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基于单片机的智能电机保护器设计智能电机保护器是一种可以对电机进行全面保护的装置，其基于单片机的设计可以提供更加智能化和精确的保护功能。
本文将详细介绍基于单片机的智能电机保护器的设计。
首先，智能电机保护器需要能够检测电机的各种参数，例如电流、电压、温度等。
为此，可以使用一系列传感器来测量这些参数。
例如，可以使用电流传感器来测量电机的电流，电压传感器来测量电机的电压，温度传感器来测量电机的温度等。
这些传感器可以与单片机进行连接，将测量到的参数传输给单片机进行处理。
接下来，需要设计合适的保护算法来判断电机是否处于危险状态。
例如，如果电机的电流超过了额定值，就可能会导致电机过热，从而损坏电机。
因此，可以设置一个电流阈值，当电流超过这个阈值时，保护器应该立即采取措施来停止电机的运行，并发出警报信号。
类似地，可以根据电压和温度的测量值来判断电机是否处于危险状态。
如果电机的电压过低，可能会导致电机无法正常工作。
如果电机的温度过高，则可能会损坏电机。
因此，可以设置电压和温度的阈值，并根据测量值判断电机的状况。
此外，智能电机保护器还可以添加一些额外的功能。
例如，可以添加一个定时开关功能，让用户可以设置电机的启动时间和停止时间。
还可以添加远程控制功能，通过手机或者其他智能设备远程监控和控制电机。
整个智能电机保护器的设计可以使用单片机控制和处理各种数据。
单片机可以根据传感器测量到的参数进行判断，并控制电机的运行。
当检测到危险状态时，单片机应该采取相应措施，例如停止电机的运行或者发出警报。
在硬件设计方面，可以使用单片机开发板作为控制器，将传感器与单片机连接，同时添加可视化接口，通过LCD显示屏来显示电机的状态和参数。
此外，还可以添加一些按钮和开关，用于设定和控制保护器的功能。
在软件设计方面，可以使用C语言编程来实现单片机的控制和处理功能。
通过编写相应的算法，单片机可以根据传感器测量值来判断电机的状况，并控制电机的启动和停止。
基于AVR 单片机的智能型电机综合保护器设计王正昊１，王中磊１，陈志杰２，赵文川1（1.国网河南省电力公司新乡供电公司，河南新乡453000；2.国网河南省电力公司三门峡供电公司，河南三门峡472000）摘要：介绍了一种采用ATMEGA16L 单片机设计的智能型电机综合保护器。
该产品集短路、堵转、过流、负序过电流、断相、过（欠）压、漏电等保护于一身，具有设定精度高、动作灵敏、工作可靠等优点。
在软件上使用VC6.0的MSComm 控件和ATMEGA16L 单片机，实现了上下位机的多机通信，1根电缆上最多可连接128台智能保护器，减少了现场总线，大大降低了工程费用，是传统电机保护设备无法比拟的，具有较高的性价比和广阔的市场前景。
关键词：AVR 单片机；电机综合保护器；MSComm 控件；多机通信中图分类号：ＴＭ３文献标识码：Ｂ文章编号：Ｘ（２０１７）０２－０１３－０４０引言作为传统的电动机保护方式，热继电器（简称ＪＲ）是使用最多的一种保护器［１］，常常与接触器配合使用来完成过载和断相保护任务。
但其灵敏度受环境、温度影响是难以克服的弱点，特别是在化工厂中尤为突出。
据机电维修部门统计，７０％的电动机损坏都是ＪＲ保护失效引起的。
随着现代电子技术的发展，电子式电机保护装置相继开发应用［２］。
在这种背景下，以单片机为核心，对电机过压、欠压、过载等故障具有综合检测保护功能的智能保护器应运而生［３］。
电机保护器是最近十多年才发展起来的一种新型电子式多功能电动机综合保护装置。
