專(zhuān)利名稱(chēng)：碎紙機(jī)的變頻控速裝置及其自動(dòng)變速方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碎紙機(jī)的變頻控速裝置及其自動(dòng)變速方法。
背景技術(shù)：
碎紙機(jī)所采用的碎紙機(jī)構(gòu)通常包括電機(jī)、傳動(dòng)齒輪、刀輥組以及相應(yīng)的控制電路，電機(jī)外接電源，并通過(guò)傳動(dòng)齒輪與刀輥組連接，控制電路則通過(guò)開(kāi)關(guān)電路控制電機(jī)電源的通斷。使用時(shí)，先啟動(dòng)電源，使碎紙機(jī)構(gòu)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，當(dāng)用戶(hù)通過(guò)碎紙機(jī)的進(jìn)紙口進(jìn)紙時(shí)，控制電路內(nèi)置的進(jìn)紙檢測(cè)電路偵察到有進(jìn)紙后，向開(kāi)關(guān)電路發(fā)送信號(hào)，使電機(jī)導(dǎo)通，電機(jī)開(kāi)始進(jìn)行碎紙工作。
碎紙機(jī)的這種工作原理較為簡(jiǎn)單，但是卻帶來(lái)了相應(yīng)的問(wèn)題碎紙時(shí)，無(wú)論進(jìn)紙口紙張多寡，電機(jī)速度長(zhǎng)期以近乎恒定的較大功率運(yùn)轉(zhuǎn)，而實(shí)際上粉碎不同紙張數(shù)量所需的功耗并不相同，當(dāng)待碎紙張數(shù)量大于電機(jī)的負(fù)荷時(shí)，會(huì)使碎紙速度變慢直至導(dǎo)致電機(jī)停止工作；而當(dāng)待碎紙張數(shù)量太少時(shí)，則會(huì)造成電機(jī)功耗的白白浪費(fèi)。
此外，日常使用時(shí)的碎紙機(jī)，不同類(lèi)型的機(jī)器一般具有不同功率，意味著具有不同的轉(zhuǎn)速，這些碎紙機(jī)根據(jù)不同的碎紙量需求而進(jìn)行選購(gòu)，并被安置于不同場(chǎng)合，但實(shí)際應(yīng)用中很多時(shí)候每次碎紙時(shí)都未能使電機(jī)達(dá)到最充分的利用，因此，這種碎紙機(jī)在很大程度上對(duì)電能造成了浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種碎紙機(jī)的變頻控速電路，以改進(jìn)傳統(tǒng)的碎紙機(jī)控制電路，使同一部碎紙機(jī)能夠適應(yīng)不同碎紙量而變換不同的碎紙速度，并且，在綜合提高速度和碎紙量的同時(shí)進(jìn)一步節(jié)省能耗。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種應(yīng)用于上述變頻控速電路的自動(dòng)變速方法，以使碎紙機(jī)的變速控制顯得更為科學(xué)。
為此，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案
適應(yīng)于第一目的，本發(fā)明的碎紙機(jī)的變頻控速裝置，由碎紙機(jī)供電并通過(guò)改變電機(jī)的工作頻率實(shí)現(xiàn)對(duì)碎紙機(jī)的變速控制，包括進(jìn)紙檢測(cè)單元，裝設(shè)于碎紙機(jī)進(jìn)紙口檢測(cè)進(jìn)紙狀態(tài)，生成電信號(hào)；控制與變頻單元，控制整個(gè)碎紙機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，識(shí)別所述電信號(hào)的狀態(tài)輸出正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)控制信號(hào)；以及基于電機(jī)的轉(zhuǎn)速/電流進(jìn)行變頻并輸出變頻后的綜合控制信號(hào)；功率驅(qū)動(dòng)單元，將所述綜合控制信號(hào)進(jìn)行放大后輸出至電機(jī)并對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制；速度/電流反饋單元，檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速/電流并將其反饋至所述控制與變頻單元。
所述控制與變頻單元包括控制單元和變頻單元，其中變頻單元專(zhuān)門(mén)用于基于電機(jī)的轉(zhuǎn)速/電流進(jìn)行變頻并輸出變頻后的綜合控制信號(hào)。
該裝置還包括整流電路，其對(duì)碎紙機(jī)電源輸入的信號(hào)進(jìn)行整流成直流，為所述功率驅(qū)動(dòng)單元供電。
該裝置還包括保護(hù)單元，其通過(guò)所述功率驅(qū)動(dòng)單元監(jiān)測(cè)電機(jī)的電流、電壓、溫度中的至少一個(gè)參數(shù)，對(duì)變頻單元進(jìn)行控制以此實(shí)現(xiàn)對(duì)該裝置的保護(hù)。
