CN103872651B - 电动工具的控制电路及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种电动工具的控制电路，所述电动工具包括电机，所述控制电路包括微控制器和检测模块，检测模块可检测电机参数并输出检测信号给微控制器，所述控制电路还包括控制模块，控制模块和微控制器电性连接，控制模块根据微控制器的信号可改变电机电流方向，控制电机正转或反转，所述控制电路能够自动检测机器是否堵转，自动进行电机正‑反转切换，自动解除堵转，提高了机器的使用安全性及使用便利性。

Description

电动工具的控制电路及其控制方法

技术领域

本发明涉及电动工具的控制电路及其控制方法。

背景技术

电动工具通常利用电机带动工作部进行作业，常见的电动工具如碎枝机、割草机、打草机、电钻、修枝剪等，这些工具在使用时工作部在作业时可能被物料堵塞或卡住，造成电机堵转或卡住，如果不解除堵塞，可能造成电动工具工作效率降低，甚至损坏；如果人为手动去解除，可能造成操作人员陷入危险情况。

本技术领域中也提出过解决方案，如中国专利申请号为200420120273.1的专利揭示了一种解除碎枝机工作部（刀条）被卡住时的处理方案，其通过双刀双掷开关改变电机的电流方向，实现电机轴反转（正常工作时电机轴转动方向为正转），从而使刀条反向转动，使被卡住的枝条退出。上述技术方案仍是一种需要人工干预的手动控制解除堵塞的方案，需要操作者自己判断是否堵塞，然后手动操作控制按钮来解除堵塞，然而由于操作者的经验和技能缺乏，可能导致不能准确判断工作部是否已经不在最佳工作状态，是否需要使工作部反转，从而可能使电机、皮带等部件过早磨损，降低机器寿命。

发明内容

本发明为解决现有技术的问题，提供了一种能够自动实现控制电动工具的工作部的控制电路，所述电动工具包括电机，所述控制电路包括微控制器和检测模块，检测模块可检测电机参数并输出检测信号给微控制器，所述控制电路还包括控制模块，控制模块和微控制器电性连接，控制模块根据微控制器的信号可改变电机电流方向，控制电机正转或反转。

本发明还提供了一种具有上述控制电路的电动工具的控制方法，其步骤包括：①电机正常运转，所述微控制器通过检测模块采样电机参数；②微控制器将采样到的电机参数与预设在微控制器内的电机参数比较，判断电机是否堵转；③若步骤②中判断为是，控制模块控制电机反转一定时间，之后判断电机反转次数是否超过预设值；

④若步骤③中判断为否，则返回步骤①，若步骤③中判断为是，则切断电机电流。

以下是本发明的附属技术方案：

所述检测模块包括电流检测模块，电流检测模块与微控制器电性连接，用于检测电机电流。

所述检测模块包括转速检测模块，转速检测模块与微控制器电性连接，用于检测电机转速。

所述转速检测模块包括对射式光电开关或霍尔元器件，用于检测电机转速。

所述控制电路还包括手动模块，其与微控制器电性连接，使用户可手动控制电机正转或反转。

所述控制模块包括继电器，用于改变电机电流方向。

所述控制电路还包括调速模块，用于控制电机正转或反转时的转速。

所述电动工具为碎枝机。

所述控制方法包括在步骤①之前，电机上电后微控制器检测是否有手动反转信号，若判断为是，则电机反转。

若微控制器没有检测到手动反转信号，则调速模块控制电机开始缓启动。

所述步骤②中，若采样到的电机参数与微控制器预设参数连续不符，则微控制器认为电机堵转。本发明的有益技术效果：控制电路能够自动检测机器是否堵转，自动进行电机正-反转切换，自动解除堵转，提高了机器的使用安全性及使用便利性。

附图说明

图1是本发明实施例碎枝机的示意图。

图2是本发明实施例控制电路示意图。

图3是本发明实施例控制电路的一种控制方法流程图。

图4是本发明实施例控制电路的另一种控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1所示是本发明实施例电动工具的示意图，其为一种碎枝机，通常用于粉碎树枝。碎枝机100包括主体101，主体101上设有控制部104和进料口102，控制部104可设置开关和/或旋钮来实现碎枝机的开机、关机、速度调节等功能。需要处理的树枝通过进料口102进入碎枝机内，由碎枝机内的工作部（图中未示出）进行粉碎，工作部由电机6驱动，本实施例中电机为串激电机。碎枝机的工作部通常为刀片、滚刀等具有刀刃的部件，其将树枝切断或碾压，粉碎后的碎屑进入收集箱103内。当进入碎枝机内的枝条超过工作部的碎枝能力时，工作部无法粉碎枝条，此时枝条就卡在碎枝机内，碎枝机可能无法正常工作。本实施例中的碎枝机设有控制电路200（如图2所示），控制电路200可控制电机正转或反转，当机器中枝条卡住时，控制电路200通过检测电机的相关参数自动判断碎枝机的工作部是否被堵住，堵住时，控制电路控制电机反转，从而带动工作部反转，从而将枝条从碎枝机中退出。