本文提出了一种以ＡＴｍｅｇａ１６Ｌ单片机为核心，对电机过压、欠压、过载等故障具有智能分析能力的综合保护器。
１基本原理及硬件框图１．１保护原理电机在运行过程中，常见的故障类型有：短路、堵转、过流、负序过电流、断相、过（欠）压、漏电等。
一旦电机发生上述故障，综合保护器便能根据故障类型采取相应的保护措施，从而避免电机因不正常工作而损坏。
由于电动机绕组形成短路、电机过载（过流）、断相等，都可以通过检测输入到电动机的电流来判别。
单片机电机控制引言：单片机作为一种集成电路芯片，广泛应用于各个领域，尤其在电机控制方面发挥着重要作用。
本文将介绍单片机在电机控制中的应用及相关知识，以及常见的控制方法和技术。
一、单片机在电机控制中的应用单片机在电机控制中的应用广泛，包括直流电机控制、步进电机控制、交流电机控制等。
通过单片机的控制，可以实现电机的启停、速度调节、方向控制等功能。
1. 直流电机控制：直流电机是一种常见的电机类型，广泛应用于各个领域。
单片机可以通过PWM信号控制直流电机的转速和方向。
通过改变PWM信号的占空比，可以控制直流电机的速度，通过改变PWM信号的正负脉冲，可以控制直流电机的正转和反转。
2. 步进电机控制：步进电机是一种精密控制的电机，常用于需要准确定位的应用中。
单片机可以通过控制步进电机驱动器的信号，实现步进电机的精确控制。
通过改变驱动器信号的频率和脉冲数，可以控制步进电机的转速和步距。
3. 交流电机控制：交流电机是一种常见的电机类型，广泛应用于各个领域。
单片机可以通过外部电路和传感器，获取交流电机的相关信号，从而实现对交流电机的控制。
常见的控制方法包括矢量控制、电流控制和速度控制等。
二、电机控制的常见方法和技术在单片机电机控制中，常见的方法和技术有PWM调速、PID控制、闭环控制等。
1. PWM调速：PWM调速是一种通过改变PWM信号的占空比来调节电机转速的方法。
通过改变占空比，可以改变电机的平均电压和平均功率，从而实现电机的调速功能。
PWM调速具有调速范围广、控制精度高的优点，在电机控制中被广泛应用。
2. PID控制：PID控制是一种比例、积分和微分控制的方法，常用于对电机速度和位置的控制。
通过测量电机的反馈信号和设定值，PID控制可以根据误差的大小来调整控制器的输出，从而实现电机的精确控制。
3. 闭环控制：闭环控制是一种通过反馈信号来调节电机控制器输出的方法。
通过测量电机的反馈信号，可以实时调整控制器的输出，从而实现对电机的精确控制。
PS400系列智能型综合保护控制器产品概述PS400智能型综合控制器是在国电南京自动化股份有限公司消化国内外先进经验基础上研制的。
主CPU为高性能ARM单片机，速度快，集成度高，功能完善。
可以对电动机的过载、堵转过流、外部故障、缺相不平衡、欠压、过压、欠功率、接地或漏电等故障引起的危害予以保护。
并具有测量、通讯、操作控制电机起停等功能。
配上PSZ420智能操作显示模块可以显示电动机丰富的测量信息、报警信息、故障信息，可以进行保护定值、系统参数的设定，也可以在面板直接操作电动机起停机。
PS 400适用于操作交流50Hz、额定工作电压至660V的交流电动机等控制回路中的接触器，也适用于操作交流电操机构。
将电动机等设备的测量、保护、操作集成在一个机箱内，结构小巧，可在恶劣的工业环境下（如高、低温、震动、有害气体、灰尘、强电磁干扰等）长期可靠地运行。
可直接安装在低压控制终端PC或MCC柜中（1/4模数及以上各种抽屉柜），并具有远传、记忆各种操作或故障信息等功能，同时提供中央信号空接点。
该产品采用优化设计、调试维护极其方便。
