CN104577991B - 具备多种保护功能的交流智能开关 - Google Patents

Abstract

具备多种保护功能的交流智能开关。本发明公开了一种电流过载控制保护方法，所述方法包括以下步骤：1）对电流进行采样；2）判断电流值是否在设定范围内；3）判断之前过流的次数；4）根据步骤3）的结果决定电机工作状态，其中所述设定范围是指过流电流门槛1和门槛2之间的范围，门槛1大于门槛2。另外还公开了一种新型智能交流开关，包括电源输入部分、机械开关、控制芯片、可控硅执行部分及接电机端口，在主电路上设置有回路电流检测传感器，传感器的信号输入连接至芯片的信号输入端口。在另一个实施方案中，从开关中还连接出一根检测信号线，用于电刷位置检测用。本发明的交流集成式智能开关中增加软启动功能，使得电机运转更加平稳。

Description

具备多种保护功能的交流智能开关

技术领域

本发明属于交流电动工具智能控制领域，具体来说涉及一种新型智能集成式多功能交流智能开关。

背景技术

1、当前的工具采用的是普通通断开关，或通断开关加控制模块的方式，此控制方式存在以下缺陷：在工具堵转后，容易引起马达过载失效，逐渐的市场上出现了增加过载控制模块的方式，来减少过载后马达失效的比例。具体实现方式一般为：当马达负载电流达到设定的过载电流时，控制模块切断输出，工具停止工作，起到保护电机的功能。虽然此控制方式大大减少了工具烧机的比例，但降低了用户的工作效率。因每次过载后工具会停止工作，需要重新接通开关，工具才能重新工作。

2、电动工具电刷实现方式：当前工具采用的无任何检测的电刷（以下简称普通电刷）或机械式到位自动弹出断电的电刷方式。这两种方式都存在一定的缺陷：

2.1、普通电刷：当电刷磨损到快坏的位置时，电机火花增大，一旦出现此现象，再次更换电刷后，电刷寿命严重下降。

2.2、机械式自动弹出断电电刷：因整个机械机构占用较大空间，电刷有效使用长度降低，工具使用时间减少，且成本较高。

发明内容

基于上述缺点1，我们新开发了一种新型过载保护控制方法，当工具使用到设定的过载功率时持续一段时间后，可控硅将输出电压降低，也即降低输出功率，从而降低电机转速。通过控制电机转速突然下降提示用户过载，当用户减轻负载后，工具恢复正常工作模式。如果用户在感受到转速突然明显下降后依然继续长时间加载，开关将切断输出。

基于上述缺点2，我们新开发了一款新型的集成式电子检测方式，在电刷上植入信号线，信号线与碳之间绝缘，当电刷磨损到设定位置后，将绝缘部分磨开后，信号线与碳导通，此信号一但被开关检测到，开关将切断输出，提醒用户需要更换电刷。

且此两项发明可以根据用户需要进行功能组合。且功能组合后集成到开关中实现各项控制功能。

具体来说，本发明采用的是以下技术方案：

一种电流过载控制保护方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1）对电流进行采样；2）判断电流值是否在设定范围内；3）判断之前过流的次数；4）根据步骤3）的结果决定电机工作状态，其中所述设定范围是指过流电流门槛1和门槛2之间的范围，门槛1大于门槛2。

其中，在步骤3）中，若判断过往过流次数为正，则逐步减小到最小导通角，电机转速突然下降，功率下降，提醒用户减轻负载，并将过流标志加1，若过流次数为0，则逐步增加至最大导通角，从而电机正常工作。

进一步，若过流标志加1至大于设定值N时，则强行关闭电机。

本发明还公开一种新型智能交流开关，包括电源输入部分、机械开关、控制芯片、可控硅执行部分及接电机端口，电源输入部分为电机及控制芯片供电，机械开关安装在电源输入部分与电机之间的电路上，控制芯片的输出端连接至可控硅执行部分，可控硅执行部分根据输入信号控制电机的启闭，其特征在于，在主电路上还设置有回路电流检测传感器，传感器的信号输入连接至芯片的信号输入端口，用于检测线路电流是否过载。

优选地，在机械开关的后方有一个检测电路用于检测开关后同步信号,该开关后同步信号检测电路连接至控制芯片的信号输入端口。

更优选，在机械开关的前方也有一个检测电路用于检测开关前同步信号,该开关前同步信号检测电路是与开关后同步信号检测电路连接至控制芯片的不同信号输入端口。

在另一个实施方案中，在所述开关中，设置了电刷磨损检测电路，所述电路一端连接至电机电刷，一端连接至芯片的信号输入端口，其中电机电刷结构包括电刷主电流连接线1、电刷本体2、导电部件3及绝缘部件4，导电部件3通过电路连接到开关中的控制芯片U1。

