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帶有保護裝置的無線遙控式灌溉泵機調速系統及控制方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510547148.1

申請日:

2015.08.31

公開號:

CN105048929A

公開日:

2015.11.11

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H02P 27/08申請日:20150831|||公開
IPC分類號: H02P27/08; F04B49/06; H02H5/08 主分類號: H02P27/08
申請人: 哈爾濱理工大學
發明人: 周美蘭; 張小明
地址: 150080黑龍江省哈爾濱市南崗區學府路52號
優先權:
專利代理機構: 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙)23209 代理人: 榮玲
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510547148.1

授權公告號:

105048929B||||||

法律狀態公告日:

2017.06.13|||2015.12.09|||2015.11.11

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

帶有保護裝置的無線遙控式灌溉泵機調速系統及控制方法,它涉及灌溉泵機調速系統及其控制方法。本發明為了解決農業泵機灌溉效率低,使用過程中易出現壓力過大致使輸水管脫節或爆裂的問題。本發明的水壓檢測調理電路的輸出端連接DSP控制器的A/D輸入端,驅動保護電路的輸入端連接主控電路,驅動保護電路的輸出端連接DSP控制器的PDPINTA端口,指令接收裝置安裝在DSP控制器上,指令接收裝置的輸出端連接DSP控制器的XD數據輸入端,指令發射裝置和指令接收裝置通過無線網絡建立數據傳輸連接,顯示屏通過數據連線與DSP控制器建立雙向數據傳輸。本發明對灌溉泵機的進行遠程監控和無級調速,控制效果更佳,調控更加精確。

