單片機在電動機節能控制中的應用

張楊 劉丹 渤海理工職業學院 機電工程系

在電動機節能控制中，單片機的應用具備高效性、便捷性、控制效果明顯等優勢。在社會大力踐行“節能減排”理念的背景下，絕大多數使用者比較注重能耗問題。針對缺乏必要節能控制系統的電動機而言，考慮到其抗干擾能力、可靠性能表現不佳。在以前研究過程中，單片機電動機節能控制系統存在較多的應用問題?；诖?，本文將重點討論節單片機在電動機節能控制中的應用。在研究討論中可知，雖然，應用單片機可以起到一定節能控制作用，但是電動機整體穩定性仍然沒有提高。為了從根本上避免發生上述問題，應當以建設新型節能控制系統為目的，著重進行電動機抗干擾能力、可靠性的提升，充分利用單片機的巨大優勢。利用節能控制模塊，可以對電動機，展開節能化的控制與操作。而單片機監控模塊，可以提供數據顯示功能，對電動機進行實時化監控與控制，促使電動機節能控制系統提高抗干擾性能、可靠性能。

一、單片機技術定義

由于單片機內部結構具備明顯地高效、便捷的優勢，具有控制效果明顯、獨立性較強的特點，所以在實踐部署環節，具有顯著的應用優勢和普適性。首先，單片機需要結合具體指令信息，進行信號處理工作；其次，利用CPU 對內部組件進行協調，最大限度使復雜化任務，逐一分解為較為單一的指令，然后以此為基礎完成分配；再次，在系統運行結束時，需要將相關信息存放至單片機內部，然后根據既定流程完成基礎指令的傳送工作，實現接收與處理外在任務目標?？紤]到單片機屬于易部署、可拓展性強的應用技術，其具有多元化發展的基礎性特征，可以將其應用于多個領域。

二、單片機應用特征和優勢

（一）單片機應用特征

1.拓展特征

首先，單片機本質上具有完備的基礎功能結構，是可以實現利用拓展性編寫方式方法，在多個目標場景下，高質量完成和執行相關任務的目的。

其次，進一步整合數據內容進行存儲或上傳，充分借助單片機可以有效提高相關系統拓展性的作用，實現高效率、高質量操作的目標。

最后，利用單片機可以結合智能化的現實需求，對電動機內部模塊運作方式，展開針對性配置工作，促使其實現多樣化功能目標，具有明顯提高電動機經濟效益的作用。

2.集成特征

第一，與其他系統架構相對比，單片機屬于高度集成化功能框架。所以，應用單片機，可以有效提高電動機設備工作效率，能夠高質量解決電動機在實踐應用環節，現存的集成化任務需求問題，進而構建完整的智能化電動機體系。

第二，單片機可以將子系統整合至電動機系統架構內，能夠最大限度實現節約成本、增強系統穩定性的作用，進而為后續維護環節，提供比較高效率的支持和保證。

3.適用特征

其一，單片機整體結構相對簡單，同時具有基礎功耗低的優勢，能夠以相對比較集中化的架構，加快實現復雜性功能需求。因此，在電動機系統框架中，利用單片機技術方案，具有顯著提高電動機設備適用性的效果，能夠保證其能夠應用于諸多惡劣條件。比如：高溫、高濕度、強振動環境等。

其二，通過科學部署單片機技術應用方案，電動機基礎適用性能夠得到明顯增強，有助于社會層面得到廣泛應用和普及，有助于實現電動機理想的節能控制目標。

（二）單片機應用優勢

1.適應性廣

現階段，隨著單片機發展速度的加快，以及智能化水平的提高，單片機的品牌和種類正逐漸增多。與此同時，社會市場已經認可了單片機，其應用范圍已經普及、影響了日常生活、生產多個領域。比如：航空航天領域、玩具設施等，單片機的應用身影隨處可見。再比如：通過分析德州儀器的單片機可知，其被廣泛應用于工業生產。并且，不同類型的單片機對于自身應用環境存在差異性適用特點，所以具有適應性非常廣的優勢。

2.單片機使用周期長

在科學技術水平飛速發展的時期，MPU 的更新速度逐漸加快，正以每半年或一年多速度推出新產品。與此同時，在一定程度上延長了單片機的使用壽命。比如：至今，老式單片機已經出現了20 年左右，但是它的身影仍然可以見到。而現如今，芯片技術的持續性進步，單片機還可以利用科技手段完成升級換代的需求，并能夠在各個領域得到更好的利用。這就表明，單片機技術具有更加穩定，使用壽命更長的應用優勢。

