电动跑步机的数控驱动器制造技术

一种电动跑步机的数控驱动器，它包括：将交流电源进行整流的整流电路；滤波器，输入端接整流电路；对整机进行控制的单片机；控制及驱动电路，输入端接单片机；斩波电路，输入端接滤波器、控制及驱动电路；它还包括执行器，输入端接斩波电路。本实用新型专利技术与目前的电动跑步机的防爆冲保护装置相比，具有设计合理、结构简单、体积小、使用效果好、安全可靠、产品成本低、控制精度高、灵活性和适应性强、具备自检功能等优点，可在家庭、健身房、宾馆等场所的健身器械的电动跑步机上推广使用。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于锻炼身体特定部位的器械
，具体涉及到用于腿或脚的具有可运动的循环带或滚筒，使得人在其上进行原地跑步。
技术介绍
为了提高人们的身体健康，在城市的娱乐场所、公园以及单位的运动场设置有健身器械，不少的家庭也购买有健身器械，电动跑步机是健身器械的一种，电动跑步机按电机电源的类别分为直流驱动型电动跑步机和交流驱动型电动跑步机，直流驱动型电动跑步机依靠电子控制器产生可变直流电压对直流驱动型电动跑步机的速度进行调节。直流驱动型电动跑步机具有体积小、功耗低、重量轻等优点，其安全性、可靠性是生产厂家和健身者当前最为关注的焦点问题。直流驱动型电动跑步机的电子控制器采用220V交流电经整流桥整流、滤波后，在控制器的作用下产生脉宽调制波控制场效应管的导通与关断，产生可变的直流电压，实现跑步机的速度控制，具有运行平稳、调速性能好等优点，在电动跑步机市场上占据相当大的份额。脉宽调制控制器是利用半导体功率器件的导通与关断把直流电压变成电压脉冲列，通过控制电压脉冲宽度或周期达到变压或变压变频的一种控制器，具有成本低、控制性能优越等特点。根据控制器控制方式的不同分为模拟控制器和数字控制器，市场上的直流驱动型电动跑步机大都应用模拟控制式的脉宽调制波驱动器来调节，驱动直流驱动型电动跑步机的运转。这种驱动方式比较实用、经济，但是模拟控制器存在电路复杂、控制的灵活性和适应性差、系统调试和升级困难、装机调试工作量大等缺点，更重要的是在速度反馈通道故障引起的开环运行、系统干扰、模拟器件的特性漂移等情况下会引起控制误差，在严重情况下会使加载到电机上的电压超过其额定值，引起电机突然加速而产生“爆冲”，这种情况下如健身者准备不够，往往会摔倒，同时设备超负荷运行也会影响其使用寿命。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于克服上述跑步设备的缺点，提供一种设计合理、结构简单、体积小、使用效果好、安全可靠、产品成本低、控制精度高、灵活性和适应性强、具备自检功能的电动跑步机的数控驱动器。解决上述技术问题所采用的技术方案是它包括将交流电源进行整流的整流电路；滤波器，输入端接整流电路；对整机进行控制的单片机；控制及驱动电路，输入端接单片机；斩波电路，输入端接滤波器、控制及驱动电路；它还包括执行器，输入端接斩波电路。本技术的控制及驱动电路为集成电路U2的3脚接集成电路U1的P0.1端、2脚通过R2接5V电源的正极、7脚和8脚接15V电源的正极、5脚接地、6脚通过R4接三极管Q2和三极管Q3的基极，R3的一端接15V电源的正极、另一端接C5的一端，C6的一端接15V电源的正极，C5和C6的另一端接地，三极管Q2的集电极接15V电源的正极，三极管Q3的集电极接地，三极管Q2和三极管Q3的发射极通过R5接斩波电路。本技术与目前的电动跑步机的防爆冲保护装置相比，具有设计合理、结构简单、体积小、使用效果好、安全可靠、产品成本低、控制精度高、灵活性和适应性强、具备自检功能等优点，可在家庭、健身房、宾馆等场所的健身器械的电动跑步机上推广使用。附图说明图1是本技术的电气原理方框图。图2是本技术的电子线路原理图。具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术进一步详细说明，但本技术不限于这些实施例。图1给出了本技术的电气原理方框图，参见图1。在图1中，本实施例的电动跑步机数控驱动器是由整流电路、滤波器、斩波电路、执行电路、单片机、控制及驱动电路连接构成。滤波器的输入端接整流电路，控制及驱动电路的输入端接单片机，斩波电路的输入端接滤波器和控制及驱动电路、输出端接执行电路。