阅读说明：本技术 一种直流电机负载在启动瞬间的控制方法 (Control method for DC motor load at starting moment ) 是由 陶国喜 周炳星 于 2020-06-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种直流电机负载在启动瞬间的控制方法,包括以下步骤：MCU单片机发出导通控制信号控制电机负载导通；硬件电路检测到电流过高,硬件电路切断电机负载供电并反馈过流信号给MCU单片机；MCU单片机读取到过流信号后断开导通控制信号,短暂延时后,在电机未停止转动时MCU单片机再次发出导通控制信号控制电机负载导通；直到电流值不再大于设定的最大电流值,硬件电路不再切断电机负载供电,电机开始正常转动；本发明利用直流电机的感性负载特性进行储能,采用软硬件配合的方式,MCU单片机软件程序多次周期性的快速推动电机转动,在负载功率超出一定值时断开电机负载,短暂延时后再次控制电机负载导通,如此循环数次,直至电机负载被完全推动。(The invention discloses a method for controlling the load of a direct current motor at the starting moment, which comprises the following steps: the MCU singlechip sends out a conduction control signal to control the conduction of the motor load; when the hardware circuit detects that the current is overhigh, the hardware circuit cuts off the power supply of a motor load and feeds an overcurrent signal back to the MCU singlechip; the MCU singlechip reads an overcurrent signal and then breaks off the conduction control signal, and after a short time delay, the MCU singlechip sends out the conduction control signal again to control the conduction of the motor load when the motor does not stop rotating; until the current value is no longer greater than the set maximum current value, the hardware circuit no longer cuts off the load power supply of the motor, and the motor starts to rotate normally; the invention utilizes the inductive load characteristic of the direct current motor to store energy, adopts a software and hardware matching mode, and the software program of the MCU singlechip periodically and rapidly pushes the motor to rotate for a plurality of times, disconnects the motor load when the load power exceeds a certain value, controls the motor load to be conducted again after short time delay, and the operation is repeated for a plurality of times until the motor load is completely pushed.)

一种直流电机负载在启动瞬间的控制方法

技术领域

本发明涉及一种针对直流电机负载在启动瞬间功率过大的问题解决方案，尤其涉及一种直流电机负载在启动瞬间的控制方法，属于直流电机负载的启动控制技术领域。

背景技术

直流电机是生活中一种相当常见的电机，直流电机因其具有调速性能好、转矩大、维修成本低等优点，在工业领域得到了广泛的使用；但直流电机电枢回路电阻和电感都较小，而且其转动体具有一定的机械惯性，因此当直流电机接通电源后，电机启动的开始阶段电枢转速及相应的反电动势很小，启动电流很大，最大可达额定电流的15~20倍，因此在某些电源功率不足或直流电机硬件驱动电路能力设定不足的情况下可能导致直流电机无法启动；针对此问题目前有两种解决方案：串电阻启动和降电压启动；串电阻启动即在电枢回路中串入可变电阻，在启动过程中逐级短接使启动电流限制在允许值内，但该方案需在电机电枢回路进行改动，并不适用于MCU单片机控制直流电机驱动电路通断的场合；而降电压启动则需使用单独的可调压直流电源对电机电枢供电，同样不适用于使用MCU单片机控制直流电机驱动电路通断的场合。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供一种直流电机负载在启动瞬间的控制方法，利用直流电机的感性负载特性进行储能，采用软硬件配合的方式，MCU单片机软件程序多次周期性的快速推动电机转动，在负载功率超出一定值时断开电机负载，短暂延时后再次控制电机负载导通，如此循环数次，直至电机负载被完全推动，电流值逐步稳定在额定电流值。

本发明所采用的技术方案为：

一种直流电机负载在启动瞬间的控制方法，包括以下步骤：

（1）MCU单片机发出导通控制信号控制电机负载导通，电机转动，电流提高；

（2）硬件电路检测到电流过高，硬件电路切断电机负载供电并反馈过流信号给MCU单片机，电机因惯性维持转动但转速迅速下降；

（3）MCU单片机读取到过流信号后断开导通控制信号，短暂延时后，在电机未停止转动时MCU单片机再次发出导通控制信号控制电机负载导通，电机继续转动；

（4）重复步骤（2）和（3），直到电流值不再大于设定的最大电流值，硬件电路不再切断电机负载供电，电机开始正常转动，至此电机完成启动。

作为本发明的进一步优选，所述MCU单片机采用STM32系列芯片。

作为本发明的进一步优选，所述MCU单片机的软件控制流程采用状态机的编程方法，初始化状态位为0，软件控制流程具体如下：

（1）当状态标志位为0时，MCU单片机发出导通控制信号打开负载电机，同时将状态标志位置位为1，并开始计时；

（2）当状态标志位为1时，判断计时时长是否达到设定时长，如果未达到设定时长则继续计时，否则将状态标志位置位为2；

（3）当状态标志位为2时，判断读取到的反馈信号是否显示过流，若反馈信号显示未过流则表明电机负载已正常工作，故将状态标志位和启动次数计数初始化，以备下次循环检测反馈信号；若反馈信号显示过流，则判断启动次数是否小于设定值，若启动次数大于设定值，则将对应电机负载关闭，置位对应电机负载过流标志位并初始化状态标志位和启动次数，此后不再重启电机负载；若启动次数小于设定值，则关闭对应电机负载并将启动次数加1，再将状态标志位置为3并开始计时；

