CN103368142B - 直流电机堵转保护电路及搜索灯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种直流电机堵转保护电路，包括采样比较模块、采样电阻、继电器、继电器驱动模块以及稳压源；采样比较模块的采样输入端用于连接直流电机的负极，且采样输入端通过采样电阻接地；稳压源连接采样比较模块的基准输入端，用于为采样比较模块提供基准电压；采样比较模块的输出端连接继电器驱动模块，用于在采样输入端的电压高于堵转电压时输出控制信号，控制继电器驱动模块驱动继电器将直流电机的正极与电源输入接口断开；在继电器驱动模块未接收到控制信号时，继电器处于连通电源输入接口与直流电机的正极的状态。本发明还涉及一种搜索灯。本发明通相对于使用保险丝的传统技术，提高了灵敏度，且不易受环境温度影响。

Description

直流电机堵转保护电路及搜索灯

技术领域

本发明涉及保护电路，特别是涉及一种直流电机堵转保护电路，还涉及一种配备有上述直流电机堵转保护电路的搜索灯。

背景技术

电机在工作过程中，例如带动搜索灯转动的过程中，可能会因为搜索灯转动中碰到障碍物而导致电机堵转。此时一般需要停止向电机供电，否则会造成电机的损伤。

一种传统的解决方案是在电机和电源之间串联一根自恢复保险丝，当电机堵转时，电机电流增大，自恢复保险丝过热断开。然而，这种电路灵敏度较低，并受环境温度影响太大，因此有时会无法在堵转时及时断开电路，导致对电机的机械转动部件造成一定的损伤。

发明内容

基于此，有必要针对传统的电机堵转电路灵敏度低的问题，提供一种高灵敏度的直流电机堵转保护电路。

一种直流电机堵转保护电路，包括采样比较模块、采样电阻、继电器、继电器驱动模块以及稳压源；所述采样比较模块的采样输入端用于连接直流电机的负极，且所述采样输入端通过所述采样电阻接地；所述稳压源连接所述采样比较模块的基准输入端，用于为所述采样比较模块提供基准电压；所述采样比较模块的输出端连接所述继电器驱动模块，用于在所述采样输入端的电压高于堵转电压时输出控制信号，控制所述继电器驱动模块驱动继电器将所述直流电机的正极与电源输入接口断开；在所述继电器驱动模块未接收到所述控制信号时，继电器处于连通所述电源输入接口与所述直流电机的正极的状态；所述采样比较模块包括运算放大器、第一限流电阻以及正反馈电阻；所述基准输入端是所述运算放大器的反相输入端，所述采样输入端是所述运算放大器的同相输入端；或所述基准输入端是所述运算放大器的同相输入端，所述采样输入端是所述运算放大器的反相输入端；所述采样输入端与所述直流电机的负极之间接有所述第一限流电阻，所述采样输入端与所述运算放大器的输出端之间接有所述正反馈电阻。

在其中一个实施例中，所述继电器驱动模块包括开关管，所述开关管的控制端连接所述采样比较模块的输出端，所述开关管的输入端通过所述继电器的继电器线圈连接所述电源输入接口，所述开关管的输出端接地。

在其中一个实施例中，所述开关管是NPN型三极管，所述开关管的控制端是所述NPN型三极管的基极，所述开关管的输入端是所述NPN型三极管的集电极，所述开关管的输出端是所述NPN型三极管的发射极。

在其中一个实施例中，所述继电器驱动模块包括第二限流电阻，所述第二限流电阻接于所述开关管的控制端和所述采样比较模块的输出端之间。

在其中一个实施例中，还包括第一开关和第二开关，所述第一开关和第二开关是三端开关，包括一个固定端、第一可动端、第二可动端及一个可动件，所述可动件一端固定连接所述固定端，另一端选择连接所述两个可动端中的一个；所述第一开关的固定端连接所述直流电机的正极，所述第一开关的第一可动端连接所述继电器的常闭触点，并通过所述继电器的动触点连接电源输入接口，使所述继电器的常闭触点与所述直流电机的正极的触点连通，所述第一开关的第二可动端接于所述采样电阻和第一限流电阻之间；所述第二开关的固定端连接所述直流电机的负极，所述第二开关的第一可动端连接所述继电器的常闭触点，所述第二开关的第二可动端接于所述采样电阻和第一限流电阻之间。

在其中一个实施例中，还包括第一二极管、第二二极管以及双向二极管，所述第一二极管的正极接于所述直流电机的正极和第一开关的固定端之间，所述第一二极管的负极接于所述第一开关的第一可动端和所述继电器的常闭触点之间；所述第二二极管的正极接于所述直流电机的负极和第二开关的固定端之间，所述第二二极管的负极接于所述第二开关的第一可动端和所述继电器的常闭触点之间；所述双向二极管接于所述直流电机的正极和负极之间。

