CN113675823A - 一种通过电池电压检测进行电机保护的方法及其系统 - Google Patents

一种通过电池电压检测进行电机保护的方法及其系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种通过电池电压检测进行电机保护的方法及其系统。一方面，本发明提供了一种通过电池电压检测进行电机保护的方法，该方法包括如下处理步骤，步骤1：工作时，实时检测电池两端的电压并且按照设定的间隔时间采集电压值发送给控制装置；步骤2：在启动时若电池两端电压降低值超过设定值并且超过设定时间没有恢复到电机正常工作时电压，控制装置则控制进行保护；步骤3：电机启动正常启动工作时，接收的电池两端电压值信号比前一次接收的电池两端电压值信号降低值超过设定值，控制装置则保护。另一方面，本发明提供了一种通过电池电压检测进行电机保护的系统。通过本发明能够有效节省成本，减少使用体积。

Description

一种通过电池电压检测进行电机保护的方法及其系统
技术领域
本发明属于电机保护领域，尤其涉及一种通过电池电压检测进行电机保护的方法，还涉及一种通过电池电压检测进行电机保护的系统。
背景技术
电机堵转是电机在转速为0转时仍然输出扭矩的一种情况，一般都是机械的或者人为的。由于电机负载过大、拖动的机械故障、轴承损坏扫膛等原因引起的电动机无法启动或停止转动的现象。电机过载是指一般电机都有一个固定的运行功率，称之为额定功率，单位为瓦特(W)，如果在某种情况下使电机的实际使用功率超过电机的额定功率，则称这种现象为电机过载。在现有的设备及方法中，检测电机堵转或过载时，主要采用的电阻方式。这种方式的成本高，占用的体积较大。从而需要一种电机保护的方法及系统来节省成本，满足使用需要。
发明内容
本发明的目的一是，提供一种通过电池电压检测进行电机保护的方法，能够有效节省成本，减少使用体积。
本发明的目的二是，提供一种实现上述方法的系统。
为实现目的一，本发明提供了一种通过电池电压检测进行电机保护的方法，该方法包括如下处理步骤，
步骤1：工作时，实时检测电池两端的电压并且按照设定的间隔时间采集电压值发送给控制装置；
步骤2：控制装置根据采集的电池两端电压值信号进行控制，在启动时若电池两端电压降低值超过设定值并且超过设定时间没有恢复到电机正常工作时电压，控制装置则控制断开电机供电进行保护，反之，则正常启动；
步骤3：电机启动正常启动工作时，控制装置实时将接收的电池两端电压值信号与前一次接收的电池两端电压值信号进行对比，若该次接收的电池两端电压值信号比前一次接收的电池两端电压值信号降低值超过设定值，控制装置则控制断开电机供电进行保护，若该次接收的电池两端电压值信号比前一次接收的电池两端电压值信号降低值未超过设定值则维持正常工作。
优选地，控制装置实时显示电池电量进行提醒。
优选地，在步骤2中，启动时电池两端电压降低值的设定值根据所选择电机堵转时电压降低值进行设定。
优选地，在步骤3中，控制装置将接收的电池两端电压值信号与前一次接收的电池两端电压值信号进行比较时，降低值的设定值根据所选择电机过载时电压降低值进行实际测量若干组并且算平均值进行确定。
优选地，控制装置为单片机。
为实现目的二，本发明提供了一种通过电池电压检测进行电机保护的系统，包括用于与外部电源连接的输入接头、与电池连接的电池接头、分别与输入接头和电池接头连接用于电池充电控制的电池充电管理模块、与电池接头连接用于电机供电控制进行堵转或过载保护的堵转及过载保护电路和与电池接头连接进行电池电量检测的电量检测模块，所述电池充电管理模块、堵转及过载保护电路和电量检测模块分别与一用于控制的控制装置信号连接，所述电池接头和输入接头分别通过用于对控制装置进行供电的控制供电电路与控制装置连接，所述控制装置上设置有用于控制电机的开启及关闭的控制按键，所述控制装置上还设置有用于电池电量指示的电量指示模块。
优选地，所述电池充电管理模块设置有分别与电池接头、控制装置和输入接头连接的电池充电管理芯片，所述电量检测模块设置有一端与电池接头的正极端连接的第二电阻，所述第二电阻另一端与控制装置连接并且分别通过第三电阻和第八电容与地线连接。
