电动机原理

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  • 产品描述电动马达,又称为马达或电动机,是一种将电能转化成机械能,并可再使用机械能产生动能, 用来驱动其他装置的电气设备。 电动机种类非常繁多,但可大致分为交流电动机及直流电动 机以用于不同的场合。由于人们对航空航天领域的电性能越来越感兴趣,新型电动马达的开 发和测试也越来越多,在开发阶段,使用 JULABO PRESTO 对冷却介质进行jing确温度控制和流量控制,以测试新型电动马达的性能表现。产品特点* 5.7 英寸工业彩色触摸屏;* 可以检测和控制流量,泵压,温度等参数,适用于汽车无线电充系统性能测试。* EHC 高效分段冲击换热技术,大幅度提高了设备的加热制冷速率以及设备的长期耐用性;* ACC 动态制冷控制技术,高温下同样拥有很低的功率积ji制冷,保障温度稳定性,同时可以确保系统在高温下的快速制冷降温;* ICC 智能动态温度控制 , 稳定性为 ±0.01℃;* 强大的智能循环泵 , 可以选择一个阶段或一个特定的泵压;* 液压密封,可以直接使用防冻液作为循环介质;* 设计多重通讯数据接口,使其轻松接入各类通讯网络;* 日常操作均在正前方,管路连接均在仪器后方;* 回路过滤器确保应用系统中的杂质不会进入到管路中;* 可选配远程控制单元,对设备进行远程设置,并且可以辅助记录测试参数* 可以检测和控制流量,泵压,温度等参数,适用对新型电动马达性能做测试和评估 技术参数:型号NEM-50NEM-92测试温度范围(℃)-20~+90-40~+150流量范围(L/min)9~269~26温度稳定性(℃)±0.05~±0.1±0.05~±0.2显示分辨率5.7 英寸 TFT / 0.015.7 英寸 TFT / 0.01加热功率(kW)612制冷功率(kW @20℃)7.525泵流量(L/min)35~7626~80泵压(bar)0.48~3.20.5~3.0压缩机1 级,水冷型2 级,水冷型换热器无有二级循环泵无有导热介质防冻液Thermal HL60温控系统外形尺寸(cm)53×66.5×126cm95×127×190cm
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  • NFPA-x461/x462系列超高精密电动平移台 说明:● NFPA-x461/x462系列产品是卓立汉光在NFP-x461/x462的基础上,将分厘卡换装为推杆电机后,推出的小型、超高精密电动平移台● 换装推杆电机后可提供更高的分辨率,理论分辨率(32细分时)可达0.01微米,受测试条件限制,目前卓立(使用激光干涉仪)实测分辨率小于0.1微米● NFPA增加前、后双光电限位,保证使用安全● 我们推出-C(水平使用)和-CZ(竖直使用)型。该系列产品总共为八款:NFPA-1461C、NFPA-1461CZ、NFPA-2461CC、NFPA-3461CCZNFPA-1462C、NFPA-1462CZ、NFPA-2462CC、NFPA-3462CCZ推杆电机(Linear Actuator):又称电动推杆、电动缸及线性致动器。电动推杆是一种将电动机的旋转运动转变为推杆的直线往复运动的电力驱动装置。电动机带动一对丝杆螺母,把电机的旋转运动变成直线运动,利用电动机正反转完成推杆动作。卓立汉光使用推杆电机的产品主要用在小尺寸、需要高分辨率的领域。所采用的推杆电机为丝杆式直流步进电机,也称为:线性步进电机,或者称为直线步进电机。关于手动位移台安装推杆电机提高分辨率的说明:理论上来说,手动位移台安装推杆电机均可以提高分辨率,但我们在实际使用和测试时发现,如果手动位移台本身的精度(包括灵敏度、复位精度、直线度、平行度等)不高,那么安装推杆电机意义不是很大,俗话说&ldquo 好马配好鞍&rdquo 就是这个道理。我们优选了NFP 系列超高精密型手动位移台作为安装推杆电机的位移台主体,这样才能将NFP 系列产品的优异性能充分发挥出来。