權利要求書

1.帶有保護裝置的無線遙控式灌溉泵機調速系統,其特征在于:包括DSP控制器、
主控電路、泵機電機、水壓檢測調理電路、顯示屏、驅動保護電路和無線遙控裝置,所述
無線遙控裝置包括指令發射裝置和指令接收裝置,所述DSP控制器的輸出端連接主控電路,
主控電路的輸出端連接泵機電機,泵機電機安裝在灌溉泵機內,灌溉泵機的輸出端連接輸
水管線,所述水壓檢測調理電路的輸入端連接輸水管線,水壓檢測調理電路的輸出端連接
DSP控制器的A/D輸入端,驅動保護電路的輸入端連接主控電路,驅動保護電路的輸出端
連接DSP控制器的PDPINTA端口,所述指令接收裝置安裝在DSP控制器上,指令接收裝
置的輸出端連接DSP控制器的XD數據輸入端,指令發射裝置和指令接收裝置通過無線網
絡建立數據傳輸連接,所述顯示屏通過數據連線與DSP控制器建立雙向數據傳輸。
2.根據權利要求1所述帶有保護裝置的無線遙控式灌溉泵機調速系統,其特征在于:
所述指令發射裝置包括指令發射電路,指令發射電路包括指令輸入端、編碼芯片和無線發
送模塊,指令輸入端包括調速按鍵,所述編碼芯片的輸出端與無線發送模塊的輸入端建立
連接。
3.根據權利要求1所述帶有保護裝置的無線遙控式灌溉泵機調速系統,其特征在于:
所述指令接收裝置包括指令接收電路,指令接收電路包括無線接收模塊和解碼芯片,所述
無線接收模塊的輸出端連接解碼芯片的輸入端,解碼芯片的輸出端依次對應連接DSP控制
器的XD輸入端。
4.根據權利要求1所述帶有保護裝置的無線遙控式灌溉泵機調速系統,其特征在于:
所述主控電路包括不可控三相整流橋電路、濾波電路、緩沖電路和IPM模塊,濾波電路包
括兩個串聯的電容,緩沖電路包括緩沖電阻、無感電容和恢復二極管,緩沖電阻與二極管
并接后與無感電容串聯,所述濾波電路并接在整流橋的兩端,緩沖電路并接在濾波電路的
兩端,IPM模塊的兩個輸入端分別接在緩沖電路兩端。
5.根據權利要求4所述帶有保護裝置的無線遙控式灌溉泵機調速系統,其特征在于:
所述帶有保護裝置的無線遙控式灌溉泵機調速系統包括線電壓檢測調理電路和若干光電隔
離電路,所述線電壓檢測調理電路包括電壓傳感器、采樣電阻、濾波電阻、濾波電容和放
大電路,所述電壓傳感器的輸入端接在主控電路的IPM模塊的輸出端,電壓傳感器的輸出
端分別連接采樣電阻的一端和濾波電阻的一端,采樣電阻的另一端接地,濾波電阻的另一
端分別連接濾波電容的一端和放大電路的輸入端,濾波電容的另一端接地,放大電路的輸
出端連接DSP控制器的A/D轉換模塊接口,光電隔離電路的數目與DSP的PSM信號輸出
端數目相同,光電隔離電路包括依次連接的緩沖器、第一光耦和第二光耦,所述DSP控制
器的每個PWM信號的輸出端分別通過相應的光電隔離電路與主控電路的IPM模塊建立連
接。
6.根據權利要求4所述帶有保護裝置的無線遙控式灌溉泵機調速系統,其特征在于:
所述驅動保護電路包括第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端、第四輸入端、四個光電耦
合器和一個與非門,第一輸入端、第二輸入端和第三輸入端分別連接IPM模塊的三個上橋
臂,第四輸入端連接IPM模塊的三個下橋臂,第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端和第
四輸入端分別通過光電耦合器與與非門建立連接,與非門的輸出端連接DSP控制器的
PDPINTA端口。
7.根據權利要求1所述帶有保護裝置的無線遙控式灌溉泵機調速系統,其特征在于:
所述水壓檢測調理電路包括壓力傳感器、第一放大器、RC濾波電路和第二放大器,所述壓
力傳感器的輸出端接入第一放大器的同相輸入端,第一放大器的輸出端通過RC濾波電路
接入第二放大器的同相輸入端,第二放大器的輸出端連接DSP控制器的A/D轉換模塊接口。
8.根據權利要求1所述帶有保護裝置的無線遙控式灌溉泵機調速系統,其特征在于:
所述帶有保護裝置的無線遙控式灌溉泵機調速系統包括電機檢測調理電路,所述電機檢測
調理電路包括光電編碼器、隔離光耦和施密特觸發器,光電編碼器安裝在泵機電機的轉子
上,光電編碼器的輸出端通過光耦與施密特觸發器建立連接,施密特觸發器的輸出端連接
DSP控制器的QEP輸入端。
9.基于權利要求1所述帶有保護裝置的無線遙控式灌溉泵機調速系統的控制方法,其
特征在于:包括以下步驟:
步驟一、將系統和DSP控制器進行初始化后,通過指令發射裝置使電機工作在中速巡
航狀態;
步驟二、長按指令發射裝置調速按鍵,DSP控制器根據輸入指令的時長調節PWM信
號占空比,對電機進行調速。
10.根據權利要求9所述帶有保護裝置的無線遙控式灌溉泵機調速系統的控制方法,
其特征在于:步驟二所述根據輸入指令的時長調節輸出PWM信號占空比的方法具體為:
α=kt,
式中α為輸出PWM信號的占空比,t為輸入指令的時長,k為比例因子。

說明書

帶有保護裝置的無線遙控式灌溉泵機調速系統及控制方法

技術領域

本發明涉及灌溉泵機調速系統及其控制方法,具體涉及帶有保護裝置的無線遙控式灌
溉泵機調速系統及其控制方法,屬于電機調速保護技術領域。

背景技術

目前,國內的電機調速控制技術在灌溉泵機無線調速方面,簡單控制,智能化程度很
低,不能滿足現代農業發展要求。現有的農業灌溉泵機,基本上還是傳統潛水泵機,不能
進行調壓調速控制,不能滿足人們對不同情況下對泵機功率要求,比如灌溉大塊農田時,
我們想提升泵機電壓,使其單位時間出水量提高;灌溉菜苗、高度較高小麥時,我們希望
水流變小,減小對農作物的沖刷損害,另外還不能實現自動正反調控。近年來為了方便對
泵機的啟停控制,市場上出現了無線控制泵機啟動、停止的控制器,但大多是簡單的啟停
控制,并且還沒有對泵機的一些系統保護。此外,當人們較遠灌溉農田時,需要多根輸水
管的連接,傳輸距離遠時就容易發生水管折彎,導致水管連接處、泵機出水口處水壓激增,
致使水管脫節或者爆裂,會影響灌溉效率,也給人們帶來經濟損失。

