芯耀
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電機(jī)控制系統(tǒng)的開發(fā)，需要用到各種電器、設(shè)備，電機(jī)還有高速旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，這些都是影響到安全的重要因素。在開發(fā)過程中，相關(guān)人員一定要小心認(rèn)真，避免各種影響人身安全及設(shè)備安全的問題。
如何確保人身安全
電機(jī)控制系統(tǒng)的開發(fā)，是一個可能涉及到人身安全的嚴(yán)重問題，這也是與其他嵌入式開發(fā)最大的不一樣。確保人身安全，謹(jǐn)慎操作，是每一位從事電機(jī)控制系統(tǒng)開發(fā)與調(diào)試的人員，都需要時刻謹(jǐn)記在心的！
也許有些讀者會認(rèn)為：“我們都是十幾伏的低壓電機(jī)控制系統(tǒng)開發(fā)，不會有什么危險的，只有做高壓電機(jī)控制，才會有被電擊的危險?！逼鋵?shí)，這只是片面看法，不管高壓還是低壓開發(fā)，都會有人身安全的危險，一時的麻痹大意，可能就是付出傷殘甚至生命的代價。
那么，影響人身安全的因素主要有那些什么呢？我們在開發(fā)過程中需要注意什么，才能規(guī)避危險呢？
根據(jù)個人開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，大概歸納了以下幾個因素：
要注意電機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，任何時候都不能直接用手去觸摸這些機(jī)構(gòu)：BLDC電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度一般在幾千轉(zhuǎn)，甚至上萬轉(zhuǎn)；這么高的速度，產(chǎn)生的危害是非?？膳碌模?/p>
如果電機(jī)帶了風(fēng)葉片、螺旋槳等旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，那危險性更大，每次上電運(yùn)轉(zhuǎn)前一定要充分檢查好相關(guān)緊固螺絲，確保好不會甩。特別是新手調(diào)試時，有條件的加上一個金屬屏蔽罩，沒條件的可在上面蓋上一個紙箱，再在紙箱上開一些孔來觀察電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。
如果電機(jī)通過皮帶或連軸器帶動負(fù)載的，同樣要注意，每次上電運(yùn)轉(zhuǎn)前一定要充分檢查好相關(guān)緊固螺絲。
電路板在初次上電前，一定要檢查各個電解電容的極性有無焊反、耐壓值是否大于了實(shí)際電壓值。電機(jī)系統(tǒng)上的電容容量一般都比較大，如果極性焊反了或耐壓不足，上電時，會有爆炸的危險。特別是遇到質(zhì)量無保證的高壓大電解電容，爆炸的威力十分巨大，會嚴(yán)重的傷殘到人身。
在開始調(diào)試一套新板子過程中，如果有高壓大電解電容，建議要先一直用金屬屏蔽罩或一個嚴(yán)密的紙箱罩好，防止爆炸傷人。
在第一次上電前，請充分檢查好接線，并使用一個有限流功能的直流電源（一般可設(shè)置24V、3A以內(nèi)）。在沒有充分熟悉板子情況下，絕對不允許由蓄電池直接供電！
在第一次上電時，建議串入一個指針式電流表，隨時監(jiān)控電流。如果電流過大、有異味或冒煙等異常，請立即關(guān)電。
請慎選擇合適的開關(guān)電源，調(diào)試時確保周圍有良好的絕緣環(huán)境；如在宿舍，居民住宅調(diào)試，請確保房間的漏電保護(hù)開關(guān)是可以及時動作的。如開關(guān)電源長期未用，使用前請先檢測完畢再使用。
如果要調(diào)試一套高壓（大于安全電壓的，一般可認(rèn)為是AC：36V、DC：60V以上的）電機(jī)控制系統(tǒng)，一定要在安全電壓以內(nèi)作初步調(diào)試，有把握后，才可以接到高壓上調(diào)試。對于新手，建議在安全電壓以內(nèi)最少調(diào)試2周后，才可接到高壓上試驗(yàn)。
高壓控制系統(tǒng)的調(diào)試初期，建議不少于2個成員同時參與，每次上電運(yùn)行前，2個成員互相交叉檢查，確認(rèn)安全后，才能合閘上電。
高壓控制系統(tǒng)的調(diào)試初期，一定要在前端接入合適的空氣開關(guān)、漏電保護(hù)開關(guān)及隔離變壓器等保護(hù)措施。有條件的用隔離變頻電源來調(diào)試，會更安全，效果也更好。
在高壓調(diào)試初期，特別是做正弦波的控制的，建議在直流母線（P+）濾波電容之后、到三相橋之前，接入一個專用快速熔斷型保險，或者串入一個100W的白熾燈燈泡（注意一定是白熾燈的，不能是LED燈或其余類型的燈泡），可以有效的防止由于程序錯誤或硬件問題造成上下橋直通炸管的問題。調(diào)試初期串入的白熾燈，只是在新板新程序調(diào)試時暫時用，在硬件和程序正常后，要撤去。
在系統(tǒng)的調(diào)試初期，不建議使用電池供電，特別是嚴(yán)禁采用鋰電池供電，以防止發(fā)生過流爆炸的危險。做電調(diào)或四軸的愛好者請?zhí)貏e注意這一點(diǎn)，不要覺得自己玩的是低壓電沒有危險。謹(jǐn)記每一塊鋰電，都有可能成為一顆炸彈！每開始一個調(diào)試動作前，一定要三思而后行。