NFP 系列产品使用推杆电机后,经过测试,大幅提高了NFP 产品的分辨率,卓立( 使用激光干涉仪) 可测试的最小有效分辨率为0.1&mu m,在此最小分辨率下,我们所有的测试都达标,所以我们的&ldquo 实测分辨率&rdquo 指标按照0.1&mu m 标称,更高的精度需要进一步验证或请您协助挖掘!选型表一型号NFPA-1461CNFPA-1461CZNFPA-2461CCNFPA-3461CCZ轴数1123行程(mm)10理论分辨率(&mu m)0.01实测分辨率(&mu m)0.1台面尺寸(mm)40× 40导轨进口超高精密交叉滚柱导轨直线度(&mu m)<3驱动位置中央驱动竖直驱动中央驱动中央驱动及竖直驱动负载(Kg)51.551.5选型表二:型号NFPA-1462CNFPA-1462CZNFPA-2462CCNFPA-3462CCZ轴数1123行程(mm)25理论分辨率(&mu m)0.01实测分辨率(&mu m)0.1台面尺寸(mm)65× 65导轨进口超高精密交叉滚柱导轨直线度(&mu m)<3驱动位置中央驱动竖直驱动中央驱动中央驱动及竖直驱动负载(Kg)72.572.5
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  • 一、仪器概述:电动自行车专用测功机及其测试系统由磁滞制动器、扭矩传感器,平台、测功机控制器、直流电参数测试仪、立式系统控制柜、软件和夹具、等组成,它可以任意改变被测电机的负载,直接测量出电机空载、负载及堵转状态下电机的输出转矩、转速、输出功率。软件可实现手动、自动二种测试方式,完成空载、负载测试、堵转测试,具有绘制特性曲线、存储、打印等功能。二、电动自行车专用测功机试验要求及应用场合:a) GB17761-2018《电动自行车安全技术规范》标准中第7.4.3 条款“电动机额定连续输出功率”试验:电动机固定在测功机上,连接稳压电源、电动机和控制器,将电动机控制开关调节到最大状态。调整稳压电源输出,使电动机在额定电压下运行,逐渐增加电动机扭矩,至电动机转速达到额定转速;以此状态运行,按 GB/T 755—2008 中 4.2.1 规定,使电动机达到热稳定状态。测定额定转速时的输出功率,判断是否小于或等于 400 W。注:额定转速指为车辆以zui高设计车速或断电车速运行时,对应电动机的转速。当车速有篡改情况,对比篡改和未篡改的车速,取较大值。b) 本设备适用于测试电动自行车轮毂电机、电动助力车中置电机、电动滑板车电机、电动观光车电机、电动代步车电机、单相异步电机(洗衣电机、油烟机电机、风扇电机、空调电机、压缩机电机)、罩极电机、直流电机、串极电机、电动工具、三相电机、同步电机、调速电机、步进电机、雨刮器电机、摇窗电机、汽车暖风电机、摩托车起动电机等。三、测试项目:1、空载试验:输出转矩、转速、功率。2、负载试验:测取负载特性曲线,包括输出转矩、转速、功率。3、堵转试验:测取负载特性曲线,包括输出转矩、转速、功率。4、系统可将所有测试数据传输到电脑中,并能绘制相应的曲线,具有存储和打印功能。5、系统配有全套简体中文软件,能制作电机型式试验报告表格和曲线图。四、系统主要特点:1、采样时间:任意设置采样时间(20ms~1000ms),满足用户高速测量需要。2、量程、齿数设定:用户根据测功机本身转矩量程和转速齿盘或光电偏码器齿数进行设定 。3、集线器功能(工位号选择):在配置多台(≥2)测功机时,用户可选配VG2218C-JXQ型8路集线器,由电脑软件或VG2218C操作选择需指定的测功机(或工位),集线器自动切换对应信号,避免测功机工位更换时,频繁插拔信号端口时带来的操作错误和操作安全。4、自动校正、校准功能:除保留手动校准(包括正满度、负满度、调零)功能外,用户在电脑上可自动实现测功机全过程校准,校准过程明晰,校准数据可以存储在电脑上,可自动生成校准数据表格,并可打印输出。5、测功机负载加载模式:励磁模式、定转矩模式、定转速模式;PID功能保证负载运行的动态响应快,运行更稳定。6、电机运行输入输出参数采样同步:输出转矩、转速、输入功率、功率因数、频率。