[发明专利]一种跑步机用三相交流异步电机调速控制系统

说明书

技术领域

本发明属于电机控制领域，尤其涉及一种跑步机用三相交流异步电机驱动系统。

背景技术

随着国民生活水平的不断提升，人们对身体健康的要求越来越高，跑步机等运动健身装置以其简易适用，适宜在健身房、家庭等室内进行身体锻炼的特点被广泛选购，其

驱动电机有直流电机和交流电机，目前最常见的驱动电机为三相交流异步电机，调速控制单元则是保证健身运动装置性能良好的核心，最常见的调速控制系统是以DSP和FPGA为控制芯片，DSP有如采样频率的选择、PWM 信号频率及其精度、采样延时、运算时间及其精度等局限性，而FPGA 价格比较贵，在低价格产品中使用受到极大的限制。

发明内容

本发明旨在解决上述难题，提出一种跑步机用三相交流异步电机调速控制系统。

本发明包括主电路、下位机控制电路、上位机控制电路三个部分，其中主电路包括整流电路、滤波电路和逆变电路；下位机控制电路包括下位机微处理器、电流检测电路、电压检测电路、转速检测电路、定子电压检测电路和定子电流检测电路；上位机控制电路包括上位机微处理器、手控键盘、心率检测电路和液晶显示电路。

整流电路、滤波电路、逆变电路按照顺序连接后接入三相交流异步电机，电压检测电路和电流检测电路的两端分别连接逆变电路和下位机微处理器，定子电压检测电路、定子电流检测电路和转速检测电路分别连接至三相交流异步电机，另一端连接至下位机微处理器。上位机微处理器通过RS232接口与下位机微处理器连接，手控键盘、心率检测电路和液晶显示电路分别连接至上位机微处理器。

整流电路采用的是整流桥来实现。

滤波电路采用的是电容滤波电路。

逆变电路采用的是智能功率模块 SPM 作为逆变电路的主开关元件。

下位机微处理器采用的是80C196MC单片机芯片。

电流检测电路和电压检测电路均采用的是采样电阻法进行检测。

转速检测电路采用的是脉冲编码器测速法进行检测。

定子电压监测电路采用的是PTO1C-2/2 型的互感器。

定子电流检测电路采用的是霍尔电流传感器 TT10-P。

上位机微处理器采用的是SH79F1611单片机芯片。

手控键盘设有参数设置、加速、减速以及开和关这些功能按键。

心率检测电路采用红外对管 IR928-6C 和 PT928-6C作为检测心率的传感器。

液晶显示电路采用的是12864液晶显示模块。

由于采用以上技术方案，本发明具有以下有益效果。

1、本发明主要针对于民用跑步机速度调节、人机交互界面等方面的需要，根据跑步机的特点，增加了心率检测电路、手控键盘和液晶显示电路，无需再增加任何模块就能实现显示使用者当前心率和手动调节速度的功能，能很大程度的减小跑步机的体积。

2、本发明的上位机微处理器和下位机微处理器采用的都是单片机芯片，在实现所有功能的前提下，减少了整个系统的成本。

附图说明

图1为系统整体结构图。

图2为直流电流电压检测图。

图3为转速检测图。

图4为定子电压检测电路图。

图5为定子电流检测电路图。

图6为手控键盘电路图。

图7为心率检测流程图。

图8为传感器及前置放大电路图。

图9为液晶显示电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步的说明。

如图1所示：本发明包括主电路1、下位机控制电路2、上位机控制电路3三个部分，其中主电路包括整流电路101、滤波电路102和逆变电路103；下位机控制电路2包括下位机微处理器201、电流检测电路202、电压检测电路203、转速检测电路204、定子电压检测电路205和定子电流检测电路206；上位机控制电路3包括上位机微处理器301、手控键盘302、心率检测电路303和液晶显示电路304。