一种电机驱动与控制教学教具制造技术

本实用新型专利技术公开了一种电机驱动与控制教学教具，克服现有技术中设备的集成度高、设备采用箱体结构导致理论与实践难以联系起来的问题，包括实验平台，实验平台上设置有直流无刷电机、直流有刷电机、无刷电机控制器、有刷电机控制器、开关电源和测速机构，开关电源分别连接有刷电机控制器和无刷电机控制器，无刷电机控制器连接直流无刷电机，有刷电机控制器连接直流有刷电机，直流无刷电机的输出端和直流有刷电机均可以适配在测速机构上，具有开放式、模块化、精简的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种电机驱动与控制教学教具
本技术属于教学教具，特指一种电机驱动与控制教学教具。
技术介绍
专利技术构思目的：电机控制和驱动的教具，适合初学者学习理论知识，适合初学者动手操作。目前，高校、培训机构都设立有电子电力技术、电机制造技术、工程测试技术、控制工程基础等课程，用于向学生教授电机相关知识和控制方法。而老师在实际教学过程中，本着将理论知识贴合到实际应用的目的，通常会采用电机教学教具，但是，现有电机教学教具存在如下缺陷：(1)设备的集成度高，对于初学者需要花很多时间去熟悉和了解整台设备；(2)设备采用箱体结构，只留出相应插接口，学生在开展实验的时候也只是填鸭式的工作，不利于将理论与实践联系起来。
技术实现思路
为克服现有技术的不足及存在的问题，本技术提供一种开放式、模块化、精简的电机驱动与控制教学教具。为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种电机驱动与控制教学教具，包括实验平台，实验平台上设置有直流无刷电机、直流有刷电机、无刷电机控制器、有刷电机控制器、开关电源和测速机构，开关电源分别连接有刷电机控制器和无刷电机控制器，无刷电机控制器连接直流无刷电机，有刷电机控制器连接直流有刷电机，直流无刷电机的输出端和直流有刷电机均可以适配在测速机构上。本技术进一步设置为：所述测速机构包括齿轮、用于测试齿轮转速的磁阻式测速传感器,齿轮可设置在直流无刷电机的输出端或者直流有刷电机的输出端，磁阻式测速传感器设置在实验平台上，磁阻式测速传感器可连接无刷电机控制器或者有刷电机控制器。本技术进一步设置为：所述无刷电机控制器包括控制模块，控制模块连接有第一DC降压模块、A/D模块、第一驱动模块、逆变模块，第一DC降压模块和逆变模块分别连接开关电源，逆变模块连接直流无刷电机。本技术进一步设置为：所述控制模块为SCM6716智能功率模块。本技术进一步设置为：所述有刷电机控制器包括单片机，单片机上连接有第二DC降压模块、第二驱动模块，第二驱动模块连接H桥功率电路，H桥功率电路和第二DC降压模块分别连接开关电源，H桥功率电路连接直流有刷电机。本技术进一步设置为：所述单片机的型号为STM8S103。本技术进一步设置为：所述第二驱动模块的型号为IR2101。本技术进一步设置为：所述实验平台上设置有变频器、异步电机，异步电机连接变频器。本技术进一步设置为：所述变频器的型号为台达VFD007M21A。本技术进一步设置为：还包括断路器，断路器设置在实验平台上，断路器分别连接变频器和开关电源。本技术相比现有技术突出且有益的技术效果是：(1)本技术采用在实验平台上设置直流无刷电机、直流有刷电机、无刷电机控制器、有刷电机控制器、开关电源和测速机构，采用这种模块化的设计适合初学者学习理论知识和动手操作，采用广泛应用于工程实际的直流无刷电机和直流有刷电机的控制和驱动作为教学目的，紧密结合工业实际应用，实验平台上设置多种电机的控制和驱动，可通过一台设备就可以了解多种电机的控制和驱动的区别，可极大地开拓学习者的视野，不同电机系统共用测速机构和开关电源，降低设备的制造成本。(2)本技术的无刷电机控制器采用SCM6716智能功率模块作为控制模块，具有开关速度快、损耗小、功耗低、抗干扰能力强、无须采取防静电措施、体积小的优点，控制模块连接第一DC降压模块、A/D模块、第一驱动模块、逆变模块，控制模块通过第一驱动模块和逆变模块来实现对直流无刷电机的控制，第一DC降压模块能够将输入的直流电压降低并提供给控制模块，通过该系统，学习者可以了解无刷电机控制器如何控制直流无刷电机的启停、正反转和转速的控制，可以让学习者简单明了地学习直流无刷电机的原理以及智能功率模块的特点。(3)本技术采用型号台达VFD007M21A的变频器控制和驱动异步电机，学习者可以通过变频器实现对异步电机的点动、无级调速、多段速度控制等。(4)本技术的有刷电机控制器采用型号为STM8S103的单片机，单片机连接H桥功率电路，单片机通过H桥功率电路实现对直流有刷电机的调速、正反转等控制，并且可通过齿轮测速机构的检测，对电机进行闭环控制，实现PID等控制算法。