CN114295888A - 一种碎纸机及其电阻取样的电流检测碎纸电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碎纸机及其电阻取样的电流检测碎纸电路，电路包括：电源电路、门开检测及控制电路、电流检测电路、电机开关及正反转控制电路、触纸检测电路、纸满检测电路、单片机电路、按键检测电路、LED显示电路和碎纸电机电路；其中，所述电流检测电路包括取样电阻R1和稳压管Z1。本发明采用稳压管，将取样电阻R1检测到的信号叠加在直流电源上，采样电阻取样得到的交流信号损失很小，不需要滤波成平稳的直流信号，使得信号读取有非常快的响应速度。

Description

一种碎纸机及其电阻取样的电流检测碎纸电路

技术领域

本发明涉及一种碎纸机及其电阻取样的电流检测碎纸电路。

背景技术

碎纸机是一种将纸张粉碎的机器，随着人们对隐私、秘密的保护意识提升，如果越来越普及。在使用过程中使用者难免一次放入了太多的纸张，超过了机器粉碎的能力。这样就需要机器及时对过载保护，以免损坏机器。

一般对过载保护通过检测电机工作电流的方式实现，可以通过电流互感器、电阻取样加光偶隔离、不需要隔离的系统可以直接通过电阻取样。

用互感器取样和电阻取样加光偶隔离的优点是可以对强弱电隔离，但有些系统结构是不需要隔离的，这样就可以直接用电阻进行电流取样，这种方式成本最低，在如今商业化时代，竞争非常激励，设计上有成本优势的产品在市场上具有明显的竞争优势。

但本申请发明人在进行技术研发的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：但简单的电阻取样方式，通常用二极管整流，由于二极管正向管压降的原因，导致有一个无法避免的缺陷，即对小电流无法检测。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术存在的问题，提供一种能够对小电流快速检测的电阻取样的电流检测碎纸机电路以及采用这种电路的碎纸机。

实现本发明目的的技术方案是一种电阻取样的电流检测碎纸电路，包括：

电源电路、门开检测及控制电路、电流检测电路、电机开关及正反转控制电路、触纸检测电路、纸满检测电路、单片机电路、按键检测电路、LED显示电路和碎纸电机电路；

其中，所述电源电路为其他电路供电；所述门开检测及控制电路、电流检测电路、触纸检测电路、纸满检测电路和按键检测电路的输出端与所述单片机电路的输入端连接；所述单片机电路的输出端与所述电机开关正反转控制电路和所述LED显示电路的输入端连接；所述门开检测及控制电路的输出按连接所述碎纸电机电路的输入端；所述电流检测电路的输出端连接电机开关及正反转控制电路；所述电机开关及正反转控制电路的输出端连接碎纸电机电路；所述电流检测电路包括取样电阻R1和稳压管Z1。

进一步的，所述电流检测电路由取样电阻R1、稳压管Z1、电阻R9、电阻R19、电阻R28和电容C13组成；

其中，取样电阻R1的两端分别连接到电源电路和稳压管Z1的负极；稳压管Z1的正极依次串联电阻R9和电阻19后接系统地；电容C13并联在电阻R19两端；电阻R28一端与电容C13连接，另一端与单片机电路的单片机IC1的第7引脚连接。

进一步的，所述电阻R9和电阻R19的阻值的比值范围为0.1～0.05。

进一步的，所述电源电路包括交流电路和直流电路；

所述交流电路的交流电压与直流电路的电压有直流交流公共点。

进一步的，所述取样电阻R1连接所述直流交流公共点，其检测到的交流信号V1为包含直流电压V2的Uc；

在整流电路中增加一直流电源V2，将所述V1叠加于所述V2上；

将叠加后的V1和V2电压记为Uc,将所述Uc接入AD转化器；则

其中，Uref为当传感器检测到的信号为0时的直流电压，ADUc为AD转化器转化Uc的数字量，ADUref为AD转化器转化Uref的数字量记，dT为两次AD转化器转化的时间，f(t)为传感器的检测信号。

同时，本发明还提供一种碎纸机，采用前述的电阻取样的电流检测碎纸电路。

本发明具有积极的效果：本发明采用稳压管，将取样电阻R1检测到的信号叠加在直流电源上，采样电阻取样得到的交流信号损失很小，不需要滤波成平稳的直流信号，使得信号读取有非常快的响应速度。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本发明实施例的电路原理框图。

