CN101860307A - 用于控制有刷直流管状电机速度的放电回路及其控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明主要涉及一种用于控制有刷直流管状电机速度的放电回路及由其构成的速度控制电路，它包括有刷直流管状电机，取样电路从有刷直流管状电机取样的信号输送至放大电路的输入端，放大电路的信号输出端接电压跟随电路的信号输入端，电压跟随电路的信号输出端接放电回路的信号输入端，放电回路的信号输出端接有刷直流管状电机。优点：一是有刷直流管状电机在大扭矩输出范围的应用中，可以使得电机在提升重物和放下重物的时候，可以使得电机稳定匀速的上升和下降，解决了目前国内外直流减速管状电机只能在小扭矩范围输出的应用难题；二是电路设计新颖、简单、可靠、控制效果好。

Description

用于控制有刷直流管状电机速度的放电回路及其控制电路

技术领域

本发明主要涉及一种用于控制有刷直流管状电机速度的放电回路及由其构成的速度控制电路，主要用于解决有刷直流管状电机悬挂重物的状态下，平稳、匀速下降，属有刷直流管状电机控制电路制造领域。

背景技术

目前，现有的有刷直流管状电机，当电机提升或卷拉重物的时侯，有刷直流管状电机按输出功率特性工作，虽然上升的过程很平稳，但是在下降过程中，由于重物会拖着有刷直流管状电机运转，根据有刷直流管状电机特性，重物会加速度下降，无法实现平稳、匀速下降。如有刷直流管状电机用在卷闸门中，在卷闸门下降时，由于卷闸门拖着有刷直流管状电机加速下降，不可避免地会产生一定的危险性。因此目前在国内外的有刷直流管状电机只能在小扭矩输出范围内生产，如直径为45mm的有刷直流管状电机的扭矩仅为8牛米，无法在大扭矩的输出范围内应用。

发明内容

设计目的：避免背景技术中的不足之处，设计一种能够解决有刷有刷直流管状电机悬挂重物的状态下，平稳、匀速下降的一种用于控制有刷直流管状电机速度的放电回路及由其构成的速度控制电路。

设计方案：为了实现上述设计目的。本发明提供一种控制电路，该控制电路不仅能实现有刷有刷直流管状电机的正常上下控制，而且实现了有刷直流管状电机超大转矩控制，有效解决了有刷直流管状电机在大负荷情况下，下降过程的加速问题，保持平稳匀速的下降。

由于有刷直流管状电机在提升重物和放下重物的时候，它产生的力矩是不一样的，有刷直流管状电机在提起重物是产生和转动一样方向的力矩，在放下重物时是产生和转动方向相反的力矩，也就是制动力矩，这个制动力矩和重物在重力的作用下产生的力矩相等，合力矩为零，这样才能产生物体的匀速下降。当重物在重力的作用下产生的力矩大于有刷直流管状电机产生的是制动力矩时候，有刷直流管状电机处于放电状态，重物在下降过程中，就会产生加速度，速度也会越来越快。

为实现有刷直流管状电机速度的控制，保持电机稳定匀速的运转。本控制电路在有刷直流管状电机控制电路中串接一个电阻(放电电阻)，构成放电回路。当有刷直流管状电机在提升重物的时候，放电回路断开；当有刷直流管状电机在放下重物的时候，若重物在重力的作用下产生的力矩仍然小于有刷直流管状电机产生的最大的制动力矩时候，放电回路断开；若重物在重力的作用下产生的力矩大于有刷直流管状电机产生的最大的制动力矩时候，放电回路开始工作，增加制动力矩，保持重力的作用下产生的力矩和有刷直流管状电机产生的制动力矩平衡，从而使得有刷直流管状电机稳定匀速下降。

技术方案1：用于控制有刷直流管状电机速度的放电回路，它包括有刷直流管状电机控制电路，在有刷直流管状电机控制电路的控制回路的输出端与电源负极之间串接一个电阻，构成电机发电时候的放电回路。

技术方案2：用于控制有刷直流管状电机速度的放电回路，放电回路由电阻R1、R2、电容C5、三极管Q1构成，Q1集电极与R2一端、C5正极连接且接直流电源正极及采样电路中R5的一端，R2另一端、C5负极连接且接R1一端及直流电源负极，R1另一端接Q1的发射极。