在测量时具有同步采样,保证数据一致性。7、测功机加载方式:除传统手动励磁加载方式外,本系统具有多种自动加载方式:定励磁增量加载方式,定转矩增量加载方式,定转速增量加载方式,定转矩加载方式,定转速加载方式和定斜率加载方式。8、报表及查询功能:可实现多条曲线绘制在同一坐标内,满足客户对产品一致性、重复性分析。9、强大的系统功能自检和现场故障快速诊断能力,是新一代高性能测功机系统所必需具备的一项重要指标。本公司精心推出便携式测功机信号检测工装,可以在现场通过检测测功机系统各模块单元(如传感器、采集板、测功机控制器等)输入、输出信号大小,快速判断故障源(故障点)可以大大提高系统服务能力和服务效率。10、别具匠心的抗干扰和可靠性设计:多层次电磁兼容(EMC)技术的应用(如接地、屏蔽、隔离、滤波等手段)及良好的制造工艺的保证。确保系统的可靠性及抗干扰能力,在干扰、火花、高频、高压、强电冲击的环境下,系统均可稳定可靠运行。特别当前大部分环境都存在高频电力电子器件工作的辐射,显得尤为必要。11、新一代高品质测功机系统着眼于当前电机能效认定和高精度测试,因此致力于系统的整体精度一致性,测量重复性的研究是测功机系统的一项重要内容。根据测功机系统使用场合的特点(工作场所未设空调,环境温度得不到保证),必须提高测功机系统中所有模块单元及仪器在测量精度下工作温度范围(考虑0℃~50℃),解决广大用户在环境温度上容易忽视的问题(即夏天,冬天效率测量重复性差)。五、主要技术参数:1、转矩: 0-50Nm 精度:0.5级2、转速: 5000r/min 精度:0.2级六、夹具由客户提供电机样品按客户要求制作夹具(含电机联轴器)。七、系统组成:1、磁粉测功机:1台;a) 转矩范围: 50Nm ,转速5000r/min;b) 精度:转矩≤±0.5%,转速≤±0.2%。2、测功机控制器:1台;测量参数测量范围测量误差分辨力转速(r/min)(0 ~ 15000) r/min±0.2%1 r/min转矩(N.m)1000mN.m ~10N.m(共2个量程,手动切换)±0.5%-功率(W)0.00W ~ 3.0kW(单位自动切换)±0.5%-励磁电流(0~2)A(加载量)--试验功能:手自动负载测试、定点负载测试;显示方式:3窗口高亮数码管显示;仪表重量:约5kg;整机功耗:15VA;仪表外型最大尺寸:宽×深×高(385W*340D*115H mm)。3、测试软件:1套软件整合了生产线试验和型式试验两种试验方式,主要应用于对电机的生产线和型式试验。在生产线试验中使用圈定范围的方式来确定测量值,使用这种方法能使测量数据保持稳定。4、直流稳压电源柜a) DC电压:0-60V,电流:50A;b) 直流电参数测量仪:1台;c) 测量电压:10-300V,精度0.5级;d) 电流:0-50A,精度0.5级。符合标准:GB17761-2018《电动自行车安全技术规范》标准中第7.4.3 条款“电动机额定连续输出功率”试验要求:电动机固定在测功机上,连接稳压电源、电动机和控制器,将电动机控制开关调节到最大状态。调整稳压电源输出,使电动机在额定电压下运行,逐渐增加电动机扭矩,至电动机转速达到额定转速;以此状态运行,按 GB/T755-2008 中 4.2.1 规定,使电动机达到热稳定状态。测定额定转速时的输出功率,判断是否小于或等于400 W。
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  • 浅谈ARD3电动机保护器设计原理