优选地，所述控制供电电路设置有第一二极管、第七二极管和三端稳压管，所述第一二极管的正极端与输入接头的正极端连接，所述第七二极管的正极端与电池接头的正极端连接，所述第一二极管的负极端和第七二极管的负极端连接，所述第一二极管的负极端通过第十一电阻与三端稳压管输入端连接，所述三端稳压管输入端通过第三电容与地线连接，所述三端稳压管的输出端通过输出端电容与地线连接并且分别与控制装置和电量指示模块连接。
优选地，所述堵转及过载保护电路设置有第一三极管、第二MOS管和第三MOS管，所述第一三极管的基极通过第六电阻与控制装置的第一控制端连接并且第六电阻与第一控制端连接端通过第五电阻与地线连接，所述第一三极管的集电极与第三MOS管的栅极连接，所述第一三极管的发射极与地线连接，所述第三MOS管的栅极通过第四电阻与电池接头的正极端连接，所述第三MOS管的源极与电池接头的正极端及电机的正极端连接，所述第三MOS管的漏极与第二MOS管的漏极和电机的负极端连接，所述第三MOS管的源极和漏极间并联第四电容和第二二极管，所述第二二极管的正极与第三MOS管的漏极连接，所述第二MOS管的栅极与控制装置的第二控制端连接，所述第二MOS管的源极与地线连接，所述第二MOS管的漏极还通过第三电容与地线连接。
本发明与现有技术相比，其有益效果在于：
在本发明中通过设置控制装置根据检测的电池两端的电压信号进行堵转或过载保护的使得能够有效节省成本，减小PCB板的体积。在本发明中通过设置单片机进行保护控制，使得整体结构体积缩小，通过设置控制供电电路使得供电稳定，电量指示模块的设定使得能够在工作中实时了解电池的电量，便于及时充电，保证工作稳定。在本发明中通过控制装置控制堵转及过载保护电路进行保护使得供电切断快速，有效对电机进行保护。
附图说明
图1为本发明中方法的流程图；
图2为本发明中系统的结构框图；
图3为本发明中电池充电管理模块、电量检测模块和控制供电电路的电路结构示意图；
图4为本发明中控制装置的电路结构示意图；
图5为本发明中电量指示模块的电路结构示意图；
图6为本发明中堵转及过载保护电路的电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，本发明提供了一种通过电池电压检测进行电机保护的方法，该方法包括如下处理步骤，
步骤1：工作时，实时检测电池两端的电压并且按照设定的间隔时间采集电压值发送给控制装置1；
步骤2：控制装置1根据采集的电池两端电压值信号进行控制，在启动时若电池两端电压降低值超过设定值并且超过设定时间没有恢复到电机正常工作时电压，控制装置1则控制断开电机供电进行保护，反之，则正常启动；
步骤3：电机启动正常启动工作时，控制装置1实时将接收的电池两端电压值信号与前一次接收的电池两端电压值信号进行对比，若该次接收的电池两端电压值信号比前一次接收的电池两端电压值信号降低值超过设定值，控制装置1则控制断开电机供电进行保护，若该次接收的电池两端电压值信号比前一次接收的电池两端电压值信号降低值未超过设定值则维持正常工作。
控制装置1实时显示电池电量进行提醒，从而方便及时充电，确保用电稳定。控制装置1为单片机使得整体结构体积缩小，控制稳定。
在步骤2中，启动时电池两端电压降低值的设定值根据所选择电机堵转时电压降低值进行设定。在步骤3中，控制装置1将接收的电池两端电压值信号与前一次接收的电池两端电压值信号进行比较时，降低值的设定值根据所选择电机过载时电压降低值进行实际测量若干组并且算平均值进行确定。在本实施例中，选着不同型号的电机，可以根据电机的特性进行设定，以提高保护的效果。
如图2-6所示，本发明还提供一种通过电池电压检测进行电机保护的系统，包括用于与外部电源连接的输入接头DC_IN、与电池连接的电池接头BAT1、分别与输入接头DC_IN和电池接头BAT1连接用于电池充电控制的电池充电管理模块2、与电池接头BAT1连接用于电机供电控制进行堵转或过载保护的堵转及过载保护电路5和与电池接头BAT1连接进行电池电量检测的电量检测模块3，电池充电管理模块2、堵转及过载保护电路5和电量检测模块3分别与一用于控制的控制装置1信号连接，电池接头BAT1和输入接头DC_IN分别通过用于对控制装置1进行供电的控制供电电路4与控制装置1连接，控制装置1上设置有用于控制电机的开启及关闭的控制按键S1，控制装置1上还设置有用于电池电量指示的电量指示模块6。电量指示模块6设置有三个LED灯，从而对应不同的电量使得查看直观。堵转及过载保护电路5在接收保护信号后断开进行电机刹车保护。