在图2中，本实施例的整流电路由二极管D1～二极管D4、C1、C2、线圈L1、线圈L2、开关K1连接构成。开关K1和线圈L1串联接在220v火线上，线圈L2串联接在220v地线上，线圈L1、线圈L2为感应线圈，C1、C2为滤波电容，二极管D1～二极管D4连接成桥式整流电路，220v交流电经滤波后再经桥式整流电路整流变为直流电源输出到滤波器。本实施例的滤波器由C3、C4连接构成。C3和C4的一端接桥式整流电路二极管D3和二极管D4的正极以及执行电路、另一端接二极管D1和二极管D2的负极以及斩波电路。滤波器将经整流后的直流电源的杂波滤掉。本实施例的单片机由集成电路U1构成。集成电路U1的型号是P87LPC768。集成电路U1的P0.1端接控制及驱动电路。本实施例的控制及驱动电路由集成电路U2、三极管Q2、三极管Q3、R2～R5、C5～C6连接构成，集成电路U2的型号是6N137。集成电路U2的3脚接集成电路U1的P0.1端、2脚通过R2接5V电源的正极、7脚和8脚接15V电源的正极、5脚接地、6脚通过R4接三极管Q2和三极管Q3的基极，R3的一端接15V电源的正极、另一端接C5的一端，C6的一端接15V电源的正极，C5和C6的另一端接地。三极管Q2的集电极接15V电源的正极，三极管Q3的集电极接地，三极管Q2和三极管Q3的发射极通过R5接斩波电路。本实施例的斩波电路由场效应管Q1、二极管D5连接构成。场效应管Q1的漏极接C3和C4的另一端、源极接二极管D5的正极和执行电路、栅极和二极管D5的负极通过R5接三极管Q2和三极管Q3的发射极。本实施例的执行电路由电动机M、二极管D6、R1连接构成。二极管D6的正极和R1的一端以及电动机M的一端接C3和C4的一端，二极管D6的负极和R1的另一端以及电动机M的另一端接效应管Q1的源极。本技术的工作原理如下220v交流电源经C1、C2、L1、L2组成的电磁干扰滤波器滤波，再经二极管D1～二极管D4连接的桥式整流电路整流，将220v交流电转变为直流电，并经C3、C4滤除谐波，输出电压到场效应管Q1的漏极，二极管D6用来抑制电动机M反电势的影响，保证其正常工作。集成电路U1的P0.1端口产生的脉宽调制波经过光电隔离、放大后，驱动场效应管Q1，控制其导通与关断，集成电路U1的P1.2端口与集成电路U2连接，实现速度实时检测。电动机M的电流信号从IN2接入到集成电路U1的P1.2端口，由集成电路U1对电动机M电枢电流采样。电动机M的转速由速度传感器测得后从IN1反馈到集成电路U1的P1.3，集成电路U1将测得的转速与健身者的转速设定值比较后，由集成电路U1的P0.1口发出特定占空比的脉宽调制波，该脉宽调制波信号经集成电路U2、R3、C5、C6组成的光隔电路以及三极管Q2、三极管Q3组成的推挽驱动电路驱动后，控制场效应管Q1的导通与关断，将整流电压斩波，完成驱动、调速任务。当运行状态下转速反馈通道出现故障时，集成电路U1禁止发出脉宽调制波，防止因开环运行导致场效应管Q1全导通使得直流斩波电压超过电动机M额定电压而引起的“爆冲”；同时根据跑步机的额定转速值，通过集成电路U1设定脉宽调制波占空比的极性，实现脉宽调制波“死区”，防止因谐波干扰、器件损坏等原因引起的“爆冲”现象，有效防止各种故障或异常运行状态的产生，保证电动机M的安全运行。权利要求1.一种电动跑步机的数控驱动器，其特征在于它包括将交流电源进行整流的整流电路；滤波器，输入端接整流电路；对整机进行控制的单片机；控制及驱动电路，输入端接单片机；斩波电路，输入端接滤波器、控制及驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动跑步机的数控驱动器，其特征在于它包括：　　　　将交流电源进行整流的整流电路；　　　　滤波器，输入端接整流电路；　　　　对整机进行控制的单片机；　　　　控制及驱动电路，输入端接单片机；　　　　斩波电路，输入端接滤波器、控制及驱动电路；　　　　它还包括执行器，输入端接斩波电路。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：史富斌，张奇志，李琳，
申请(专利权)人：西安石油大学，
类型：实用新型
国别省市：87[中国|西安]