    浅谈ARD3电动机保护器设计原理 安科瑞 蔡昀羲摘 要:本文着重介绍ARD3电动机保护器的具体设计方法,给出硬件原理图和软件流程图。文章按照产品的各硬件功能模块进行展开说明,介绍硬件功能模块时,对硬件功能模块原理图进行详细分析,结合各种实际应用的情况说明此处硬件是怎样设计的,为什么这样设计以及这样设计的优缺点。通常电动机保护器工作的条件比较恶劣,为使产品性能方面更加稳定可靠,需要使用一些抗干扰措施,文中介绍的这些抗干扰措施在实际使用中被证明是成功的。关键词:电动机保护器;ARD3;保护功能;ModBus0  引言  随着电子技术的发展,电动机保护器正向基于现场总线的智能型方向发展。我公司设计的ARD3电动机保护器立足于国内先进水平,是具有智能保护和可通信功能的电动机保护器。产品系列电流范围齐全,产品系列额定电流范围1.6~800A;可测量的电流范围宽,可以达到10倍电机额定电流;采用先进的软件算法和可靠的硬件设计,对电动机的过载、断相、三相不平衡、堵转、阻塞、过压、欠压等故障进行有效判断和可靠保护,过载保护采用计算分析当前电动机的热容量的方法,根据热容情况判断电动机的过载状态,此种方法可以最大发挥电动机的过载能力;配有可编程开关量输入、继电器输出,用于实现远程主站对电动机运行状态的遥信监视和直接起动、自耦降压、星-三角等起动方式;带有标准RS-485接口ModBus通讯协议实现计算机联网。1  硬件设计   ARD3电动机保护器用H8/3687FP单片机实现电动机的保护功能。在硬件方面主要由三相电流信号采样、漏电流采样、电压信号采样、键盘接口、显示部分、控制输出、报警输出、通信接口等几部分构成,下面分别对其中的关键部分作简要介绍。1.1 信号采集单元  ARD3电动机保护器采用交流采样算法计算被测信号。采样方式是按一定周期(称为采样周期)连续实时采样被测信号一个完整的波形(对于正弦波只需采样半个周期即可),然后将采样得到的离散信号进行真有效值运算,从而得到被测信号的真有效值,这样就避免了被测信号波形畸变对采样值的影响。  信号采集单元的功能取样、整流、放大互感器二次测的输出信号,将这些信号转换为单片机可处理的信号。ARD3电动机保护器中处理三相电流信号、剩余电流信号、电压信号的信号采集放大电路原理都相同,现以一路电流信号采集放大电路为例说明电路工作原理。   信号采集放大电路如图1所示。在图中二极管A1、A7是双向二极管,对后级电路起到过压保护作用。当输入的信号在正常范围内,A1、A7不起作用,当输入信号超出正常范围(或有脉冲干扰信号出现)时,A1、A7导通,防止超出后级电路端口范围的信号进入后级电路,破坏后级A/D电路。CR1为取样电阻,将从CT1输出的电流信号转变为电压信号。LM324和CR4,CR7,CR10,CR13组成同相放大电路将电压信号放大后输入A/D转换电路。  图1中LM324采用双电源供电,这样可以保证LM324输出电压达到5V充分利用A/D转换提高显示精度。图1中通过运放将输入信号进行分档处理,小信号从P1.0输出大信号从P1.1输出。这样处理是因为:电动机保护器要处理的电流范围很宽(要从电动机1倍额定电流到10倍额定电流),分档处理可以提高测量精度。1.2 I/O单元  开关量输入处理电路如图2所示。电路开关量由IN1~IN7输入,通过光藕后产生IS1~IS7,并行信号IS1~IS7输入到74HC165,通过74HC165将并行信号转换为串行信号传送给CPU。电阻R11~R18起到限流作用保护光耦中的二极管不被损坏。RS1~RS8是上拉电阻与电容CS~CS8配合使用既可以稳定光耦输出电平又可以在上电时对光耦起到保护作用。Fig.2 Switching input circuit  继电器控制电路如图3所示。JDQ1~JDQ4与CPU连接,三极管QJ11~QJ14的供电电压是+5V,三极管QJ1~QJ4的供电电压是+24V。现以QJ11,QJ1这路控制电路来说明电路工作原理,当CPU输出高电平时三极管QJ11不导通,OUT11不会输出电流光藕不会导通,JT1也输出高电平,QJ1不会导通继电器不会动作。当CPU输出低电平时三极管QJ11导通,OUT1输出高电平使光耦导通, JT1变为低电平,三极管QJ1导通OUT1输出低电平使继电器发生动作。图3中二极管DJ1~DJ4作为继电器续流二极管。Fig.3 Relay control circuit  控制输出部分可采用机电式继电器或固体继电器。前者价格便宜,市场产品丰富,驱动线路也比较简单,但可靠性和使用寿命有限,且在触点动作时会产生“火花”,严重时可影响系统的正常工作。因此,在PCB板布局时应将继电器尽量远离单片机并靠近仪表的输出端口。