所述速度反饋單元包括速度檢測(cè)器，裝設(shè)于電機(jī)轉(zhuǎn)軸上計(jì)算其轉(zhuǎn)速并生成電信號(hào)進(jìn)行放大后輸出至所述控制與變頻單元。
所述電流反饋單元直接將功率驅(qū)動(dòng)單元輸出的電機(jī)工作電流進(jìn)行放大后輸出至所述控制與變頻單元。
適應(yīng)于本發(fā)明第二目的，本發(fā)明的一種碎紙機(jī)的自動(dòng)變速方法，包括步驟1有進(jìn)紙時(shí)即以最低或最高的初始速度啟動(dòng)電機(jī)工作；步驟2檢測(cè)電機(jī)的速度，判斷電機(jī)轉(zhuǎn)速是否等于或低于某一預(yù)設(shè)的最低值，若是，則在工作頻率高于或等于某一預(yù)設(shè)的最低值的前提下進(jìn)一步降低電機(jī)的工作頻率，循環(huán)本步驟；若否則繼續(xù)正常碎紙；步驟3當(dāng)工作頻率達(dá)到其最低值且電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到其最低值時(shí)，控制電機(jī)反轉(zhuǎn)退紙。
所述電機(jī)轉(zhuǎn)速的最低值被設(shè)計(jì)為0。
此外，本發(fā)明公開(kāi)另一種自動(dòng)變速方法，包括步驟1有進(jìn)紙時(shí)即啟動(dòng)電機(jī)工作在空載狀態(tài)；步驟2檢測(cè)電機(jī)的電流，識(shí)別該電流是否等于或高于某一預(yù)設(shè)的最高值，若是，則在工作頻率高于或等于預(yù)設(shè)的最低值的前提下進(jìn)一步降低電機(jī)的工作頻率，循環(huán)本步驟；若否則繼續(xù)正常碎紙；步驟3當(dāng)工作頻率達(dá)到其最低值且電流達(dá)到其最高值時(shí)，控制電機(jī)反轉(zhuǎn)退紙。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明利用電路對(duì)電機(jī)的工作電流的頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)，從而，針對(duì)不同的碎紙量自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)的碎紙速度，使電機(jī)的整體利用效率提高，既節(jié)能省電，又能高效碎紙，使碎紙機(jī)的碎紙能力具有較大的兼容性。

圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例的變頻控速裝置的原理框圖；圖2為本發(fā)明第二實(shí)施例的變頻控速裝置的原理框圖。
具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明傳統(tǒng)的碎紙機(jī)，通常包括機(jī)芯、外殼和控制單元，外殼一般由蓋板和箱體組成，控制單元用于接受用戶(hù)的指令控制整機(jī)的各種操作，然后控制機(jī)芯運(yùn)轉(zhuǎn)。一般在蓋板上設(shè)置進(jìn)紙口，碎紙機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)芯從蓋板的碎紙口卷入紙張，進(jìn)行粉碎，將粉末存儲(chǔ)在箱體內(nèi)的垃圾桶處。機(jī)芯一般包括電機(jī)和至少兩個(gè)刀輥，通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)刀輥實(shí)現(xiàn)碎紙。
請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明第一實(shí)施例的碎紙機(jī)的變頻控速裝置包括進(jìn)紙檢測(cè)單元1、控制與變頻單元(2和3)、功率驅(qū)動(dòng)單元5、速度反饋單元6、整流電路7以及保護(hù)單元4。
所述控制與變頻單元(2和3)用于控制整機(jī)的各種操作，包括控制單元2和變頻單元3兩個(gè)部分，其中控制單元2保留了傳統(tǒng)碎紙機(jī)的功能，為碎紙機(jī)的核心控制芯片，其可以提供實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的功能，也可完成各種自動(dòng)控制操作，在本發(fā)明中尤其需要強(qiáng)調(diào)的是其負(fù)責(zé)辨識(shí)進(jìn)紙檢測(cè)單元1傳遞過(guò)來(lái)的電信號(hào)從而判斷當(dāng)前進(jìn)紙狀態(tài)的功能。而所述變頻單元3則為新增模塊，其主要負(fù)責(zé)基于電機(jī)的轉(zhuǎn)速或者電流對(duì)電機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行判斷，進(jìn)而根據(jù)需要輸出一個(gè)優(yōu)化了的載有工作頻率的綜合控制信號(hào)，以求改善電機(jī)的工作效率直至最佳。在輸出該綜合控制信號(hào)之前，需要對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速或者電流信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，以得出該綜合控制信號(hào)，該功能既可在控制單元2中集成，也可在變頻單元3中集成。