技术方案3：由放电回路构成的有刷直流管状电机速度控制电路，它包括有刷直流管状电机，取样电路从有刷直流管状电机取样的信号输送至放大电路的输入端，放大电路的信号输出端接电压跟随电路的信号输入端，电压跟随电路的信号输出端接放电回路的信号输入端，放电回路的信号输出端接有刷直流管状电机。

技术方案4：有刷直流管状电机速度的控制方法，取样电路从有刷直流管状电机取样的信号经过放大电路放大后且经电压跟随电路跟随，控制放电回路的工作与否，达到控制有刷直流管状电机稳定匀速下降。

本发明与背景技术相比，一是有刷直流管状电机在大扭矩输出范围的应用中，可以使得电机在提升重物和放下重物的时候，可以使得电机稳定匀速的上升和下降，解决了目前国内外不刷直流减速管状电机只能在小扭矩范围输出的应用难题；二是电路设计新颖、简单、可靠、控制效果好，如直径为45mm的有刷直流管状电机，采用本申请技术方案后，其控制扭矩可达50牛米，取得了意想不到的技术效果。

附图说明

图1是由达林顿管构成的控制有刷直流管状电机速度的放电回路示意图。

图2是由继电器构成控制有刷直流管状电机速度的放电回路示意图。

图3是由放电回路构成的有刷直流管状电机速度控制电路方框示意图。

图4是由放电回路构成的有刷直流管状电机速度控制电路原理图。

图5是有刷直流管状电机速度控制电路应用示意图。

具体实施方式

实施例1：参照附图1。用于控制有刷直流管状电机速度的放电回路，它包括有刷直流管状电机控制电路，在有刷直流管状电机控制电路的控制回路的输出端与电源负极之间串接一个电阻，构成电机发电时候的放电回路。

实施例2：在实施例1的基础上，用于控制有刷直流管状电机速度的放电回路，它包括有刷直流管状电机控制电路，放电回路由电阻R1、R2、电容C5、三极管Q1构成，Q1集电极与R2一端、C5正极连接且接直流电源正极及采样电路中R5的一端，R2另一端、C5负极连接且接R1一端及直流电源负极，R1另一端接Q1的发射极。所述三极管Q1为达林顿管。

实施例3：在实施例1的基础上，参照附图2。由继电器输出端与电源负极间串接电阻构成构成电机发电时候的放电回路。

实施例4：参照附图3和4。由放电回路构成的有刷直流管状电机速度控制电路，它包括有刷直流管状电机，取样电路从有刷直流管状电机取样的信号输送至放大电路的输入端(电机两端并接一个采样电路)，放大电路的信号输出端接电压跟随电路的信号输入端，电压跟随电路的信号输出端接放电回路的信号输入端，放电回路的信号输出端接有刷直流管状电机。所述采样电路由电阻R3、R4、R5、R6、二极管D4、D5、整流桥D1组成，电阻R3、R4的连接点与放大电路中电阻R7的一端连接，电阻R5、R6的连接点与放大电路中电阻R9的一端连接，电阻R4、R6连接点并接接地。所述放大电路通过电阻R7、R8、R9、R10和(LM358)运放A1构成，电阻R7的一端与R3、R4的连接点连接，另一端与运放A1的2脚和电阻R8的一端连接，R8发热另一端与运放A1的1脚及电压跟随电路中运放A2的5脚连接，R9的另一端与R10一端及A1的3脚连接，R10另一端接地。所述电压跟随电路由(LM358)运放A2构成，A2的6脚与7脚连接接放电回路中三极管的基极。。

如图5所示，电机工作过程，电机正转，拖动重物上升；电机反转，重物下降。如图4所示，控制器在电机电源输入端AB采样电压，经过电阻R3和R4分压后，即a点电压输入到运放的2脚，电机两端采样电压经过D1整流桥，再经电阻R5和R6分压后，即b点电压输入到运放的3脚。由R7、R8、R9、R10电阻和运放A1构成差分放大电路，运放A2构成电压跟随器。另外，R2、C5、Q1、R1组成电机放电时候的放电回路，将发出的电通过电阻R1消耗。

当电机正转拖重物上升的时候，由于不存在放电状态，采集点输入端电压与电机两端电压有个压差，导致a点电压和b点电压也有压差，但是a点电压高于b点电压，所以运放A1输出的是低电平，经过电压跟随器，输入到Q1，Q1截止，这样放电回路就不工作。

