CN106602897A - 抗干扰带补偿及自动保护功能的跑步机控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了抗干扰带补偿及自动保护功能的跑步机控制电路，其特征在于包括交流滤波电路、第一整流滤波电路、第二整流滤波电路、降压电路、控制器电路、PWM控制电路与测速电路，交流滤波电路与市电连接并消除市电中的干扰信号后分别连接第一整流滤波电路与第二整流滤波电路，市电通过第一整流滤波电路后为PWM控制电路供电，PWM控制电路连接电机、测速电路后连接到MCU，第一整流滤波电路连接了降压电路并通过降压电路连接控制器电路、MCU，控制器电路与MCU连接。简化了电路设计，同时对产品的安全性能进一步提高。

Description

抗干扰带补偿及自动保护功能的跑步机控制电路

技术领域

本发明涉及一种跑步机上的电路，尤其是涉及一种抗干扰带补偿及自动保护功能的跑步机控制电路。

背景技术

电动跑步机是健身房及家庭较高档的器材，它通过电机带动跑带使人以不同的速度被动地跑步或走动。由于被动地形成跑和走，从动作外形上看，几乎与普通在地面上跑或走一样，但从人体用力上看，在电动跑步机上跑、走比普通跑、走省去了一个蹬伸动作。正是这一点使每一个在电动跑步机上走跑的人感到十分轻松自如，可使人比普通跑步多跑1/3左右的路程，能量消耗也比普通走、跑为多。

市面上关于跑步机的产品有很多，因此跑步机的控制电路也不算少数，带有类似与本设计的保护等功能的也有很多，但是基本上具有这类功能的控制电路其电路都比较复杂，体积大，比较笨重，大幅增加了成本及制作难度，而一些设计的比较简洁的则又不具备这些保护功能，牺牲了产品的安全性能，对于用户的安全没有保障。本设计旨在保留原有跑步机功能的情况下，尽量简化设计缩小产品体积节约成本以方便生产，同时对于产品的安全性能进一步提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种抗干扰带补偿及自动保护功能的跑步机控制电路，简化了电路设计，同时对产品的安全性能进一步提高。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：抗干扰带补偿及自动保护功能的跑步机控制电路，包括交流滤波电路、第一整流滤波电路、第二整流滤波电路、降压电路、控制器电路、PWM控制电路与测速电路，所述的交流滤波电路与市电连接并消除市电中的干扰信号后分别连接第一整流滤波电路与第二整流滤波电路，市电通过第一整流滤波电路后为PWM控制电路供电，所述的PWM控制电路连接电机、测速电路后连接到MCU，所述的第一整流滤波电路连接了降压电路并通过降压电路连接控制器电路、MCU，所述的控制器电路与MCU连接。

本发明进一步的优选方案：还包括保护电路，所述的交流滤波电路通过保护电路与第一整流滤波电路连接，所述的MCU与保护电路电路，所述的MCU采用型号为66F003的芯片。

本发明进一步的优选方案：所述的交流滤波电路包括第一电容、第二电容、第三电容、第一四管脚变压器与第二四管脚变压器，所述的市电上并联第一电容，所述的第一电容两端并联有串联在一起的第七十电阻、第七十一电阻，所述的第一电容与第二电容之间连接了第一四管脚变压器，所述的第二电容两端并联有串联在一起的第四电容、第五电容，所述的第二电容与第三电容之间连接了第二四管脚变压器，所述的第三电容的两端分别与第二整流滤波电路、保护电路连接。

本发明进一步的优选方案：所述的第二整流滤波电路包括第二整流桥，所述的第二整流桥的第二管脚与交流滤波电路连接，所述的第二整流桥的第一管脚与第四管脚之间连接了第八电容，所述的第二整流桥的第一管脚输出110V电压，第二整流桥的第四管脚接地。