(5)本技术采用齿轮设置在直流无刷电机的输出端或者直流有刷电机的输出端，齿轮能够和直流无刷电机的输出端或者直流有刷电机的输出端同步转动，当齿轮转动时，在磁阻式测速传感器上产生周期性的电压变化，该电压信号可反馈到直流无刷控制器或者有刷电机控制器，从而形成直流有刷电机或者直流无刷电机的闭环控制，因此，通过测速机构，能够完成对直流无刷电机的闭环或者开环控制，还能完成对直流有刷电机的闭环或者开环控制，一台设备完成多个教学实验，提高学习者学习知识的广泛性和多样性。附图说明图1是本技术的立体结构示意图；图2是本技术的异步电机控制的电路原理图；图3是本技术的直流有刷电机闭环状态下的控制结构图；图4是本技术的直流无刷电机开环状态下的控制结构图；图5是本技术的直流无刷电机闭环状态下的控制结构图；图6是本技术的直流无刷电机开环状态下的控制结构图；图7是本技术中的第一DC降压模块的电路原理图；图8是本技术中的H桥功率电路的电路原理图；图中：1-实验平台、2-磁阻式测速传感器、3-齿轮、4-直流无刷电机、5-异步电机、6-变频器、7-断路器、8-开关电源、9-有刷电机控制器、10-无刷电机控制器、11-把手、12-直流有刷电机、13-轴承座、14-电机固定座、15-联轴器、16-转轴、17-操作界面、18-单片机、19-H桥功率电路、20-A/D模块、21-第二DC降压模块、22-第二驱动模块、23-控制模块、24-第一驱动模块、25-逆变模块、26-第一DC降压模块。具体实施方式为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步描述。如图1至图8所示，一种电机驱动与控制教学教具，包括实验平台1，实验平台1为一铝制的平板，实验平台1的两侧固定有把手11，实验平台1上设置有直流无刷电机4、直流有刷电机12、无刷电机控制器10、有刷电机控制器9、开关电源8和测速机构，无刷电机控制器10连接直流无刷电机4，有刷电机控制器9连接直流有刷电机12，直流无刷电机4的输出端和直流有刷电机12均可以适配在测速机构上，无刷电机控制器10用于控制和驱动直流无刷电机4，有刷电机控制器9用于控制和驱动直流有刷电机12，开关电源8将输入的交流电转换为直流电输出，开关电源8的输出电压优选为直流24V，直流24V电压为持续接触的安全电压，在教学过程中，避免使用者持续接触本电机驱动与控制教学教具受到伤害，学习者使用本教具进行学习时，可以对目前工业自动化领域应用广泛的直流无刷电机4和直流有刷电机12的驱动和控制进行实际动手操作，采用模块化的设计适合初学者学习理论知识和初学者动手操作，实验平台1上设置多种电机的控制和驱动，可通过一台设备就可以了解多种电机的控制和驱动的区别，可极大地开拓学习者的视野，不同电机系统共用测速机构和开关电源8，降低设备的制造成本。所述无刷电机控制器10包括控制模块23，控制模块23连接有第一DC降压模块26、A/D模块20、第一驱动模块24、逆变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电机驱动与控制教学教具，其特征在于，包括实验平台(1)，实验平台(1)上设置有直流无刷电机(4)、直流有刷电机(12)、无刷电机控制器(10)、有刷电机控制器(9)、开关电源(8)和测速机构，开关电源(8)分别连接有刷电机控制器(9)和无刷电机控制器(10)，无刷电机控制器(10)连接直流无刷电机(4)，有刷电机控制器(9)连接直流有刷电机(12)，直流无刷电机(4)的输出端和直流有刷电机(12)均可以适配在测速机构上。

【技术特征摘要】
1.一种电机驱动与控制教学教具，其特征在于，包括实验平台(1)，实验平台(1)上设置有直流无刷电机(4)、直流有刷电机(12)、无刷电机控制器(10)、有刷电机控制器(9)、开关电源(8)和测速机构，开关电源(8)分别连接有刷电机控制器(9)和无刷电机控制器(10)，无刷电机控制器(10)连接直流无刷电机(4)，有刷电机控制器(9)连接直流有刷电机(12)，直流无刷电机(4)的输出端和直流有刷电机(12)均可以适配在测速机构上。2.根据权利要求1所述的一种电机驱动与控制教学教具，其特征在于，所述测速机构包括齿轮(3)、用于测试齿轮(3)转速的磁阻式测速传感器(2),齿轮(3)可设置在直流无刷电机(4)的输出端或者直流有刷电机(12)的输出端，磁阻式测速传感器(2)设置在实验平台(1)上，磁阻式测速传感器可连接无刷电机控制器(10)或者有刷电机控制器(9)。3.根据权利要求1或2所述的一种电机驱动与控制教学教具，其特征在于，所述无刷电机控制器(10)包括控制模块(23)，控制模块(23)连接有第一DC降压模块(26)、A/D模块(20)、第一驱动模块(24)、逆变模块(25)，第一DC降压模块(26)和逆变模块(25)分别连接开关电源(8)，逆变模块(25)连接直流无刷电机(4)。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：方焕，王立标，
申请(专利权)人：台州学院，王立标，
类型：新型
国别省市：浙江,33