另外,在继电器线圈两端应并联续流二极管,否则在继电器线圈断电瞬间会产生较高的感应电压,从而破坏电路。固态继电器具有寿命长、性能稳定,无火花等特点,本产品中考虑到产品的可靠性要求采用固态继电器。1.3 通讯单元  通讯电路如图4所示。通讯电路实现将CPU串口输出电平转换到RS485电平。本电路的巧妙之处在于数据收发直接由硬件来控制,不用CPU参与控制,这样可以节省CPU资源简化程序设计。Fig.4 Communications circuit1.4 CPU单元  CPU单元是电机保护器的核心单元。信号采集,各种报警处理,通信功能,显示功能……都是由它来完成的。本产品采用的CPU芯片是瑞萨公司的H8/3687芯片,该芯片功能如下:62条基本指令; RTC(片上实时时钟,可作为自由运算计数器使用),SCI(异步或者时钟同步串行通信接口)2路,1路IIC接口,8路10位A/D,8位定时器2个(Timer B1,TimerV),16位定时器1个(TimerZ),看门狗定时器,14位PWM,45个I/O引脚(H8/3687N有43个I/O引脚),包括8个可直接驱动LED的大电流引脚(IOL=20mA,@VOL=1.5V),片上复位电源POR电路,片上低电压检测电路(LVD)。该芯片有两种封装形式:LQFP-64(10mm×10mm)FP-64(14mm×14mm) 。CPU单元电路如图5所示。  因为A/D功能,IIC功能,RTC,定时器,看门狗等功能都已经集成到芯片内部,所以CPU单元的外围电路十分简洁,各引脚只需外接增加端口驱动能力的上拉电阻和稳定信号的滤波电容即可。2  软件设计  系统软件要完成三相电流、1路剩余电流、三路电压A/D,各种保护量计算,保护功能判断处理,显示电压、电流,故障记录,按键处理,通讯,变送等功能。只有合理安排程序流程来完成这些功能,保护器才能可靠工作。程序流程图如图6所示:3  抗干扰措施  电动机保护器作为保护电动机装置要具有很强的抗干扰性。在本产品软硬件设计过程中采取如下措施提高产品的抗干扰性:1硬件方面:电源部分加EMC滤波器,高频变压器次级与初级加高压电容,输出部分加滤波电路;信号采集部分增加滤波电路;在作信号处理的各芯片输入口处加端口保护电路;在各芯片电源输入处加去藕电容;继电器两端并联续流二极管,加光耦与CPU端口隔离;不使用的CPU端口定义为输出状态;PCB板布局时模拟部分与数字部分作分区处理,模拟信号在模拟区域内布线,数字信号数字区域内布线,二者不进入彼此区域内;布线时尽量加粗电源线与地线,信号线走线时走145º线,不走直角线;使用CPU内部看门狗监控程序运行。2软件方面:各路信号采集都使用软件滤波,增加采样值的准确性。通过采取一系列的措施,产品的抗干扰性能大幅提高,本产品一次性顺利通过3C安全认证型式试验。4  结论  ARD3电动机保护器采用先进的设计方案,集测量、保护、控制、通讯于一身,产品性能安全可靠,可以对电动机实施可靠有效的保护。ARD3电动机保护器在实际使用中完全可以替热继电器、温度继电器等传统的电动机保护产品,替代各种指针式电量表、信号灯、电量变送器等常规元件,简化电动机控制电路,减少柜内电缆连接及现场施工量。

  • 浅谈ARD3电动机保护器设计原理

    浅谈ARD3电动机保护器设计原理 安科瑞 蔡昀羲摘 要:本文着重介绍ARD3电动机保护器的具体设计方法,给出硬件原理图和软件流程图。文章按照产品的各硬件功能模块进行展开说明,介绍硬件功能模块时,对硬件功能模块原理图进行详细分析,结合各种实际应用的情况说明此处硬件是怎样设计的,为什么这样设计以及这样设计的优缺点。通常电动机保护器工作的条件比较恶劣,为使产品性能方面更加稳定可靠,需要使用一些抗干扰措施,文中介绍的这些抗干扰措施在实际使用中被证明是成功的。关键词:电动机保护器;ARD3;保护功能;ModBus0  引言  随着电子技术的发展,电动机保护器正向基于现场总线的智能型方向发展。我公司设计的ARD3电动机保护器立足于国内先进水平,是具有智能保护和可通信功能的电动机保护器。