本发明进一步的优选方案：所述的降压电路包括型号为AP8012的第五芯片、八管脚变压器、第五十二电容、第二光电耦合器与型号为CJ78L08的第一芯片，所述的第五芯片的第一管脚、第二管脚接地，第五芯片的第三管脚与第五十二电容的一端连接，所述的第五十二电容的另一端接地，所述的第五芯片的第四管脚与第二光电耦合器的第四管脚连接，所述的第二光电耦合器的第三管脚与第五十二电容的一端连接，所述的第五芯片的第五管脚、第六管脚、第七管脚、第八管脚连接并连接到八管脚变压器，所述的八管脚变压器的第一管脚与110V电压连接，第五芯片的第四管脚与八管脚变压器的第四管脚连接，所述的八管脚变压器的第八管脚上连接有第五十三二极管，所述的第五十三二极管与八管脚变压器之间连接有并联的多个电容，所述的第五十三二极管的负极端连接到第一芯片的第三管脚，所述的第三管脚处输出12V电压，所述的第一芯片的第二管脚连接到八管脚变压器的第七管脚，所述的第一芯片的第一管脚与第二管脚之间连接有并联的多个电容，所述的第一管脚处输出5V电压。

本发明进一步的优选方案：所述的保护电路包括与交流滤波电路连接的六脚继电器、第四光电耦合器与第三三极管，所述的六脚继电器的第七管脚与第四光电耦合器的第四管脚连接，所述的六脚继电器的第八管脚与第三三极管的集电极连接，所述的第三三极管的基极通过第三十四电阻连接到第四光电耦合器的第三管脚，第三三极管的基极通过第三十三电阻与发射极连接，第三三极管的发射极接地，所述的第四光电耦合器的第一管脚上拉5V电压，所述的第四光电耦合器的第二管脚连接到MCU。

本发明进一步的优选方案：所述的第一整流滤波电路包括第一整流桥，所述的第一整流桥的第二管脚与交流滤波电路连接，所述的第一整流桥的第一管脚与第四管脚之间并联有第九电容与第十电容，所述的第十电容上并联有电阻。

本发明进一步的优选方案：所述的MCU的第三管脚连接到第五光电耦合器的第二管脚，所述的第五光电耦合器的第一管脚与5V电压连接，所述的第五光电耦合器的第四管脚与第三管脚之间连接了第六十三电容，所述的第五光电耦合器的第三管脚接地，所述的MCU的第一管脚连接到第三光电耦合器的第四管脚。

本发明进一步的优选方案：所述的电机的正极端连接到第一三极管的发射极，所述的第一三极管的发射极与集电极之间连接有第十八电容与第二十二电阻，所述的电机的负极端与第一三极管的集电极之间连接有第二二极管与第三十七电阻，所述的第二二极管的负极端连接到MCU的第十一管脚。

本发明进一步的优选方案：所述的PWM控制电路包括第一光电耦合器、第四运算放大器、第二三极管与型号为3843的第三芯片，所述的第一光电耦合器的第一管脚与5V电压连接，第一光电耦合器的第二管脚与MCU的第十六管脚连接，所述的第一光电耦合器的第四管脚上连接基准电压，第一光电耦合器的第三管脚连接到第四运算放大器的反向输入端，所述的第四运算放大器的同相输入端连接有基准电压，第四运算放大器的输出端与第三芯片的第一管脚、第二管脚连接，所述的第三芯片的第八管脚与基准电压连接，第三芯片的第七管脚连接12V电压，第三芯片的第六管脚与第一三极管的基极连接，所述的第二三极管的发射极与第三芯片的第三管脚连接，所述的第三芯片的第四管脚与第二三极管的基极连接，所述的第二三极管的集电极与基准电压连接。

与现有技术相比，本发明的优点在于当控制器发出启动信号时，使电机开始运转，同时测速电路把检测到当前电机的速度传给MCU，MCU会根据当前控制器的速度与检测到当前电机的实际速度进行对比，根据情况通过使PWM控制电路改变脉冲宽度来使电机转速更接近预设值。当电路由于故障或其他原因导致第一整流滤波电路短路时，MCU通过PWM控制电路检测到电压失常会马上使保护电路断开，切断电源，避免电路损坏和人员受伤。当电机因为故障或者堵转造成转速失常时，MCU也会在收到反馈信号2秒左右后切断电源，避免人员受伤及损坏电机。本发明简化了电路设计，同时对产品的安全性能进一步提高。