3.運算速度快

從本質上說，單片機屬于可以用來編程的一種微型處理器，因此，單片機具有運算速度快點特點。另外，為了發揮單片機的最大化作用，在保證單片機基礎性能的同時，還需要在單片機運行過程中不斷降低其噪聲水平以及時鐘頻率。比如：80MCS-51 系列AT89C51 芯片類型的單片機，就很好地滿足了時鐘頻率有效降低，減少對其正常工作需求的影響，并且顯著促使單片機工作速度的提升。

4.低噪音和高可靠性

由單片機組成的電動機系統中，由于幾乎為零的工作噪聲是單片機系統的核心。在科學技術不斷進步的期間，新的應用方法不斷出現，同時又被廣泛使用。是可以實現生產出低噪音、高可靠產品的條件，是提高電動機抗干擾能力的保證。

5.單片機集成多元控制模塊

以MCS-51 系列AT89C51 芯片的單片機為例，由于該單片機芯片，自身具有8 位CMOS 微處理器，能夠有效維持低壓高性能的趨勢。另外，集成了4KB 只讀閃存程序存儲器模塊、定時器/計數器模塊，通信端口模塊等是該單片機芯片的最大優勢，可以明顯提高電動機節能控制水平。

三、電動機使用過程中關鍵問題

（一）配套的電動機功率大

第一，為了長時間維持大型機電設備的正常運行狀態，在使用電動機期間，必須按照最大負載，多方位考慮其設備配置使用的功率。第二，機電設備在正常工作時，如果其配置電動機帶動負載比較小，對應的會較少出現重載狀態情況。比如：在慣性負載影響下，電動機組啟動初期負載相對大，此時不配置較大功率的電動機，將無法進行重載啟動工作。

（二）長時間輕載運行

絕大多數機電設備大部分時間均處在準備狀態、等待狀態、備料狀態。與此此時，范圍內的電動機處于整個空載狀態。如果在空載時經常出現開、停機舉動，可能會給電動機正常使用及生產帶來負面影響。針對此種問題，為了有效提高電動機生產的安全、可靠，要求設備長時間處在空載運行狀態。

（三）無規律變化電動機負載

由于生產工藝的影響，在實際布置的機電設備，可能因為配置的電動機負載變化相對大、無規律、功率較低，所以無法滿足生產的實際需要。所以，必須配置功率較大的電動機。同時，需要預留一定的余量，最大程度保證電動機超負載運行需要得以滿足。

四、單片機在智能電子產品中的應用基礎

各種電動機的使用和操作產生的數據總量，在社會發展和進步的過程中，處于繼續增長的發展狀態。因此，只有嚴格執行復雜的計算程序后，才能有效保證電動機的操作合理。對此，加強和改善傳統的操作和管理電動機方式十分重要。其中，應用單片機技術，可以結合其收集，計算和存儲數據的功能。能夠在電動機集成電路芯片附著部分數據，通過發布算術指令，確保電動機運行期間產生的數據得到精準計算，有助于實現電動機的智能化、快速化的控制功能?？傮w而言，電動機的智能水平在單片機技術應用期間，得到了提高。而且，單片機技術不僅可以使電動機使用壽命和運行效率得到提高，同時還具有延長電動機提高計算速度的優勢。利用單片機技術，通常需要設置集成電路，以及其他高度集成的功能模塊，在電動機節能控制系統設計，其節能控制主要包括以下三種：其一，將單片機輸出電壓作為現階段電動機的基準電壓；其二，單片機需要考慮結合專用芯片；其三，單片機直接控制型。在應用過程中，必須做好電動機節能控制處理。需要注意的是，電動機節能控制系統的優化設計包括節能控制，以及單片機監控等方面。其中，利用節能控制模塊，控制與操作電動機；利用單片機監控模塊，不僅可以實時化監控與控制電動機，還可以有效顯示多種數據。