电池充电管理模块2设置有分别与电池接头BAT1、控制装置1和输入接头DC_IN连接的电池充电管理芯片U3，电量检测模块3设置有一端与电池接头BAT1的正极端连接的第二电阻R2，第二电阻R2另一端与控制装置1连接并且分别通过第三电阻R3和第八电容C8与地线GND连接。电量检测模块3通过实时检测电池接头BAT1正极端的电压获得工作中电池电压的实时变化便于及时进行电机保护控制和电池电量的计算。
控制供电电路4设置有第一二极管D1、第七二极管D7和三端稳压管U1，第一二极管D1的正极端与输入接头DC_IN的正极端连接，第七二极管D7的正极端与电池接头BAT1的正极端连接，第一二极管D1的负极端和第七二极管D7的负极端连接，第一二极管D1的负极端通过第十一电阻R11与三端稳压管U1输入端连接，三端稳压管U1输入端通过第三电容C3与地线GND连接，三端稳压管U1的输出端通过输出端电容CE3与地线GND连接并且分别与控制装置1和电量指示模块6连接。控制供电电路4输出直流3.3V。
堵转及过载保护电路5设置有第一三极管Q1、第二MOS管Q2和第三MOS管Q3，第一三极管Q1的基极通过第六电阻R6与控制装置1的第一控制端R100连接并且第六电阻R6与第一控制端R100连接端通过第五电阻R5与地线GND连接，第一三极管Q1的集电极与第三MOS管Q3的栅极连接，第一三极管Q1的发射极与地线GND连接，第三MOS管Q3的栅极通过第四电阻R4与电池接头BAT1的正极端连接，第三MOS管Q3的源极与电池接头BAT1的正极端及电机的正极端连接，第三MOS管Q3的漏极与第二MOS管Q2的漏极和电机的负极端连接，第三MOS管Q3的源极和漏极间并联第四电容C4和第二二极管D2，第二二极管D2的正极与第三MOS管Q3的漏极连接，第二MOS管Q2的栅极与控制装置1的第二控制端R200连接，第二MOS管Q2的源极与地线GND连接，第二MOS管Q2的漏极还通过第三电容C3与地线GND连接。
在本实施例中，输入接头DC_IN与外部直流电源连接，输入给电池充电的直流电。电池充电管理模块2进行稳压后给电池充电，同时控制供电电路4工作向电量指示模块6和控制装置1进行供电，电池充电管理模块2在充电时发送信号将控制装置1唤醒，进行电量显示。电量检测模块3实时进行电压检测并且发送给控制装置1通过电量指示模块6进行电量显示。在工作时，能够通过控制按键S1进行工作启停控制。控制装置1根据电量检测模块3采集的电池两端电压值信号进行控制，在启动时若电池两端电压降低值超过设定值并且超过设定时间没有恢复到电机正常工作时电压，控制装置1则控制堵转及过载保护电路5断开电机供电进行保护，反之，则正常启动；电机启动正常启动工作时，控制装置1实时将接收的电池两端电压值信号与前一次接收的电池两端电压值信号进行对比，若该次接收的电池两端电压值信号比前一次接收的电池两端电压值信号降低值超过设定值，控制装置1则控制过载保护电路5断开电机供电进行保护，若该次接收的电池两端电压值信号比前一次接收的电池两端电压值信号降低值未超过设定值则维持正常工作，工作完成后，通过控制按键S1控制停机。通过本发明能够有效节省成本，减小PCB板的体积。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种通过电池电压检测进行电机保护的方法，其特征在于，该方法包括如下处理步骤，
步骤1：工作时，实时检测电池两端的电压并且按照设定的间隔时间采集电压值发送给控制装置(1)；
步骤2：控制装置(1)根据采集的电池两端电压值信号进行控制，在启动时若电池两端电压降低值超过设定值并且超过设定时间没有恢复到电机正常工作时电压，控制装置(1)则控制断开电机供电进行保护，反之，则正常启动；
步骤3：电机启动正常启动工作时，控制装置(1)实时将接收的电池两端电压值信号与前一次接收的电池两端电压值信号进行对比，若该次接收的电池两端电压值信号比前一次接收的电池两端电压值信号降低值超过设定值，控制装置(1)则控制断开电机供电进行保护，若该次接收的电池两端电压值信号比前一次接收的电池两端电压值信号降低值未超过设定值则维持正常工作。
