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CN111044188B - 电涡流测功机及其保护电路 - Google Patents

电涡流测功机及其保护电路 Download PDF

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CN111044188B CN201911404447.4A CN201911404447A CN111044188B CN 111044188 B CN111044188 B CN 111044188B CN 201911404447 A CN201911404447 A CN 201911404447A CN 111044188 B CN111044188 B CN 111044188B
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Abstract

本发明涉及一种电涡流测功机及其保护电路,包括单片机主板、电涡流机保护板、电涡流机加载电路、举升器电磁阀。单片机主板包括接收处理车辆定位信号的单片机控制系统、以及将车辆定位信号输出的升继电器、降继电器;电涡流机保护板包括第一继电器、第二继电器、常闭开关、常开开关;第一继电器、第二继电器分别与举升器电磁阀连接;电涡流机加载电路包括交流接触器、励磁线圈,交流接触器包括接触线圈、接触开关,励磁线圈安装在电涡流机定子上与电涡流机加载电路连接;升继电器与第一继电器连接,降继电器与第二继电器连接,交流接触器根据升继电器、降继电器的通断状态而得电、失电,保证励磁线圈只有在车辆行驶到台体上检测时才能加载电压。

Description

电涡流测功机及其保护电路
技术领域
本发明涉及电涡流底盘测功机领域,更具体地说,涉及一种电涡流测功机及其保护电路。
背景技术
相关技术中的汽车底盘测功机,作为模拟车辆道路行驶实际阻力的台架检测设备,普遍采用电涡流机作为功率吸收装置对滚筒进行加载。电涡流机由定子和转子两部分组成。定子部分包括装在上面的励磁线圈L1。通过调节通向励磁线圈L1的励磁电流通断时间,可得到不同的制动力矩T(N·m),当测功机滚筒以转速n(r/min)转动时,便可得到相当于实际车辆道路行驶的阻力负载P=T·n/9549。
如图5,励磁线圈L1的电路保护措施一般有快熔保险和应急开关E1,220V交流电源经整流桥BRIDGE1整流,再经过功率半导体器件IGBT逆变,对电涡流机的励磁线圈L1提供励磁电流。由于制动力矩随不同测试工况变化较大,快熔保险F1只能以最大电流配置。实际应用中,当控制励磁电流通断时间的功率半导体器件IGBT由于过压或过热等原因造成击穿短路,而此时又没有达到F1的熔断电流时,励磁线圈L1就可能因长时间通电而过热烧毁。另外,应急开关E1直接串接在供电主回路上,经常烧坏触点。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于,提供一种电涡流测功机及其保护电路。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种电涡流测功机的保护电路,包括单片机主板、电涡流机保护板、电涡流机加载电路、举升器电磁阀;
所述单片机主板包括用于接收处理车辆定位信号的单片机控制系统、以及用于将所述车辆定位信号输出的升继电器、降继电器;
所述电涡流机保护板包括第一继电器、第二继电器,以及与所述第一继电器连接的常闭开关、与所述第二继电器连接的常开开关;
所述第一继电器、第二继电器分别与所述举升器电磁阀电性连接,以分别向所述举升器电磁阀发送信号;
所述电涡流机加载电路包括电性连接的交流接触器、励磁线圈,所述交流接触器包括接触线圈、接触开关,所述励磁线圈安装在电涡流机定子上、并与所述电涡流机加载电路通信连接;
