绞馅机控制系统设计

付莉　付秀伟

摘 要：本文基于串励电机工作原理，设计了以零点电路检测的零点信号为基准，通过按键设定电机的速度等级的控制系统。该系统利用霍尔传感器及温度传感器实时检测得到相关数据，并通过LCD屏显示及设定报警功能保证系统正常运行。

关键词：双向可控硅；霍尔传感器；串励电机；调速

中图分类号：TS251.4 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）04-0049-02

Design of the Control System of the Stuffing Machine

FU Li FU Xiuwei

（College of Information & Control Engineering， Jilin Institute of Chemical Technology， Jilin Jilin 132022）

Abstract： In this paper， based on the working principle of the excitation motor， the design of the zero detection circuit of the zero signal as a benchmark， through the key set speed rating of a motor control system. The system using Hall sensor and temperature sensor for real-time detection to obtain relevant data， and through the LCD screen display and set the alarm function to ensure the normal operation of the system.

Keywords： bidirectional controlled silicon；Holzer sensor；series excited motor；speed regulation

市場上的绞陷机种类繁多，但体积比较大，不适合家庭应用。鉴于上述问题，本文介绍了一种基于单片机控制的多功能绞馅机。这款绞馅机可以根据不同用户的不同需求自行选择和设定。目前，单相串励电机是一种被广泛应用的电机，其具有不容易堵转、转速高、体积小、重量轻、起动力矩大、适用电压范围广等优点[1]。串励电机由于结构的原因，只需要控制双向可控硅就可以实现电机转速的控制，速度的大小是根据控制交流电的导通角度来实现电压输出大小的变量，进而对电机转速进行控制。智能绞馅机最主要的目标就是控制串励电机转速，使电机能按照预设速度平稳运转，以实现针对不同食材可以自行设定电机转速来达到绞馅的功能。

1 电路设计

一个完整的智能绞馅机控制系统一般由键盘输入模块、电源模块、电机模块、检测模块、报警模块和显示模块等6大模块及核心处理器单片机组成。其中，报警模块包括光报警和声音报警双重报警，在发生故障时能更好地提示用户；检测模块包含过零检测、温度检测及电流的检测，通过这些检测模块使系统能更好、更精确地运行。控制系统结构如图1所示。

1.1 电源电路

直流稳压电源[2]主要通过变压器将220V交流电变为7.5V的交流电，再经过二极管进行整流，电容滤波，最后经过稳压芯片得到恒定电压。如果要得到稳定的电压，且要求纹波系数小，对后面系统电源干扰小，就必须对相应的电容进行必要的滤波，将纹波降到最低。因此，要选用电解电容和独石电容，电解电容要求容值尽量大，耐用范围为输出电压的2倍，独石电容一般选取104进行高频滤波作用。电路图如图2所示。

1.2 可控硅驱动控制电路

智能绞馅机所采用串励电机的额定功率是500W，但考虑到堵转电流及尖脉冲过电压造成的电流过大，双向可控硅一般选用8A。为了使可控硅更好更安全地运行，需要在其两端并联阻容，将因为开关频率过快出现电压的突变现象，利用电容吸收掉，防止可控硅被烧毁，在这个过程中阻容起到了阻尼作用，将电压的突变消耗掉，避免形成过大电流而损坏可控硅，最终影响整个控制系统[3]。双向可控硅控制电路如图3所示。

1.3 过零检测电路

绞馅机需要通过控制双向可控硅导通角来实现电机转速控制。要实现比较精确的电机调速调节，就必须要有一个基准，而这个基准就是零点电压。零点电压是可控硅导通角导通大小的必要依据。可控硅的导通角度就是以过零信号为基准的，该过零信号考虑到绞馅机结构特点，采用非隔离式，减少设计成本。在阻容降压电路中，采用通过电阻降压直接从交流电源中采集信号。过零检测电路如图4所示。

其他驱动电路主要是考虑系统的实用性，方便用户更好地使用，让用户知道该系统处于什么状态，主要包括声光报警电路、显示电路、温度检测电路和按键电路。其中，声光报警电路主要显示绞陷机的运行状态和电机工作状态，当出现问题时及时提醒用户，将危险情况降到最低；显示电路显示绞陷机的运行状态，用户可以直观地看到系统运行的状态；温度检测电路检测因电机阻转或电机转子过热而引起的温升，保护电机，将温度信息通过液晶显示出来；按键电路根据设计要求需要通过按键来对系统控制电机进行调节，用户可以根据自己的需求选择电机速度的等级。

2 软件设计

控制系统需要硬件系统和软件系统之间相互配合实现，可以采用灵活多变的软件程序来控制硬件系统完成控制系统的要求。主程序是整个程序的主框架部分，其负责安排整个系统各子模块的相互关系和次序。该系统的程序主要包括电机调速程序、显示程序、数据检测程序和键盘输入程序。

3 结论

本文设计的智能绞馅机控制系统基本上符合所有控制要求，其性能安全可靠，且操作简单，用户可以根据各自需求的不同自行选择设定。控制系统由于加入自动报警功能，且在发生故障时系统自动停止运行，大大提高了绞馅机的安全性。

参考文献：

[1]刘玉明.家用搅拌机控制系统的设计与研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2008.

[2]李创军，张耀文.5V直流稳压电源的设计[J].广东科技，2013（20）：59-60.

[3]章细福.基于串励电机的跑步机控制器设计[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2010.