CN113541101A - 交流电机堵转保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电机技术领域，尤其是一种交流电机堵转保护电路，包括电流采样电阻、耦合电容、电机驱动电路、转换电路和控制模块；电流采样电阻和电机驱动电路用于接通交流电压和电机；转换电路用于根据电流采样电阻两端的压差生成波形与交流电压相同的堵转检测信号；控制模块用于在堵转检测信号的峰值差高于堵转阈值时输出控制信号，控制电机驱动电路将第一驱动端和第二驱动端断开。该交流电机堵转保护电路通过耦合电容将交流电压转换为可以处理的低压堵转检测信号，取代以往的运放电路，简化电路结构，降低生产成本。

Description

交流电机堵转保护电路

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其是一种交流电机堵转保护电路。

背景技术

料理机是常用的食物处理器，其负载主要是电机，通过电机转轴带动刀片对食物进行粉碎和搅拌等处理。实际工作时，当食物阻力较大，容易造成电机过载或堵转，此时电机的电流急剧增大，严重的会烧毁电机，对料理机造成损坏。因此，有必要对电机堵转进行检测，当出现过载或堵转时关闭电机输出控制，避免电机过流损坏。

现有技术中，交流电机堵转保护电路至少包括电机、电机驱动电路、电流取样电路、信号转换电路和主控电路，通过串联在电机两端的电流采样电路，将流过电机的电流信号转换为电压信号。然而这种交流电机堵转保护电路的保护效果并不能适配交流电机，原因在于交流电机两端的交流电流信号会超出主控电路的供电范围，因此需要将其转换为主控电路可以处理的电压信号，现有技术的做法是通过运算放大器来实现上述信号转换，然而运算放大器价格高昂，并使电路结构更为复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种交流电机堵转保护电路，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

一种交流电机堵转保护电路，包括电流采样电阻、耦合电容、电机驱动电路、转换电路和控制模块；

电流采样电阻的一端与电机驱动电路的第一驱动端连接，电机驱动电路的第二驱动端用于与交流电机的一个输入端连接，电流采样电阻的另一端和交流电机的另一个输入端用于接入交流电压；

转换电路的转换输入端通过耦合电容与电流采样电阻的一端连接，转换电路的基准电压端与电流采样电阻的另一端连接，且基准电压端连接基准电压信号，用于根据电流采样电阻两端的压差生成波形与交流电压相同的堵转检测信号；

控制模块的检测端与转换电路的转换输出端连接，控制模块的控制输出端与电机驱动电路的控制端连接，用于在堵转检测信号的峰值差高于堵转阈值时输出控制信号，控制电机驱动电路将第一驱动端和第二驱动端断开。

进一步，转换电路包括第一电阻和第二电阻；

耦合电容远离电流采样电阻的一端分别与第一电阻的一端、第二电阻的一端以及第三电阻的一端连接，第一电阻的另一端接地，所述第二电阻的另一端连接所述基准电压信号。

进一步，转换电路还包括第三电阻；

第三电阻的一端与耦合电容远离电流采样电阻的一端连接，第三电阻的另一端与控制模块的检测端连接。

进一步，电机驱动电路包括开关管、双向可控硅、第四电阻；

开关管的输入端与双向可控硅的触发端连接，开关管的输出端接地，开关管的控制端与控制模块的控制输出端连接；双向可控硅的一端与电流采样电阻连接以及通过第四电阻与双向可控硅的触发端连接，双向可控硅的另一端用于与交流电机连接。

进一步，电机驱动电路包括第五电阻、第六电阻和第七电阻；

开关管的输入端通过第五电阻与双向可控硅的触发端连接，开关管的控制端通过第六电阻与与控制模块的控制输出端连接，第七电阻连接于开关管的控制端与输出端之间。

进一步，开关管为NPN型三极管，开关管的控制端是所述NPN型三极管的基极，开关管的输入端是所述NPN型三极管的集电极，开关管的输出端是所述NPN型三极管的发射极。

进一步，开关管为N型场效应管，开关管的控制端是所述N型场效应管的栅极，开关管的输入端是所述N型场效应管的漏极，开关管的输出端是所述N型场效应管的源极。

进一步，控制模块为单片机。

本发明的有益效果：通过耦合电容将交流电压转换为可以处理的低压堵转检测信号，取代以往的运放电路，简化电路结构，降低生产成本。

附图说明

图1是第一个实施例提供的一种交流电机堵转保护电路的原理图。

图2是第二个实施例提供的一种交流电机堵转保护电路的原理图。

图3是第三个实施例提供的一种交流电机堵转保护电路的原理图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清晰，下面将结合实施例和附图，对本发明作进一步的描述。

