CN105720871B - 一种微功率直流电机控制电路及其控制方法，电钢琴 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微功率直流电机控制电路及其控制方法，电钢琴。微功率直流电机控制电路包括与非门逻辑电路、继电器控制电路。该与非门逻辑电路用于调节显示屏能停止在最高处和最低处之间的任意位置上，该继电器控制电路用于控制该显示屏在最高处或在最低处时及时停止。该与非门逻辑电路通过控制该继电器控制电路控制微功率直流电机两端的电压极性，致使该电机正反转。本发明能解决需要显示屏停止在最高处和水平面(即最低处)间的任意位置问题，也能避免显示屏在最高处和最低处与琴体发生激烈碰撞。本发明还公开该微功率直流电机控制电路的控制方法、具有该微功率直流电机控制电路的智能电钢琴。

Description

一种微功率直流电机控制电路及其控制方法，电钢琴

技术领域

本发明涉及一种电机控制电路，尤其涉及一种用于升降显示屏的微功率直流电机控制电路、该微功率直流电机控制电路的控制方法、具有该微功率直流电机控制电路的智能电钢琴。

背景技术

当前，直流电机在生活中的应用已经非常广泛，如在玩具汽车中的应用，其驱动电路设计在业内已经非常成熟，在实际应用中，电机的控制电路都是用来控制电机的正反转和调速的，其电路设计都是用微处理器或者多谐振荡器产生一个PWM脉冲，PWM脉冲控制H桥电路开关管的通断，从而达到控制电机正反转的目的，改变PWM的占空比可以调节电机的转速。其中，H桥实际上是一个由四个三极管构成的与非门逻辑电路，内置两个按键用来控制电机的正反转，并放大驱动电流来控制电机的转动，其中一个按键用来控制电机的正转，另一个按键控制电机的反转，两个按键同时按下的时候电机停止转动。这种控制电路很稳定，实现起来也很方便，而且成本不高。

现在新型的智能电钢琴在即将涌向市场，这种智能电钢琴带有大概14寸的显示屏，这种显示屏在电钢琴不使用的时候要求和琴面在同一水平面上，以有效利用琴体的空间。显示屏上升也有一个最高的位置，以防止显示屏太过向外倾斜而受力损坏，导致最终脱落，所以这需要我们在控制电路里面预先设置显示屏能够移动的极限位置，然后根据这个位置来确定电机能够转动的最大距离。在这种情况下，当显示屏升到最高处和降到水平面时，如果再次按下向上的按键(下面简称上键)和向下的按键时(下面简称下键)，电机还是会转动，这样显示屏就会和琴体产生挤压，从而损坏钢琴和显示屏；当然，如果通过不断的测试，利用微处理器操控PWM的长度的确可以实现让显示屏从水平面到最高处，也可以控制显示屏从最高层降到最低处，但是这样显示屏无法停止在用户想要的地方，因此用户使用起来很不方便。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种用于升降显示屏的微功率直流电机控制电路、该微功率直流电机控制电路的控制方法、具有该微功率直流电机控制电路的智能电钢琴，本发明以智能电钢琴的LCD升降显示屏系统的电机提供一套合理的控制方案，以便很好地解决需要显示屏停止在最高处和水平面(即最低处)间的任意位置问题，也可以避免显示屏在最高处和最低处与琴体发生激烈碰撞。

本发明的解决方案是：一种用于升降显示屏的微功率直流电机控制电路，其包括与非门逻辑电路、继电器控制电路；该与非门逻辑电路用于调节显示屏能停止在最高处和最低处之间的任意位置上，该继电器控制电路用于控制该显示屏在最高处或在最低处时及时停止；该与非门逻辑电路通过控制该继电器控制电路控制微功率直流电机两端的电压极性，致使该电机正反转。

作为上述方案的进一步改进，该与非门逻辑电路包括电阻R1～R7、MOS管Q1～Q3、按键一K1、按键二K2、二极管D1～D2；按键一K1、按键二K2作为该与非门逻辑电路的两个输入信号；电阻R1的一端连接电源Power且作为该与非门逻辑电路的供电电源接入端，电阻R1的另一端接电源Vcc0；按键一K1的一端连接按键二K2的一端后再连接该供电电源接入端，按键一K1的另一端一方面经由电阻R4接地且另一方面连接MOS管Q2的栅极，按键一K2的另一端一方面经由电阻R2接地且另一方面连接MOS管Q1的栅极,按键一K1和按键二K2的另一端均连接电源Vcc1；MOS管Q2的源极接地，MOS管Q2的漏极一方面经由电阻R5连接电源Power且另一方面连接二极管D2的阳极；MOS管Q1的源极接地，MOS管Q1的漏极一方面经由电阻R3连接电源Power且另一方面连接二极管D1的阳极；二极管D1和二极管D2共阴极连接后一方面经由电阻R6接地且另一方面连接MOS管Q3的栅极；MOS管Q3的源极接地，MOS管Q3的漏极一方面经由电阻R7连接电源Power且另一方面作为该与非门逻辑电路的输出端PL；