其中，当电刷中绝缘部件4磨损后，导电部件3与电刷本体2连通，信号将传输给开关。

进一步，开关检测到信号后，开关将若判断过往检测次数为正，则提醒用户需要更换，如继续为正，则延时工作到设定时间，开关将停止输出。

有益效果：

交流开关的高度集成的控制方式，有利于工具本身工程设计；

新进的过载保护功能大大的提高了工具的可靠性及退货率，大大提高了用户的工作效率；

采用集成到开关中的电子检测方式，可靠性大大提高，电刷寿命大大增强，减少了电刷的更换成本。

附图说明

图1为本发明的开关的一个实施方案的电路图。

图2为本发明的开关的另一个实施方案的电路图。

图3为本发明的开关的再一个实施方案的电路图。

图4为本发明的开关的再另一个实施方案的电路图。

图5为电刷结构示意图。

图6为本发明的实现方法的程序流程图。

具体实施方式

下面将结合附图进一步详细说明本发明。

参见图1，本发明的开关的整个电路分为以下部分：

1、电源输入：此处为电源线与开关及线路板连接，给整个系统提供电源的电源插头；

2、电阻分压半波整流滤波5V芯片（MCU）电源：R5、R7电阻为分压电阻，D1二极管为半波整流电流，ZD1稳压二极管将电压限制在芯片的工作电压范围，例如5.1V，C1电解电容负责滤波功能，C4为高频滤波电容，滤除高频信号，保证芯片稳定工作；

3、开关：S1是机械控制开关，保证电路的开通与关断；

4、检测开关前的同步信号：R8电阻、C2电容通过芯片上拉二极管，给芯片提供方波信号（同步信号）；

5、检测开关后面同步信号：R9电阻、R10电阻、C3电容通过芯片上拉二极管，给芯片提供方波信号（同步信号）；

6、接电机端口：开关输出连接端子，用于连接马达；

7、可控硅执行控制部分：R13、R14、R6电阻、Q1三极管、T1可控硅，当芯片输出信号后，通过此部分电路输出驱动可控硅，完成软启动，断电保护及过载保护；

8、回路电流检测传感器：R1、R2电阻，电阻为大功率毫欧精密电阻，当主电流流过此电阻后，将在电阻上产生压降，电压降信号通过R3电阻、C5电容滤波送给芯片做判断；

9、控制芯片（MCU）：芯片U1是整个产品大脑，其可以自由编写程序，通过检测各个部分信号给出准确的信号给可控硅执行。检测到第4、5部分同时有同步信号时，判断为开关为锁定状态，可控硅（第7部分）关断，电机不工作；当工作过程中(第8部分)检测到过流信号时，可控硅（第7部分）关断，电机停机；

10、R15、C8及特殊带信号线电刷：如图5所示，电刷结构包括电刷主电流连接线1、电刷本体2、导电部件3及绝缘部件4。正常工作时，主电流连接线1、电刷本体2导通连接电机电枢，工具工作，当电刷工作到将绝缘皮4磨破后，导电部件3和电刷本体2连接，导电部件3连接线上有电压信号，此信号通过R15、C8电路，连接到开关中的控制芯片U1，芯片检测到此路信号后，输出控制信号提醒用户需要更换电刷，关断可控硅输出。

图2中相比于图1，省略了回路电流检测。图3与图1相比，省略了开关前同步信号检测。图4则同时省略了回路电流和开关前同步信号检测。但是在以上电路中，均存在电刷检测电路。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细的说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (3)

1.一种智能交流开关，包括电源输入部分、机械开关、控制芯片、可控硅执行部分及接电机端口，电源输入部分为电机及控制芯片供电，机械开关安装在电源输入部分与电机之间的电路上，控制芯片的输出端连接至可控硅执行部分，可控硅执行部分根据输入信号控制电机的启闭，其特征在于，在主电路上还设置有回路电流检测传感器，传感器的信号输入连接至芯片的信号输入端口，用于检测线路电流是否过载，在机械开关的后方有一个检测电路用于检测开关后同步信号,该开关后同步信号检测电路连接至控制芯片的信号输入端口，在机械开关的前方也有一个检测电路用于检测开关前同步信号,该开关前同步信号检测电路是与开关后同步信号检测电路连接至控制芯片的不同信号输入端口，另外在所述开关中，设置了电刷磨损检测电路，所述电路一端连接至电机电刷，一端连接至芯片的信号输入端口，其中电机电刷结构包括电刷主电流连接线（1）、电刷本体（2）、导电部件（3）及绝缘部件（4），导电部件（3）通过电路连接到开关中的控制芯片U1。

2.如权利要求1所述的智能交流开关，其特征在于，当电刷中绝缘部件（4）磨损后，导电部件（3）与电刷本体（2）连通，信号将传输给开关。

3.如权利要求2所述的智能交流开关，其特征在于，开关检测到信号后，开关将若判断过往检测次数为正，则提醒用户需要更换，如继续为正，则延时工作到设定时间，开关将停止输出。