附图说明

图1为本发明的原理框图；

图2为交流滤波电路、保护电路与测速电路；

图3为第二整流滤波电路与降压电路；

图4为MCU与其外围电路；

图5为第一整流滤波电路、电机及其外围电路；

图6为PWM控制电路。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

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用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至图6所示：抗干扰带补偿及自动保护功能的跑步机控制电路，包括交流滤波电路2、第一整流滤波电路4、第二整流滤波电路5、降压电路6、控制器7电路、PWM控制电路8与测速电路9，交流滤波电路2与市电1连接并消除市电1中的干扰信号后分别连接第一整流滤波电路4与第二整流滤波电路5，市电1通过第一整流滤波电路4后为PWM控制电路8供电，PWM控制电路8连接电机J3、测速电路9后连接到MCU，第一整流滤波电路4连接了降压电路6并通过降压电路6连接控制器7电路、MCU，控制器7电路与MCU连接。

还包括保护电路3，交流滤波电路2通过保护电路3与第一整流滤波电路4连接，MCU与保护电路3电路，MCU采用型号为66F003的芯片。

交流滤波电路2包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一四管脚变压器L1与第二四管脚变压器L2，市电1上并联第一电容C1，第一电容C1两端并联有串联在一起的第七十电阻R70、第七十一电阻R71，第一电容C1与第二电容C2之间连接了第一四管脚变压器L1，第二电容C2两端并联有串联在一起的第四电容C4、第五电容C5，第二电容C2与第三电容C3之间连接了第二四管脚变压器L2，第三电容C3的两端分别与第二整流滤波电路5、保护电路3连接。

第二整流滤波电路5包括第二整流桥DB2，第二整流桥DB2的第二管脚与交流滤波电路2连接，第二整流桥DB2的第一管脚与第四管脚之间连接了第八电容C8，第二整流桥DB2的第一管脚输出110V电压，第二整流桥DB2的第四管脚接地。

降压电路6包括型号为AP8012的第五芯片U5、八管脚变压器T1、第五十二电容C52、第二光电耦合器PT2与型号为CJ78L08的第一芯片U1，第五芯片U5的第一管脚、第二管脚接地，第五芯片U5的第三管脚与第五十二电容C52的一端连接，第五十二电容C52的另一端接地，第五芯片U5的第四管脚与第二光电耦合器PT2的第四管脚连接，第二光电耦合器PT2的第三管脚与第五十二电容C52的一端连接，第五芯片U5的第五管脚、第六管脚、第七管脚、第八管脚连接并连接到八管脚变压器T1，八管脚变压器T1的第一管脚与110V电压连接，第五芯片U5的第四管脚与八管脚变压器T1的第四管脚连接，八管脚变压器T1的第八管脚上连接有第五十三二极管C53，第五十三二极管C53与八管脚变压器T1之间连接有并联的多个电容，第五十三二极管C53的负极端连接到第一芯片U1的第三管脚，第三管脚处输出12V电压，第一芯片U1的第二管脚连接到八管脚变压器T1的第七管脚，第一芯片U1的第一管脚与第二管脚之间连接有并联的多个电容，第一管脚处输出5V电压。

保护电路3包括与交流滤波电路2连接的六脚继电器K1、第四光电耦合器PT4与第三三极管Q3，六脚继电器K1的第七管脚与第四光电耦合器PT4的第四管脚连接，六脚继电器K1的第八管脚与第三三极管Q3的集电极连接，第三三极管Q3的基极通过第三十四电阻R34连接到第四光电耦合器PT4的第三管脚，第三三极管Q3的基极通过第三十三电阻R33与发射极连接，第三三极管Q3的发射极接地，第四光电耦合器PT4的第一管脚上拉5V电压，第四光电耦合器PT4的第二管脚连接到MCU U2。

第一整流滤波电路4包括第一整流桥DB1，第一整流桥DB1的第二管脚与交流滤波电路2连接，第一整流桥DB1的第一管脚与第四管脚之间并联有第九电容C9与第十电容C10，第十电容C10上并联有电阻。

MCU U2的第三管脚连接到第五光电耦合器PT5的第二管脚，第五光电耦合器PT5的第一管脚与5V电压连接，第五光电耦合器PT5的第四管脚与第三管脚之间连接了第六十三电容R63，第五光电耦合器PT5的第三管脚接地，MCU U2的第一管脚连接到第三光电耦合器PT3的第四管脚。

电机J3的正极端连接到第一三极管Q1的发射极，第一三极管Q1的发射极与集电极之间连接有第十八电容C18与第二十二电阻R22，电机J3的负极端与第一三极管Q1的集电极之间连接有第二二极管C2与第三十七电阻R37，第二二极管C2的负极端连接到MCU U2的第十一管脚。