PS400智能型综合控制器在国内首家采用了双Profibus现场总线冗余技术并支持DP/DPV1协议，可以直接与PLC进行无缝通信。
Profibus现场总线最高速率达到12Mbps，是目前最快的现场总线，已经成为我国第一个工业现场总线的国家标准。
主要特点★采用高性能ARM单片机，主芯片集成度高，功能丰富，使装置可靠性极大提高。
★选用14位的高性能A/D芯片，采样速度快，精度高。
★完善的自我诊断功能，不需人为干预，故障可定位到某芯片。
★最近100条事件记录及4条事故记录（包含6秒录波，故障跳闸前3秒，故障后3秒）。
★集保护、遥测、遥信、遥控功能于一体，可按功能就地安装。
★两个Profibus-DP(或RS485)通信接口，标准的通讯协议，双网冗余，一路故障时不影响另一路正常运行。
★在ECS系统的工程师站上通过Profibus通讯网络完成400V装置的功能设置与整定。
第７卷第２期７００８年３月漯河职业技术学院学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＬｕｏｈｅＶｏｃａｔｉｏｎａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏｌｌｅｇｅＶｕ】．７ＮＯ．２Ｍａｒ．２００８基于单片机的电动机智能保护监测系统的设计于亚征１，沈祥鸿２（１．河南理工大学，河南焦作４５４０００；２．商丘职业技术学院，河南商丘４７６０００）÷・辱‘・÷ｒ争ｒ争・夺。
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寺’・专・寺・辱‘・争・争・｛・・争・争・争－寺－・寺－孛・孛・÷・夺・夺・夺・牛・毒－・＋・÷・专・夺・÷・夺・孛・年・÷・夺・寺・—｝・寺－・争・争・夺ｒ夺，ｔ｝．．｝．．｝．摘要：为了减少电动机的损坏次数及设备故障率，提高电动机运行的可靠性，设计了以８０Ｃ１９６ＫＣ单片机为控制核心的电动机智能保护监测系统。
关键词：电动机保护；单片机；智能监测；故障中图分类号：ＴＰ２７４文献标识码：Ａ文章编号：１６７１—７８６４（２００８）０２—００１６—０２‘｝。
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系统结构如图ｌ所示。
一嚣誉Ｈ鬻薹卜—ｌ篙Ｚ一Ｒ３接－４口８５墨慧ＨＩ变换电路ＬＩ口ａ感电路Ｉ……Ｕｏ∞Ｉ埔睹船ｌ……’憾薹Ｉ≥ｌ等指示山Ｕ故障数据Ｉ电动机存储电路——１故障控制图１系统结构图ｌ故障种类及保护１．１缺相和相间电流不平衡相间不平衡及缺相的计算公式如下：占＝（，…一，…）×１００％／１。
式中，，…为ｉ相中最大电流；，。
单片机控制电动机综合保护
【摘要】利用单片机系统来实现电动机的过载、短路、断相等常见故障的综合保护。
保护范围比较宽，可对大小不同的电机进行保护，被保护的电机额定电流可自行设计，并可实时显示工作电流和各种故障状态。
【关键词】单片机；保护；过载；断相
0 概述
在电气时代的今天，电动机一直在现代化生产和生活起着十分重要的作用。
由于生产自动化及各种自动控制、顺序控制设备的出现，要求电动机经常运行在频繁的起动、制动、正反转、间歇以及变负荷等多种方式。
在不同运行状态下，电动机的发热情况及其所受到的电动机和热力的冲击相差悬殊。
而电动机的经济使用期限正与它所受到的起动次数和持续时间密切相关。
因此，除要求使用人员了解所有有关电动机的运行知识并合理使用外，还应装设相应的保护装置，以确保电动机正常运行。
电动机的控制部分已由模拟控制逐渐让位于以单片机为主的微处理器控制。
