CN114217227A - 一种电机抱闸状态检测电路和断线检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机抱闸状态检测电路和断线检测方法。其中电路包括电机抱闸控制电路，用于根据输入的控制信号控制电机抱闸的运行状态；所述电机抱闸控制电路中设置有脉冲发生单元，所述状态检测电路还包括电机抱闸输出电压检测电路，输出电压检测电路的两个输入端分别与电机抱闸控制电路的两个输出端相连，用于输出抱闸状态反馈信号。本发明提供的电机抱闸状态检测电路，增加了电机抱闸输出电压检测电路，电路结构简单，能够在伺服驱动器工作的过程中，输出抱闸状态反馈信号；进而应用该电机抱闸状态检测电路，根据提供的断线检测方法，能够实现对电机抱闸线圈是否断线的有效检测，避免电机在电机抱闸处于制动状态下持续运行而对电机造成损坏。

Description

一种电机抱闸状态检测电路和断线检测方法

技术领域

本申请涉及电机抱闸技术领域，特别是涉及一种电机抱闸状态检测电路和断线检测方法。

背景技术

在工业机器人的伺服系统中，通常会选用带抱闸功能的电机作为驱动电机。目前常见的做法是：伺服驱动器内设有电机抱闸电路，如图1所示(M指电机)，电机抱闸电路包括电机抱闸控制电路，其中抱闸开关器件为继电器，通过电机抱闸控制电路控制抱闸开关，进而控制电机抱闸，使电机抱闸线圈得电抱闸释放、电机抱闸线圈失电抱闸制动。

现有技术中的电机抱闸控制电路常采用数字输出电路的方式进行控制，即通过闭合或断开开关控制电机抱闸输出电源来释放或制动电机。但是，上述这种电机抱闸控制电路采用简单开关，因而可靠性差；并且若电机抱闸无输出或断线，通过现有电机抱闸电路往往难以及时察觉，容易导致电机在电机抱闸处于制动状态下强制运行，进而对电机造成损坏。

发明内容

基于此，针对上述技术问题，本发明实施例提供一种电机抱闸状态检测电路和断线检测方法。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

第一方面，一种电机抱闸状态检测电路，包括电机抱闸控制电路，用于根据输入的抱闸控制信号INPUT控制电机抱闸的运行状态，使电机抱闸线圈得电抱闸释放、电机抱闸线圈失电抱闸制动；所述电机抱闸控制电路中设置有脉冲发生单元，所述电机抱闸状态检测电路还包括电机抱闸输出电压检测电路，所述电机抱闸输出电压检测电路的两个输入端分别与电机抱闸控制电路的两个输出端相连，用于根据检测到的抱闸有效电压，输出抱闸状态反馈信号STATUS。

优选地，所述电机抱闸控制电路包括电阻R1、电阻R2、金氧半场效晶体管Q1、金氧半场效晶体管Q2和瞬态二极管TVS；所述金氧半场效晶体管Q1的源极与电源正极相连，所述金氧半场效晶体管Q1的漏极与电机抱闸线圈一端相连；所述金氧半场效晶体管Q2的源极与电源负极相连，所述金氧半场效晶体管Q2的漏极与电机抱闸线圈另一端相连；所述瞬态二极管TVS的一端与金氧半场效晶体管Q1的漏极相连，另一端与金氧半场效晶体管Q2的漏极相连。

进一步优选地，所述电机抱闸控制电路的输入端设置有隔离光耦U1，所述隔离光耦U1的输入端用于接收抱闸控制信号INPUT；所述电阻R1的一端与电源正极相连，另一端与隔离光耦U1输出端的集电极相连；所述电阻R2的一端与电源负极相连，另一端与隔离光耦U1输出端的发射极相连；所述金氧半场效晶体管Q1的栅极与隔离光耦U1输出端的集电极相连，所述金氧半场效晶体管Q2的栅极与隔离光耦U1输出端的发射极相连。

