分享好友 方案首页 频道列表

台达变频器在跑步机控制系统中的应用

2012-04-15DELTA—中达电通股份有限公司

摘 要:随着生活水平的提高,人们越来越重视自身的身体健康,更热衷于参加各种体育运动,其中借助跑步机进行锻炼,其运动形式简单,适合在家庭或者健身房室内使用。本文对台达变频器在跑步机控制系统中的应用相关问题作了简要讨论。

1 引 言

  用跑步机比在户外路面上跑最大的好处就是跑步机提供了避震效果,大量消除了每一步伐的反作用冲击力,保护了你的膝盖关节,因此近年来倍受欢迎。跑步机的基本功能就是构建一条运动的跑道(跑步带),跑道的运动方向与运动者的跑动方向相反,但速度必须自动保持一致,这样就使得运动者能够在原地进行跑步锻炼了。如果说马达是跑步机的心脏,那么机电系统的功能就是跑步机的心肺功能。完善的机电系统,可以充分地发挥马达的功率效能。跑步机所使用的机电系统也在与时俱进,由早期的SCR系统发展到目前的PWM系统。现在市面上的跑步机大都使用PWM系统,比起旧式的SCR系统,现代跑步机的跑感更佳,跑起来更平畅自然,应用台达变频器研制的跑步机如图1所示。




台达跑步机专用变频器的特点

  变频器是跑步机的核心,与市场上其它跑步机相比,台达生产的跑步机专用变频器针对性强,完全符合跑步机的运行特性,该变频器在以下几个方面有其独特的优势。

1 提供较宽的载波频率范围

  由于使用环境以及使用对象的特殊性,跑步机的控制性能有区别于其它电机控制的特殊要求。跑步机一般的使用环境是在室内,对于静音也有特别的要求。跑步机以马达带动驱动皮带,再透过滚筒来运转跑步带,这一系列的机电及机械运作过程,会产生一定的声响。如果使用变频器来控制电机,电机在运转的过程中会发出一种高频的啸叫声,这种啸叫声称为电磁噪音。该种噪音容易使人产生焦躁的情绪,而且这种噪音一般很难被其它声音掩盖。消除噪音的方法是调整变频器的载波频率,通常能够调整的最大值为15kHz。在其它的环境中,将载波频率调整到最大(15kHz),就可能满足使用者的要求,这时电机发出的噪音并不明显。现在各生产厂家对于机械部分都采取了一些防噪的措施,因此跑步机使用的环境背景噪音都比较小,这就使得原本在其它场合不是很明显的电磁噪音特别的刺耳。针对这种特殊需求,台达跑步机专用变频器将载波频率的可调整最大值上升到16kHZ,再一次降低了电机发出的噪音分贝,使得运动者能够在更加良好的环境中锻炼身体。

2 控制方式为SPWM,提供无速度矢量控制方式

  该控制方式在不需要外部转速反馈的情况下(对于外部接线没有任何增加),可得到比较硬的机械特性。矢量控制方式的运用,使异步电动机的低频工作特性达到了十分完美的地步,与直流电动机相比,已经毫不逊色了。在低频力矩方面,能够提供5Hz时150%的额定输出力矩。

3 提供较低的瞬间低电压准位值

  因为跑步机使用的场所为一般住宅或运动中心,其使用的电源为一般市电。当负载在无法预知使用者的设定速度以及使用者的体重情况下,设计者必须考虑该类变数的影响,该变数将有可能造成瞬间低电压侦测动作。为防止Lv侦测动作,台达跑步机专用变频器增加了一个参数:Lv准位设定。根据客户的实际使用情况设置这个参数,能够将低电压报警的电压值自由设定,让由于突发性负载原因造成停机的可能性大幅降低。

4 提供标准的485通讯接口

  使用标准的485通讯接口,可使调试和使用过程变得动更加简单方便,原本每一台变频器都需要手工设置参数,现在只需要执行下载参数,该参数就会快捷地写入到变频器中,减轻了调试人员的重复劳动量;在配线方面也更加简洁,485通讯只需要连接两根信号线(SG+/SG-)。由于变频器本身就是一个干扰源,485接口在抗干扰能力上比模拟量输入强。