所述常闭开关、常开开关、接触线圈依次连接,所述常开开关、接触开关并联连接;
所述升继电器与所述第一继电器连接,所述降继电器与所述第二继电器连接,所述交流接触器根据所述升继电器、降继电器的通断状态而得电、失电。
优选地,所述电涡流机保护板连接有控制所述交流接触器的应急开关。
优选地,所述电涡流机加载电路还包括与所述励磁线圈连接的功率半导体器件IGBT。
优选地,所述保护电路还包括电性连接的快熔保险丝和整流桥,电流经所述整流桥转换成脉动直流,再经过所述功率半导体器件IGBT逆变,对所述励磁线圈提供励磁电流,所述快熔保险丝以额定电流配置。
优选地,所述保护电路还包括连接在所述单片机主板和所述电涡流机加载电路之间的电涡流机驱动板,以让所述单片机主板向所述电涡流机驱动板输出驱动信号;并根据所述电涡流机驱动板收到的驱动信号控制所述电涡流机加载电路通断。
优选地,所述电涡流机驱动板包括电性连接的限流电阻R2、限流电阻R4、驱动模块TLP250、驱动电阻R1,所述限流电阻R2、限流电阻R4连接所述单片机主板,所述驱动电阻R1连接所述功率半导体器件IGBT。
优选地,所述单片机主板输出的PWM信号经所述限流电阻R2、限流电阻R4分别与所述驱动模块TLP250的管脚正极2、负极3连接,经过所述驱动模块TLP250电压和功率放大,从所述驱动模块TLP250的管脚6、管脚7输出为电压信号,并通过所述驱动电阻R1接入所述功率半导体器件IGBT控制极G,使所述功率半导体器件IGBT的导通时间随着PWM信号的占空比而改变,通过所述励磁线圈的电流大小也随着改变,从而改变滚筒转速。
一种电涡流测功机,包括所述的电涡流测功机的保护电路。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
图1是本发明实施例中的电涡流测功机的保护电路的原理示意图。
图2是图1总单片机控制系统与升继电器、降继电器的连接示意图。
图3是图1中电涡流机保护板的第一继电器、第二继电器与举升器电磁阀、交流接触器的连接电路示意图。
图4是快熔保险丝、整流桥、电涡流机驱动板与电涡流机加载电路、励磁线圈的连接电路示意图。
图5是背景技术中电涡流机励磁线圈保护电路的示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1至图3所示,本发明一个优选实施例中的电涡流测功机包括单片机主板、电涡流机保护板、电涡流机加载电路、举升器电磁阀。
单片机主板包括用于接收处理车辆定位信号的单片机控制系统、以及用于将车辆定位信号输出的升继电器、降继电器。
电涡流机保护板包括第一继电器Z1、第二继电器Z2,以及与第一继电器Z1连接的常闭开关Z3、与第二继电器Z2连接的常开开关Z4。第一继电器Z1、第二继电器Z2分别与举升器电磁阀电性连接,以分别向举升器电磁阀发送信号。
结合图3所示,电涡流机加载电路包括电性连接的交流接触器K、励磁线圈L,交流接触器K包括接触线圈K1、接触开关K2,励磁线圈L安装在电涡流机定子上、并与电涡流机加载电路通信连接。
常闭开关Z3、常开开关Z4、接触线圈K1依次连接,常闭开关Z3保持常闭状态,常开开关Z4保持常开,常开开关Z4、接触开关K2并联连接。
升继电器与第一继电器Z1连接,降继电器与第二继电器Z2连接,交流接触器K根据升继电器、降继电器的通断状态而得电、失电。
当检测车辆行驶到测功机台体上时,单片机主板将接收到车辆定位信号,并输出CPU脉冲信号使单片机主板上的降继电器吸合,同时保护板上的第二继电器Z2吸合,交流接触器K的接触线圈K1通电后,接触开关K2也同时吸合,直流电压U+通过交流接触器K后加到励磁线圈L。
当输出脉冲信号停止后,交流接触器K通过接触开关K2自锁,励磁线圈L上始终有加载电压U+。