进一步优选地，所述电机抱闸输出电压检测电路包括隔离光耦U2、电阻R3、稳压管Z1和整流桥D1，其中，所述隔离光耦U2的输出端用于输出抱闸状态反馈信号STATUS；所述电阻R3的一端与隔离光耦U2输入端的正极相连，另一端与整流桥D1的输出端正极相连；所述稳压管Z1的正极与整流桥D1的输出端负极相连，稳压管Z1的负极与隔离光耦U2输入端的负极相连；所述整流桥D1的两个输入端分别与金氧半场效晶体管Q1的漏极和金氧半场效晶体管Q2的漏极相连，用于对检测到的有效电压进行整流处理，然后输出有效电平；所述电机抱闸输出电压检测电路会根据所述有效电平，输出抱闸状态反馈信号STATUS。

进一步优选地，所述电阻R1的一端和金氧半场效晶体管Q1的源极加载正24V电压，所述电阻R2的一端和金氧半场效晶体管Q2的源极加载负24V电压。

进一步优选地，输出的所述抱闸状态反馈信号STATUS的有效电压值，通过调整电阻R3和稳压二极管Z1的参数来设定。

第二方面，一种电机抱闸断线检测方法，应用第一方面所述的电机抱闸状态检测电路，所述方法包括：

步骤一，接收输入的抱闸控制信号INPUT，并在所述抱闸控制信号INPUT中设置一个脉冲信号；

步骤二，输出抱闸状态反馈信号STATUS；

步骤三，判断电机抱闸线圈是否断线，若断线，输出告警提示。

优选地，步骤一中所述的抱闸控制信号INPUT是电平信号；所述在所述抱闸控制信号INPUT中设置一个脉冲信号，具体是通过脉冲发生单元，在所述抱闸控制信号INPUT的电平信号中加入一个脉冲信号。

进一步优选地，加入的所述脉冲信号的脉冲宽度<10ms。

进一步优选地，步骤三中所述的判断电机抱闸线圈是否断线，具体是：

根据电机抱闸线圈特性，对于输入的抱闸控制信号INPUT中加入的脉冲信号部分，抱闸状态反馈信号STATUS无脉冲信号返回，说明已连接电机抱闸，电机抱闸线圈没有断线；对于输入的抱闸控制信号INPUT中加入的脉冲信号部分，抱闸状态反馈信号STATUS有脉冲信号返回，和输入的抱闸控制信号INPUT保持同步，说明未连接电机抱闸，电机抱闸线圈发生断线。

本发明至少具有以下有益效果：

本发明提供的电机抱闸状态检测电路，相比目前常用的电机抱闸电路，增加了电机抱闸状态检测电路，在保证电路结构简单的同时，能够在伺服驱动器工作的过程中，检测抱闸两端的有效电压，输出抱闸状态反馈信号；进而应用该电机抱闸状态检测电路，通过提供的断线检测方法，能够实现对电机抱闸线圈是否断线的有效检测，避免电机在电机抱闸处于制动状态下持续运行而对电机造成损坏。

本发明还改进了传统的电机抱闸控制电路，不同于传统的使用一个继电器作为电路开关器件，本发明使用两个金氧半场效晶体管作为电路双开关器件控制电机抱闸的制动与释放，降低了抱闸误释放的几率，提高了电机抱闸控制的可靠性。