产品系列电流范围齐全,产品系列额定电流范围1.6~800A;可测量的电流范围宽,可以达到10倍电机额定电流;采用先进的软件算法和可靠的硬件设计,对电动机的过载、断相、三相不平衡、堵转、阻塞、过压、欠压等故障进行有效判断和可靠保护,过载保护采用计算分析当前电动机的热容量的方法,根据热容情况判断电动机的过载状态,此种方法可以最大发挥电动机的过载能力;配有可编程开关量输入、继电器输出,用于实现远程主站对电动机运行状态的遥信监视和直接起动、自耦降压、星-三角等起动方式;带有标准RS-485接口ModBus通讯协议实现计算机联网。1  硬件设计   ARD3电动机保护器用H8/3687FP单片机实现电动机的保护功能。在硬件方面主要由三相电流信号采样、漏电流采样、电压信号采样、键盘接口、显示部分、控制输出、报警输出、通信接口等几部分构成,下面分别对其中的关键部分作简要介绍。1.1 信号采集单元  ARD3电动机保护器采用交流采样算法计算被测信号。采样方式是按一定周期(称为采样周期)连续实时采样被测信号一个完整的波形(对于正弦波只需采样半个周期即可),然后将采样得到的离散信号进行真有效值运算,从而得到被测信号的真有效值,这样就避免了被测信号波形畸变对采样值的影响。  信号采集单元的功能取样、整流、放大互感器二次测的输出信号,将这些信号转换为单片机可处理的信号。ARD3电动机保护器中处理三相电流信号、剩余电流信号、电压信号的信号采集放大电路原理都相同,现以一路电流信号采集放大电路为例说明电路工作原理。 http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/24/144022tl.jpg图1 信号采集放大电路  信号采集放大电路如图1所示。在图中二极管A1、A7是双向二极管,对后级电路起到过压保护作用。当输入的信号在正常范围内,A1、A7不起作用,当输入信号超出正常范围(或有脉冲干扰信号出现)时,A1、A7导通,防止超出后级电路端口范围的信号进入后级电路,破坏后级A/D电路。CR1为取样电阻,将从CT1输出的电流信号转变为电压信号。LM324和CR4,CR7,CR10,CR13组成同相放大电路将电压信号放大后输入A/D转换电路。  图1中LM324采用双电源供电,这样可以保证LM324输出电压达到5V充分利用A/D转换提高显示精度。图1中通过运放将输入信号进行分档处理,小信号从P1.0输出大信号从P1.1输出。这样处理是因为:电动机保护器要处理的电流范围很宽(要从电动机1倍额定电流到10倍额定电流),分档处理可以提高测量精度。1.2 I/O单元  开关量输入处理电路如图2所示。电路开关量由IN1~IN7输入,通过光藕后产生IS1~IS7,并行信号IS1~IS7输入到74HC165,通过74HC165将并行信号转换为串行信号传送给CPU。电阻R11~R18起到限流作用保护光耦中的二极管不被损坏。RS1~RS8是上拉电阻与电容CS~CS8配合使用既可以稳定光耦输出电平又可以在上电时对光耦起到保护作用。http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/28/921bm.jpg图2 开关量输入电路Fig.2 Switching input circuit  继电器控制电路如图3所示。JDQ1~JDQ4与CPU连接,三极管QJ11~QJ14的供电电压是+5V,三极管QJ1~QJ4的供电电压是+24V。现以QJ11,QJ1这路控制电路来说明电路工作原理,当CPU输出高电平时三极管QJ11不导通,OUT11不会输出电流光藕不会导通,JT1也输出高电平,QJ1不会导通继电器不会动作。当CPU输出低电平时三极管QJ11导通,OUT1输出高电平使光耦导通, JT1变为低电平,三极管QJ1导通OUT1输出低电平使继电器发生动作。图3中二极管DJ1~DJ4作为继电器续流二极管。http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/28/9147j9.jpg图3 继电器控制电路Fig.3 Relay control circuit  控制输出部分可采用机电式继电器或固体继电器。