车辆检测完毕后,CPU输出脉冲信号使单片机主板上的升继电器吸合,保护板上的第一继电器Z1同时吸合,交流接触器K的接触线圈K1由于常闭开关Z3断开失电断开,励磁线圈L由于交流接触器K的接触开关K2断开而失电。这样保证励磁线圈L只有在车辆行驶到台体上检测时才能加载电压,驶离台体后没有加载电压,不进行车辆检测时也不会烧励磁线圈L。
电涡流机保护板连接有控制交流接触器K的应急开关E,应急开关E的作用是在出现车辆偏移不受控制时取消涡流机加载电压。
电涡流机加载电路还包括与励磁线圈L连接的功率半导体器件IGBT,由于励磁线圈L只有在车辆行驶到台体上检测时才能加载电压,驶离台体后没有加载电压,即使功率半导体器件IGBT击穿短路,不进行车辆检测时也不会烧励磁线圈L。一旦开始检测时由于加载力很大,车辆起步困难,就能即时发现功率半导体器件IGBT短路,从而切断主电源,对涡流机起到保护作用。
结合图4所示,保护电路还包括电性连接的快熔保险丝F和整流桥B,电流经整流桥B转换成脉动直流,再经过功率半导体器件IGBT逆变,对励磁线圈L提供励磁电流,由于电路比较安全,快熔保险丝F可以以额定电流配置,即电路的最大电流配置,不会存在过热烧毁的现象。
当涡流机功率半导体器件IGBT在检测过程中由于过流、过压和过热等情况使功率半导体器件IGBT失效,并表现为功率半导体器件IGBT直通短路时,励磁线圈L上的电流没有控制信号控制就会很大。
由于制动力矩随不同测试工况变化较大,而快熔保险丝F只能以最大电流配置,因此这个大电流往往并不足以造成快熔保险丝F熔断;如果这时电涡流机并没有启动做功,则该电流就将以热量的方式输出功,时间一长就会引起电涡流机的励磁线圈L过热烧毁。
进一步地,还包括与励磁线圈L并联的续流管D,可以防止励磁线圈L电流突变。另外,还包括与整流桥B并联的滤波电容C,也可防止电路中电流的突变。
增加电涡流机保护电路,并增加励磁线圈L可以工作的第一继电器Z1常闭、第二继电器Z2常开信号,即使功率半导体器件IGBT短路,只要交流接触器K没有闭合,直流电压也不会加到励磁线圈L上,从而实现对励磁线圈L的保护。
上述改进电路还有一个好处,就是能及时发现功率半导体器件IGBT是否损坏,当功率半导体器件IGBT处于短路状态时,励磁线圈L上的电流不受信号控制就会很大,造成车辆起步困难,引车员或操作员通过观察电流表就可知道功率半导体器件IGBT是否损坏,从而及时切断应急开关E,保护励磁线圈L。
如果没有电涡流机保护板,举升器上升下降时的220V电压将直接在单片机主板上加载,继电器吸合和释放产生的电火花将影响主板上的CPU,造成CPU程序跑飞死机。
如果没有电涡流机保护板,通过单片机主板直接驱动的小继电器控制举升器上升下降以及电涡流机加载主回路通断,其220V电压的吸合和释放对小继电器上触点的损害,经常会造成单片机主板短路烧毁。
如果没有电涡流机保护板,应急开关E直接接入电涡流机加载主回路,由于电流较大,也很容易造成应急开关E触点烧毁。通过应急开关E控制交流接触器K来控制电涡流机加载主回路开/闭,则电流很小,不至于烧坏触点。
保护电路还包括连接在单片机主板和电涡流机加载电路之间的电涡流机驱动板,以让单片机主板向电涡流机驱动板输出驱动信号;并根据电涡流机驱动板收到的驱动信号控制电涡流机加载电路通断。
电涡流机驱动板包括电性连接的限流电阻R2、限流电阻R4、驱动模块TLP250、驱动电阻R1,限流电阻R2、限流电阻R4连接单片机主板,驱动电阻R1连接功率半导体器件IGBT。
设定检测速度由工业控制计算机控制系统通过通信模块传递给单片机主板,单片机主板根据电涡流测功机特性和实际车速信号,采用修正算法输出占空比可调的PWM(脉冲宽度调制信号)信号,使实际检测速度与设定检测速度的误差控制在±0.5km/h以内。
单片机主板输出的PWM信号经限流电阻R2、限流电阻R4分别与驱动模块TLP250的管脚正极2、负极3连接,经过驱动模块TLP250电压和功率放大,从驱动模块TLP250的管脚6、管脚7输出为电压信号,并通过驱动电阻R1接入功率半导体器件IGBT控制极G,使功率半导体器件IGBT的导通时间随着PWM信号的占空比而改变,通过励磁线圈L的电流大小也随着改变,从而达到改变滚筒转速的目的。