發明內容

本發明的目的是為了解決農業泵機灌溉效率低,不能實現電機的無線調速,也不能無
線控制泵機正反轉,使用過程中易出現壓力過大致使輸水管脫節或爆裂的問題。

本發明的技術方案是:帶有保護裝置的無線遙控式灌溉泵機調速系統,包括DSP控
制器、主控電路、泵機電機、水壓檢測調理電路、顯示屏、驅動保護電路和無線遙控裝置,
所述無線遙控裝置包括指令發射裝置和指令接收裝置,所述DSP控制器的輸出端連接主
控電路,主控電路的輸出端連接泵機電機,泵機電機安裝在灌溉泵機內,灌溉泵機的輸出
端連接輸水管線,所述水壓檢測調理電路的輸入端連接輸水管線,水壓檢測調理電路的輸
出端連接DSP控制器的A/D輸入端,驅動保護電路的輸入端連接主控電路,驅動保護電
路的輸出端連接DSP控制器的PDPINTA端口,所述指令接收裝置安裝在DSP控制器上,
指令接收裝置的輸出端連接DSP控制器的XD數據輸入端,指令發射裝置和指令接收裝
置通過無線網絡建立數據傳輸連接,所述顯示屏通過數據連線與DSP控制器建立雙向數
據傳輸。

所述指令發射裝置包括指令發射電路,指令發射電路包括指令輸入端、編碼芯片和無
線發送模塊,指令輸入端包括調速按鍵,所述編碼芯片的輸出端與無線發送模塊的輸入端
建立連接。

所述指令接收裝置包括指令接收電路,指令接收電路包括無線接收模塊和解碼芯片,
所述無線接收模塊的輸出端連接解碼芯片的輸入端,解碼芯片的輸出端依次對應連接DSP
控制器的XD輸入端。

所述主控電路包括不可控三相整流橋電路、濾波電路、緩沖電路和IPM模塊,濾波電
路包括兩個串聯的電容,緩沖電路包括緩沖電阻、無感電容和恢復二極管,緩沖電阻與二
極管并接后與無感電容串聯,所述濾波電路并接在整流橋的兩端,緩沖電路并接在濾波電
路的兩端,IPM模塊的兩個輸入端并接在緩沖電路兩端,三相不可控整流橋,它們將電源
的三相交流全波整流成直流,濾波電容除了濾除整流后的電壓紋波外,還在整流電路與逆
變器之間起去耦作用,以消除相互干擾,這就給作為感性負載的電動機提供必要的無功功
率。逆變電路IPM集成功率模塊內由六個全控型MOSFET構成逆變電路,逆變電路把整流
后的直流電再逆變為幅值、頻率均可調的交流電,考慮到對MOSFET保護,在逆變橋上加
上一個吸收緩沖電路,電路中的無感電容,緩沖電阻及快速恢復二極管,構成功率吸收緩
沖電路,能有效的抑制浪涌。

所述帶有保護裝置的無線遙控式灌溉泵機調速系統包括線電壓檢測調理電路,所述
線電壓檢測調理電路包括電壓傳感器、采樣電阻、濾波電阻、濾波電容和放大電路,所述
電壓傳感器的輸入端接在主控電路的IPM模塊的輸出端,電壓傳感器的輸出端分別連接采
樣電阻的一端和濾波電阻的一端,采樣電阻的另一端接地,濾波電阻的另一端分別連接濾
波電容的一端和放大電路的輸入端,濾波電容的另一端接地,放大電路的輸出端連接DSP
控制器的A/D轉換模塊接口。

所述帶有保護裝置的無線遙控式灌溉泵機調速系統包括若干光電隔離電路,光電隔離
電路的數目與DSP的PSM信號輸出端數目相同,光電隔離電路包括依次連接的緩沖器、第
一光耦和第二光耦,所述DSP控制器的每個PWM信號的輸出端分別通過相應的光電隔離電
路與主控電路的IPM模塊建立連接。