进一步地，该继电器控制电路包括电阻R8～R13、MOS管Q4～Q7、电容C1～C2、行程开关一、行程开关二、继电器U1～U4；MOS管Q5的栅极连接该与非门逻辑电路的输出端PL，MOS管Q5的源极接电源Vcc1，MOS管Q5的漏极经由电阻R8连接MOS管Q7的栅极，MOS管Q7的源极接地，MOS管Q7的漏极经由电阻R12连接行程开关一的一端；电容C1与电阻R11均并联在MOS管Q7的源极与栅极之间；行程开关一的另一端一方面连接继电器U1的信号输入端且另一方面连接继电器U2的信号输入端；继电器U1的电源端连接电源Vcc0，继电器U1的接地端接地，继电器U1的输出端接该电机的一端；继电器U2的电源端连接电源Vcc0，继电器U2的接地端接地，继电器U2的输出端接该电机的另一端；

MOS管Q4的栅极连接该与非门逻辑电路的输出端PL，MOS管Q4的源极接电源Vcc1，MOS管Q4的漏极经由电阻R9连接MOS管Q6的栅极，MOS管Q6的源极接地，MOS管Q6的漏极经由电阻R13连接行程开关二的一端；电容C2与电阻R10均并联在MOS管Q6的源极与栅极之间；行程开关二的另一端一方面连接继电器U3的信号输入端且另一方面连接继电器U4的信号输入端；继电器U3的电源端连接电源Vcc0，继电器U3的接地端接地，继电器U3的输出端接该电机的一端；继电器U4的电源端连接电源Vcc0，继电器U4的接地端接地，继电器U4的输出端接该电机的另一端。

进一步地，MOS管Q1～Q3为PNP型。

再进一步地，MOS管Q4～Q5为NPN型。

再进一步地，MOS管Q6～Q7为PNP型。

本发明还提供一种电钢琴，其包括显示屏、驱动该升降显示屏的电机、控制该电机运行的微功率直流电机控制电路；该微功率直流电机控制电路为上述任意用于升降显示屏的微功率直流电机控制电路；该微功率直流电机控制电路调节显示屏能停止在最高处和最低处之间的任意位置上，且控制该显示屏在最高处或在最低处时及时停止。

本发明还提供一种上述用于升降显示屏的微功率直流电机控制电路的控制方法，当按键一K1按下，按键二K2释放时，MOS管Q2导通，MOS管Q1截止，从而使MOS管Q3导通，输出端PL输出低电平，MOS管Q5导通，MOS管Q7导通，从而控制继电器U1～U2的线圈得电；当按键二K2按下，按键一K1释放时，MOS管Q1导通，MOS管Q2截止，从而使MOS管Q3导通，输出端PL输出低电平，MOS管Q4导通，MOS管Q6导通，从而控制继电器U3～U4的线圈得电；当按键一K1与按键一K2同时按下时，MOS管Q1与MOS管Q2都导通，从而使MOS管Q3截止，输出端PL输出高电平，MOS管Q5与MOS管Q4都截止，MOS管Q7和MOS管Q4都截止，从而控制继电器U1～U4的线圈的失电。

作为上述方案的进一步改进，按键一K1按下时，继电器U1～U2的线圈得电，行程开关一闭合，电机反转，显示屏不断上升，当显示屏上升到最高处时，连接显示屏的轴承连杆会碰开电机前面的行程开关一，致使继电器U1～U2断电，电机停止转动，从而使显示屏停止上升，再按按键一K1时，电机仍然停止转动。

进一步地，按按键二K2时，继电器U3～U4的线圈得电，行程开关二闭合，电机正转，显示屏下降，直到显示屏下降到水平面处，轴承连杆触碰开安装在电机后面的行程开关二，致使继电器U3～U4断电，电机停止转动，从而使显示屏不再下降，再次按下按键二K2，电机仍然停止转动；当按键一K1与按键一K2同时按下时，4个继电器的线圈都失电，电机停止转动。