当电机带重物下降的时候，若负载很轻，重物在重力的作用下产生的力矩仍然小于电机产生的是制动力矩时候，电机仍未进入放电状态，这时候，a点电压仍高于b点电压，所以运放A1输出的是低电平，经过电压跟随器，输入到Q1，Q1截止，这样放电回路仍然不工作。

当电机带重物下降的时候，若负载很重，重物在重力的作用下产生的力矩大于电机产生的是制动力矩时候，电机进入放电状态，这时候，电机两端电压电压要高于电机电源输入端电压，这样，两处的采集电压经过分压电阻后，b点电压高于a点电压，所以运放A1输出的是高电平，经过电压跟随器，输入到Q1，Q1导通，这样放电回路就开始工作，放电机相当于带了负载，从而电机速度下降。电机速度下降后，电机两端的电压也随之下降，当达到与输入端电压平衡的时候，运放A1输出低电平，从而Q1截止，放电回路断开。随着重物的下降，放电回路也是始终这样周而复始的在工作，从而使得电机保持匀速的下降。

实施例5：在实施例1-4的基础上，有刷直流管状电机速度的控制方法，其特征是：取样电路从有刷直流管状电机取样的信号经过放大电路放大后且经电压跟随电路跟随，控制放电回路的工作与否，达到控制有刷直流管状电机稳定匀速下降。

当电机在提升重物的时候，放电回路断开；当电机在放下重物的时候，若重物在重力的作用下产生的力矩仍然小于电机产生的最大的制动力矩时候，放电回路断开；若重物在重力的作用下产生的力矩大于电机产生的最大的制动力矩时候，放电回路开始工作，增加制动力矩，保持重力的作用下产生的力矩和电机产生的制动力矩平衡，从而使得电机稳定匀速下降。

在有刷直流管状电机电源输入端AB采样电压且经过电阻R3和R4分压后，将R3、R4的连接点a电压输入到运放A1的2脚，有刷直流管状电机两端采样电压经过D1整流桥，再经电阻R5和R6分压后，R5、R6的连接点b电压输入到运放A1的3脚，经过差分放大电路和电压跟随器，将放电回路发出的电通过电阻R1消耗；

当有刷直流管状电机正转拖重物上升的时候，采集点输入端电压与直流管状电机两端电压有个压差，导致a点电压和b点电压也有压差，当a点电压高于b点电压时，运放A1输出的是低电平，经过电压跟随器，输入到Q1，Q1截止，放电回路不工作；

当有刷直流管状电机带重物下降的时候，若负载很轻，重物在重力的作用下产生的力矩小于有刷直流管状电机所产生的制动力矩时，有刷直流管状电机仍未进入放电状态，此时a点电压仍高于b点电压，运放A1输出的是低电平，经过电压跟随器，输入到Q1，Q1截止，放电回路仍然不工作；

当有刷直流管状电机带重物下降的时候，若负载很重，重物在重力的作用下产生的力矩大于有刷直流管状电机所产生的制动力矩时，有刷直流管状电机进入放电状态，此时有刷直流管状电机两端电压电压要高于有刷直流管状电机电源输入端电压，当两处的采集电压经过分压电阻后，b点电压高于a点电压，运放A1输出的是高电平，经过电压跟随器，输入到Q1，Q1导通，放电回路就开始工作，放电机相当于带了负载，从而使有刷直流管状电机速度下降，有刷直流管状电机速度下降后，导致有刷直流管状电机两端的电压也随之下降，当达到与输入端电压平衡的时候，运放A1输出低电平，从而Q1截止，放电回路断开，随着重物的下降，放电回路也是始终这样周而复始的在工作，从而使得有刷直流管状电机始终保持平稳、匀速的下降。

需要理解到的是：上述实施例虽然对本发明作了比较详细的文字描述，但是这些文字描述，只是对本发明设计思路的简单文字描述，而不是对发明设计思路的限制，任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于控制有刷直流管状电机速度的放电回路，它包括有刷直流管状电机控制电路，其特征是：在有刷直流管状电机控制电路的控制回路的输出端与电源负极之间串接一个电阻，构成电机发电时候的放电回路。

2.一种用于控制有刷直流管状电机速度的放电回路，其特征是：放电回路由电阻R1、R2、电容C5、三极管Q1构成，Q1集电极与R2一端、C5正极连接且接直流电源正极及采样电路中R5的一端，R2另一端、C5负极连接且接R1一端及直流电源负极，R1另一端接Q1的发射极。