PWM控制电路8包括第一光电耦合器PT1、第四运算放大器U4B、第二三极管Q2与型号为3843的第三芯片U3，第一光电耦合器PT1的第一管脚与5V电压连接，第一光电耦合器PT1的第二管脚与MCU U2的第十六管脚连接，第一光电耦合器PT1的第四管脚上连接基准电压VREF，第一光电耦合器PT1的第三管脚连接到第四运算放大器U4B的反向输入端，第四运算放大器U4B的同相输入端连接有基准电压VREF，第四运算放大器U4B的输出端与第三芯片U3的第一管脚、第二管脚连接，第三芯片U3的第八管脚与基准电压VREF连接，第三芯片U3的第七管脚连接12V电压，第三芯片U3的第六管脚与第一三极管Q1的基极连接，第二三极管Q2的发射极与第三芯片U3的第三管脚连接，第三芯片U3的第四管脚与第二三极管Q2的基极连接，第二三极管Q2的集电极与基准电压VREF连接。

本发明在使用过程中，市电1通过保险管经过交流滤波电路2去除输入电源中的干扰信号，同时也可消除本产品自身产生的干扰信号，然后分为两路分别进行整流滤波后一路连接电机J3，另一路通过电源控制IC以及开关变压器对直流脉冲电压进行降压，再经过整流滤波后输出12V以及5伏的直流电。其中12V的直流电给PWM电路供电，以及经过第一芯片U1降压后给MCU U2及反馈电路供电，5V的则给控制器7供电。

当控制器7发出启动信号时，信号通过光耦传给IC，IC根据接收的信号发送电信号给运算放大器放大后送到PWM控制电路8处,随后第三芯片U3会输出相应的直流脉冲电压使MOS管导通，电压通过MOS管使电机J3开始运转，同时测速电路9把检测到当前电机J3的速度传给MCU U2，MCU U2会根据当前控制器7的速度与检测到当前电机J3的实际速度进行对比，根据情况通过使PWM控制电路8改变脉冲宽度来使电机J3转速更接近预设值。

当电路由于故障或其他原因导致第八二极管、第九二极管处或者MOS管短路时，MCU U2通过第二稳压二极管检测到电压失常会马上使保护电路3中，切断电源，避免电路损坏和人员受伤。当电机J3因为故障或者堵转造成转速失常时，MCU U2也会在收到反馈信号2秒左右后切断电源，避免人员受伤及损坏电机J3。

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 (10)

1.抗干扰带补偿及自动保护功能的跑步机控制电路，其特征在于包括交流滤波电路、第一整流滤波电路、第二整流滤波电路、降压电路、控制器电路、PWM控制电路与测速电路，所述的交流滤波电路与市电连接并消除市电中的干扰信号后分别连接第一整流滤波电路与第二整流滤波电路，市电通过第一整流滤波电路后为PWM控制电路供电，所述的PWM控制电路连接电机、测速电路后连接到MCU，所述的第一整流滤波电路连接了降压电路并通过降压电路连接控制器电路、MCU，所述的控制器电路与MCU连接。

2.根据权利要求1所述的抗干扰带补偿及自动保护功能的跑步机控制电路，其特征在于还包括保护电路，所述的交流滤波电路通过保护电路与第一整流滤波电路连接，所述的MCU与保护电路电路，所述的MCU采用型号为66F003的芯片。

3.根据权利要求1所述的抗干扰带补偿及自动保护功能的跑步机控制电路，其特征在于所述的交流滤波电路包括第一电容、第二电容、第三电容、第一四管脚变压器与第二四管脚变压器，所述的市电上并联第一电容，所述的第一电容两端并联有串联在一起的第七十电阻、第七十一电阻，所述的第一电容与第二电容之间连接了第一四管脚变压器，所述的第二电容两端并联有串联在一起的第四电容、第五电容，所述的第二电容与第三电容之间连接了第二四管脚变压器，所述的第三电容的两端分别与第二整流滤波电路、保护电路连接。

4.根据权利要求1所述的抗干扰带补偿及自动保护功能的跑步机控制电路，其特征在于所述的第二整流滤波电路包括第二整流桥，所述的第二整流桥的第二管脚与交流滤波电路连接，所述的第二整流桥的第一管脚与第四管脚之间连接了第八电容，所述的第二整流桥的第一管脚输出110V电压，第二整流桥的第四管脚接地。

