CN111416326A - 电机过流保护电路、方法及家用电器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电机过流保护电路、方法及家用电器。其中，电机过流保护电路包括：电流检测电路，用于检测流过电机的电流I，该电流检测电路与电机串接；控制单元，用于在接收到启动电机指令时启动计时器并发出第一控制信号使可控开关导通以使电机启动，并自计时器启动预设时长后，获取流过电机的电流I并判断电流I是否大于预设电流阈值，若是，则发出第二控制信号使可控开关截止以使电机停止，否则保持发出第一控制信号使电机保持启动。本发明具有整体电流结构简单、工作可靠性佳且使用寿命长等优点。
Description
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种电机过流保护电路、电机过流保护方法及具有电机过流保护电路家用电器。
背景技术
本部分提供的仅仅是与本申请相关的背景信息以方便本领域的技术人员能够更透彻、准确的理解本申请，其并不必然是现有技术。
不少家用电器中使用电机来提供驱动动力，例如料理机、果汁机、切碎机、和面机等家用电器产品中，通过电机来驱动功能刀组实现食物料理、水果搅拌、食物切碎或和面功能。
如图1所示是现有技术中最常见的一种电机驱动电路。现有技术是以单片机U1控制一个串接在电机M1与交流电源之中的可控开关来实现。例如，可控开关是一个继电器JK，由单片机U1的第5引脚对继电器驱动电路产生控制信号来驱动继电器JK以控制继电器JK的导通或关断。其中，单片机U1由电源电路将交流电源转换成5V的直流电来供电。另外，现有技术对电机M1的过流保护措施是，在交流电源的火线（ACL）上串接一个保险丝F1。
现有技术存在的缺陷如下：在家用电器的某些实际使用过程中，例如，由于用户操作不当放置了不合理的食材使电机在工作中存在着堵转的情况，例如骨头放入了绞肉机、甘蔗放入了果汁机等等，会使电机M1出现堵转的情况，而电机M1在发生堵转时电机M1相当于一根导线，等同于直接将交流电源的火线与零线短路，导致瞬间电流非常大，导致串接在火线上的保险丝F1烧毁断电，甚至，当瞬间电流超过了电机M1中线圈可以承受的电流，导致电机M1中线圈迅速高温发热直接烧坏电机M1。由此可见，现有家用电器在使用过程中一旦发生电机堵转现象，电机驱动电路是无法真正起到保护作用的，轻则烧断保险丝F1，重则烧毁电机M1，都会产生不可逆转的损坏，整体可靠性较低，使用寿命较短。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种电机过流保护电路、电机过流保护方法及具有电机过流保护电路家用电器，通过在检测到流过电机的电流超过预设电流阈值时断开电源以保护电机。
本发明提出一种电机过流保护电路，电机通过一个可控开关电连接在交流电源的火线与零线之间，该电机过流保护电路包括：电流检测电路，用于检测流过电机的电流I，该电流检测电路与电机串接；控制单元，用于在接收到启动电机指令时启动计时器并发出第一控制信号使可控开关导通以使电机启动，并自计时器启动预设时长后，获取流过电机的电流I并判断电流I是否大于预设电流阈值，若是，则发出第二控制信号使可控开关截止以使电机停止，否则保持发出第一控制信号使电机保持启动。
在一个实施例中，电流检测电路包括电流传感器，该电流传感器与电机串接，该电流传感器的输出端与控制单元的第一AD接口电连接。
在一个实施例中，电流传感器为霍尔传感器。
在一个实施例中，电流检测电路还包括电连接在电流传感器的输出端与控制单元的第一AD接口之间的放大电路。
在一个实施例中，放大电路包括运算放大器，该运算放大器的负相输入端与电流传感器的输出端电连接，该运算放大器的正相输入端通过电阻接地，且运算放大器的负相输入端与输出端之间串接电阻，而运算放大器的输出端与控制单元的第一AD接口电连接。
在一个实施例中，运算放大器的负相输入端通过限流电阻R1与电流传感器的输出端电连接。
在一个实施例中，控制单元的第二AD接口外接一个电机开关，该电机开关的一端与直流电源相连。
在一个实施例中，可控开关为可控硅、继电器或晶体管，可控硅、继电器或晶体管与电机串接，而可控硅、继电器或晶体管的控制端与控制单元的控制端口电连接，以根据控制单元的控制端口发出第一控制信号或第二控制信号来相应导通或截止。
本发明公开一种电机过流保护方法，其包括步骤：
设置电机通过一个受控制单元控制的可控开关电连接在交流电源的火线与零线之间，并设置电流检测电路与电机串接以检测流过电机的电流I；
控制单元在接收到启动电机指令时启动计时器并发出第一控制信号使可控开关导通以使电机启动；