在其中一个实施例中，所述稳压源包括三端基准源、第一分压电阻、第二分压电阻以及第三限流电阻；所述三端基准源的阳极接地，所述三端基准源的阴极和参考极通过所述第三限流电阻连接电源输入端；所述第一分压电阻的一端连接所述三端基准源的阴极与所述第三限流电阻之间的公共节点，所述第一分压电阻的另一端连接所述基准输入端和所述第二分压电阻的一端，所述第二分压电阻的另一端连接所述三端基准源的阳极。

在其中一个实施例中，还包括防冲击电容，所述防冲击电容一端接地，另一端接于所述第一限流电阻与所述采样输入端之间。

还有必要提供一种搜索灯。

一种搜索灯，包括用于带动搜索灯转动的直流电机和电连接所述直流电机的上述直流电机堵转保护电路。

上述直流电机堵转保护电路，通过运算放大器采集直流电机的负极的电压，并与基准电压进行比较。当直流电机的负极的电压超过堵转电压时，运算放大器的输出端输出控制信号，通过开关管驱动继电器将电源与直流电机断开。由于是通过运算放大器进行电压采样比较，相对于使用保险丝的传统技术，提高了灵敏度，且不易受环境温度影响。

附图说明

图1是一实施例中直流电机堵转保护电路的结构示意图；

图2是另一实施例中直流电机堵转保护电路的结构示意图；

图3是一实施例中直流电机堵转保护电路的电路原理图；

图4是再一实施例中直流电机堵转保护电路的电路原理图；

图5是另一实施例中直流电机堵转保护电路的电路原理图。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

图1是一实施例中直流电机堵转保护电路的结构示意图，包括采样比较模块、采样电阻R、继电器、继电器驱动模块以及稳压源。采样比较模块的采样输入端用于连接直流电机的负极，且采样输入端通过采样电阻R接地。稳压源连接采样比较模块的基准输入端，用于为采样比较模块提供基准电压。采样比较模块的输出端连接继电器驱动模块，用于在采样输入端的电压高于堵转电压时输出控制信号，控制继电器驱动模块驱动继电器将直流电机的正极与电源输入接口断开。而在继电器驱动模块未接收到控制信号时，继电器处于连通电源输入接口与直流电机的正极的状态。

也就是说，采样比较模块通过采样输入端采集直流电机的负极的电压，并与基准输入端输入的、由稳压源提供的电压进行比较。当直流电机的负极的电压大于预先设定的堵转电压(稳压源提供的电压应略小于该堵转电压)时，采样比较模块的输出端输出控制信号，控制继电器驱动模块驱动继电器动作，断开电源输入接口与直流电机的正极的连接。

图2是另一实施例中直流电机堵转保护电路的结构示意图，在该实施例中，继电器驱动模块包括开关管，开关管的控制端连接采样比较模块的输出端，开关管的输入端通过继电器的继电器线圈连接所述电源输入接口，开关管的输出端接地。

图3是一实施例中直流电机堵转保护电路的电路原理图。在该实施例中，开关管是NPN型三极管Q1，开关管的控制端是NPN型三极管Q1的基极，开关管的输入端是NPN型三极管Q1的集电极，开关管的输出端是NPN型三极管Q1的发射极。继电器驱动模块还包括第二限流电阻R1，第二限流电阻R1接于三极管Q1的基极和采样比较模块的输出端之间。

可以理解的，在其它实施例中，开关管也可以替换为PNP型三极管，或MOSFET等其他开关器件。可以理解的，若开关管的极性替换，则电路结构需要进行相应调整(例如继电器由常闭替换为常开)。

在图3所示实施例中，采样比较模块包括运算放大器U1、第一限流电阻R4以及正反馈电阻R3。基准输入端是运算放大器的反相输入端，采样输入端是运算放大器的同相输入端，同相输入端与直流电机MG1的负极之间接有第一限流电阻R4，同相输入端与运算放大器的输出端之间接有正反馈电阻R3。

在图3所示实施例中，当直流电机MG1发生堵转时，直流电机MG1的负极的电流增大，采样电阻R2的电压将会大于预设的堵转电压，因此运算放大器U1的同相输入端的电压高于反相输入端的电压(即稳压源提供的基准电压)，运算放大器U1的输出端输出高电平，正反馈电阻R3进行正反馈锁死，保持运算放大器U1输出的高电平，开关管导通，继电器线圈JK1得电，将继电器吸合转至常开触点，断开直流电机MG1的工作电源，从而起到保护的作用。消除电机堵转后，对运算放大器U1复位并重新上电，电路恢复到初始工作状态，继电器线圈JK1不得电，继电器的动触点连通继电器常闭触点，在第一开关K1闭合的情况下，直流电机MG1得电工作。这里主要采用的是电磁继电器，当然也可以采用其他类型继电器，只要可受控切断直流电机MG1的工作电源实现保护即可。

