单片机在电动机节能控制中的应用

张杨 刘丹 渤海理工职业学院 机电工程系

在电动机节能控制中，单片机的应用具备高效性、便捷性、控制效果明显等优势。在社会大力践行“节能减排”理念的背景下，绝大多数使用者比较注重能耗问题。针对缺乏必要节能控制系统的电动机而言，考虑到其抗干扰能力、可靠性能表现不佳。在以前研究过程中，单片机电动机节能控制系统存在较多的应用问题。基于此，本文将重点讨论节单片机在电动机节能控制中的应用。在研究讨论中可知，虽然，应用单片机可以起到一定节能控制作用，但是电动机整体稳定性仍然没有提高。为了从根本上避免发生上述问题，应当以建设新型节能控制系统为目的，着重进行电动机抗干扰能力、可靠性的提升，充分利用单片机的巨大优势。利用节能控制模块，可以对电动机，展开节能化的控制与操作。而单片机监控模块，可以提供数据显示功能，对电动机进行实时化监控与控制，促使电动机节能控制系统提高抗干扰性能、可靠性能。

一、单片机技术定义

由于单片机内部结构具备明显地高效、便捷的优势，具有控制效果明显、独立性较强的特点，所以在实践部署环节，具有显著的应用优势和普适性。首先，单片机需要结合具体指令信息，进行信号处理工作；其次，利用CPU 对内部组件进行协调，最大限度使复杂化任务，逐一分解为较为单一的指令，然后以此为基础完成分配；再次，在系统运行结束时，需要将相关信息存放至单片机内部，然后根据既定流程完成基础指令的传送工作，实现接收与处理外在任务目标。考虑到单片机属于易部署、可拓展性强的应用技术，其具有多元化发展的基础性特征，可以将其应用于多个领域。

二、单片机应用特征和优势

（一）单片机应用特征

1.拓展特征

首先，单片机本质上具有完备的基础功能结构，是可以实现利用拓展性编写方式方法，在多个目标场景下，高质量完成和执行相关任务的目的。

其次，进一步整合数据内容进行存储或上传，充分借助单片机可以有效提高相关系统拓展性的作用，实现高效率、高质量操作的目标。

最后，利用单片机可以结合智能化的现实需求，对电动机内部模块运作方式，展开针对性配置工作，促使其实现多样化功能目标，具有明显提高电动机经济效益的作用。

2.集成特征

第一，与其他系统架构相对比，单片机属于高度集成化功能框架。所以，应用单片机，可以有效提高电动机设备工作效率，能够高质量解决电动机在实践应用环节，现存的集成化任务需求问题，进而构建完整的智能化电动机体系。

第二，单片机可以将子系统整合至电动机系统架构内，能够最大限度实现节约成本、增强系统稳定性的作用，进而为后续维护环节，提供比较高效率的支持和保证。

3.适用特征

其一，单片机整体结构相对简单，同时具有基础功耗低的优势，能够以相对比较集中化的架构，加快实现复杂性功能需求。因此，在电动机系统框架中，利用单片机技术方案，具有显著提高电动机设备适用性的效果，能够保证其能够应用于诸多恶劣条件。比如：高温、高湿度、强振动环境等。

其二，通过科学部署单片机技术应用方案，电动机基础适用性能够得到明显增强，有助于社会层面得到广泛应用和普及，有助于实现电动机理想的节能控制目标。

（二）单片机应用优势

1.适应性广

现阶段，随着单片机发展速度的加快，以及智能化水平的提高，单片机的品牌和种类正逐渐增多。与此同时，社会市场已经认可了单片机，其应用范围已经普及、影响了日常生活、生产多个领域。比如：航空航天领域、玩具设施等，单片机的应用身影随处可见。再比如：通过分析德州仪器的单片机可知，其被广泛应用于工业生产。并且，不同类型的单片机对于自身应用环境存在差异性适用特点，所以具有适应性非常广的优势。

2.单片机使用周期长

在科学技术水平飞速发展的时期，MPU 的更新速度逐渐加快，正以每半年或一年多速度推出新产品。与此同时，在一定程度上延长了单片机的使用寿命。比如：至今，老式单片机已经出现了20 年左右，但是它的身影仍然可以见到。而现如今，芯片技术的持续性进步，单片机还可以利用科技手段完成升级换代的需求，并能够在各个领域得到更好的利用。这就表明，单片机技术具有更加稳定，使用寿命更长的应用优势。