本发明通过行程开关控制继电器线圈的得电失电，从而可以避免电机在最高处和水平面处继续按下上下键时，显示屏与琴体发生激烈碰撞，保护显示屏和琴体不受撞击引起的损坏；也可以使显示屏升起的时候停留在用户想要的任意位置。

附图说明

图1是本发明微功率直流电机控制电路的与非门逻辑电路示意图。

图2是本发明微功率直流电机控制电路的继电器控制电路示意图。

图3是图2中继电器与电机接口的电路示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请一并参阅图1、图2及图3，本发明的微功率直流电机控制电路用于升降显示屏，在本实施例中主要指智能电钢琴的显示屏。电钢琴一般包括显示屏、驱动该升降显示屏的电机、控制该电机运行的微功率直流电机控制电路。

该微功率直流电机控制电路包括与非门逻辑电路、继电器控制电路。该与非门逻辑电路用于调节显示屏能停止在最高处和最低处之间的任意位置上，该继电器控制电路用于控制该显示屏在最高处或在最低处时及时停止。该与非门逻辑电路通过控制该继电器控制电路控制微功率直流电机两端的电压极性，致使该电机正反转。

如图1所示，该与非门逻辑电路包括电阻R1～R7、MOS管Q1～Q3、按键一K1、按键二K2、二极管D1～D2。MOS管Q1～Q3为PNP型。

按键一K1、按键二K2作为该与非门逻辑电路的两个输入信号。电阻R1的一端连接电源Power且作为该与非门逻辑电路的供电电源接入端，电阻R1的另一端接电源Vcc0。供电电源接入端可以设置电源接口U5，方便接入供电电源。按键一K1的一端连接按键二K2的一端后再连接该供电电源接入端，按键一K1的另一端一方面经由电阻R4接地且另一方面连接MOS管Q2的栅极，按键一K2的另一端一方面经由电阻R2接地且另一方面连接MOS管Q1的栅极,按键一K1和按键二K2的另一端均连接电源Vcc1。MOS管Q2的源极接地，MOS管Q2的漏极一方面经由电阻R5连接电源Power且另一方面连接二极管D2的阳极。MOS管Q1的源极接地，MOS管Q1的漏极一方面经由电阻R3连接电源Power且另一方面连接二极管D1的阳极。二极管D1和二极管D2共阴极连接后一方面经由电阻R6接地且另一方面连接MOS管Q3的栅极。MOS管Q3的源极接地，MOS管Q3的漏极一方面经由电阻R7连接电源Power且另一方面作为该与非门逻辑电路的输出端PL。

请结合图2及图3，该继电器控制电路包括电阻R8～R13、MOS管Q4～Q7、电容C1～C2、行程开关一K3、行程开关二K4、继电器U1～U4。MOS管Q4～Q5为NPN型，MOS管Q6～Q7为PNP型。

MOS管Q5的栅极连接该与非门逻辑电路的输出端PL，MOS管Q5的源极接电源Vcc1，MOS管Q5的漏极经由电阻R8连接MOS管Q7的栅极，MOS管Q7的源极接地，MOS管Q7的漏极经由电阻R12连接行程开关一K3的一端。电容C1与电阻R11均并联在MOS管Q7的源极与栅极之间。行程开关一K3的另一端一方面连接继电器U1的信号输入端且另一方面连接继电器U2的信号输入端。继电器U1的电源端连接电源Vcc0，继电器U1的接地端接地，继电器U1的输出端接该电机的一端。继电器U2的电源端连接电源Vcc0，继电器U2的接地端接地，继电器U2的输出端接该电机的另一端。

MOS管Q4的栅极连接该与非门逻辑电路的输出端PL，MOS管Q4的源极接电源Vcc1，MOS管Q4的漏极经由电阻R9连接MOS管Q6的栅极，MOS管Q6的源极接地，MOS管Q6的漏极经由电阻R13连接行程开关二K4的一端。电容C2与电阻R10均并联在MOS管Q6的源极与栅极之间。行程开关二K4的另一端一方面连接继电器U3的信号输入端且另一方面连接继电器U4的信号输入端。继电器U3的电源端连接电源Vcc0，继电器U3的接地端接地，继电器U3的输出端接该电机的一端。继电器U4的电源端连接电源Vcc0，继电器U4的接地端接地，继电器U4的输出端接该电机的另一端。为了方便连接电机，可设置电机接口U6。

