跟着电子技术的开展，电动机维护器正向依据现场总线的智能型方向开展。我公司规划的ARD3电动机维护器立足于国内先进水平，是具有智能维护和可通讯功用的电动机维护器。产品系列电流规模完全，产品系列额定电流规模1.6～800A；可丈量的电流规模宽，能够到达10倍电机额定电流；选用先进的软件算法和牢靠的硬件规划，对电动机的过载、断相、三相不平衡、堵转、堵塞、过压、欠压等毛病进行有用判别和牢靠维护，过载维护选用核算剖析当时电动机的热容量的办法，依据热容状况判别电动机的过载状况，此种办法能够最大发挥电动机的过载才干；配有可编程开关量输入、继电器输出，用于完结长途主站对电动机运转状况的遥信监督和直接起动、自耦降压、星-三角等起动方法；带有规范RS-485接口ModBus通讯协议完结核算机联网。
1 硬件规划
ARD3电动机维护器用H8/3687FP单片机完结电动机的维护功用。在硬件方面主要由三相电流信号采样、漏电流采样、电压信号采样、键盘接口、显现部分、操控输出、报警输出、通讯接口等几部分构成，下面分别对其间的要害部分作扼要介绍。
1.1信号收集单元
ARD3电动机维护器选用沟通采样算法核算被测信号。采样方法是按必定周期（称为采样周期）接连实时采样被测信号一个完好的波形（关于正弦波只需采样半个周期即可），然后将采样得到的离散信号进行真有用值运算，然后得到被测信号的真有用值，这样就避免了被测信号波形畸变对采样值的影响。
信号收集单元的功用取样、整流、扩大互感器二次测的输出信号，将这些信号转化为单片机可处理的信号。ARD3电动机维护器中处理三相电流信号、剩下电流信号、电压信号的信号收集扩大电路原理都相同，现以一路电流信号收集扩大电路为例阐明电路作业原理。
图1 信号收集扩大电路
信号收集扩大电路如图1所示。在图中二极管A1、A7是双向二极管，对后级电路起到过压维护效果。当输入的信号在正惯例模内，A1、A7不起效果，当输入信号超出正惯例模（或有脉冲搅扰信号呈现）时，A1、A7导通，避免超出后级电路端口规模的信号进入后级电路，损坏后级A/D电路。CR1为取样电阻，将从CT1输出的电流信号转变为电压信号。LM324和CR4，CR7，CR10，CR13组成同相扩大电路将电压信号扩大后输入A/D转化电路。
图1中LM324选用双电源供电，这样能够确保LM324输出电压到达5V充分利用A/D转化进步显现精度。图1中经过运放将输入信号进行分档处理，小信号从P1.0输出大信号从P1.1输出。这样处理是由于：电动机维护器要处理的电流规模很宽（要从电动机1倍额定电流到10倍额定电流），分档处理能够进步丈量精度。
1.2 I/O单元
开关量输入处理电路如图2所示。电路开关量由IN1～IN7输入，经过光藕后发生IS1～IS7，并行信号IS1～IS7输入到74HC165，经过74HC165将并行信号转化为串行信号传送给CPU。电阻R11～R18起到限流效果维护光耦中的二极管不被损坏。RS1～RS8是上拉电阻与电容CS～CS8合作运用既能够安稳光耦输出电平又能够在上电时对光耦起到维护效果。
图2 开关量输入电路Fig.2 Switching input circuit
继电器操控电路如图3所示。JDQ1～JDQ4与CPU衔接，三极管QJ11～QJ14的供电电压是+5V，三极管QJ1～QJ4的供电电压是+24V。现以QJ11，QJ1这路操控电路来阐明电路作业原理，当CPU输出高电平时三极管QJ11不导通，OUT11不会输出电流光藕不会导通，JT1也输出高电平，QJ1不会导通继电器不会动作。当CPU输出低电平时三极管QJ11导通，OUT1输出高电平使光耦导通， JT1变为低电平，三极管QJ1导通OUT1输出低电平使继电器发生动作。图3中二极管DJ1～DJ4作为继电器续流二极管。