于自计时器启动预设时长后，获取流过电机的电流I并判断电流I是否大于预设电流阈值，若是，则发出第二控制信号使可控开关截止以使电机停止，否则保持发出第一控制信号使电机保持启动。
本发明公开一种家用电器，包括电机和所述电机过流保护电路。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明通过电流检测电路检测流过电机M1的电流I，在非电机M1的启动时间段（即启动经过预设时长T0后），当检测到流过电机M1的电流I大于预设电流阈值时，判断电机M1发生了堵转，从而由控制单元控制可控开关截止以使电机M1停止，既能防止流过电机M1的电流I继续增大导致保险丝F1熔断或导致电机M1烧毁，从而起到对电机M1的过流保护，提高了电机M1的工作可靠性及使用寿命。因此，本发明公开的电机过流保护电路具有整体电流结构简单、工作可靠性佳且使用寿命长等优点。
附图说明
图1是现有技术中电机驱动电路的电路逻辑示意图。
图2是本发明的电机过流保护电路的逻辑框图。
图3是本发明的电机过流保护电路一个优选实施例的电路示意图。
图4是本发明的电机过流保护方法一个优选实施例的流程示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本申请为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
如图2所示，本发明公开一种电机过流保护电路，电机M1串接一个可控开关电连接在交流电源的火线（ACL）与零线（ACN）之间，电机过流保护电路包括电流检测电路和控制单元；电流检测电路用于检测流过电机M1的电流I，该电流检测电路与电机M1串接；控制单元用于在接收到启动电机指令时启动计时器T并发出第一控制信号使可控开关导通以使电机M1启动，并自计时器T启动预设时长T0后，从电流检测电路获取流过电机M1的电流I，当判断电流I大于预设电流阈值时发出第二控制信号使可控开关截止以使电机M1停止。
结合图3所示一个具体实施例中。电流检测电路包括电流传感器，该电流传感器与电机M1串接，该电流传感器的输出端与控制单元的第一AD接口电连接，控制单元通过第一AD接口从电流传感器获取流过电机M1的电流I。
在一个优选实施例中，电流检测电路还包括电连接在电流传感器的输出端与控制单元的第一AD接口之间的放大电路，由放大电路对电流传感器所检测的电流I进行放大处理后再传送给控制单元的第一AD接口，使电流传感器的输出信号幅值与控制单元的第一AD接口的允许信号幅值相匹配。
具体来说，放大电路包括运算放大器U2，该运算放大器U2的负相输入端与电流传感器的输出端电连接，该运算放大器U2的正相输入端通过电阻R3接地，且运算放大器U2的负相输入端与输出端之间串接电阻R2，利用电阻R2与电阻R3的比值来确定运算放大器U2的放大系数，而运算放大器U2的输出端与控制单元的第一AD接口电连接。
优选的，运算放大器U2的负相输入端通过限流电阻R1与电流传感器的输出端电连接。
在一个优选实施例中，电流传感器为霍尔传感器。控制单元为单片机U1，例如常用的C51单片机。例如，霍尔传感器的输出端通过限流电阻R1与运算放大器U2的负相输入端相连，而运算放大器U2的输出端与单片机U1的第一AD接口（例如，第7引脚）电连接，且单片机U1的一个控制端口（例如，第5引脚）与可控开关电连接。
其中，可控开关为可控硅、继电器或晶体管，可控硅、继电器或晶体管与电机M1串接，而可控硅、继电器或晶体管的控制端与单片机U1的控制端口电连接，以根据单片机U1的控制端口发出的控制信号的电平高低来决定导通或截止。
在图2和图3所示实施例中，可控开关采用继电器JK1，继电器JK1的控制端反向并接一个二极管D1，且继电器JK1的控制端通过继电器驱动电路与单片机U1的控制端口电连接。其中，继电器驱动电路采用现有技术中的任何一种结构，不再详述具体的电路结构。
在一个实施例中，在单片机U1的第二AD接口（例如第2引脚）外接一个电机开关（图中为画出），该电机开关的一端与直流电源VCC相连。因此，当电机开关没有被按下时，第二AD接口检测不到启动电机指令；当电机开关被按下接通时，第二AD接口检测到高电平的启动电机指令，此时，单片机U1立马启动一个定时器T并使控制端口发出第一控制信号使继电器JK1导通从而让电机M1启动。
进一步结合图4所示，来说明电机过流保护电路的实现原理或实现电机过流保护方法。在一个优选实施例中，电机过流保护方法包括如下步骤：
步骤S1、判断控制单元判断是否接收到启动电机指令，若否，返回步骤S1，否则转入步骤S2。
步骤S2、控制单元内部启动一个计时器T，并通过控制端口发出第一控制信号使可控开关导通以使电机M1启动。
步骤S3、判断计时器T的时间是否大于预设时长T0，若是，转入步骤S4，否则返回步骤S3。