所述驅動保護電路第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端、第四輸入端、四個光電耦
合器和一個與非門,第一輸入端、第二輸入端和第三輸入端分別連接IPM模塊的三個上橋
臂,第四輸入端連接IPM模塊的三個下橋臂,第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端和第
四輸入端分別通過光電耦合器與與非門建立連接,與非門的輸出端連接DSP控制器的
PDPINTA端口,針對主控電路逆變部分IPM模塊加入故障檢測保護電路,在過流、過壓、
過熱的實時保護,一旦發生故障控制器會實時封鎖控制信號輸出,切斷主電路與泵機電機
的連接。

所述水壓檢測調理電路包括壓力傳感器、第一放大器、RC濾波電路和第二放大器,
所述壓力傳感器的輸出端接入第一放大器的同相輸入端,第一放大器的輸出端通過RC濾
波電路接入第二放大器的同相輸入端,第二放大器的輸出端連接DSP控制器的A/D轉換模
塊接口。

所述帶有保護裝置的無線遙控式灌溉泵機調速系統包括電機檢測調理電路,所述電機
檢測調理電路包括光電編碼器、隔離光耦和施密特觸發器,光電編碼器安裝在泵機電機的
轉子上,光電編碼器的輸出端通過光耦與施密特觸發器建立連接,施密特觸發器的輸出端
連接DSP控制器的QEP輸入端,電機檢測調理電路不僅對電機的轉速進行監測,同時也實
現了對泵機電機正反轉的控制,省去了人們手動調換相線實現轉向調節的麻煩;還有就是
線電壓、電機轉速、電機正反轉顯示,方便人機交互,實時查看電機工作狀況。

基于所述帶有保護裝置的無線遙控式灌溉泵機調速系統的控制方法,包括以下步驟:

步驟一、將系統和DSP控制器進行初始化后,利用指令發射裝置使電機工作在中速
巡航狀態;

步驟二、長按指令發射裝置調速按鍵,DSP控制器根據輸入指令的時長調節PWM信
號占空比,對電機進行調速。

步驟二所述根據輸入指令的時長調節輸出PWM信號占空比的方法具體為:

α=kt,

式中α為輸出PWM信號的占空比,t為輸入指令的時長,k為比例因子。

α取值范圍為0至1之間,k值隨著t的最大持續時間而變化,所述t的最大值范圍
為30s至60s之間。

本發明與現有技術相比具有以下效果:本發明通過無線遙控技術對灌溉泵機的進行遠
程監控和無級調速,控制效果更佳,調控更佳精。為了防止水管折彎,引起水管脫節、甚
至爆裂狀況發生,在泵機出水口處添加了水壓實時檢測模塊,一旦檢測到此處水壓達到水
管承受能力的80%時,控制器就自動啟動控制程序通過繼電器斷開電源開關,實時起到對
水管的保護作用,提升效率,減少不必要損失。通過顯示屏顯示泵機電機的運轉情況,通
過對泵機電機正反轉向顯示,避免同電機正常電壓較小運行時的混淆,因為電壓較小與泵
機反轉時,輸出水流量都很小。反轉時就切換到正轉,需要調大功率時就換擋。

附圖說明

圖1是本發明的結構框圖;

圖2是本發明的主控電路圖;

圖3是本發明的無線控制指令發射電路圖;

圖4是本發明的無線控制指令接收電路圖;

圖5是本發明的光電隔離電路電路圖;

圖6本發明的驅動保護電路圖;

圖7是本發明的線電壓檢測調理電路圖;

圖8是本發明的水壓實時檢測調理電路圖;

圖9是本發明的電機檢測調理電路圖;

圖10是本發明控制流程圖;

圖11是本發明控制器保護中斷程序的流程圖;