3.运算速度快

从本质上说，单片机属于可以用来编程的一种微型处理器，因此，单片机具有运算速度快点特点。另外，为了发挥单片机的最大化作用，在保证单片机基础性能的同时，还需要在单片机运行过程中不断降低其噪声水平以及时钟频率。比如：80MCS-51 系列AT89C51 芯片类型的单片机，就很好地满足了时钟频率有效降低，减少对其正常工作需求的影响，并且显著促使单片机工作速度的提升。

4.低噪音和高可靠性

由单片机组成的电动机系统中，由于几乎为零的工作噪声是单片机系统的核心。在科学技术不断进步的期间，新的应用方法不断出现，同时又被广泛使用。是可以实现生产出低噪音、高可靠产品的条件，是提高电动机抗干扰能力的保证。

5.单片机集成多元控制模块

以MCS-51 系列AT89C51 芯片的单片机为例，由于该单片机芯片，自身具有8 位CMOS 微处理器，能够有效维持低压高性能的趋势。另外，集成了4KB 只读闪存程序存储器模块、定时器/计数器模块，通信端口模块等是该单片机芯片的最大优势，可以明显提高电动机节能控制水平。

三、电动机使用过程中关键问题

（一）配套的电动机功率大

第一，为了长时间维持大型机电设备的正常运行状态，在使用电动机期间，必须按照最大负载，多方位考虑其设备配置使用的功率。第二，机电设备在正常工作时，如果其配置电动机带动负载比较小，对应的会较少出现重载状态情况。比如：在惯性负载影响下，电动机组启动初期负载相对大，此时不配置较大功率的电动机，将无法进行重载启动工作。

（二）长时间轻载运行

绝大多数机电设备大部分时间均处在准备状态、等待状态、备料状态。与此此时，范围内的电动机处于整个空载状态。如果在空载时经常出现开、停机举动，可能会给电动机正常使用及生产带来负面影响。针对此种问题，为了有效提高电动机生产的安全、可靠，要求设备长时间处在空载运行状态。

（三）无规律变化电动机负载

由于生产工艺的影响，在实际布置的机电设备，可能因为配置的电动机负载变化相对大、无规律、功率较低，所以无法满足生产的实际需要。所以，必须配置功率较大的电动机。同时，需要预留一定的余量，最大程度保证电动机超负载运行需要得以满足。

四、单片机在智能电子产品中的应用基础

各种电动机的使用和操作产生的数据总量，在社会发展和进步的过程中，处于继续增长的发展状态。因此，只有严格执行复杂的计算程序后，才能有效保证电动机的操作合理。对此，加强和改善传统的操作和管理电动机方式十分重要。其中，应用单片机技术，可以结合其收集，计算和存储数据的功能。能够在电动机集成电路芯片附着部分数据，通过发布算术指令，确保电动机运行期间产生的数据得到精准计算，有助于实现电动机的智能化、快速化的控制功能。总体而言，电动机的智能水平在单片机技术应用期间，得到了提高。而且，单片机技术不仅可以使电动机使用寿命和运行效率得到提高，同时还具有延长电动机提高计算速度的优势。利用单片机技术，通常需要设置集成电路，以及其他高度集成的功能模块，在电动机节能控制系统设计，其节能控制主要包括以下三种：其一，将单片机输出电压作为现阶段电动机的基准电压；其二，单片机需要考虑结合专用芯片；其三，单片机直接控制型。在应用过程中，必须做好电动机节能控制处理。需要注意的是，电动机节能控制系统的优化设计包括节能控制，以及单片机监控等方面。其中，利用节能控制模块，控制与操作电动机；利用单片机监控模块，不仅可以实时化监控与控制电动机，还可以有效显示多种数据。