用单片机进行控制的电动机操作方便，整定值精确（可数字显示），保护效果好，但价格较模拟控制的电动机价格高。
1 用可编程器件GAL进行保护
采用可编程器件GAL取代断相检测中的三个三极管串联。
利用GAL内部编制一个三与门，利用一个电压比较器比较过载电压。
输出信号接到GAL中，利用GAL内部的贴触发器，在GAL内部编制一个十进制计数器。
通过把交流电进行整形，变成一个50Hz的方波。
通过记录电网的频率，来达到过载延时的目的。
通过不同信号的输入，GAL器件可以相应地指示出电机的运行状态：过载、断相、正常运行，但GAL的抗过电压能力差，如果信号采样的输入过大，将会烧掉GAL，不能满足不同的电机的要求。
2 采用CPU为主器件进行保护
随着工业自动化的发展，人们对电动机综合保护的要求也越来越严格，以CPU为核心的智能化产品，已经是取代模拟产品的必然趋势。
现在生产电动机综合保护的厂家都在发展单片机为核心的智能化电动机综合保护。
采用传统的电流互感器，把电流互感器采样到的电流信号，经过整流桥整定成直流信号。
利用电容进行滤波，通过负载电阻把电流信号转化成电压信号送给A/D转换器。
在负载电阻的选择上，由于负载电阻是固定的，当输入电流增大很多时，A/D的输入将会溢出转换范围；输入电流太小，会影响采样的精度，经CPU内部各种运算之后，会使数据失真。
采用电位器调节负载电阻来解决上述问题。
把电阻的额定电流整定到二个固定的电压，因为三相采样可以判断出电机是否断相，这样CPU就可以把额定电流固定到一个基准的数值，然后通过计算电机的采样电流与额定电流之比，可以确定出电机的运行状态，即过载、断相、不平衡度、过流、
欠电流等，经过一段时间的综合，来达到保护电机的目的。
2.1 硬件电路设计
硬件电路可分为电流采集、A/D转换、CPU、键盘、显示、掉电保护等6个部分。
（1）电流采集。
用电流互感器将电机三项定子电流转化为小电流，再由整流桥把交流电流信号转换为直流电流信号，经电阻产生直流电压信号，送入A/D。
为保护大小不同的电机，在输入电阻的选取上，采用一个带数字电位器的电阻网络，数字电位器可自动减小电阻，拓宽保护范围。
（2）A/D转换器。
将四路模拟输入信号转换为数字信号传送给CPU。
（3）CPU。
一般采用由片内存储器的AT89C_31，免去了采用8031外扩程序存储器的麻烦。
（4）键盘。
键盘采用四个的编码键盘，按键时，键值为零。
采用中断方式，如果四个键中有任意键按下，则产生键盘中断，CPU查询是哪一键按下，并执行相应的程序。
（5）显示。
显示电路采用MX7219串行显示芯片。
四位LED。
可显示实时电流和各种故障状态及故障电流。
（6）掉电方式。
由于事系统可保护不同的电机，在开机时，经常需要设定新的参数，这样在系统断电时，这些存在片内RAM中的数据变会丢失。
采用一片24C08芯片来完成掉电保护功能。
当系统断电时CPU片内M朋中数据便会存到24C08中保存起来，断电也不会丢失，当再次开机时，CPU就会从24C08中取出这些数据，从而完成掉电保护功能。
系统的硬件原理图如图1所示。
2.2 经济分析
目前市场上出售的电动机保护器大致可分为两种：一种是模拟电路的，这种产品结构较为简单，价格便宜，但操作不直观，整定值不精确，保护效果不是很理想；另一种是智能型的，也就是用单片机进行控制的，这种产品操作方便，整定值精确（可数字显示），保护效果好，但价格较前一种高。
3 结束语
用单片机控制电动机综合保护，可对大小不同的电机进行保护，被保护的电机额定电流可自行设定，并可实时显示工作电流以及各种故障状态。
保护效果好，精度高，成本低。