附图说明

图1为现有电机抱闸电路的结构示意图；

图2为本发明一个实施例提供的一种电机抱闸状态检测电路的整体结构示意图；

图3为本发明一个实施例提供的一种电机抱闸状态检测电路的具体内部结构示意图；

图4为本发明一个实施例提供的一种电机抱闸断线检测方法的流程示意图；

图5本发明一个实施例提供的一个电机抱闸未断线时的抱闸控制信号INPUT和抱闸状态反馈信号STATUS示意图；

图6本发明一个实施例提供的一个电机抱闸断线时的抱闸控制信号INPUT和抱闸状态反馈信号STATUS示意图。

具体实施方式

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

实施例一：

在本发明实施例中，如图2所示，提供了一种电机抱闸状态检测电路，包括电机抱闸控制电路，用于根据输入的抱闸控制信号INPUT控制电机抱闸的运行状态，当电机抱闸控制电路导通时，使电机抱闸线圈得电抱闸释放；当电机抱闸控制电路未导通时，电机抱闸线圈失电抱闸制动；所述电机抱闸控制电路中设置有脉冲发生单元，所述电机抱闸状态检测电路还包括电机抱闸输出电压检测电路，所述电机抱闸输出电压检测电路的两个输入端分别与电机抱闸控制电路的两个输出端相连，用于根据检测到的抱闸有效电压，输出抱闸状态反馈信号STATUS。

具体地，如图3所示，所述电机抱闸控制电路包括电阻R1、电阻R2、金氧半场效晶体管(MOS管)Q1、金氧半场效晶体管(MOS管)Q2和瞬态二极管TVS；所述金氧半场效晶体管Q1的源极与电源正极相连，所述金氧半场效晶体管Q1的漏极与电机抱闸线圈一端相连；所述金氧半场效晶体管Q2的源极与电源负极相连，所述金氧半场效晶体管Q2的漏极与电机抱闸线圈另一端相连；所述瞬态二极管TVS的一端与金氧半场效晶体管Q1的漏极相连，另一端与金氧半场效晶体管Q2的漏极相连。

进一步地，如图3所示，所述电机抱闸控制电路的输入端设置有隔离光耦U1，所述隔离光耦U1的输入端用于接收抱闸控制信号INPUT；所述电阻R1的一端与电源正极相连，另一端与隔离光耦U1输出端的集电极相连；所述电阻R2的一端与电源负极相连，另一端与隔离光耦U1输出端的发射极相连；所述金氧半场效晶体管Q1的栅极与隔离光耦U1输出端的集电极相连，所述金氧半场效晶体管Q2的栅极与隔离光耦U1输出端的发射极相连。

进一步来说，当隔离光耦U1的输入端有输入抱闸控制信号INPUT时，通过隔离光耦U1使MOS管Q1和MOS管Q2导通，也就是说所述MOS管Q1和MOS管Q2在电路中作为两个开关器件。当MOS管Q1和MOS管Q2导通后，电机抱闸两端会存在电压，BK+和BK-会输出抱闸电压；反之，隔离光耦U1的输入端没有输入抱闸控制信号INPUT时，BK+和BK-无电压输出。

进一步地，如图3所示，所述电机抱闸输出电压检测电路包括隔离光耦U2、电阻R3、稳压管Z1和整流桥D1，其中，所述隔离光耦U2的输出端用于输出抱闸状态反馈信号STATUS；所述电阻R3的一端与第二隔离光耦U2输入端的正极相连，另一端与整流桥D1的输出端正极相连；所述稳压管Z1的正极与整流桥D1的输出端负极相连，稳压管Z1的负极与隔离光耦U2输入端的负极相连；所述整流桥D1的两个输入端分别与MOS管Q1的漏极和MOS管Q2的漏极相连，用于对检测到的有效电压进行整流处理，然后输出有效电平。进一步地，所述电机抱闸输出电压检测电路会根据该有效电平，输出抱闸状态反馈信号STATUS。

具体地，所述电阻R1的一端和金氧半场效晶体管Q1的源极加载正24V电压，所述电阻R2的一端和金氧半场效晶体管Q2的源极加载负24V电压。

进一步地，输出的所述抱闸状态反馈信号STATUS的有效电压值，通过调整电阻R3和稳压二极管Z1的参数来设定。

本发明实施例提供的电机抱闸状态检测电路，相比目前常用的电机抱闸电路，增加了电机抱闸输出电压检测电路，在保证电路结构简单的同时，能够在伺服驱动器工作的过程中，检测抱闸两端的有效电压，输出抱闸状态反馈信号，能够为进一步判断电机抱闸是否断线提供依据。该电机抱闸状态检测电路还改进了传统的电机抱闸控制电路，不同于传统的使用一个继电器作为电路开关器件，使用两个MOS管作为电路双开关器件控制电机抱闸的制动与释放，降低了抱闸误释放的几率，提高了电机抱闸控制的可靠性。