前者价格便宜,市场产品丰富,驱动线路也比较简单,但可靠性和使用寿命有限,且在触点动作时会产生“火花”,严重时可影响系统的正常工作。因此,在PCB板布局时应将继电器尽量远离单片机并靠近仪表的输出端口。另外,在继电器线圈两端应并联续流二极管,否则在继电器线圈断电瞬间会产生较高的感应电压,从而破坏电路。固态继电器具有寿命长、性能稳定,无火花等特点,本产品中考虑到产品的可靠性要求采用固态继电器。1.3 通讯单元  通讯电路如图4所示。通讯电路实现将CPU串口输出电平转换到RS485电平。本电路的巧妙之处在于数据收发直接由硬件来控制,不用CPU参与控制,这样可以节省CPU资源简化程序设计。http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/28/9133sh.jpg图4 通讯电路Fig.4 Communications circuit1.4 CPU单元  CPU单元是电机保护器的核心单元。信号采集,各种报警处理,通信功能,显示功能……都是由它来完成的。本产品采用的CPU芯片是瑞萨公司的H8/3687芯片,该芯片功能如下:62条基本指令; RTC(片上实时时钟,可作为自由运算计数器使用),SCI(异步或者时钟同步串行通信接口)2路,1路IIC接口,8路10位A/D,8位定时器2个(Timer B1,TimerV),16位定时器1个(TimerZ),看门狗定时器,14位PWM,45个I/O引脚(H8/3687N有43个I/O引脚),包括8个可直接驱动LED的大电流引脚(IOL=20mA,@VOL=1.5V),片上复位电源POR电路,片上低电压检测电路(LVD)。该芯片有两种封装形式:LQFP-64(10mm×10mm)FP-64(14mm×14mm) 。CPU单元电路如图5所示。http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/28/9112xc.jpg图5 CPU电路Fig.5 Cpu circuit  因为A/D功能,IIC功能,RTC,定时器,看门狗等功能都已经集成到芯片内部,所以CPU单元的外围电路十分简洁,各引脚只需外接增加端口驱动能力的上拉电阻和稳定信号的滤波电容即可。2  软件设计  系统软件要完成三相电流、1路剩余电流、三路电压A/D,各种保护量计算,保护功能判断处理,显示电压、电流,故障记录,按键处理,通讯,变送等功能。只有合理安排程序流程来完成这些功能,保护器才能可靠工作。程序流程图如图6所示:http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/28/9059hv.jpg图6 程序流程Fig.6 Flow chart of software3  抗干扰措施  电动机保护器作为保护电动机装置要具有很强的抗干扰性。在本产品软硬件设计过程中采取如下措施提高产品的抗干扰性:1硬件方面:电源部分加EMC滤波器,高频变压器次级与初级加高压电容,输出部分加滤波电路;信号采集部分增加滤波电路;在作信号处理的各芯片输入口处加端口保护电路;在各芯片电源输入处加去藕电容;继电器两端并联续流二极管,加光耦与CPU端口隔离;不使用的CPU端口定义为输出状态;PCB板布局时模拟部分与数字部分作分区处理,模拟信号在模拟区域内布线,数字信号数字区域内布线,二者不进入彼此区域内;布线时尽量加粗电源线与地线,信号线走线时走145º线,不走直角线;使用CPU内部看门狗监控程序运行。2软件方面:各路信号采集都使用软件滤波,增加采样值的准确性。通过采取一系列的措施,产品的抗干扰性能大幅提高,本产品一次性顺利通过3C安全认证型式试验。4  结论  ARD3电动机保护器采用先进的设计方案,集测量、保护、控制、通讯于一身,产品性能安全可靠,可以对电

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