可以理解的，在其它实施例中，基准输入端也可以是运算放大器U1的同相输入端，采样输入端是运算放大器U1的反相输入端。那么在电机正常工作时，运算放大器U1的输出端输出高电平，三极管Q1导通，使得继电器线圈JK1得电。继电器的类型或接法需要相应的改变(例如由常闭变成常开)，使继电器线圈JK1得电时连通电源输入接口与直流电机MG1的正极，在继电器线圈JK1不得电时将直流电机MG1的正极与电源输入接口断开。

在图3所示实施例中，稳压源包括三端基准源，在本实施例中采用型号为TL431的三端可调分流基准源U2、第一分压电阻R5、第二分压电阻R6以及第三限流电阻R7。三端可调分流基准源U2的阳极接地，三端可调分流基准源U2的阴极和参考极相连且通过第三限流电阻R7连接电源输入端。第一分压电阻R5的一端连接三端可调分流基准源U2的阴极与第三限流电阻R7之间的公共节点，第一分压电阻R5的另一端连接运算放大器U1的反相输入端和第二分压电阻R6的一端，第二分压电阻R6的另一端连接三端可调分流基准源U2的阳极且接地。通过调节第一分压电阻R5和/或第二分压电阻R6的阻值，可以调节基准电压的大小，也就是调节预设的堵转电压的大小。

在其它实施例中，也可以根据具体的需求选用齐纳二极管或其它能提供一稳定电压的器件代替三端可调分流基准源U2。

在图3所示实施例中，直流电机堵转保护电路还包括防冲击电容C1。防冲击电容C1一端接地，另一端接于第一限流电阻R4与运算放大器U1的同相输入端之间，用于吸收直流电机MG1启动瞬间的脉冲电压，防止电路误动作。

图4是再一实施例中直流电机堵转保护电路的电路原理图，其适用于可以使直流电机MG1正转和反转的电路，其与图3所示实施例的主要区别在于包括第一开关K1-1和第二开关K1-2。其中第一开关K1-1和第二开关K1-2均是三端开关(即都是双掷开关)，包括一个固定端、两个可动端及一个可动件，可动件一端固定连接固定端，另一端可选择连接两个可动端中的一个，或者与两个可动端均不连接。

第一开关K1-1的固定端连接直流电机MG1的正极，第一开关K1-1的第一可动端A1连接继电器的常闭触点，通过继电器的动触点连接电源输入接口，使继电器的常闭触点与直流电机MG1的正极的触点连通，第一开关K1-1的第二可动端B1接于采样电阻R2和第一限流电阻R4之间。

第二开关K1-2的固定端连接直流电机MG1的负极，第二开关K1-2的第一可动端A2连接继电器的常闭触点，第二开关K1-2的第二可动端B2接于采样电阻R2和第一限流电阻R4之间。

在实际应用中，可以使用一个由第一开关K1-1和第二开关K1-2组成的操纵杆开关K1。通过操纵杆开关K1将第一开关K1-1的固定端接第一可动端A1，将第二开关K1-2的固定端接第二可动端B2。电源Vcc经过继电器的常闭触点、第一开关K1-1的第一可动端A1、直流电机MG1的正极、直流电机MG1的负极、第二开关K1-2的第二可动端B2、采样电阻R2流至电源负极地，电机正转。通过操纵杆开关K1将第二开关K1-2的固定端接第一可动端A2，将第一开关K1-1的固定端接第二可动端B1，电源Vcc经过经过继电器的常闭触点、第二开关K1-2的第一可动端A2、直流电机MG1的负极、直流电机MG1的正极、第一开关K1-1的第二可动端B1、采样电阻R2流至电源负极地，电机反转。

图5是另一实施例中直流电机堵转保护电路的电路原理图，其与图4所示实施例的主要区别在于还包括第一二极管D1、第二二极管D2以及双向二极管ZD1。第一二极管D1的正极接于直流电机MG1的正极和第一开关K1-1的固定端之间，第一二极管D1的负极接于第一开关K1-1的第一可动端A1和继电器的常闭触点之间。第二二极管D2的正极接于直流电机MG1的负极和第二开关K1-2的固定端之间，第二二极管D2的负极接于所述第二开关的第一可动端A2和继电器的常闭触点之间。双向二极管ZD1接于直流电机MG1的正极和负极之间。第一二极管D1和第二二极管D2的作用是为直流电机MG1通断瞬间产生的脉冲提供放电通路，双向二极管ZD1的作用是吸收直流电机MG1接通瞬间产生的脉冲。