实施例二：

在本实施例中，如图4所示，提供了一种电机抱闸断线检测方法，应用实施例一所提供的电机抱闸状态检测电路，包括以下步骤：

步骤S401，接收输入的抱闸控制信号INPUT，并在所述抱闸控制信号INPUT中设置一个脉冲信号；

步骤S402，输出抱闸状态反馈信号STATUS；

步骤S403，判断电机抱闸线圈是否断线，若断线，输出告警提示。

具体地，步骤S401中所述的抱闸控制信号INPUT是有效电平信号；所述在所述抱闸控制信号INPUT中设置一个脉冲信号，具体是通过脉冲发生单元，在所述抱闸控制信号INPUT的电平信号中加入一个脉冲信号。

进一步地，加入的所述脉冲信号的脉冲宽度<10ms

进一步地，步骤S403中所述的判断电机抱闸线圈是否断线，具体是：

根据电机抱闸线圈特性，如图5所示，对于输入的抱闸控制信号INPUT中加入的脉冲信号部分，抱闸状态反馈信号STATUS无脉冲信号返回，说明已连接电机抱闸，电机抱闸线圈没有断线。换一种说法，当连接电机抱闸的时候，在输入的电平信号处于低电平的短暂时刻，也就是电机抱闸控制电路没有导通的短暂时间内，根据电机抱闸线圈特性，抱闸线圈会存储部分能量，存储的能量可为线圈供压几十毫秒至上百毫秒的时间；也就是说当连接电机抱闸的时候，在电机抱闸控制电路没有导通的瞬间，电机抱闸两端依然是有电压的，因此抱闸状态反馈信号STATUS依然会保持电机抱闸控制电路导通时的状态，不会因为输入的脉冲信号瞬间处于低电平而出现低电平的输出。

类似地，如图6所示，对于输入的抱闸控制信号INPUT中加入的脉冲信号部分，抱闸状态反馈信号STATUS有脉冲信号返回，和输入的脉冲信号保持一致，说明未连接电机抱闸，电机抱闸线圈发生断线。换一种说法，当没有连接电机抱闸的时候，由于没有抱闸线圈的存在，在输入的电平信号处于低电平的短暂时刻，也就是电机抱闸控制电路没有导通的短暂时间内，抱闸状态反馈信号STATUS同样会出现低电平的瞬间。

综上，能够判断出电机抱闸线圈是否断线，并且在断线的时候给予警示。

本发明实施例提供的电机抱闸断线检测方法，应用实施例一提供的电机抱闸状态检测电路，结合所述检测电路的抱闸控制信号和抱闸状态反馈信号，能够实现对电机抱闸线圈是否断线的有效检测，从而避免电机在电机抱闸处于制动状态下强制持续运行而对电机造成损坏。

应该理解的是，虽然图4的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图4中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电机抱闸状态检测电路，包括电机抱闸控制电路，用于根据输入的抱闸控制信号INPUT控制电机抱闸的运行状态，使电机抱闸线圈得电抱闸释放、电机抱闸线圈失电抱闸制动；其特征在于，所述电机抱闸控制电路中设置有脉冲发生单元，所述电机抱闸状态检测电路还包括电机抱闸输出电压检测电路，所述电机抱闸输出电压检测电路的两个输入端分别与电机抱闸控制电路的两个输出端相连，用于根据检测到的抱闸有效电压，输出抱闸状态反馈信号STATUS。