圖12是發明的DSP控制器的電源電路圖。

具體實施方式

結合附圖說明本發明的具體實施方式,如圖1所示,本發明的帶有保護裝置的無線遙
控式灌溉泵機調速系統,包括DSP控制器、主控電路、泵機電機M、水壓檢測調理電路、
顯示屏、驅動保護電路和無線遙控裝置,所述無線遙控裝置包括指令發射裝置和指令接收
裝置,所述DSP控制器的輸出端連接主控電路,主控電路的輸出端連接泵機電機M,泵
機電機M安裝在灌溉泵機內,灌溉泵機的輸出端連接輸水管線,所述水壓檢測調理電路
的輸入端連接輸水管線,水壓檢測調理電路的輸出端連接DSP控制器的A/D輸入端,驅
動保護電路的輸入端連接主控電路,驅動保護電路的輸出端連接DSP控制器的PDPINTA
端口,所述指令接收裝置安裝在DSP控制器上,指令接收裝置的輸出端連接DSP控制器
的XD數據輸入端,指令發射裝置和指令接收裝置通過無線網絡建立數據傳輸連接,所述
顯示屏通過數據連線與DSP控制器建立雙向數據傳輸。本實施方式的DSP控制器以數字
信號處理器TMS320F2812為核心,所述泵機電機M為三相交流電機。

如圖3所示,所述指令發射裝置包括指令發射電路,指令發射電路包括指令輸入端、
編碼芯片U1和無線發送模塊Y1,所述指令輸入端連接編碼芯片U1的輸入端,編碼芯片
PT2262的輸出端與無線發送模塊Y1的輸入端建立連接。所述指令輸入端與編碼芯片
PT2262之間并接有發光二極管電路,輸入指令輸入端包括六個指令輸入按鍵,分別為SB1、
SB2、SB3、SB4、SB5和SB6,所述SB1、SB2和SB3用來實現電機無極上調、中速巡航運
行、無極下調控制,SB4、SB5控制電機的正反轉,SB6是電機的啟停按鍵。

如圖4所示,所述指令接收裝置包括指令接收電路,指令接收電路包括無線接收模塊
Y2和解碼芯片U2,所述無線接收模塊Y2的輸出端連接解碼芯片U2的輸入端,解碼芯片
U2的輸出端依次對應連接DSP控制器的XD輸入端。

本實施方式的編碼芯片U1為PT2262芯片,解碼芯片為PT2272芯片,無線發射模塊
為YG300U-S,無線接收模塊為YG300U-R,DSP控制器對SB1、SB2、SB3三個控制按鍵輸
入指令狀態進行實時掃描,對SB4、SB5兩按鍵只進行初始電平狀態掃描。當按下某個鍵
時,都會有發光二極管點亮,說明此指令有效,然后指令經由PT2262的DOUT端口輸入到
無線發射模塊YG300U-S,經此將控制指令傳送出去,所述PT2262的地址編碼端地址設定
需同PT2272-L6一致。無線接收模塊YG300U-R接收到指令后,傳送到PT2272-L6的Din
端口,經過指令解碼,輸出數據端口輸入到DSP控制器的XD數據輸入端,實現電機的各
種調控。

如圖2所示,所述主控電路包括不可控三相整流橋電路1、濾波電路2、緩沖電路3、
IPM模塊4和電源開關K,不可控三相整流橋電路1的三個橋臂上分別為串聯連接的二極
管VD1與二極管VD2、二極管VD3與VD4和二極管VD5和二極管VD6,濾波電路包括串聯
第一電容C1和第二電容C2,緩沖電路包括緩沖電阻R、無感電容C3和恢復二極管VD7,
緩沖電阻R與恢復二極管VD7并接后與無感電容C3串聯,所述濾波電路2并接在不可控
三相整流橋1的橋臂兩端,電源開關K設在不可控三相整流橋電路1與濾波電路2之間,
電源開關K由DSP控制器進行控制,緩沖電路3并接在濾波電路2的兩端,所述IPM模
塊包括并聯連接的第一橋臂、第二橋臂和第三橋臂,第一橋臂包括相互串聯的功率管T1
和功率管T4、第二橋臂包括串聯的功率管T3和功率管T6,第三橋臂包括串聯的功率管
T5和功率管T2,IPM模塊的兩個輸入端分別接在緩沖電路3的兩端。