如图2所示，控制电路200包括微控制器5（也被称为单片机）、供电模块7（如图中虚线框所示）、控制模块10和检测模块。供电模块7将输入的交流电转换成直流电供给控制电路。控制模块10和检测模块分别与微控制器连接。所述检测模块用于检测电机参数，如电机的电流、转速等，以此来判断电机的运行状况，电机堵转后通常电机电流会升高，转速会降低。本实施例中检测模块包括电流检测模块12，电流检测模块12能够检测流过电机的电流，然后输出给微控制器一个检测信号，微控制器根据收到的检测信号，判断电流是否超过限定值（通常称为过流），若超过限定值一定时间，微控制器给控制模块10输出一个控制信号，控制模块10即可控制电机反转，使得枝条退出。本领域技术人员可知，检测模块也可以设置成检测电机转速，通过设置霍尔等检测装置，微控制器通过判断转速是否低于预设值来确定是否执行反转。所述控制模块10包括继电器K2，其用于改变流过电机的电流方向，从而使电机正转或反转，实施例中所说的电机正转或反转是指电机轴转动方向的改变，电动工具正常工作时电机轴转动方向为正转，相反则为反转。

进一步的，控制电路200还可包括调速模块11，其包括可控硅T1和T2，调速模块可用于控制电机反转时的转速，通过程序设定可控硅电压导通角，可根据具体设计要求改变反转转速，例如可设定反转时电机转速相当于正转时的一半，即半速转动。所述检测模块还包括转速检测模块9，转速检测模块9包括光电开关K1，更具体的，K1是一种对射式光电开关。转速检测模块9用于检测电机转速，在电机反转前，转速检测模块检测电机是否已经停转，若停转了，给微控制器反馈信号，微控制器再控制电机反转，因此可防止电机在没有停转时就进行正、反转切换，可以有效防止操作人员受到伤害，同时防止电机内电流波动过大，产生火花等现象，有利于延长电机寿命。所述控制电路200还可包括手动模块8，其用于使用户能够手动启动电机反转，如果自动反转功能失效时，用户仍然能够手动启动电机反转，使机器拥有双重保障。手动模块8包括开关81，当开关81闭合时，微控制器给控制模块10发出信号，控制模块10按照预设在微控制器内的控制程序控制电机反转。

如图3所示是本发明一种实施方式的流程图，当机器在正常运转过程中（电机全速正转），检测模块会检测电机电流，判断检测到的电机电流是否超过微处理器中预设的电流值，若过流，则开始半速反转B秒，然后再正转。电机在反转时，检测模块不检测电机电流，在一次反转后无法解除堵塞，电机会正转，然后再反转，持续得正-反转切换，因此当机器被物料卡住时，持续正-反转切换可能可以将原来超出处理能力的物料慢慢啃碎。如果检测电流持续超过预设的电流值一定时间，例如检测电流大于预设值持续5秒种，则控制电路200自动切断电源，不再尝试正-反转切换，以防发生意外。控制电路200在通电后首先会判断是否有手动模块8发出的手动反转信号，如果有手动反转信号，电机开始反转。结合附图，本实施例控制电路的微控制器检测是否需要自动反转的步骤如下：a.电机正常运转，微控制器通过电流检测模块采集电机电流；b.微控制器将采集到的电机电流与预设的电流保护点比较，大于等于保护点为电机过流，小于为正常；c.若步骤b中电机过流，则微控制器控制电机反转B秒，然后判断电机是否连续过流；d.若步骤c中判断为是，即电机连续过流，则控制电路切断电机电流；若电机没有连续过流，则返回步骤a。上述步骤能够实现机器堵塞时，电机通过多次或一次正-反转切换，将物料退出机器。若电机经过多次或一次正、反转后还是不能解除堵塞，即所述的电机连续过流，通过所述步骤d的判断，控制电路可切断电机电流。判断是否连续过流可通过计数的方式，若连续反转次数超过预设值，则认为电机连续过流，图4中有更详细的说明。若机器设有手动模块，则在步骤a之前，机器通电后，微控制器首先检测是否有手动反转信号，若有手动反转信号，则电机开始反转，具体的转动方式可采用现有技术中的设计，如背景技术中的专利所揭示的手动反转方案，在此不再赘述。若无手动反转信号，则电机正常启动。