2.根据权利要求1所述的一种通过电池电压检测进行电机保护的方法，其特征在于，控制装置(1)实时显示电池电量进行提醒。
3.根据权利要求1或2所述的一种通过电池电压检测进行电机保护的方法，其特征在于，在步骤2中，启动时电池两端电压降低值的设定值根据所选择电机堵转时电压降低值进行设定。
4.根据权利要求1所述的一种通过电池电压检测进行电机保护的方法，其特征在于，在步骤3中，控制装置(1)将接收的电池两端电压值信号与前一次接收的电池两端电压值信号进行比较时，降低值的设定值根据所选择电机过载时电压降低值进行实际测量若干组并且算平均值进行确定。
5.根据权利要求1所述的一种通过电池电压检测进行电机保护的方法，其特征在于，控制装置(1)为单片机。
6.一种根据权利要求1所述方法的通过电池电压检测进行电机保护的系统，其特征在于，包括用于与外部电源连接的输入接头(DC_IN)、与电池连接的电池接头(BAT1)、分别与输入接头(DC_IN)和电池接头(BAT1)连接用于电池充电控制的电池充电管理模块(2)、与电池接头(BAT1)连接用于电机供电控制进行堵转或过载保护的堵转及过载保护电路(5)和与电池接头(BAT1)连接进行电池电量检测的电量检测模块(3)，所述电池充电管理模块(2)、堵转及过载保护电路(5)和电量检测模块(3)分别与一用于控制的控制装置(1)信号连接，所述电池接头(BAT1)和输入接头(DC_IN)分别通过用于对控制装置(1)进行供电的控制供电电路(4)与控制装置(1)连接，所述控制装置(1)上设置有用于控制电机的开启及关闭的控制按键(S1)，所述控制装置(1)上还设置有用于电池电量指示的电量指示模块(6)。
7.根据权利要求6所述的一种通过电池电压检测进行电机保护的系统，其特征在于，所述电池充电管理模块(2)设置有分别与电池接头(BAT1)、控制装置(1)和输入接头(DC_IN)连接的电池充电管理芯片(U3)，所述电量检测模块(3)设置有一端与电池接头(BAT1)的正极端连接的第二电阻(R2)，所述第二电阻(R2)另一端与控制装置(1)连接并且分别通过第三电阻(R3)和第八电容(C8)与地线(GND)连接。
8.根据权利要求6或7所述的一种通过电池电压检测进行电机保护的系统，其特征在于，所述控制供电电路(4)设置有第一二极管(D1)、第七二极管(D7)和三端稳压管(U1)，所述第一二极管(D1)的正极端与输入接头(DC_IN)的正极端连接，所述第七二极管(D7)的正极端与电池接头(BAT1)的正极端连接，所述第一二极管(D1)的负极端和第七二极管(D7)的负极端连接，所述第一二极管(D1)的负极端通过第十一电阻(R11)与三端稳压管(U1)输入端连接，所述三端稳压管(U1)输入端通过第三电容(C3)与地线(GND)连接，所述三端稳压管(U1)的输出端通过输出端电容(CE3)与地线(GND)连接并且分别与控制装置(1)和电量指示模块(6)连接。
9.根据权利要求6所述的一种通过电池电压检测进行电机保护的系统，其特征在于，所述堵转及过载保护电路(5)设置有第一三极管(Q1)、第二MOS管(Q2)和第三MOS管(Q3)，所述第一三极管(Q1)的基极通过第六电阻(R6)与控制装置(1)的第一控制端(R100)连接并且第六电阻(R6)与第一控制端(R100)连接端通过第五电阻(R5)与地线(GND)连接，所述第一三极管(Q1)的集电极与第三MOS管(Q3)的栅极连接，所述第一三极管(Q1)的发射极与地线(GND)连接，所述第三MOS管(Q3)的栅极通过第四电阻(R4)与电池接头(BAT1)的正极端连接，所述第三MOS管(Q3)的源极与电池接头(BAT1)的正极端及电机的正极端连接，所述第三MOS管(Q3)的漏极与第二MOS管(Q2)的漏极和电机的负极端连接，所述第三MOS管(Q3)的源极和漏极间并联第四电容(C4)和第二二极管(D2)，所述第二二极管(D2)的正极与第三MOS管(Q3)的漏极连接，所述第二MOS管(Q2)的栅极与控制装置(1)的第二控制端(R200)连接，所述第二MOS管(Q2)的源极与地线(GND)连接，所述第二MOS管(Q2)的漏极还通过第三电容(C3)与地线(GND)连接。
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