图2为本发明实施例的电路图。

图3为本发明实施例的电路图，图中显示按键检测电路和LED显示电路。

图4为电阻R1两端的电压波形图。

图5为a点对系统地的电压波形图。

图6为b点的电压波形图。

图中标号为：电源电路1、门开检测及控制电路2、电流检测电路3、电机开关及正反转控制电路4、触纸检测电路5、纸满检测电路6、单片机电路7、按键检测电路8、LED显示电路9、碎纸电机电路10。

具体实施方式

(实施例1)

见图1，本实施例的一种电阻取样的电流检测碎纸电路包括：

电源电路1、门开检测及控制电路2、电流检测电路3、电机开关及正反转控制电路4、触纸检测电路5、纸满检测电路6、单片机电路7、按键检测电路8、LED显示电路9和碎纸电机电路10；

其中，所述电源电路1为其他电路供电；所述门开检测及控制电路2、电流检测电路3、触纸检测电路5、纸满检测电路6和按键检测电路8的输出端与所述单片机电路7的输入端连接；所述单片机电路7的输出端与所述电机开关正反转控制电路4和所述LED显示电路9的输入端连接；所述门开检测及控制电路2的输出按连接所述碎纸电机电路10的输入端；所述电流检测电路3的输出端连接电机开关及正反转控制电路4；所述电机开关及正反转控制电路4的输出端连接碎纸电机电路10。

具体来说，电路图详见图2和图3：

电源电路1包括交流电路和直流电路；其中，交流电路包括接口J1、接口J2、保险丝F1、压敏电阻VR1、电容C1、电容C2、电容C3、电感L1、二极管D2、二极管D3、电阻R16、交流电源芯片U2、电容C11、二极管D4、二极管D6、电感L2、电容C4、电容C5。交流电通过接口J1、接口J2输入，经过保险丝F1后，连接C2、C3、L1、D2、D3、R16、U2、C11、D4、D6、L2、C4、C5；U1、C6构成低压直流电源电路，从C5两端输出直流12V电压，C6的两端输出直流5V电压。C5的12V输出端即U1的3脚与保险丝F1、压敏电阻VR1、电容C1、电阻R1连接与一点，这样低压直流12V的正与交流电压形成公共点。

开门检测及控制电路2包括开关SAFTY1、电阻R2、电阻R3、电阻R18和电容C12。当门打开时开关处于图2中S_NC位置，SAFTY信号为直流方波信号，门闭合，开关链接S_NO触点，SAFTY为低电平信号，根据此信号单片机电路7控制碎纸机电机10的启停并作出指示。

电流检测电路3由取样电阻R1、稳压管Z1、电阻R9、电阻R19、电阻R28和电容C13组成；其中，取样电阻R1的两端分别连接到电源电路1和稳压管Z1的负极；稳压管Z1的正极依次串联电阻R9和电阻19后接系统地；电容C13并联在电阻R19两端；电阻R28一端与电容C13连接，另一端与单片机电路7的单片机IC1的第7引脚连接。所述电阻R9和电阻R19的阻值的比值范围为0.1～0.05。

取样电阻R1连接所述直流交流公共点，其检测到的交流信号V1为包含直流电压V2的Uc；

在整流电路中增加一直流电源V2，将所述V1叠加于所述V2上；

将叠加后的V1和V2电压记为Uc,将所述Uc接入AD转化器；则

其中，Uref为当传感器检测到的信号为0时的直流电压，ADUc为AD转化器转化Uc的数字量，ADUref为AD转化器转化Uref的数字量记，dT为两次AD转化器转化的时间，f(t)为传感器的检测信号。

电阻R1取样，将正弦电流信号转化成正弦电压信号,电阻R1两端的电压波形如图4，由于交流电源与直流电源共连于AC1_12V，故取样电阻R1的得到的电压信号是包括12V直流的电压，即a这点对系统地的电压波形如图5,经过稳压管Z1后b点的电压波形如图6，电阻R9/R19的比值取0.1～0.05，使得电阻R1取样得到的交流信号损失很小。在现有技术中，都是采用二极管，而使用二极管的话，因为Ua含有12V交流，则必须用R9和R19来分压，使得信号满足后续单片机对信号幅值小于5V的要求，这样R9/R19则必须大于3，造成有用的交流信号损失了75％。在本实施例中，将取样电阻R1检测到的信号叠加在直流电源上，即将直流电源电压视为载波，从而就可以得到全部在纵轴正方向的波形，就可以直接接入到AD转化器，并被迅速的计算出来，不需要滤波成平稳的直流信号，使得信号读取有非常快的响应速度。