所述帶有保護裝置的無線遙控式灌溉泵機調速系統包括線電壓檢測調理電路,如圖7
所示,所述線電壓檢測調理電路包括電壓傳感器5、采樣電阻R2、濾波電阻R3、濾波電
容C4和放大電路,放大電路包括第一運算放大器6和第二運算放大器7,所述電壓傳感
器5的輸入端接在主控電路的IPM模塊4的輸出端,電壓傳感器的輸出端分別連接采樣電
阻R2的一端和濾波電阻R3的一端,采樣電阻R2的另一端接地,濾波電阻R3的另一端分
別連接濾波電容C4的一端和第一運算放大器6的反相輸入端,第一運算放大器6的輸出
端連接第二運算放大器7的同相輸入端,第二運算放大器7的輸出端連接DSP控制器的
A/D轉換模塊接口,濾波電容C4的另一端接地。所述電壓傳感器為LEM公司的LV100電
壓型傳感器,第一運算放大器6和第二運算放大器7型號均為OP27,其測定額定電壓在
100V至2500V之間,有足夠大的容裕量避免線路故障時對器件損害。LV100電壓型傳感器
輸出是電流信號,為了測得電壓,在副邊輸出串接采樣電阻R2,采樣轉換比
Kn=Ip/Is=10mA/50mA,其中Ip是原邊額定電流,Is是副邊額定電流,同時還要進行濾波
與阻抗匹配的處理,濾波電阻R3與濾波電容C4組成一階低通濾波電路,接入輸入阻抗無
限大的第一運算放大器6,起到阻抗匹配的作用。經過以上鏈接電路的處理,得到一個與
輸入直流電成比例的低壓輸出信號,然后傳送到DSP的A/D處理模塊,計算并顯示出測得
的線電壓。

所述帶有保護裝置的無線遙控式灌溉泵機調速系統包括若干光電隔離電路,光電隔離
電路的數目與DSP的PSM信號輸出端數目相同,如圖5,所示光電隔離電路包括依次連接
的緩沖器8、第一光耦9和第二光耦10,所述DSP控制器的每個PWM信號的輸出端分別通
過相應的光電隔離電路與主控電路的IPM模塊建立連接。所述緩沖器8為SN7407,第一
光耦9為6N137,第二光耦10為HCPL4504,DSP控制器發出的六路PWM脈沖信號,經由
集電極開路輸出緩沖器SN7407,來提高輸出脈沖的驅動能力,由于逆變驅動模塊需要進
行隔離,所以再經過高速光電耦合器6N137來驅動IPM模塊。輸出的還要再經由高速光耦
HCPL4504,驅動U相Up驅動電壓信號,為了防止電壓變化率過大誤動作,PWM1輸入端要
接上拉電阻R4。

如圖6所示,所述驅動保護電路第一輸入端UF0、第二輸入端VF0、第三輸入端WF0、
第四輸入端F0、第一光電耦合器11、第二光電耦合器12、第三光電耦合器13、第四光電
耦合器14和與非門15,第一輸入端UF0、第二輸入端VF0和第三輸入端WF0分別連接IPM
模塊的三個上橋臂,第四輸入端F0連接IPM模塊的三個下橋臂,第一輸入端UF0、第二
輸入端VF0、第三輸入端WF0和第四輸入端F0分別通過光第一光電耦合器11、第二光電
耦合器12、第三光電耦合器13和第四光電耦合器14與與非門15建立連接,與非門15
的輸出端連接DSP控制器的PDPINTA端口。其中逆變橋三個上橋臂各有一個保護信號輸出,
分別為UF0、VF0、WF0,三個下橋臂共用一個輸出保護信號F0。無故障時各路保護信號輸
出高電平,光電耦合器TPL521不導通,連接到四個與門的74LS21的輸入端為高電平。當
上下橋臂中一個驅動信號有故障時,輸出即為低電平,光電耦合器TPL521導通,與門的
輸入信號變為低電平,輸出也隨之變為低電平,此時連接到DSP的PDPINTA就檢測到一個
下降沿,觸發DSP的故障中斷程序,封鎖六路PWM脈沖信號輸出,起到保護IPM模塊驅動
單元作用。