5.根据权利要求4所述的抗干扰带补偿及自动保护功能的跑步机控制电路，其特征在于所述的降压电路包括型号为AP8012的第五芯片、八管脚变压器、第五十二电容、第二光电耦合器与型号为CJ78L08的第一芯片，所述的第五芯片的第一管脚、第二管脚接地，第五芯片的第三管脚与第五十二电容的一端连接，所述的第五十二电容的另一端接地，所述的第五芯片的第四管脚与第二光电耦合器的第四管脚连接，所述的第二光电耦合器的第三管脚与第五十二电容的一端连接，所述的第五芯片的第五管脚、第六管脚、第七管脚、第八管脚连接并连接到八管脚变压器，所述的八管脚变压器的第一管脚与110V电压连接，第五芯片的第四管脚与八管脚变压器的第四管脚连接，所述的八管脚变压器的第八管脚上连接有第五十三二极管，所述的第五十三二极管与八管脚变压器之间连接有并联的多个电容，所述的第五十三二极管的负极端连接到第一芯片的第三管脚，所述的第三管脚处输出12V电压，所述的第一芯片的第二管脚连接到八管脚变压器的第七管脚，所述的第一芯片的第一管脚与第二管脚之间连接有并联的多个电容，所述的第一管脚处输出5V电压。

6.根据权利要求1所述的抗干扰带补偿及自动保护功能的跑步机控制电路，其特征在于所述的保护电路包括与交流滤波电路连接的六脚继电器、第四光电耦合器与第三三极管，所述的六脚继电器的第七管脚与第四光电耦合器的第四管脚连接，所述的六脚继电器的第八管脚与第三三极管的集电极连接，所述的第三三极管的基极通过第三十四电阻连接到第四光电耦合器的第三管脚，第三三极管的基极通过第三十三电阻与发射极连接，第三三极管的发射极接地，所述的第四光电耦合器的第一管脚上拉5V电压，所述的第四光电耦合器的第二管脚连接到MCU。

7.根据权利要求1所述的抗干扰带补偿及自动保护功能的跑步机控制电路，其特征在于所述的第一整流滤波电路包括第一整流桥，所述的第一整流桥的第二管脚与交流滤波电路连接，所述的第一整流桥的第一管脚与第四管脚之间并联有第九电容与第十电容，所述的第十电容上并联有电阻。

8.根据权利要求2所述的抗干扰带补偿及自动保护功能的跑步机控制电路，其特征在于所述的MCU的第三管脚连接到第五光电耦合器的第二管脚，所述的第五光电耦合器的第一管脚与5V电压连接，所述的第五光电耦合器的第四管脚与第三管脚之间连接了第六十三电容，所述的第五光电耦合器的第三管脚接地，所述的MCU的第一管脚连接到第三光电耦合器的第四管脚。

9.根据权利要求2所述的抗干扰带补偿及自动保护功能的跑步机控制电路，其特征在于所述的电机的正极端连接到第一三极管的发射极，所述的第一三极管的发射极与集电极之间连接有第十八电容与第二十二电阻，所述的电机的负极端与第一三极管的集电极之间连接有第二二极管与第三十七电阻，所述的第二二极管的负极端连接到MCU的第十一管脚，第二二极管的负极端通过第二稳压管后接地，所述的第二稳压管上并联有电容与电阻。

10.根据权利要求9所述的抗干扰带补偿及自动保护功能的跑步机控制电路，其特征在于所述的PWM控制电路包括第一光电耦合器、第四运算放大器、第二三极管与型号为3843的第三芯片，所述的第一光电耦合器的第一管脚与5V电压连接，第一光电耦合器的第二管脚与MCU的第十六管脚连接，所述的第一光电耦合器的第四管脚上连接基准电压，第一光电耦合器的第三管脚连接到第四运算放大器的反向输入端，所述的第四运算放大器的同相输入端连接有基准电压，第四运算放大器的输出端与第三芯片的第一管脚、第二管脚连接，所述的第三芯片的第八管脚与基准电压连接，第三芯片的第七管脚连接12V电压，第三芯片的第六管脚与第一三极管的基极连接，所述的第二三极管的发射极与第三芯片的第三管脚连接，所述的第三芯片的第四管脚与第二三极管的基极连接，所述的第二三极管的集电极与基准电压连接。