絞餡機控制系統設計

付莉　付秀偉

摘 要：本文基于串勵電機工作原理，設計了以零點電路檢測的零點信號為基準，通過按鍵設定電機的速度等級的控制系統。該系統利用霍爾傳感器及溫度傳感器實時檢測得到相關數據，并通過LCD屏顯示及設定報警功能保證系統正常運行。

關鍵詞：雙向可控硅；霍爾傳感器；串勵電機；調速

中圖分類號：TS251.4 文獻標識碼：A 文章編號：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

市場上的絞陷機種類繁多，但體積比較大，不適合家庭應用。鑒于上述問題，本文介紹了一種基于單片機控制的多功能絞餡機。這款絞餡機可以根據不同用戶的不同需求自行選擇和設定。目前，單相串勵電機是一種被廣泛應用的電機，其具有不容易堵轉、轉速高、體積小、重量輕、起動力矩大、適用電壓范圍廣等優點[1]。串勵電機由于結構的原因，只需要控制雙向可控硅就可以實現電機轉速的控制，速度的大小是根據控制交流電的導通角度來實現電壓輸出大小的變量，進而對電機轉速進行控制。智能絞餡機最主要的目標就是控制串勵電機轉速，使電機能按照預設速度平穩運轉，以實現針對不同食材可以自行設定電機轉速來達到絞餡的功能。

1 電路設計

一個完整的智能絞餡機控制系統一般由鍵盤輸入模塊、電源模塊、電機模塊、檢測模塊、報警模塊和顯示模塊等6大模塊及核心處理器單片機組成。其中，報警模塊包括光報警和聲音報警雙重報警，在發生故障時能更好地提示用戶；檢測模塊包含過零檢測、溫度檢測及電流的檢測，通過這些檢測模塊使系統能更好、更精確地運行。控制系統結構如圖1所示。

1.1 電源電路

直流穩壓電源[2]主要通過變壓器將220V交流電變為7.5V的交流電，再經過二極管進行整流，電容濾波，最后經過穩壓芯片得到恒定電壓。如果要得到穩定的電壓，且要求紋波系數小，對后面系統電源干擾小，就必須對相應的電容進行必要的濾波，將紋波降到最低。因此，要選用電解電容和獨石電容，電解電容要求容值盡量大，耐用范圍為輸出電壓的2倍，獨石電容一般選取104進行高頻濾波作用。電路圖如圖2所示。

1.2 可控硅驅動控制電路

智能絞餡機所采用串勵電機的額定功率是500W，但考慮到堵轉電流及尖脈沖過電壓造成的電流過大，雙向可控硅一般選用8A。為了使可控硅更好更安全地運行，需要在其兩端并聯阻容，將因為開關頻率過快出現電壓的突變現象，利用電容吸收掉，防止可控硅被燒毀，在這個過程中阻容起到了阻尼作用，將電壓的突變消耗掉，避免形成過大電流而損壞可控硅，最終影響整個控制系統[3]。雙向可控硅控制電路如圖3所示。

1.3 過零檢測電路

絞餡機需要通過控制雙向可控硅導通角來實現電機轉速控制。要實現比較精確的電機調速調節，就必須要有一個基準，而這個基準就是零點電壓。零點電壓是可控硅導通角導通大小的必要依據。可控硅的導通角度就是以過零信號為基準的，該過零信號考慮到絞餡機結構特點，采用非隔離式，減少設計成本。在阻容降壓電路中，采用通過電阻降壓直接從交流電源中采集信號。過零檢測電路如圖4所示。

其他驅動電路主要是考慮系統的實用性，方便用戶更好地使用，讓用戶知道該系統處于什么狀態，主要包括聲光報警電路、顯示電路、溫度檢測電路和按鍵電路。其中，聲光報警電路主要顯示絞陷機的運行狀態和電機工作狀態，當出現問題時及時提醒用戶，將危險情況降到最低；顯示電路顯示絞陷機的運行狀態，用戶可以直觀地看到系統運行的狀態；溫度檢測電路檢測因電機阻轉或電機轉子過熱而引起的溫升，保護電機，將溫度信息通過液晶顯示出來；按鍵電路根據設計要求需要通過按鍵來對系統控制電機進行調節，用戶可以根據自己的需求選擇電機速度的等級。

2 軟件設計

控制系統需要硬件系統和軟件系統之間相互配合實現，可以采用靈活多變的軟件程序來控制硬件系統完成控制系統的要求。主程序是整個程序的主框架部分，其負責安排整個系統各子模塊的相互關系和次序。該系統的程序主要包括電機調速程序、顯示程序、數據檢測程序和鍵盤輸入程序。

3 結論

本文設計的智能絞餡機控制系統基本上符合所有控制要求，其性能安全可靠，且操作簡單，用戶可以根據各自需求的不同自行選擇設定。控制系統由于加入自動報警功能，且在發生故障時系統自動停止運行，大大提高了絞餡機的安全性。

參考文獻：

[1]劉玉明.家用攪拌機控制系統的設計與研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業大學，2008.

[2]李創軍，張耀文.5V直流穩壓電源的設計[J].廣東科技，2013（20）：59-60.

[3]章細福.基于串勵電機的跑步機控制器設計[D].哈爾濱：哈爾濱工業大學，2010.