TMS320F2812芯片需要的電源有:DSP芯片內核電源VDD、模擬電路電源VDDA和
I/O供電電源VDDIO。供電電壓要求為1.8V和3.3V,設計時必須要考慮到各部分電源的電
壓精度和供電電流的大小。

本實施方式采用TPS73HD138芯片為DSP提供所需電源,它是雙路低壓差輸出的電
源芯片,可以輸出3.3V和1.8V的固定電壓值,由兩個獨立的使能端分別控制輸出,每路
輸出電流可達到750mA。此外,該芯片還可為DSP控制器提供低電平有效的上電復位信
號,輸出12所示,圖中TPS73HD138芯片的輸出端分別為DSP控制器的內核和外圍供電,
TPS73HD138芯片的輸入端分別設有第一濾波穩壓電路23和第二濾波穩壓電路24,
TPS73HD138芯片的兩個輸出端分別設有穩壓電容C5和C6。

如圖8所示,所述水壓檢測調理電路包括壓力傳感器16、第一放大器17、RC濾波電
路18和第二放大器19,所述壓力傳感器的輸出端接入第一放大器17的同相輸入端,第
一放大器17的輸出端通過RC濾波電路18接入第二放大器19的同相輸入端,第二放大器
19的輸出端連接DSP控制器的A/D轉換模塊接口。第一放大器17和第二放大器19的型
號分別為LM1458和LM358。對于水壓的測定,使用霍爾壓力傳感器,將物理量壓力信號
轉換為模擬量的電信號,輸入到LM1458、LM358及電阻、電容構成的放大、濾波、整形電
路中,然后傳送到DSP的A/D處理模塊,計算并顯示出測得的出水管處的水壓。

所述帶有保護裝置的無線遙控式灌溉泵機調速系統包括電機檢測調理電路,如圖9
所示,所述電機檢測調理電路包括光電編碼器20、隔離光耦21和施密特觸發器22,光電
編碼器20安裝在泵機電機的轉子上,光電編碼器20的輸出端通過隔離光耦21與施密特
觸發器22建立連接,施密特觸發器22的輸出端連接DSP控制器的QEP輸入端。本設計采
用光電編碼器作為速度傳感器,采用歐姆龍公司生產的光電編碼器。其分辨率是1000P/R,
即電機每轉一圈編碼器碼盤輸出1000個脈沖。該型編碼器有三個輸出A、B、Z三相,A、
B相用來測量速度,A、B相是相位相差90度的正交信號,通過錯開的先后相位關系也可
得到電機轉動的方向。編碼器編碼發送的方波信號,經由TLP1114A高速光耦隔離輸送到
74F14施密特觸發器緩沖、整形后輸入到DSP的QEP事件管理單元,DSP捕獲脈沖沿上升
的個數,最后經過測速程序計算輸出電機的轉速。

基于所述帶有保護裝置的無線遙控式灌溉泵機調速系統的控制方法,包括以下步驟:

步驟一、將系統和DSP控制器進行初始化后,利用指令發射裝置使電機工作在中速
巡航狀態;

步驟二、長按指令發射裝置調速按鍵,DSP控制器根據輸入指令的時長調節PWM信
號占空比,對電機進行調速。

步驟二所述根據輸入指令的時長調節輸出PWM信號占空比的方法具體為:

α=kt(1)

式中α為輸出PWM信號的占空比,t為輸入指令的時長,k為比例因子。

α取值范圍在0至1之間,k值隨著t的最大持續時間tmax變化而變化,k=1/tmax,
為了使輸出控制信號與時間之間變化更緩和平滑,比例因子k適當要低一點,t的最長持
續時間設定為30s,超過此值輸出信號將不再跟隨t增加而變化,此時k就是1/30,再改
變t的持續最大值,k也會隨之再小,但盡量不要持續時間太長(超過1min),這樣調節
輸出效果就不那么明顯了。