五、单片机在智能电子产品中的实际应用

（一）节能控制模块设计

由于模块对单片机电动机在应用期间，具有控制效果高的特点。所以，在电动机节能控制模块，可以采用低能耗直流电的输出方式进行设计。结合实际可知，其模块工作原理如下：确保节能控制模块得到正常控制，为节能控制系统展开有效电动机管控提供便利，同时能够输出到电动机节能控制模块。其中，电动机内部脉冲宽度可以调制的功能，提高可靠性。对于脉冲宽度调制电路，能够利用电动机促使其内部直流电转化为机械能，针对直流电存在的故障电压还可以进行有效采集，避免发生电动机元件受损问题，长期维持正常、稳定地电动机节能控制系统运行状态。利用脉冲宽度，进一步调制电动机电路，促使电流进入到电动机节能控制模块内。利用控制模块，可以实现检测直流电控制的目的，具有自动化水平较高的特点。也可以最大限度检测直流电误差，进而消除误差。最后，为了将直流电转化为机械能，可以利用节能控制模块、脉冲宽度调制电动机电路。在转换操作环节，一旦出现严重的故障电压问题，则会自动停止转化操作。而为确保其恢复正常，需要针对故障电压序列进行采集工作。同时，为完成整个转换操作，需要将恢复信息发送到节能控制模块。而变压器在运行过程中，首先，借助物理简谐振动，降低电动机能源消耗，进而避免电动机受到高耗能影响。其次，由于变压器较少会出现电磁干扰问题，在运行过程中，能够提高节能控制系统应用效果。最后，做好检测与检查工作，同时通过脉冲宽度调制电路传输机械能，逐渐传输到节能控制监控模块中，利用低能耗方式，减少各种高耗能因素。

（二）单片机监控模块设计

在利用节能控制系统，有效控制单片机电动机的过程中，可以实现实时化控制电动机的目的。在电动机中，由于有多个异常状态电路节点，所以会导致节点控制难度整体性、持续性增加问题。然而通过电动机节能控制系统，能够对电动机进行扩展处理，通过建立高效、高质量的节能控制监控模块。该模块包括以下几个方面：显示器、编译器、存储器。利用电动机节能控制模块，能够以相对直观的数据信息方式，将电动机低能耗直流情况显示于在节能控制监控模块显示器中。节能控制工作人员在使用期间，需要利用显示器的显示数据，明确电动机节能控制系统实际的节能功效。通过电动机节能控制模块，实现动态化监控单片机电动机。而单片机节能控制监控模块存储器在静态时，可以实现直流电数据实时监测，具有存储效率非常高的特点。如果电动机工作效率整体偏低，可以减少至少90%的能量能耗，满足应用节能控制系统的需求。对于电动机来说，利用节能控制监控模块，可以在较短时间内调用监控数据，有助于满足节能控制便利性操作需求，进而确保电动机节能控制系统提升工作效率。

（三）节能控制系统软件设计

首先，通过必要的软件设施，有助于加强节能控制模块在运行过程中的规范性特征。当节点数据，符合标准条件要求时，可以保证电动机节能控制系统软件控制流程的高质量运行。其中，该系统的控制流程如下：第一，利用系统软件，准确地计算出电动机节能控制节点数量以及最大承载。第二，通过显示器，从根本上满足各个节点负载量实时显示的需求。第三，在电动机节能控制环节，各个节点由于具有备差异性的实时负载值。第四，在处理不同节点时，节能控制系统所耗用时间也略有差异，会导致整个系统效率的下降。基于此，为了确保电动机系统提高实际处理效率，还需要进一步应用智能化软件，限制不同节点的处理时间。另外，如果节点的实时负载量占比约50%，此时可以利用软件实现随意调取节点数据的需要。同时，针对节点负载用时的超标问题，必须进行全面、及时地分析和处理。如果超出规范标准限制，则要保证电动机节能控制系统工作效率的稳步提升。如果没有超出规定地标准限制，可以考虑采取正常安装流程进行，进而满足节能控制操作需求。但还需注意，在节能控制系统实际开展前，还应多角度考虑单片机的节能控制问题。

六、结语

综上所述，在现代社会持续性推进“节能减排”理念的时候，单片机在电动机节能控制中的应用具备高效性、便捷性、控制效果明显等优势，能够有效将其与智能化、先进化应用目标、方案进行结合，本文针对电动机节能控制技术应用单片机技术进行多角度研究，通过分析单片机技术定义、单片机应用特征和优势、电动机使用过程中主要问题，提出单片机在电动机节能控制中的应用对策，以期充分利用单片机的巨大优势，促使电动机节能控制系统提高抗干扰性能、可靠性能。