如图4所示是本发明另一种实施方式的流程图，本实施例是在图3的基础上进一步的改进，在机器通电后，具有缓启动功能，即电机启动后并不是直接以高速运转，而是从较低转速开始，经过一定时间加速到高速运转，这样可防止机器启动瞬间电机对电网的冲击过强，还可防止意外发生，保护操作人员。当机器通电后，所述调速模块11控制电机进行缓启动。如图4所示，若缓启动成功，则机器正常运作；若缓启动失败，机器暂停A秒后电机进入反转-正转循环，反转满Z次后断电。本实施例中，控制电路200设置了两级保护点，分别为低级保护点和高级保护点，高级保护点的预设电流值大于低级保护点的电流值，使得控制电路判断更可靠，机器多一层安全保障。本实施例的主要步骤如下：a’.机器正常运转，微控制器采集电机电流；b’.微控制器将采集到的电机电流与高级保护点比较，若超过高级保护点，则两级保护点计数器加1，若不超过高级保护点，再将电机电流与低级保护点比较，若超过低级保护点，则两级保护点计算器加1，若不超过，则电流正常计数器加1；c’.若步骤b’中电机电流超过任一保护点，则判断超过低级保护点是否满X次或高级保护点是否为Y次；d’.若步骤c’中的判断为是，则机器暂停A秒，然后半速反转B秒，反转次数记录加1，若反转次数满Z次，则断电，不满Z次，电机就正转；e’.若步骤c’中判断为否，则返回步骤a’。本实施例中设置步骤c’使得微控制器在检测到电机参数与微控制器预设参数连续不符后，才会启动反转步骤。如果电机参数为电流，则是在连续多次过流后才会使电机反转，若电机参数是转速，则可设定连续多次电机转速低于预设值。这样可防止电机电流偶然的波动导致控制电路误判为机器堵塞，造成不必要的反转，影响机器运行的稳定。

上述实施例及附图中将部分大写字母指代具体数值，说明具体的数值可根据不同机器和不同的设计要求进行更改，本领域技术人员通过本发明结合相应的现有技术和公知常识能够显而易见得设定字母所指代的参数。上述实施例运用于碎枝机上，相应的字母代表的数值如下：P为1秒，Q为9，N为100微秒，M为200，B为4秒，A为2秒，Z为3，C为4。本实施例的电动工具的控制电路能够自动检测电动工具是否堵塞，电机是否堵转，当电动工具堵塞时，控制电机反转，解除堵塞。避免了手动控制电机反转所产生的安全问题及操作者判断失误造成的机器寿命降低。

需要指出的是，上述较佳实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电动工具的控制电路，所述电动工具包括电机，所述控制电路包括微控制器和检测模块，检测模块可检测电机参数并输出检测信号给微控制器，其特征在于：所述控制电路还包括控制模块，控制模块和微控制器电性连接，控制模块根据微控制器的信号可改变电机电流方向，控制电机正转或反转，所述控制电路还包括手动模块，其与微控制器电性连接，使用户可手动控制电机正转或反转；所述控制电路还包括调速模块，用于控制电机进行缓启动，若缓启动失败，暂停A秒后电机进入反转-正转循环，反转满Z次后断电，其中A、Z均为正整数。

2.如权利要求1所述的电动工具的控制电路，其特征在于：所述检测模块包括电流检测模块，电流检测模块与微控制器电性连接，用于检测电机电流。

3.如权利要求1所述的电动工具的控制电路，其特征在于：所述检测模块包括转速检测模块，转速检测模块与微控制器电性连接，用于检测电机转速。

4.如权利要求3所述的电动工具的控制电路，其特征在于：所述转速检测模块包括对射式光电开关或霍尔元器件，用于检测电机转速。

5.如权利要求1所述的电动工具的控制电路，其特征在于：所述控制模块包括继电器，用于改变电机电流方向。

6.如权利要求1所述的电动工具的控制电路，其特征在于：所述调速模块还用于控制电机正转或反转时的转速。

7.如权利要求1至6中任一权利要求所述的电动工具的控制电路，其特征在于：所述电动工具为碎枝机。

8.一种电动工具的控制方法，所述电动工具包括电机和控制电路，所述控制电路包括微控制器、控制模块和检测模块，检测模块可检测电机参数并输出检测信号给微控制器，其特征在于所述控制方法包括如下步骤：

①电机正常运转，所述微控制器通过检测模块采样电机参数；

②微控制器将采样到的电机参数与预设在微控制器内的电机参数比较，判断电机是否堵转；

③若步骤②中判断为是，控制模块控制电机反转一定时间，之后判断电机反转次数是否超过预设值；

④若步骤③中判断为否，则返回步骤①，若步骤③中判断为是，则切断电机电流；

所述控制电路包括手动模块，所述控制方法包括在步骤①之前，电机上电后微控制器检测是否有手动反转信号，若判断为是，则电机反转；

若微控制器没有检测到手动反转信号，则调速模块控制电机开始缓启动，若缓启动失败，暂停A秒后电机进入反转-正转循环，反转满Z次后断电，其中A、Z均为正整数。

9.如权利要求8所述的电动工具的控制方法，其特征在于：步骤②中，若采样到的电机参数与微控制器预设参数连续不符，则微控制器认为电机堵转。