2.根据权利要求1所述的电机抱闸状态检测电路，其特征在于，所述电机抱闸控制电路包括电阻R1、电阻R2、金氧半场效晶体管Q1、金氧半场效晶体管Q2和瞬态二极管TVS；所述金氧半场效晶体管Q1的源极与电源正极相连，所述金氧半场效晶体管Q1的漏极与电机抱闸线圈一端相连；所述金氧半场效晶体管Q2的源极与电源负极相连，所述金氧半场效晶体管Q2的漏极与电机抱闸线圈另一端相连；所述瞬态二极管TVS的一端与金氧半场效晶体管Q1的漏极相连，另一端与金氧半场效晶体管Q2的漏极相连。

3.根据权利要求2所述的电机抱闸状态检测电路，其特征在于，所述电机抱闸控制电路的输入端设置有隔离光耦U1，所述隔离光耦U1的输入端用于接收抱闸控制信号INPUT；所述电阻R1的一端与电源正极相连，另一端与隔离光耦U1输出端的集电极相连；所述电阻R2的一端与电源负极相连，另一端与隔离光耦U1输出端的发射极相连；所述金氧半场效晶体管Q1的栅极与隔离光耦U1输出端的集电极相连，所述金氧半场效晶体管Q2的栅极与隔离光耦U1输出端的发射极相连。

4.根据权利要求3所述的电机抱闸状态检测电路，其特征在于，所述电机抱闸输出电压检测电路包括隔离光耦U2、电阻R3、稳压管Z1和整流桥D1，其中，所述隔离光耦U2的输出端用于输出抱闸状态反馈信号STATUS；所述电阻R3的一端与隔离光耦U2输入端的正极相连，另一端与整流桥D1的输出端正极相连；所述稳压管Z1的正极与整流桥D1的输出端负极相连，稳压管Z1的负极与隔离光耦U2输入端的负极相连；所述整流桥D1的两个输入端分别与金氧半场效晶体管Q1的漏极和金氧半场效晶体管Q2的漏极相连，用于对检测到的有效电压进行整流处理，然后输出有效电平；所述电机抱闸输出电压检测电路会根据所述有效电平，输出抱闸状态反馈信号STATUS。

5.根据权利要求4所述的电机抱闸状态检测电路，其特征在于，所述电阻R1的一端和金氧半场效晶体管Q1的源极加载正24V电压，所述电阻R2的一端和金氧半场效晶体管Q2的源极加载负24V电压。

6.根据权利要求4所述的电机抱闸状态检测电路，其特征在于，输出的所述抱闸状态反馈信号STATUS的有效电压值，通过调整电阻R3和稳压二极管Z1的参数来设定。

7.一种电机抱闸断线检测方法，其特征在于，应用权利要求1所述的电机抱闸状态检测电路，所述方法包括：

步骤一，接收输入的抱闸控制信号INPUT，并在所述抱闸控制信号INPUT中设置一个脉冲信号；

步骤二，输出抱闸状态反馈信号STATUS；

步骤三，判断电机抱闸线圈是否断线，若断线，输出告警提示。

8.根据权利要求7所述的电机抱闸断线检测方法，其特征在于，步骤一中所述的抱闸控制信号INPUT是电平信号；所述在所述抱闸控制信号INPUT中设置一个脉冲信号，具体是通过脉冲发生单元，在所述抱闸控制信号INPUT的电平信号中加入一个脉冲信号。

9.根据权利要求8所述的电机抱闸断线检测方法，其特征在于，加入的所述脉冲信号的脉冲宽度<10ms。

10.根据权利要求9所述的电机抱闸断线检测方法，其特征在于，步骤三中所述的判断电机抱闸线圈是否断线，具体是：

根据电机抱闸线圈特性，对于输入的抱闸控制信号INPUT中加入的脉冲信号部分，抱闸状态反馈信号STATUS无脉冲信号返回，说明已连接电机抱闸，电机抱闸线圈没有断线；对于输入的抱闸控制信号INPUT中加入的脉冲信号部分，抱闸状态反馈信号STATUS有脉冲信号返回，和输入的抱闸控制信号INPUT保持同步，说明未连接电机抱闸，电机抱闸线圈发生断线。

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