3.根据权利要求2所述的用于控制有刷直流管状电机速度的放电回路，其特征是：所述三极管为达林顿管。

4.一种由放电回路构成的有刷直流管状电机速度控制电路，它包括有刷直流管状电机，其特征是：取样电路从有刷直流管状电机取样的信号输送至放大电路的输入端，放大电路的信号输出端接电压跟随电路的信号输入端，电压跟随电路的信号输出端接放电回路的信号输入端，放电回路的信号输出端接有刷直流管状电机。

5.根据权利要求4所述的由放电回路构成的有刷直流管状电机速度控制电路，其特征是：所述采样电路由电阻R3、R4、R5、R6、二极管D4、D5、整流桥D1组成，电阻R3、R4的连接点与放大电路中电阻R7的一端连接，电阻R5、R6的连接点与放大电路中电阻R9的一端连接，电阻R4、R6连接点并接接地。

6.根据权利要求4所述的由放电回路构成的有刷直流管状电机速度控制电路，其特征是：所述放大电路通过电阻R7、R8、R9、R10和运放A1构成，电阻R7的一端与R3、R4的连接点连接，另一端与运放A1的2脚和电阻R8的一端连接，R8发热另一端与运放A1的1脚及电压跟随电路中运放A2的5脚连接，R9的另一端与R10一端及A1的3脚连接，R10另一端接地。

7.根据权利要求4所述的由放电回路构成的有刷直流管状电机速度控制电路，其特征是：所述电压跟随电路由运放A2构成，A2的6脚与7脚连接接放电回路中三极管的基极。

8.一种有刷直流管状电机速度的控制方法，其特征是：取样电路从有刷直流管状电机取样的信号经过放大电路放大后且经电压跟随电路跟随，控制放电回路的工作与否，达到控制有刷直流管状电机稳定匀速下降。

9.根据权利要求8所述的有刷直流管状电机速度的控制方法，其特征是：当电机在提升重物的时候，放电回路断开；当电机在放下重物的时候，若重物在重力的作用下产生的力矩仍然小于电机产生的最大的制动力矩时候，放电回路断开；若重物在重力的作用下产生的力矩大于电机产生的最大的制动力矩时候，放电回路开始工作，增加制动力矩，保持重力的作用下产生的力矩和电机产生的制动力矩平衡，从而使得电机稳定匀速下降。

10.根据权利要求9所述的有刷直流管状电机速度的控制方法，其特征是：在有刷直流管状电机电源输入端AB采样电压且经过电阻R3和R4分压后，将R3、R4的连接点a电压输入到运放A1的2脚，有刷直流管状电机两端采样电压经过D1整流桥，再经电阻R5和R6分压后，R5、R6的连接点b电压输入到运放A1的3脚，经过差分放大电路和电压跟随器，将放电回路发出的电通过电阻R1消耗；

当有刷直流管状电机正转拖重物上升的时候，采集点输入端电压与有刷直流管状电机两端电压有个压差，导致a点电压和b点电压也有压差，当a点电压高于b点电压时，运放A1输出的是低电平，经过电压跟随器，输入到Q1，Q1截止，放电回路不工作；

当有刷直流管状电机带重物下降的时候，若负载很轻，重物在重力的作用下产生的力矩小于有刷直流管状电机所产生的制动力矩时，有刷直流管状电机仍未进入放电状态，此时a点电压仍高于b点电压，运放A1输出的是低电平，经过电压跟随器，输入到Q1，Q1截止，放电回路仍然不工作；

当有刷直流管状电机带重物下降的时候，若负载很重，重物在重力的作用下产生的力矩大于有刷直流管状电机所产生的制动力矩时，有刷直流管状电机进入放电状态，此时有刷直流管状电机两端电压电压要高于有刷直流管状电机电源输入端电压，当两处的采集电压经过分压电阻后，b点电压高于a点电压，运放A1输出的是高电平，经过电压跟随器，输入到Q1，Q1导通，放电回路就开始工作，放电机相当于带了负载，从而使有刷直流管状电机速度下降，有刷直流管状电机速度下降后，导致有刷直流管状电机两端的电压也随之下降，当达到与输入端电压平衡的时候，运放A1输出低电平，从而Q1截止，放电回路断开，随着重物的下降，放电回路也是始终这样周而复始的在工作，从而使得有刷直流管状电机始终保持平稳、匀速的下降。

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