PWM占空比控制功率半导体器件IGBT通断时间长短,在电涡流机励磁线圈L上体现的是电压高低,电压高滚筒上受力大,滚筒降低转速,反之滚筒转速增大。有转速传感器检测滚筒转速,调节到合适的转速。
驱动模块TLP250的管脚8连接+18V电源,管脚5为地极,管脚1、管脚4空置。限流电阻R2、限流电阻R4的作用是防止PWM信号变形。
可以理解地,上述各技术特征可以任意组合使用而不受限制。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种电涡流测功机的保护电路,其特征在于,包括单片机主板、电涡流机保护板、电涡流机加载电路、举升器电磁阀;
所述单片机主板包括用于接收处理车辆定位信号的单片机控制系统、以及用于将所述车辆定位信号输出的升继电器、降继电器;
所述电涡流机保护板包括第一继电器(Z1)、第二继电器(Z2),以及与所述第一继电器(Z1)连接的常闭开关(Z3)、与所述第二继电器(Z2)连接的常开开关(Z4);
所述第一继电器(Z1)、第二继电器(Z2)分别与所述举升器电磁阀电性连接,以分别向所述举升器电磁阀发送信号;
所述电涡流机加载电路包括电性连接的交流接触器(K)、励磁线圈(L),所述交流接触器(K)包括接触线圈(K1)、接触开关(K2),所述励磁线圈(L)安装在电涡流机定子上、并与所述电涡流机加载电路通信连接;
所述常闭开关(Z3)、常开开关(Z4)、接触线圈(K1)依次连接,所述常开开关(Z4)、接触开关(K2)并联连接;
所述升继电器与所述第一继电器(Z1)连接,所述降继电器与所述第二继电器(Z2)连接,所述交流接触器(K)根据所述升继电器、降继电器的通断状态而得电、失电。
2.根据权利要求1所述的电涡流测功机的保护电路,其特征在于,所述电涡流机保护板连接有控制所述交流接触器(K)的应急开关(E)。
3.根据权利要求1所述的电涡流测功机的保护电路,其特征在于,所述电涡流机加载电路还包括与所述励磁线圈(L)连接的功率半导体器件IGBT。
4.根据权利要求3所述的电涡流测功机的保护电路,其特征在于,所述保护电路还包括电性连接的快熔保险丝(F)和整流桥(B),电流经所述整流桥(B)转换成脉动直流,再经过所述功率半导体器件IGBT逆变,对所述励磁线圈(L)提供励磁电流,所述快熔保险丝(F)以额定电流配置。
5.根据权利要求3所述的电涡流测功机的保护电路,其特征在于,所述保护电路还包括连接在所述单片机主板和所述电涡流机加载电路之间的电涡流机驱动板,以让所述单片机主板向所述电涡流机驱动板输出驱动信号;并根据所述电涡流机驱动板收到的驱动信号控制所述电涡流机加载电路通断。
6.根据权利要求5所述的电涡流测功机的保护电路,其特征在于,所述电涡流机驱动板包括电性连接的限流电阻R2、限流电阻R4、驱动模块TLP250、驱动电阻R1,所述限流电阻R2、限流电阻R4连接所述单片机主板,所述驱动电阻R1连接所述功率半导体器件IGBT。
7.根据权利要求6所述的电涡流测功机的保护电路,其特征在于,所述单片机主板输出的PWM信号经所述限流电阻R2、限流电阻R4分别与所述驱动模块TLP250的管脚正极2、负极3连接,经过所述驱动模块TLP250电压和功率放大,从所述驱动模块TLP250的管脚6、管脚7输出为电压信号,并通过所述驱动电阻R1接入所述功率半导体器件IGBT控制极G,使所述功率半导体器件IGBT的导通时间随着PWM信号的占空比而改变,通过所述励磁线圈(L)的电流大小也随着改变,从而改变滚筒转速。
8.一种电涡流测功机,其特征在于,包括权利要求1至7任一项所述的电涡流测功机的保护电路。
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