輸入指令設置為六個按鍵,分別為SB1、SB2、SB3,此三按鍵分別實現電機M的無極
上調、中速巡航運行、無極下調控制,SB4、SB5控制電機的正反轉,SB6是電機的啟停按
鍵。DSP控制器對SB1、SB2、SB3三個控制按鍵輸入指令狀態進行實時掃描,對SB4、SB5
兩按鍵只進行初始電平狀態掃描。當按下某個鍵時,都會有發光二極管點亮,說明此指令
有效,然后指令經由PT2262編碼芯片DOUT端口輸入到YG300U-S無線發射模塊,經此將
控制指令傳送出去。YG300U-R無線接收模塊接收到指令后,傳送到PT2272-L6的Din端
口,經過指令解碼,輸出數據端口輸入到DSP的XD數據輸入端,實現電機的各種調控,
所述地址編碼端地址設定需同PT2272-L6一致。

具體的控制過程包括:

DSP控制器包括T1定時器、T2定時器、T1CNT寄存器、T2CNT寄存器和CMPR1比較寄
存器;

SB6按下系統啟動;

SB1按下不松時,SB1無線信號指令輸入,接收端輸出端口持續保持高電平,DSP控
制器開始不斷掃描相應輸入端口的狀態信息,DSP控制器內的T1定時器計時輸入指令狀
態持續時間并最終寫入T1CNT寄存器,并按照按鍵時間長短按式(1)的關系緩慢不斷上
調改變PWM輸出信號的占空比,并且可根據顯示屏幕實時顯示的電壓、轉速信息或出水口
處水流量的大小選定泵機輸出功率,當達到我們需要的輸出水流量效果時,松開按鍵,此
時發射信號消失,接收端保持最后松開時的狀態,DSP控制器存儲此刻PWM控制信號占空
比并保持輸出,所述DSP控制器存儲最后斷開時刻狀態信息,也是為SB3下調電機轉速提
供初始信息,泵機就維持松開時刻輸出功率,以此實現連續控制泵機轉速上調。

同理SB3按下不松時,SB3無線信號指令輸入,接收端輸出端口持續保持高電平,控
制器響應處理,讀出T1CNT寄存器內的值,T2定時器計時SB3輸入端口狀態時間并把最
終時間寫入T2CNT寄存器內,這時電機下調幅度的初始值是T1CNT內的值所對應的輸出控
制信號大小。DSP控制器按照按鍵時間長短按式(1)所述調節關系緩慢不斷下調改變PWM
輸出信號的占空比,并且可根據顯示屏實時顯示電壓、轉速信息或出水口處水流量的大小
選定泵機輸出功率,判定當達到我們需要的輸出水流量效果時,松開按鍵,此時發射信號
消失,接收端保持最后松開時的狀態,DSP存儲此刻PWM控制信號占空比并保持輸出,所
述DSP控制器存儲最后斷開時刻狀態信息,也是為SB1上調電機轉速提供初始信息,泵機
就維持松開時刻輸出功率,以此實現連續控制泵機轉速下調。

SB2按下,讀取比較寄存器CMPR1內的數值,此刻直接輸出此值所對應的電機控制信
號。設定電機啟動時固定在中速等轉速下運行,當需要從高速或者是低速直接跳到中速時,
按下SB2鍵,處理器只掃描處理最初觸發電平那一刻,不按照按鍵時間長短來改變泵機轉
速,不像SB1、SB3保持實時掃描輸入端口狀態。需要保持中檔勻速運行時就按下SB2。
此按鍵設計是為電機啟動時上調、下調提供初始基準值,同時也為電機處于較高或較低運
行狀態下直接轉到中速運行提供方便。

水壓檢測調理電路檢測到水壓超過水管極限承受能力時,進入中斷保護程序,DSP控
制器控制電源開關K斷開,切斷主電路電源;驅動保護電路檢測IPM模塊內部異常信號時,
立即進入中斷保護程序,DSP控制器封鎖PWM信號的輸出,所述中斷程序均編寫為NMI不
可屏蔽最高級中斷子程序,無論在什么狀況下,只要有故障就及時處理,達到較高級別保
護控制器效果。

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帶有 保護裝置 無線 遙控 灌溉 調速 系統 控制 方法
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