進(jìn)紙檢測(cè)單元1裝設(shè)于碎紙機(jī)的進(jìn)紙口附近，對(duì)進(jìn)紙狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，一旦有進(jìn)紙，便發(fā)送標(biāo)識(shí)了進(jìn)紙狀態(tài)(正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn))的電信號(hào)至所述控制與變頻單元(2和3)，以完成進(jìn)一步的控制。所述的進(jìn)紙檢測(cè)單元1與該控制與變頻單元(2和3)電性連接，具體而言，其應(yīng)與控制單元2電性連接，由控制單元2識(shí)別電機(jī)為正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)狀態(tài)，放大后輸出至變頻單元3。進(jìn)紙檢測(cè)單元1多見(jiàn)于公知技術(shù)，因此不行贅述。
所述的功率驅(qū)動(dòng)單元5，與控制與變頻單元(2和3)電性連接，接收其綜合控制信號(hào)，該綜合控制信號(hào)包括了標(biāo)識(shí)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的信號(hào)和標(biāo)識(shí)電機(jī)工作頻率的信號(hào)，功率驅(qū)動(dòng)單元5識(shí)別該綜合控制信號(hào)后，將其放大并對(duì)電機(jī)的功率輸出進(jìn)行控制，以及根據(jù)需要控制電機(jī)進(jìn)行正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)。
所述保護(hù)單元4，電性連接于功率驅(qū)動(dòng)單元5和控制與變頻單元(2和3)之間，具體可與變頻單元3電性連接，其接收功率驅(qū)動(dòng)單元5的信號(hào)輸出，檢測(cè)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，將電流、電壓和/或溫度信息傳輸至變頻單元3，從而使變頻單元3對(duì)電機(jī)工作頻率做出調(diào)整，起到保護(hù)電機(jī)的作用。
所述整流電路7，在于將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，以提供給所述功率驅(qū)動(dòng)芯片進(jìn)行工作。
所述速度反饋單元6，包括速度檢測(cè)器和相應(yīng)的放大電路，速度檢測(cè)器裝設(shè)于電機(jī)背部的轉(zhuǎn)軸上，對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行計(jì)算，其計(jì)算結(jié)果通過(guò)放大電路放大后輸出至所述控制與變頻單元(2和3)，以便進(jìn)行變頻工作。
請(qǐng)參閱圖2，揭示本發(fā)明的第二實(shí)施例，其不同點(diǎn)在于由電流反饋單元6′代替了速度反饋單元6，通過(guò)檢測(cè)電機(jī)的工作電流來(lái)識(shí)別電機(jī)的工作狀態(tài)，從而可控制變頻單元3進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖冾l，達(dá)到自動(dòng)控制的目的。該電流反饋單元6′直接接收功率驅(qū)動(dòng)單元5輸出的電流信號(hào)，進(jìn)行處理后輸出至控制與變頻單元(2和3)。
需要說(shuō)明的是，所述各單元均可由獨(dú)立的芯片集成，其中控制單元2與變頻單元3也可共同集成在同一芯片上，構(gòu)成所述控制與變頻單元(2和3)，因此，對(duì)于速度反饋單元6或者電流反饋單元6′反饋輸入的信號(hào)，根據(jù)芯片具體功能不同，可與變頻單元3電性連接，也可與控制單元2電性連接，綜合請(qǐng)見(jiàn)圖1和圖2所揭示的本發(fā)明的兩個(gè)實(shí)施例所示。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的自動(dòng)控制變速功能，本發(fā)明適應(yīng)兩個(gè)實(shí)施例可采用不同的方法。