5 在485通讯控制的方式下,外部端子能够接受EF信号

  跑步机在正常运行的情况下是看不出这个功能的重要性的,但是一旦出现问题,例如最严重的就是当控制器死机时,电机的运转不受控制,这种情况很容易对锻炼者造成身体的伤害。如果能够提供一个功能,直接命令变频器停止输出(停止工作),让电机自由停车,就会减小出现异常情况对人身造成伤害的可能性。一般情况下,都需要增加其它低压电器来切断电机的电源;而台达变频器却能够在不需要增加电器组件的情况下实现这个功能,减少跑步机的硬件成本以及维护工作量。

3 调试与运行

  为了达到跑步机性能的最佳化,在使用可以从以下方面调整台达跑步机专用变频器参数:选择向量控制 P105=01;输入电机的基准电压,频率,电流(P04,P05,P52);自动量测电机参数;输入电机的额定转差;观察运转时空载和负载电流的大小和波动;如果出现噪音问题,可调整载波频率;如果出现负载运转过程中自动停机问题,可调整Lv准位值。这些在台达跑步机的随机使用说明中都给出详细的指导说明。

4 结束语
  上述对跑步机控制系统中的应用相关问题作了简要讨论,其中核心的问题是如何正确使用变频器,使跑步机发挥最佳的性能,由于台达跑步机充分考虑了各种运行特性,克服了市场上一般跑步机的缺陷,因而台达跑步机更受客户欢迎。

收藏
神州普惠试验检验管理解决方案
试验检验管理系统TCM紧紧围绕产品生产试验检验的全过程进行系统规范的监控和管理,有力的监管了整个试验检验过程、协调组织了试验检验工作的开展、规范了试验检验过程的管理,同时还以方便高效的手段,整理和收集了全部试验检验过程的信息数据。

0评论2014-03-24

宏电工业级TD无线路由器应用于交警局电子警察项目
“电子警察”是高科技的交通管理手段,也是道路交通技术监控系统的重要环节,是智能交通系统建设的重要组成部分。它以其无人值守、自动记录、容量大、无需当场处罚、便于管理等优点成为交通管理工作中必不可少的装备。

0评论2013-02-27

领邦公布新型全自动检测方案:弹丸尺寸的快速检测
近日,北京领邦仪器技术有限公司(后文简称“领邦”)公布了一套新型的全自动检测方案——弹丸尺寸检测系统。该系统是一套在线全自动终检设备,采用激光扫描的方式,在计算机中还原炮弹外形,能够实现炮弹外形尺寸和形位公差的快速检测,满足大批量产品的在线自动化检测,避免人为检测造成的误差,同时保证数据的可靠性以及提高数据管理方便性。

0评论2012-08-31

仪器总线技术的回顾与展望
在测试测量领域,仪器总线技术的发展历来是工程师和科学家们最为关心的部分。从上世纪60年代推出的专用于仪器控制的GPIB总线,到现在被广泛使用的 USB、VXI、PXI和最新推出的LXI、PXI Express,不断涌现的新型总线技术在帮助我们的工程师更快捷高效的完成测量任务的同时,也引起了行业内专家们的广泛争论,究竟哪一种总线将会主宰未 来的测试测量领域呢?

0评论2012-05-28

加固电源典型应用方案
美国北大西洋(NAII)公司为军工和航空领域的嵌入式市场所提供的加固电源,类型齐全,无论是标准型产品还是定制型产品,都应有尽有。在国内外航空、航海、舰船等应用中占有及其重要的地位。

0评论2012-05-03

倾角传感器在无人机上的应用
无人驾驶飞机简称无人机,是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。机上无驾驶舱,但安装有自动驾驶仪、程

0评论2012-04-13

倾角传感器在移动通讯车平衡系统上的应用
移动通信基站车是移动通信领域中用于应急通信信道建立的系统集成车辆。主要的功能一般包括GSM、CDMA、3G基站信道的建立、无线计

0评论2012-04-13

倾角传感器在水平平台测量上的应用
在仪器仪表、精密工具、机械制件的检验等行业经常会使用到水平平台,而大理石平台可以作为一个理想的选择,因为大理石的平台是一

0评论2012-04-13

SST倾角传感器在阳光追踪系统上的应用
随着能源的匮乏,人类越来越注重利用新型能源来代替现有的煤、石油原料,利用太阳能获得能源就是一个非常好的办法。阳光追踪器

0评论2012-04-13