（4）当状态标志位为3时，判断计时时长是否达到设定时长，如果未达到设定时长则继续计时，否则将状态标志位置位为0，等待下次循环再次尝试启动电机负载；

（5）当软件出现了错误，使得状态标志位为非上述0、1、2、3四种状态，则将状态标志位重新置位为0，等待下次循环重新开始启动尝试。

作为本发明的进一步优选，软件控制流程步骤（2）和（4）中所述的设定时长为10ms。

作为本发明的进一步优选，步骤（2）所述的硬件电路通过采样电阻获取实际电流值并与设定电流值进行比较；实现若实际电流值超过了设定电流值，则硬件电路切断电机负载供电并反馈过流信号给MCU单片机。

本发明的有益效果在于：利用直流电机的感性负载特性进行储能，采用软硬件配合的方式，MCU单片机软件程序多次周期性的快速推动电机转动，在负载功率超出一定值时断开电机负载，短暂延时后再次控制电机负载导通，如此循环数次，直至电机负载被完全推动，电流值逐步稳定在额定电流值；实现利用电机惯性，在电机停止前再次推动电机，以此完成直流电机的启动过程；有效解决了MCU单片机驱动直流电机负载时由于电源功率不足或直流电机硬件驱动能力设定不足而导致直流电机负载无法启动的问题，且不需要对电源或电机电枢回路进行大幅度改动，对各种直流电机均有良好的适应性。

附图说明

图1为本发明MCU单片机控制方法流程图；

图2为本发明MCU单片机控制方法的硬件电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做具体的介绍。

本实施例是一种直流电机负载在启动瞬间的控制方法，包括以下步骤：

（1）MCU单片机发出导通控制信号控制电机负载导通，电机转动，电流提高；

（2）硬件电路检测到电流过高，硬件电路切断电机负载供电并反馈过流信号给MCU单片机，电机因惯性维持转动但转速迅速下降；

（3）MCU单片机读取到过流信号后断开导通控制信号，短暂延时后，在电机未停止转动时MCU单片机再次发出导通控制信号控制电机负载导通，电机继续转动；

（4）重复步骤（2）和（3），直到电流值不再大于设定的最大电流值，硬件电路不再切断电机负载供电，电机开始正常转动，至此电机完成启动。

本实施例中的MCU单片机采用STM32系列芯片。

本实施例步骤（2）所述的硬件电路通过采样电阻获取实际电流值并与设定电流值进行比较；实现若实际电流值超过了设定电流值，则硬件电路切断电机负载供电并反馈过流信号给MCU单片机。

如图1所示，本实施例中MCU单片机的软件控制流程采用状态机的编程方法，初始化状态位为0，软件控制流程具体如下：

（1）当状态标志位为0时，MCU单片机发出导通控制信号打开负载电机，同时将状态标志位置位为1，并开始计时；

（2）当状态标志位为1时，判断计时时长是否达到设定时长，如果未达到设定时长则继续计时，否则将状态标志位置位为2；

（3）当状态标志位为2时，判断读取到的反馈信号是否显示过流，若反馈信号显示未过流则表明电机负载已正常工作，故将状态标志位和启动次数计数初始化，以备下次循环检测反馈信号；若反馈信号显示过流，则判断启动次数是否小于设定值，若启动次数大于设定值，则将对应电机负载关闭，置位对应电机负载过流标志位并初始化状态标志位和启动次数，此后不再重启电机负载；若启动次数小于设定值，则关闭对应电机负载并将启动次数加1，再将状态标志位置为3并开始计时；

（4）当状态标志位为3时，判断计时时长是否达到设定时长，如果未达到设定时长则继续计时，否则将状态标志位置位为0，等待下次循环再次尝试启动电机负载；

（5）当软件出现了错误，使得状态标志位为非上述0、1、2、3四种状态，则将状态标志位重新置位为0，等待下次循环重新开始启动尝试。

本实施例中，软件控制流程步骤（2）和（4）中所述的设定时长为10ms；在实际应用时，也可以调整为其它设定时长。

如图2所示：附图2为搭配本实施方法的硬件电路原理图，图中CON_WW107为MCU单片机发出的导通控制信号，FB_WW107为发送给MCU单片机的反馈信号，D_WW101为110V输入电源正，WW102为110V输入电源负和负载电源负，WW107为负载电源正；驱动芯片采用EG3002芯片，利用EG3002芯片的SD脚进行负载电路过流保护，一旦负载电路产生了过流，EG3002芯片立即切断输出，实现负载过流保护。

本发明利用直流电机的感性负载特性进行储能，采用软硬件配合的方式，MCU单片机软件程序多次周期性的快速推动电机转动，在负载功率超出一定值时断开电机负载，短暂延时后再次控制电机负载导通，如此循环数次，直至电机负载被完全推动，电流值逐步稳定在额定电流值；实现利用电机惯性，在电机停止前再次推动电机，以此完成直流电机的启动过程；有效解决了MCU单片机驱动直流电机负载时由于电源功率不足或直流电机硬件驱动能力设定不足而导致直流电机负载无法启动的问题，且不需要对电源或电机电枢回路进行大幅度改动，对各种直流电机均有良好的适应性。

以上所述仅是本发明专利的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明专利原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明专利的保护范围。