適應(yīng)圖1的第一實(shí)施例，其方法如下步驟1啟動(dòng)進(jìn)紙檢測(cè)單元1對(duì)進(jìn)紙口進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)有進(jìn)紙時(shí)即發(fā)送啟動(dòng)信號(hào)至控制單元2，控制單元2通過(guò)變頻單元3和功率驅(qū)動(dòng)單元5控制電機(jī)以最低或最高的初始速度啟動(dòng)電機(jī)工作，該初始速度出廠時(shí)預(yù)設(shè)定即可；步驟2通過(guò)該速度反饋單元6對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行檢測(cè)，控制與變頻單元(2和3)判斷電機(jī)的轉(zhuǎn)速是否等于或低于某一預(yù)設(shè)的最低值，該最低值表明電機(jī)是否能正常碎紙的臨界狀態(tài)，如轉(zhuǎn)速為0。若是，則在工作頻率高于或等于某一預(yù)設(shè)的最低值如50Hz的前提下進(jìn)一步通過(guò)控制與變頻電源降低電機(jī)的工作頻率，功率驅(qū)動(dòng)單元5以較低頻率輸出控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，循環(huán)本步驟，直至工作頻率值不再高于該預(yù)設(shè)的工作頻率最低值；若否則繼續(xù)正常碎紙；步驟3當(dāng)工作頻率達(dá)到其最低值如50Hz且電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到其最低值如0時(shí)，控制電機(jī)反轉(zhuǎn)退紙。
適應(yīng)圖2的第二實(shí)施例，其方法如下步驟1啟動(dòng)進(jìn)紙檢測(cè)單元1對(duì)進(jìn)紙口進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)有進(jìn)紙時(shí)即發(fā)送啟動(dòng)信號(hào)至控制單元2，控制單元2通過(guò)變頻單元3和功率驅(qū)動(dòng)單元5控制電機(jī)工作在空載狀態(tài)；步驟2通過(guò)所述電流反饋單元6′檢測(cè)電機(jī)的電流，識(shí)別該電流是否等于或高于某一預(yù)設(shè)的最高值，同理，該最高值代表了電機(jī)是否能正常碎紙的臨界狀態(tài)，若是，如上述第一實(shí)施例的方法所示，則在工作頻率高于或等于預(yù)設(shè)的最低值的前提下進(jìn)一步降低電機(jī)的工作頻率，循環(huán)本步驟；若否則繼續(xù)正常碎紙；
步驟3當(dāng)工作頻率達(dá)到其最低值且電流達(dá)到其最高值時(shí)，控制電機(jī)反轉(zhuǎn)退紙。
由此可見(jiàn)，本發(fā)明的原理在于通過(guò)適應(yīng)不同的碎紙量，控制電機(jī)的工作頻率，進(jìn)而控制電機(jī)的輸出力矩。當(dāng)碎紙量較多時(shí)，電機(jī)的工作頻率降低，其速度變慢，碎紙能力相應(yīng)增強(qiáng)；而當(dāng)碎紙量較少時(shí)，電機(jī)的工作頻率相對(duì)較高，其碎紙速度也相應(yīng)加快。
綜上所述，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)碎紙機(jī)進(jìn)行自動(dòng)變速的控制功能，使碎紙機(jī)的電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率得以大大提高，進(jìn)而帶來(lái)了節(jié)能的有益效果。
權(quán)利要求
1.一種碎紙機(jī)的變頻控速裝置，由碎紙機(jī)供電并通過(guò)改變電機(jī)的工作頻率實(shí)現(xiàn)對(duì)碎紙機(jī)的變速控制，包括進(jìn)紙檢測(cè)單元，裝設(shè)于碎紙機(jī)進(jìn)紙口檢測(cè)進(jìn)紙狀態(tài)，生成電信號(hào)；控制與變頻單元，控制整個(gè)碎紙機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，識(shí)別所述電信號(hào)的狀態(tài)輸出正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)控制信號(hào)；以及基于電機(jī)的轉(zhuǎn)速/電流進(jìn)行變頻并輸出變頻后的綜合控制信號(hào)；功率驅(qū)動(dòng)單元，將所述綜合控制信號(hào)進(jìn)行放大后輸出至電機(jī)并對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制；速度/電流反饋單元，檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速/電流并將其反饋至所述控制與變頻單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碎紙機(jī)的變頻控速裝置，其特征在于所述控制與變頻單元包括控制單元和變頻單元，其中變頻單元專(zhuān)門(mén)用于基于電機(jī)的轉(zhuǎn)速/電流進(jìn)行變頻并輸出變頻后的綜合控制信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的碎紙機(jī)的變頻控速裝置，其特征在于該裝置還包括整流電路，其對(duì)碎紙機(jī)電源輸入的信號(hào)進(jìn)