图1是第一个实施例提供的一种交流电机堵转保护电路的原理图。

如图1所示，该交流电机堵转保护电路包括电流采样电阻Rs、耦合电容C1、电机驱动电路100、转换电路200和控制模块300，用于在交流电机进入堵转时切断输入电压，以达到保护效果。

电流采样电阻Rs和电机驱动电路100接入到交流电机的电压输入电路中。具体地，电流采样电阻Rs的一端与电机驱动电路100的第一驱动端连接，电机驱动电路100的第二驱动端用于与交流电机的一个输入端连接，电流采样电阻Rs的另一端和交流电机的另一个输入端用于接入交流电压。电流采样电阻Rs对电压输入电路中的电流信号进行采集，电压输入电路正常通电时，电流采样电阻Rs的两端形成电压差，电机驱动电路100第一驱动端和第二驱动端均可作为电压输入端或输出端，可以看作时一根导线。

转换电路200用于将电压输入电路的交流电压情况反馈至控制模块300。具体地，转换电路200的转换输入端通过耦合电容C1与电流采样电阻Rs的一端连接，转换电路200的基准电压vcc端与电流采样电阻Rs的另一端连接，且基准电压vcc端连接基准电压vcc信号，用于根据电流采样电阻Rs两端的压差生成波形与交流电压相同的堵转检测信号。

生成堵转检测信号的原理是基于耦合电容C1的“通交流”特性，耦合电容C1接在电压输入电路中，接入接在电压输入电路的一端的电压随电压输入电路的电压升高而逐渐升高逐渐在该端集聚电荷，电压输入电路的电压下降时，再将电位高时积聚的电荷返回电路，通过接收耦合电容C1上述的聚集和释放电荷，释放的电荷与输入的基准电压vcc结合，从而形成堵转检测信号。

基于上述堵转检测信号，由控制模块300判断是否需要关断电机驱动电路100。具体地，控制模块300的检测端与转换电路200的转换输出端连接，控制模块300的控制输出端与电机驱动电路100的控制端连接，用于在堵转检测信号的峰值差高于堵转阈值时输出控制信号，控制电机驱动电路100将第一驱动端和第二驱动端断开。

控制模块300判断是否需要关断电机驱动电路100的原理是：电机堵转后，会在开通的瞬间产生较大的反电动势，超出正常交流电压的电压峰值，根据交流电压形成的堵转检测信号的波形也会超出正常峰值，控制模块300在接收堵转检测信号时，会采集各个时刻的值，从中筛选出波峰电压V_max以及波谷电压V_min，计算波峰电压V_max以及波谷电压V_min的差值，判断是否超过由输出正常交流电压转换而成堵转检测信号的峰值差值，如果检测到超过次数多于预定次数，则判断电机堵转，通过电机驱动电路100断开交流电压输入。

图2是第二个实施例提供的一种交流电机堵转保护电路的原理图。

如图2所示，在上述实施例的基础上，本实施例的转换电路200包括第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3。

具体地，耦合电容C1远离电流采样电阻Rs的一端分别与第一电阻R1的一端、第二电阻R2的一端以及第三电阻R3的一端连接，第一电阻R1的另一端接地，所述第二电阻R2的另一端连接所述基准电压vcc信号。第三电阻R3的一端与耦合电容C1远离电流采样电阻Rs的一端连接，第三电阻R3的另一端与控制模块300的检测端连接。

基准电压vcc通过第一电阻R1和第二电阻R2后流向信号地，使堵转检测信号是以信号地为中点的交流信号，耦合电容C1从第一电阻R1和第二电阻R2的公共端释放电荷，改变第一电阻R1和第二电阻R2的公共端的电压值，形成堵转检测信号，最终控制模块300通过第三电阻R3从第一电阻R1和第二电阻R2的公共端获取堵转检测信号。

本实施例所述的电机驱动电路100包括开关管Q1、双向可控硅D1、第四电阻R4。

具体地，开关管Q1的输入端与双向可控硅D1的触发端连接，开关管Q1的输出端接地，开关管Q1的控制端与控制模块300的控制输出端连接；双向可控硅D1的一端与电流采样电阻Rs连接以及通过第四电阻R4与双向可控硅D1的触发端连接，双向可控硅D1的另一端用于与交流电机连接。