調(diào)試過程中，請注意功率管或IPM模塊的溫度。保持外殼溫度<80℃。也不能隨便直接用手去觸摸這些地方，以防燙傷。
電機(jī)運(yùn)行過程中，嚴(yán)禁連接硬件調(diào)試器單步調(diào)試，也不得在調(diào)試器的DEBUG狀態(tài)下全速運(yùn)行電機(jī)。
電機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)調(diào)試，不同于普通嵌入式開發(fā)或PC機(jī)程序開發(fā)，是可能危及生命的，所以千萬不要急于求成。必須熟悉電機(jī)的理論控制原理，在熟悉MCU后，再開始實(shí)際開發(fā)，這可以有效的減少燒管或發(fā)生過流、爆炸等危險。如果條件許可，采購一套成熟的開發(fā)平臺，先在上面學(xué)習(xí)、評估，再開始自己的產(chǎn)品開發(fā)，這樣可以起到事半功倍的作用。
如何采取安全措施
在電機(jī)控制系統(tǒng)開發(fā)及調(diào)試時，做好相對應(yīng)的安全措施，可以最大限度的保證人身安全及設(shè)備安全。本文提到的一些具體的措施，如安全調(diào)試技巧、接線示意圖等，主要是根據(jù)作者個人開發(fā)經(jīng)驗(yàn)歸納的，讀者在實(shí)際應(yīng)用時需要根據(jù)基本原理靈活變通采用。
電機(jī)或旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)要用擋板或屏蔽罩
如果條件簡陋的，可以用厚實(shí)的紙箱罩著。新手或新板調(diào)試時，建議最好先不要帶任何負(fù)載，電機(jī)空載運(yùn)轉(zhuǎn)。等系統(tǒng)完全正常了，再開始一點(diǎn)一點(diǎn)的加大負(fù)載來測試。
低電壓系統(tǒng)的安全措施
對于低電壓系統(tǒng)，要保證設(shè)備安全，防止頻繁燒管、炸管，增加合適的保險、串入電流表是十分有效的應(yīng)對措施。
在新手或新板調(diào)試時，電機(jī)要空載運(yùn)轉(zhuǎn)，保險管選擇比電機(jī)空載電流大3倍的。有條件的，保險管最佳選擇是快速熔斷型的。如果調(diào)試電動車之類的大負(fù)載，在比較熟悉系統(tǒng)后，可以選擇合適的專用低壓直流空氣開關(guān)代替保險，以減少頻繁燒保險、換保險的煩惱。但是，不能用普通家用交流空氣開關(guān)代替保險。
電流表最佳選擇指針式的，量程比電機(jī)額定電流大2~3倍即可。特別在調(diào)試無位置傳感的程序時，不管新手或老手，都建議串聯(lián)一個指針式電流表，當(dāng)發(fā)現(xiàn)電流異常時，馬上關(guān)電檢查。如果沒有指針式電流表，也可以用萬用表的20A電流檔代替。
盡管串有保險及電流表，剛調(diào)試時，仍然建議用優(yōu)質(zhì)的開關(guān)電源供電，不可以直接用電池供電。有條件的，輕載時選用一個功率小的開關(guān)電源調(diào)試，帶載時選用大功率的開關(guān)電源調(diào)試，功率選用的原則是：開關(guān)電源最大電流比電機(jī)空載或帶載的電流大2~3倍。
系統(tǒng)串入保險及電流表的接線示意圖如圖所示：
高電壓系統(tǒng)的安全措施
高電壓的電機(jī)開發(fā)系統(tǒng)，危險性更大，不但隨時可能炸。更要時刻注意隨時可能的觸電的危險！
所以，高電壓的調(diào)試，必須嚴(yán)格遵循前文所提到的幾點(diǎn)，因?yàn)槭玛P(guān)安全重要，這里再重復(fù)一次：
如果要調(diào)試一套高壓（大于安全電壓的，一般可認(rèn)為是AC：36V、DC：60V以上的）電機(jī)控制系統(tǒng)，一定要在安全電壓以內(nèi)作初步調(diào)試，有把握后，才可以接到高壓上調(diào)試。對于新手，建議在安全電壓以內(nèi)最少調(diào)試2周后，才可接到高壓上試驗(yàn)。
高壓控制系統(tǒng)的調(diào)試初期，一定要在前端接入合適的空氣開關(guān)、漏電保護(hù)開關(guān)及隔離變壓器等保護(hù)措施。有條件的用隔離變頻電源來調(diào)試，會更安全，效果也更好。
在高壓調(diào)試初期，特別是做正弦波的控制的，建議在直流母線（P+）濾波電容之后、到三相橋之前，接入一個專用快速熔斷型保險，或者串入一個100W的白熾燈燈泡（注意一定是白熾燈的，不能是LED燈或其余類型的燈泡），可以有效的防止由于程序錯誤或硬件問題造成上下橋直通炸管的問題。調(diào)試初期串入的白熾燈，只是在新板新程序調(diào)試時暫時用，在硬件和程序正常后，要撤去。
接上高壓調(diào)試初期，建議每次都不少于2個成員同時參與，每次上電運(yùn)行前，2個成員互相交叉檢查，確認(rèn)安全后，才能合閘上電。
在技術(shù)支持工作中，遇到過許多用戶，對第一條不理解。他們經(jīng)常會問：“我的電機(jī)是300V的，接入60V能運(yùn)轉(zhuǎn)嗎？”
其實(shí)盡管是高壓的BLDC/PMSM/ACIM電機(jī)，只要加上60V左右的電壓，就可以空載運(yùn)轉(zhuǎn)了，完全可以滿足初期的調(diào)試。
根據(jù)上述4個要點(diǎn)，可以畫出高壓系統(tǒng)調(diào)試接線示意圖，如圖所示：