行整流成直流，為所述功率驅(qū)動(dòng)單元供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的碎紙機(jī)的變頻控速裝置，其特征在于該裝置還包括保護(hù)單元，其通過(guò)所述功率驅(qū)動(dòng)單元監(jiān)測(cè)電機(jī)的電流、電壓、溫度中的至少一個(gè)參數(shù)，對(duì)變頻單元進(jìn)行控制以此實(shí)現(xiàn)對(duì)該裝置的保護(hù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的碎紙機(jī)的變頻控速裝置，其特征在于所述速度反饋單元包括速度檢測(cè)器，裝設(shè)于電機(jī)轉(zhuǎn)軸上計(jì)算其轉(zhuǎn)速并生成電信號(hào)進(jìn)行放大后輸出至所述控制與變頻單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的碎紙機(jī)的變頻控速裝置，其特征在于所述電流反饋單元直接將功率驅(qū)動(dòng)單元輸出的電機(jī)工作電流進(jìn)行放大后輸出至所述控制與變頻單元。
7.一種碎紙機(jī)的自動(dòng)變速方法，其特征在于包括步驟1有進(jìn)紙時(shí)即以最低或最高的初始速度啟動(dòng)電機(jī)工作；步驟2檢測(cè)電機(jī)的速度，判斷電機(jī)轉(zhuǎn)速是否等于或低于某一預(yù)設(shè)的最低值，若是，則在工作頻率高于或等于某一預(yù)設(shè)的最低值的前提下進(jìn)一步降低電機(jī)的工作頻率，循環(huán)本步驟；若否則繼續(xù)正常碎紙；步驟3當(dāng)工作頻率達(dá)到其最低值且電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到其最低值時(shí)，控制電機(jī)反轉(zhuǎn)退紙。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的碎紙機(jī)的自動(dòng)變速方法，其特征在于所述電機(jī)轉(zhuǎn)速的最低值被設(shè)計(jì)為0。
9.一種碎紙機(jī)的自動(dòng)變速方法，其特征在于包括步驟1有進(jìn)紙時(shí)即啟動(dòng)電機(jī)工作在空載狀態(tài)；步驟2檢測(cè)電機(jī)的電流，識(shí)別該電流是否等于或高于某一預(yù)設(shè)的最高值，若是，則在工作頻率高于或等于預(yù)設(shè)的最低值的前提下進(jìn)一步降低電機(jī)的工作頻率，循環(huán)本步驟；若否則繼續(xù)正常碎紙；步驟3當(dāng)工作頻率達(dá)到其最低值且電流達(dá)到其最高值時(shí)，控制電機(jī)反轉(zhuǎn)退紙。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種碎紙機(jī)的變頻控速裝置，包括進(jìn)紙檢測(cè)單元，檢測(cè)進(jìn)紙狀態(tài)，生成電信號(hào)；控制與變頻單元，控制整個(gè)碎紙機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，識(shí)別所述電信號(hào)的狀態(tài)輸出正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)控制信號(hào)；以及基于電機(jī)的轉(zhuǎn)速/電流進(jìn)行變頻并輸出變頻后的綜合控制信號(hào)；功率驅(qū)動(dòng)單元，將綜合控制信號(hào)進(jìn)行放大后輸出至電機(jī)并對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制；速度/電流反饋單元，檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速/電流并將其反饋至所述控制與變頻單元。此外，提供了通過(guò)檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速和工作電流之后對(duì)電機(jī)的輸出力矩進(jìn)行調(diào)節(jié)的自動(dòng)變速方法。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)碎紙機(jī)進(jìn)行自動(dòng)變速的控制功能，使電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率得以大大提高，進(jìn)而帶來(lái)了節(jié)能的有益效果。
文檔編號(hào)H02P27/04GK101069870SQ20071002873
公開(kāi)日2007年11月14日 申請(qǐng)日期2007年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月21日
發(fā)明者鐘奮強(qiáng) 申請(qǐng)人:增城市科密電子有限公司