设置预设时长T0的意义在于：因为电机M1得电启动的瞬间的启动电流往往会达到额定电流的4-7倍，且较大的启动电流的持续时间也因电机M1的额定功率不同有所差异，往往持续时间从几秒甚至达到10多秒。因此，实际上可根据在家用电器所采用的电机M1的型号、功率等来设置一个合理的预设时长T0，确保电机M1较大的启动电流发生时间段位于预设时长T0。换句话说，预设时长T0可以看做是电机M1的启动时间，在电机M1的启动时间内忽略对流过电机M1的电流I的判断，即在预设时长T0内不会进一步执行步骤S4及后续步骤，忽视电机M1的启动电流以防止误判。
步骤S4、从电流检测电路获取流过电机M1的电流I，判断电流I是否大于预设电流阈值，若电流I不大于预设电流阈值则转入步骤S5，电流I大于预设电流阈值则转入步骤S6。
预设电流阈值往往根据所使用电机M1的额定电流来确定，例如，预设电流阈值是额定电流的2-5倍。
步骤S5、控制单元的控制端口保持发出第一控制信号以使电机M1保持启动状态。
步骤S6、控制单元的控制端口向可控开关发出第二控制信号使可控开关截止以使电机M1停止。
也就是说，当非电机M1的启动时间段（即启动经过预设时长T0后），当检测到流过电机M1的电流I大于预设电流阈值时，判断电机M1发生了堵转，从而由控制单元控制可控开关截止以使电机M1停止，既能防止流过电机M1的电流I继续增大导致保险丝F1熔断或导致电机M1烧毁，从而起到对电机M1的过流保护，提高了电机M1的工作可靠性及使用寿命。
本发明还公开一种家用电器，包括电机M1、受电机M1驱动的做功部件及上述电机过流保护电路。例如，家用电器是搅拌机、切碎机或和面机，做功部件乃切碎刀、搅拌刀或和面刀；又如，家用电器是吸尘器，做功部件是旋转产生负压吸力的风轮。上述电机过流保护电路具有整体电流结构简单、工作可靠性佳且使用寿命长等优点。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电机过流保护电路，其中，电机通过一个可控开关电连接在交流电源的火线与零线之间，其特征在于，该电机过流保护电路包括：
电流检测电路，用于检测流过电机的电流I，该电流检测电路与电机串接；
控制单元，用于在接收到启动电机指令时启动计时器并发出第一控制信号使可控开关导通以使电机启动，并自计时器启动预设时长后，获取流过电机的电流I并判断电流I是否大于预设电流阈值，若是，则发出第二控制信号使可控开关截止以使电机停止，否则保持发出第一控制信号使电机保持启动。
2.根据权利要求1所述电机过流保护电路，其特征在于，电流检测电路包括电流传感器，该电流传感器与电机串接，该电流传感器的输出端与控制单元的第一AD接口电连接。
3.根据权利要求2所述电机过流保护电路，其特征在于，电流传感器为霍尔传感器。
4.根据权利要求2所述电机过流保护电路，其特征在于，电流检测电路还包括电连接在电流传感器的输出端与控制单元的第一AD接口之间的放大电路。
5.根据权利要求4所述电机过流保护电路，其特征在于，放大电路包括运算放大器，该运算放大器的负相输入端与电流传感器的输出端电连接，该运算放大器的正相输入端通过电阻接地，且运算放大器的负相输入端与输出端之间串接电阻，而运算放大器的输出端与控制单元的第一AD接口电连接。
6.根据权利要求5所述电机过流保护电路，其特征在于，运算放大器的负相输入端通过限流电阻R1与电流传感器的输出端电连接。
7.根据权利要求1所述电机过流保护电路，其特征在于，控制单元的第二AD接口外接一个电机开关，该电机开关的一端与直流电源相连。
8.根据权利要求1-7任何一项所述电机过流保护电路，其特征在于，可控开关为可控硅、继电器或晶体管，可控硅、继电器或晶体管与电机串接，而可控硅、继电器或晶体管的控制端与控制单元的控制端口电连接，以根据控制单元的控制端口发出第一控制信号或第二控制信号来相应导通或截止。
9.一种电机过流保护方法，其特征在于，包括步骤：
设置电机通过一个受控制单元控制的可控开关电连接在交流电源的火线与零线之间，并设置电流检测电路与电机串接以检测流过电机的电流I；
控制单元在接收到启动电机指令时启动计时器并发出第一控制信号使可控开关导通以使电机启动；
于自计时器启动预设时长后，获取流过电机的电流I并判断电流I是否大于预设电流阈值，若是，则发出第二控制信号使可控开关截止以使电机停止，否则保持发出第一控制信号使电机保持启动。
10.一种家用电器，包括电机和电机过流保护电路，其特征在于，电机过流保护电路为实施权利要求1-8任何一项所述电机过流保护电路。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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