切光马达驱动装置采用的技术方案是采用动态的切光马达4驱动方案， 包括控制软件以单片机为核心的控制装置硬件和控制软件两大部分，实现的功
能包括
1. 驱动器直接输出两路方波电压，这两路方波电压通过软件编程产生，二
者的相位差用软件控制，确保为90° ，不会因元件参数的变化而改变。
2. 切光马达4的起动采用软件控制的低速全压起动逐渐升速到设定速度。 永磁同步电机在驱动电压频率较低时线圈电流较大，可以获得较大的起动转矩， 使马达可靠起动。
3. 切光马运转过程自动检测，出现故障能自动报警。 本切光马达驱动装置通过软件和硬件结合的方法对电机的起动和运行过程
进行控制，克服原有控制方式的缺点，达到了确保马达可靠、稳定工作的目的。 该驱动装置需要软件、硬件两方面配合。 一.硬件结构
驱动装置硬件以单片机为核心，结构如图1所示
单片机电路1通过运行程序产生频率可变的、相位差为固定为90°的两相 方波信号，分别被两个驱动电路放大后驱动切光马达4。同时从红外测量仪5 的前置部分取出一路信号反馈到单片机电路1。
由于两路方波信号由单片机通过软件的方式产生，因此其相位差不会受到 元器件参数变化的影响。单片机通过处理从红外测量仪5反馈回来的信号可以 准确判断切光马达4的工作状态，从而进行合理的调节。为保证控制精度，单片机电路1的时钟电路采用高精度和低温漂的有源石 英晶体振荡器。从红外测量仪5反馈的信号回路采用光电隔离措施，防止驱动 器对其产生干扰。
单片机采用飞利浦公司的增强型51单片机，型号为P89LPC9102。
二.软件
切光马达驱动装置软件实现以下功能
1. 产生两路相位差为9(T的方波信号；
2. 马达起动过程加速控制；
3. 马达运转监控及调节；
软件流程图如图2所示，为保证产生的方波的频率的准确性，程序中这部 分功能采用定时中断实现，且将其中断优先级设定为最高级。切光马达4在长
时间使用后可能出现摩擦增大的情况，驱动装置在检测到电机没有运转时，可 以通过不同的运行方向起动电机以提高起动的成功率(本装置对电机的旋转方
向没有要求)，但3次起动仍不成功则发出报警信号。在切光马达4正常起动且 达到设定速度后就锁定方波频率，以确保切光马达4转速稳定，然后只检测电 机运行是否正常，以实现故障自诊断。单片机电路1对反馈信号的检测采用硬 件计数的方法，保证了检测的准确性。
权利要求1、一种切光马达驱动装置，其特征在于包括能产生频率可变、相位差为固定90°的两相方波信号的单片机电路(1)，与所述单片机电路(1)连接并接收、放大和输出其中一相方波信号的A驱动电路(2)，与所述单片机电路(1)连接并接收、放大和输出其中另一相方波信号的B驱动电路(3)，以及与所述A驱动电路(2)和B驱动电路(3)连接并接收经放大后的两相方波电路的切光马达(4)，所述单片机电路(1)上还连接有测量切光马达(4)工作状态、并将工作状态信号反馈给单片机电路(1)的红外测量仪(5)。
2、 根据权利要求1所述的切光马达驱动装置，其特征在于所述单片机电 路(1)中设置有使所述切光马达(4)低速起动然后逐渐加速到设定速度的启 动加速控制模块。
3、 根据权利要求1所述的切光马达驱动装置，其特征在于所述单片机电 路(l)中设置有监控马达是否启动正常，是否由低速启动然后逐渐加速到设定 速度、马达运转是否正确的马达运转监控及调节模块。
4、 根据权利要求1或2或3所述的切光马达驱动装置，其特征在于所述 红外检测仪和单片机电路(1)之间设置有对所述反馈回来的工作状态信号进行 光电隔离处理的光电隔离器。
5、 根据权利要求1或2或3所述的切光马达驱动装置，其特征在于所述 单片机电路(1)的时钟电路采用有源石英晶体振荡器。
6、 根据权利要求1或2或3所述的切光马达驱动装置，其特征在于所述 切光马达(4)为单相交流永磁同步电机。
专利摘要本实用新型公开了一种切光马达驱动装置，包括能产生频率可变、相位差为固定90°的两相方波信号的单片机电路，与所述单片机电路连接并接收、放大和输出其中一相方波信号的A驱动电路，与所述单片机电路连接并接收、放大和输出其中另一相方波信号的B驱动电路，以及与所述A驱动电路和B驱动电路连接并接收经放大后的两相方波电路的切光马达，所述单片机电路上还连接有测量切光马达工作状态、并将工作状态信号反馈给单片机电路的红外测量仪。本实用新型能对切光马达的起动和运行过程进行控制，克服原有控制方式的缺点，达到了确保马达可靠、稳定工作的目的。
文档编号G01N21/35GK201378819SQ20092007971
公开日2010年1月6日 申请日期2009年3月24日 优先权日2009年3月24日
发明者刘仕伟, 周建新, 欧阳霄, 王代清, 胡明华 申请人:德阳嘉龙机械制造有限公司