在本实施例中，选用12V，额定功率为20W的直流电机，输入电压为12V，电源Power、电源Vcc0、电源Vcc1代表电源在电路板不同的位置，不过都是12V电压。两个按键用作输入信号，3个MOS管电路构成一个简单的与非门逻辑门电路，用来控制后面的MOS管的导通和截止，继而控制对应继电器的通断；相应的与非门逻辑控制电路图和继电器控制电路分别如图1和图2所示。NMOS管Q1、Q2、Q3组成与非门逻辑电路，U1、U2、U3、U4的第7引脚与电机的输入引脚相连。

当上键即按键一K1按下，下键即按键二K2释放时，MOS管Q2导通，MOS管Q1截止，从而使MOS管Q3导通，输出端PL输出低电平，MOS管Q5导通，MOS管Q7导通，从而控制继电器U1～U2的线圈(在1、6引脚)的得电。

当按键二K2按下，按键一K1释放时，MOS管Q1导通，MOS管Q2截止，从而使MOS管Q3导通，输出端PL输出低电平，MOS管Q4导通，MOS管Q6导通，从而控制继电器U3～U4的线圈(在1、6引脚)的得电；当按键一K1与按键一K2同时按下时，MOS管Q1与MOS管Q2都导通，从而使MOS管Q3截止，输出端PL输出高电平，MOS管Q5与MOS管Q4都截止，MOS管Q7和MOS管Q4都截止，从而控制继电器U1～U4的线圈(在1、6引脚)的失电。

行程开关控制电机两输入端的压差，只有两端压差达到12V左右时，电机才会转动，当行程开关闭合时，一旦有一个按键按下，电机两输入端就会产生12V的压差，从而控制电机的正反转，相应地显示屏上升和下降；继电器与电机的接口电路如图3所示。

按键一K1按下时，继电器U1～U2的线圈得电，常开触点闭合(第7、12引脚)，CON的1、2引脚压差为-12V，即行程开关一k3闭合，电机反转，显示屏不断上升。当显示屏上升到最高处时，连接显示屏的轴承连杆会碰开电机前面的行程开关一K3，致使继电器U1～U2断电，电机停止转动，从而使显示屏停止上升，再按按键一K1时，电机仍然停止转动。

按按键二K2时，继电器U3～U4的线圈得电，常开触点闭合(第7、12引脚)，CON的1、2引脚压差为12V，即行程开关二K4闭合，电机正转，显示屏下降，直到显示屏下降到水平面处，轴承连杆触碰开安装在电机后面的行程开关二K4，致使继电器U3～U4断电，电机停止转动，从而使显示屏不再下降，再次按下按键二K2，电机仍然停止转动。当按键一K1与按键一K2同时按下时，4个继电器的线圈都失电，电机停止转动。

本发明采用两个按键和3个MOS管构成的与非门逻辑电路来控制4个继电器触点的通断组合，从而控制电机两端的电压极性，致使电机正反转。两个行程开关控制显示屏最高上升位置和下降到水平面的位置。本发明通过行程开关控制继电器线圈的得电失电，从而可以避免电机在最高处和水平面处继续按下上下键时，显示屏与琴体发生激烈碰撞，保护显示屏和琴体不受撞击引起的损坏；也可以使显示屏升起的时候停留在用户想要的任意位置。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于升降显示屏的微功率直流电机控制电路，其特征在于：其包括与非门逻辑电路、继电器控制电路；该与非门逻辑电路用于调节显示屏能停止在最高处和最低处之间的任意位置上，该继电器控制电路用于控制该显示屏在最高处或在最低处时及时停止；该与非门逻辑电路通过控制该继电器控制电路控制微功率直流电机两端的电压极性，致使该电机正反转；

该与非门逻辑电路包括电阻R1～R7、MOS管Q1～Q3、按键一K1、按键二K2、二极管D1～D2；按键一K1、按键二K2作为该与非门逻辑电路的两个输入信号；电阻R1的一端连接电源Power且作为该与非门逻辑电路的供电电源接入端，电阻R1的另一端接电源Vcc0；按键一K1的一端连接按键二K2的一端后再连接该供电电源接入端，按键一K1的另一端一方面经由电阻R4接地且另一方面连接MOS管Q2的栅极，按键二K2的另一端一方面经由电阻R2接地且另一方面连接MOS管Q1的栅极，按键一K1和按键二K2的另一端均连接电源Vcc1；MOS管Q2的源极接地，MOS管Q2的漏极一方面经由电阻R5连接电源Power且另一方面连接二极管D2的阳极；MOS管Q1的源极接地，MOS管Q1的漏极一方面经由电阻R3连接电源Power且另一方面连接二极管D1的阳极；二极管D1和二极管D2共阴极连接后一方面经由电阻R6接地且另一方面连接MOS管Q3的栅极；MOS管Q3的源极接地，MOS管Q3的漏极一方面经由电阻R7连接电源Power且另一方面作为该与非门逻辑电路的输出端PL；