上述直流电机堵转保护电路，通过运算放大器U1采集直流电机MG1的负极的电压，并与基准电压进行比较。当直流电机MG1的负极的电压超过堵转电压时，运算放大器U1的输出端输出控制信号，通过开关管驱动继电器将电源与直流电机MG1断开。由于是通过运算放大器U1进行电压采样比较，相对于使用保险丝的传统技术，提高了灵敏度，且不易受环境温度影响。

本发明还提供一种搜索灯，包括用于带动搜索灯转动的直流电机和与直流电机电连接的上述直流电机堵转保护电路。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种直流电机堵转保护电路，其特征在于，包括采样比较模块、采样电阻、继电器、继电器驱动模块以及稳压源；

所述采样比较模块的采样输入端用于连接直流电机的负极，且所述采样输入端通过所述采样电阻接地；所述稳压源连接所述采样比较模块的基准输入端，用于为所述采样比较模块提供基准电压；所述采样比较模块的输出端连接所述继电器驱动模块，用于在所述采样输入端的电压高于堵转电压时输出控制信号，控制所述继电器驱动模块驱动继电器将所述直流电机的正极与电源输入接口断开；在所述继电器驱动模块未接收到所述控制信号时，继电器处于连通所述电源输入接口与所述直流电机的正极的状态；

所述采样比较模块包括运算放大器、第一限流电阻以及正反馈电阻；所述基准输入端是所述运算放大器的反相输入端，所述采样输入端是所述运算放大器的同相输入端；或所述基准输入端是所述运算放大器的同相输入端，所述采样输入端是所述运算放大器的反相输入端；所述采样输入端与所述直流电机的负极之间接有所述第一限流电阻，所述采样输入端与所述运算放大器的输出端之间接有所述正反馈电阻；

所述直流电机堵转保护电路还包括第一开关和第二开关，所述第一开关和第二开关是三端开关，包括一个固定端、第一可动端、第二可动端及一个可动件，所述可动件一端固定连接所述固定端，另一端选择连接所述两个可动端中的一个；

所述第一开关的固定端连接所述直流电机的正极，所述第一开关的第一可动端连接所述继电器的常闭触点，并通过所述继电器的动触点连接电源输入接口，使所述继电器的常闭触点与所述直流电机的正极的触点连通，所述第一开关的第二可动端接于所述采样电阻和第一限流电阻之间；

所述第二开关的固定端连接所述直流电机的负极，所述第二开关的第一可动端连接所述继电器的常闭触点，所述第二开关的第二可动端接于所述采样电阻和第一限流电阻之间；

所述直流电机堵转保护电路还包括第一二极管、第二二极管以及双向二极 管，所述第一二极管的正极接于所述直流电机的正极和第一开关的固定端之间，所述第一二极管的负极接于所述第一开关的第一可动端和所述继电器的常闭触点之间；所述第二二极管的正极接于所述直流电机的负极和第二开关的固定端之间，所述第二二极管的负极接于所述第二开关的第一可动端和所述继电器的常闭触点之间；所述双向二极管接于所述直流电机的正极和负极之间。

2.根据权利要求1所述的直流电机堵转保护电路，其特征在于，所述继电器驱动模块包括开关管，所述开关管的控制端连接所述采样比较模块的输出端，所述开关管的输入端通过所述继电器的继电器线圈连接所述电源输入接口，所述开关管的输出端接地。

3.根据权利要求2所述的直流电机堵转保护电路，其特征在于，所述开关管是NPN型三极管，所述开关管的控制端是所述NPN型三极管的基极，所述开关管的输入端是所述NPN型三极管的集电极，所述开关管的输出端是所述NPN型三极管的发射极。

4.根据权利要求2所述的直流电机堵转保护电路，其特征在于，所述继电器驱动模块包括第二限流电阻，所述第二限流电阻接于所述开关管的控制端和所述采样比较模块的输出端之间。

5.根据权利要求1所述的直流电机堵转保护电路，其特征在于，所述稳压源包括三端基准源、第一分压电阻、第二分压电阻以及第三限流电阻；所述三端基准源的阳极接地，所述三端基准源的阴极和参考极通过所述第三限流电阻连接电源输入端；所述第一分压电阻的一端连接所述三端基准源的阴极与所述第三限流电阻之间的公共节点，所述第一分压电阻的另一端连接所述基准输入端和所述第二分压电阻的一端，所述第二分压电阻的另一端连接所述三端基准源的阳极。

6.根据权利要求1所述的直流电机堵转保护电路，其特征在于，还包括防冲击电容，所述防冲击电容一端接地，另一端接于所述第一限流电阻与所述采样输入端之间。

7.一种搜索灯，包括用于带动搜索灯转动的直流电机和电连接所述直流电机的直流电机堵转保护电路，其特征在于，所述直流电机堵转保护电路是根 据权利要求1-6中任意一项所述的直流电机堵转保护电路。