图3 继电器操控电路Fig.3 Relay control circuit
操控输出部分可选用机电式继电器或固体继电器。前者价格便宜，商场产品丰厚，驱动线路也比较简单，但牢靠性和运用寿命有限，且在触点动作时会发生“火花”，严峻时可影响体系的正常作业。因而，在PCB板布局时应将继电器尽量远离单片机并接近外表的输出端口。别的，在继电器线圈两头应并联续流二极管，否则在继电器线圈断电瞬间会发生较高的感应电压，然后损坏电路。固态继电器具有寿命长、功用安稳，无火花等特色，本产品中考虑到产品的牢靠性要求选用固态继电器。
1.3 通讯单元
通讯电路如图4所示。通讯电路完结将CPU串口输出电平转化到RS485电平。本电路的奇妙之处在于数据收发直接由硬件来操控，不必CPU参加操控，这样能够节约CPU资源简化程序规划。
图4 通讯电路Fig.4 Communications circuit1.4CPU单元
CPU单元是电机维护器的中心单元。信号收集，各种报警处理，通讯功用，显现功用……都是由它来完结的。本产品选用的CPU芯片是瑞萨公司的H8/3687芯片，该芯片功用如下：62条根本指令； RTC（片上实时时钟，可作为自在运算计数器运用），SCI（异步或许时钟同步串行通讯接口）2路，1路IIC接口，8路10位A/D，８位定时器２个（Timer B1,TimerV），16位定时器１个（TimerZ），看门狗定时器，14位PWM，45个I/O引脚（H8/3687N有43个I/O引脚），包含8个可直接驱动LED的大电流引脚（IOL=20mA,@VOL=1.5V），片上复位电源POR电路，片上低电压检测电路（LVD）。该芯片有两种封装方式：LQFP-64（10mm×10mm）FP-64(14mm×14mm) 。CPU单元电路如图5所示。图5 CPU电路Fig.5 Cpu circuit 由于A/D功用，IIC功用，RTC，定时器，看门狗等功用都现已集成到芯片内部，所以CPU单元的外围电路非常简练，各引脚只需外接添加端口驱动才干的上拉电阻和安稳信号的滤波电容即可。2 软件规划
体系软件要完结三相电流、1路剩下电流、三路电压A/D，各种维护量核算，维护功用判别处理，显现电压、电流，毛病记载，按键处理，通讯，变送等功用。只要合理安排程序流程来完结这些功用，维护器才干牢靠作业。程序流程图如图6所示： 图6 程序流程Fig.6 Flow chart of software3 抗搅扰办法
电动机维护器作为维护电动机设备要具有很强的抗搅扰性。在本产品软硬件规划过程中采纳如下办法进步产品的抗搅扰性：1硬件方面：电源部分加EMC滤波器，高频变压器次级与初级加高压电容，输出部分加滤波电路；信号收集部分添加滤波电路；在作信号处理的各芯片输入口处加端口维护电路；在各芯片电源输入处加去藕电容；继电器两头并联续流二极管，加光耦与CPU端口阻隔；不运用的CPU端口界说为输出状况；PCB板布局时模仿部分与数字部分作分区处理，模仿信号在模仿区域内布线，数字信号数字区域内布线，二者不进入互相区域内；布线时尽量加粗电源线与地线，信号线走线时走145o线，不走直角线；运用CPU内部看门狗监控程序运转。2软件方面：各路信号收集都运用软件滤波，添加采样值的准确性。经过采纳一系列的办法，产品的抗搅扰功用大幅进步，本产品一次性顺畅经过3C安全认证型式实验。
4 定论
ARD3电动机维护器选用先进的规划方案，集丈量、维护、操控、通讯于一身，产品功用安全牢靠，能够对电动机施行牢靠有用的维护。ARD3电动机维护器在实际运用中完全能够替热继电器、温度继电器等传统的电动机维护产品，代替各种指针式电量表、信号灯、电量变送器等惯例元件，简化电动机操控电路，削减柜内电缆衔接及现场施工量。