更为具体地，开关管Q1为NPN型三极管，开关管Q1的控制端是所述NPN型三极管的基极，开关管Q1的输入端是所述NPN型三极管的集电极，开关管Q1的输出端是所述NPN型三极管的发射极。

更为具体地，电机驱动电路100包括第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7；开关管Q1的输入端通过第五电阻R5与双向可控硅D1的触发端连接，开关管Q1的控制端通过第六电阻R6与与控制模块300的控制输出端连接，第七电阻R7连接于开关管Q1的控制端与输出端之间。

当电机堵转时，控制模块300的控制输出端输出控制信号至开关管Q1的控制端，使开关管Q1导通，将双向可控硅D1的触发端的电平信号拉低，双向可控硅D1接入到电压输入电路的两端断开，从而断开输入电压。

在本实施例中，控制模块300为单片机。

图3是第三个实施例提供的一种交流电机堵转保护电路的原理图。

如图3所示，在上述实施例的基础上，本实施例所述的开关管Q1为N型场效应管，开关管Q1的控制端是所述N型场效应管的栅极，开关管Q1的输入端是所述N型场效应管的漏极，开关管Q1的输出端是所述N型场效应管的源极。

在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种交流电机堵转保护电路，其特征在于，包括电流采样电阻、耦合电容、电机驱动电路、转换电路和控制模块；

所述电流采样电阻的一端与电机驱动电路的第一驱动端连接，所述电机驱动电路的第二驱动端用于与交流电机的一个输入端连接，所述电流采样电阻的另一端和交流电机的另一个输入端用于接入交流电压；

所述转换电路的转换输入端通过耦合电容与电流采样电阻的一端连接，所述转换电路的基准电压端与电流采样电阻的另一端连接，且所述基准电压端连接基准电压信号，用于根据所述电流采样电阻两端的压差生成波形与所述交流电压相同的堵转检测信号；

所述控制模块的检测端与转换电路的转换输出端连接，所述控制模块的控制输出端与电机驱动电路的控制端连接，用于在所述堵转检测信号的峰值差高于堵转阈值时输出控制信号，控制所述电机驱动电路将第一驱动端和第二驱动端断开。

2.根据权利要求1所述的交流电机堵转保护电路，其特征在于，所述转换电路包括第一电阻和第二电阻；

所述耦合电容远离电流采样电阻的一端分别与第一电阻的一端、第二电阻的一端以及第三电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端接地，所述第二电阻的另一端连接所述基准电压信号。

3.根据权利要求2所述的交流电机堵转保护电路，其特征在于，所述转换电路还包括第三电阻；

所述第三电阻的一端与耦合电容远离电流采样电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端与控制模块的检测端连接。

4.根据权利要求1所述的交流电机堵转保护电路，其特征在于，所述电机驱动电路包括开关管、双向可控硅、第四电阻；

所述开关管的输入端与双向可控硅的触发端连接，所述开关管的输出端接地，所述开关管的控制端与控制模块的控制输出端连接；所述双向可控硅的一端与电流采样电阻连接以及通过第四电阻与双向可控硅的触发端连接，所述双向可控硅的另一端用于与交流电机连接。

5.根据权利要求4所述的交流电机堵转保护电路，其特征在于，所述电机驱动电路包括第五电阻、第六电阻和第七电阻；

所述开关管的输入端通过第五电阻与双向可控硅的触发端连接，所述开关管的控制端通过第六电阻与与控制模块的控制输出端连接，所述第七电阻连接于开关管的控制端与输出端之间。

6.根据权利要求4或5所述的交流电机堵转保护电路，其特征在于，所述开关管为NPN型三极管，所述开关管的控制端是所述NPN型三极管的基极，所述开关管的输入端是所述NPN型三极管的集电极，所述开关管的输出端是所述NPN型三极管的发射极。

7.根据权利要求4或5所述的交流电机堵转保护电路，其特征在于，所述开关管为N型场效应管，所述开关管的控制端是所述N型场效应管的栅极，所述开关管的输入端是所述N型场效应管的漏极，所述开关管的输出端是所述N型场效应管的源极。

8.根据权利要求1所述的交流电机堵转保护电路，其特征在于，所述控制模块为单片机。

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