五、單片機在智能電子產品中的實際應用

（一）節能控制模塊設計

由于模塊對單片機電動機在應用期間，具有控制效果高的特點。所以，在電動機節能控制模塊，可以采用低能耗直流電的輸出方式進行設計。結合實際可知，其模塊工作原理如下：確保節能控制模塊得到正?？刂?，為節能控制系統展開有效電動機管控提供便利，同時能夠輸出到電動機節能控制模塊。其中，電動機內部脈沖寬度可以調制的功能，提高可靠性。對于脈沖寬度調制電路，能夠利用電動機促使其內部直流電轉化為機械能，針對直流電存在的故障電壓還可以進行有效采集，避免發生電動機元件受損問題，長期維持正常、穩定地電動機節能控制系統運行狀態。利用脈沖寬度，進一步調制電動機電路，促使電流進入到電動機節能控制模塊內。利用控制模塊，可以實現檢測直流電控制的目的，具有自動化水平較高的特點。也可以最大限度檢測直流電誤差，進而消除誤差。最后，為了將直流電轉化為機械能，可以利用節能控制模塊、脈沖寬度調制電動機電路。在轉換操作環節，一旦出現嚴重的故障電壓問題，則會自動停止轉化操作。而為確保其恢復正常，需要針對故障電壓序列進行采集工作。同時，為完成整個轉換操作，需要將恢復信息發送到節能控制模塊。而變壓器在運行過程中，首先，借助物理簡諧振動，降低電動機能源消耗，進而避免電動機受到高耗能影響。其次，由于變壓器較少會出現電磁干擾問題，在運行過程中，能夠提高節能控制系統應用效果。最后，做好檢測與檢查工作，同時通過脈沖寬度調制電路傳輸機械能，逐漸傳輸到節能控制監控模塊中，利用低能耗方式，減少各種高耗能因素。

（二）單片機監控模塊設計

在利用節能控制系統，有效控制單片機電動機的過程中，可以實現實時化控制電動機的目的。在電動機中，由于有多個異常狀態電路節點，所以會導致節點控制難度整體性、持續性增加問題。然而通過電動機節能控制系統，能夠對電動機進行擴展處理，通過建立高效、高質量的節能控制監控模塊。該模塊包括以下幾個方面：顯示器、編譯器、存儲器。利用電動機節能控制模塊，能夠以相對直觀的數據信息方式，將電動機低能耗直流情況顯示于在節能控制監控模塊顯示器中。節能控制工作人員在使用期間，需要利用顯示器的顯示數據，明確電動機節能控制系統實際的節能功效。通過電動機節能控制模塊，實現動態化監控單片機電動機。而單片機節能控制監控模塊存儲器在靜態時，可以實現直流電數據實時監測，具有存儲效率非常高的特點。如果電動機工作效率整體偏低，可以減少至少90%的能量能耗，滿足應用節能控制系統的需求。對于電動機來說，利用節能控制監控模塊，可以在較短時間內調用監控數據，有助于滿足節能控制便利性操作需求，進而確保電動機節能控制系統提升工作效率。

（三）節能控制系統軟件設計

首先，通過必要的軟件設施，有助于加強節能控制模塊在運行過程中的規范性特征。當節點數據，符合標準條件要求時，可以保證電動機節能控制系統軟件控制流程的高質量運行。其中，該系統的控制流程如下：第一，利用系統軟件，準確地計算出電動機節能控制節點數量以及最大承載。第二，通過顯示器，從根本上滿足各個節點負載量實時顯示的需求。第三，在電動機節能控制環節，各個節點由于具有備差異性的實時負載值。第四，在處理不同節點時，節能控制系統所耗用時間也略有差異，會導致整個系統效率的下降?；诖?，為了確保電動機系統提高實際處理效率，還需要進一步應用智能化軟件，限制不同節點的處理時間。另外，如果節點的實時負載量占比約50%，此時可以利用軟件實現隨意調取節點數據的需要。同時，針對節點負載用時的超標問題，必須進行全面、及時地分析和處理。如果超出規范標準限制，則要保證電動機節能控制系統工作效率的穩步提升。如果沒有超出規定地標準限制，可以考慮采取正常安裝流程進行，進而滿足節能控制操作需求。但還需注意，在節能控制系統實際開展前，還應多角度考慮單片機的節能控制問題。

六、結語

綜上所述，在現代社會持續性推進“節能減排”理念的時候，單片機在電動機節能控制中的應用具備高效性、便捷性、控制效果明顯等優勢，能夠有效將其與智能化、先進化應用目標、方案進行結合，本文針對電動機節能控制技術應用單片機技術進行多角度研究，通過分析單片機技術定義、單片機應用特征和優勢、電動機使用過程中主要問題，提出單片機在電動機節能控制中的應用對策，以期充分利用單片機的巨大優勢，促使電動機節能控制系統提高抗干擾性能、可靠性能。