该继电器控制电路包括电阻R8～R13、MOS管Q4～Q7、电容C1～C2、行程开关一、行程开关二、继电器U1～U4；MOS管Q5的栅极连接该与非门逻辑电路的输出端PL，MOS管Q5的源极接电源Vcc1，MOS管Q5的漏极经由电阻R8连接MOS管Q7的栅极，MOS管Q7的源极接地，MOS管Q7的漏极经由电阻R12连接行程开关一的一端；电容C1与电阻R11均并联在MOS管Q7的源极与栅极之间；行程开关一的另一端一方面连接继电器U1的信号输入端且另一方面连接继电器U2的信号输入端；继电器U1的电源端连接电源Vcc0，继电器U1的接地端接地，继电器U1的输出端接该电机的一端；继电器U2的电源端连接电源Vcc0，继电器U2的接地端接地，继电器U2的输出端接该电机的另一端；

MOS管Q4的栅极连接该与非门逻辑电路的输出端PL，MOS管Q4的源极接电源Vcc1，MOS管Q4的漏极经由电阻R9连接MOS管Q6的栅极，MOS管Q6的源极接地，MOS管Q6的漏极经由电阻R13连接行程开关二的一端；电容C2与电阻R10均并联在MOS管Q6的源极与栅极之间；行程开关二的另一端一方面连接继电器U3的信号输入端且另一方面连接继电器U4的信号输入端；继电器U3的电源端连接电源Vcc0，继电器U3的接地端接地，继电器U3的输出端接该电机的一端；继电器U4的电源端连接电源Vcc0，继电器U4的接地端接地，继电器U4的输出端接该电机的另一端。

2.如权利要求1所述的用于升降显示屏的微功率直流电机控制电路，其特征在于：MOS管Q1～Q3为PNP型。

3.如权利要求1所述的用于升降显示屏的微功率直流电机控制电路，其特征在于：MOS管Q4～Q5为NPN型。

4.如权利要求1所述的用于升降显示屏的微功率直流电机控制电路，其特征在于：MOS管Q6～Q7为PNP型。

5.一种电钢琴，其包括显示屏、驱动该升降显示屏的电机、控制该电机运行的微功率直流电机控制电路；其特征在于：该微功率直流电机控制电路为如权利要求1至4中任意一项所述的用于升降显示屏的微功率直流电机控制电路；该微功率直流电机控制电路调节显示屏能停止在最高处和最低处之间的任意位置上，且控制该显示屏在最高处或在最低处时及时停止。

6.一种如权利要求1所述的用于升降显示屏的微功率直流电机控制电路的控制方法，其特征在于：当按键一K1按下，按键二K2释放时，MOS管Q2导通，MOS管Q1截止，从而使MOS管Q3导通，输出端PL输出低电平，MOS管Q5导通，MOS管Q7导通，从而控制继电器U1～U2的线圈得电；当按键二K2按下，按键一K1释放时，MOS管Q1导通，MOS管Q2截止，从而使MOS管Q3导通，输出端PL输出低电平，MOS管Q4导通，MOS管Q6导通，从而控制继电器U3～U4的线圈得电；当按键一K1与按键一K2同时按下时，MOS管Q1与MOS管Q2都导通，从而使MOS管Q3截止，输出端PL输出高电平，MOS管Q5与MOS管Q4都截止，MOS管Q7和MOS管Q4都截止，从而控制继电器U1～U4的线圈的失电。

7.如权利要求6所述的用于升降显示屏的微功率直流电机控制电路的控制方法，其特征在于：按键一K1按下时，继电器U1～U2的线圈得电，行程开关一闭合，电机反转，显示屏不断上升，当显示屏上升到最高处时，连接显示屏的轴承连杆会碰开电机前面的行程开关一，致使继电器U1～U2断电，电机停止转动，从而使显示屏停止上升，再按按键一K1时，电机仍然停止转动。

8.如权利要求7所述的用于升降显示屏的微功率直流电机控制电路的控制方法，其特征在于：按按键二K2时，继电器U3～U4的线圈得电，行程开关二闭合，电机正转，显示屏下降，直到显示屏下降到水平面处，轴承连杆触碰开安装在电机后面的行程开关二，致使继电器U3～U4断电，电机停止转动，从而使显示屏不再下降，再次按下按键二K2，电机仍然停止转动；当按键一K1与按键一K2同时按下时，4个继电器的线圈都失电，电机停止转动。