电机开关及正反转控制电路4包括可控硅Q1、开关JDQ1B、继电器JDQ1、电阻R12、电阻R14、电阻R15、电阻R20、电阻R21、电阻R4、二极管D5、三极管Q2和三极管Q3。电阻R12、R20、R13、R14及Q3控制可控硅Q1的通断，当单片机IC1输出TRIGER信号为高电平时，可控硅Q1导通给碎纸电机通电，电机运行。反之则电机停止工作。电阻R15、R21、Q2、D5、R4控制继电器JDQ1的工作，当单片机IC1输出RELAY_CNT为高低平时，继电器触点打到如图位置的J_NC，使电机正转，反之打到J_NO使电机反转。

触纸检测电路5包括电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C7、电容C8、发射接收管HF1、HR1。分为纸张入口和CD入口，当入纸口有纸时，HR1接收不到HF1发出的红外光，则TCHP为高电平，反之为低电平，TCHP送到单片机IC1，单片机IC1根据此信号控制其他电路工作。R6、R8，C8、HF2、HR2组成CD检测电路，当CD口有CD放入时，接收管无法接受到HF2发出的红外管，则TCHD为高电平，反之为低电平，TCHD送到单片机，单片机IC1根据此信号控制其他电路的工作。

纸满检测电路6由电阻R10、R11、电容C9、发射接收管HF3、HR3组成，当碎纸桶的纸屑越来越高时，发射管发射出的红外光通过纸屑反射回的红外光就越强，OVRP电压信号就越低，单片机IC1通过检测OVRP信号的大小来判断纸屑的高度，并控制其他电路工作。

单片机电路7包括单片机IC1，用于整个碎纸机的控制。其第1引脚连接纸满检测电路6中的电阻R10的一端；第2引脚、第13-16引脚连接LED显示电路9；第3引脚连接电机开关及正反转控制电路4中的电阻R13的一端；第4引脚连接纸满检测电路6中的电容C9的一端；第6引脚连接电机开关及正反转控制电路4中的电阻R12的一端；第7引脚连接电流检测电路3的电阻R28的一端；第8引脚连接系统地；第9引脚连接直流电源U1；第10引脚连接门开检测及控制电路2中的电容C12的一端；第11引脚和12引脚连接触纸检测电路。

见图3，按键检测电路8由电阻R17、R22、R23、C10、K1、K2、K3组成，给电阻适当取值，使得K1、K2、K3每个按键按下后，KEY_SIGNAL信号出现不同的电压，单片机检测KEY_SIGNAL的电压大小来判断哪个键按下，以此根据不同的按键来控制其他电路工作。

LED显示电路9则包括5组发光二极管和电阻，其中，发光二极管D7和电阻R24与单片机IC1的第14引脚连接，发光二极管D8和电阻R25与单片机IC1的第15引脚连接，发光二极管D9和电阻R26与单片机IC1的第16引脚连接，发光二极管D1和电阻R29与单片机IC1的第13引脚连接，发光二极管D10和电阻R30与单片机IC1的第2引脚连接。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电阻取样的电流检测碎纸电路，其特征在于包括：

电源电路(1)、门开检测及控制电路(2)、电流检测电路(3)、电机开关及正反转控制电路(4)、触纸检测电路(5)、纸满检测电路(6)、单片机电路(7)、按键检测电路(8)、LED显示电路(9)和碎纸电机电路(10)；

其中，所述电源电路(1)为其他电路供电；所述门开检测及控制电路(2)、电流检测电路(3)、触纸检测电路(5)、纸满检测电路(6)和按键检测电路(8)的输出端与所述单片机电路(7)的输入端连接；所述单片机电路(7)的输出端与所述电机开关正反转控制电路(4)和所述LED显示电路(9)的输入端连接；所述门开检测及控制电路(2)的输出按连接所述碎纸电机电路(10)的输入端；所述电流检测电路(3)的输出端连接电机开关及正反转控制电路(4)；所述电机开关及正反转控制电路(4)的输出端连接碎纸电机电路(10)；所述电流检测电路(3)包括取样电阻R1和稳压管Z1。

2.根据权利要求1所述的一种电阻取样的电流检测碎纸电路，其特征在于：

所述电流检测电路(3)由取样电阻R1、稳压管Z1、电阻R9、电阻R19、电阻R28和电容C13组成；

其中，取样电阻R1的两端分别连接到电源电路(1)和稳压管Z1的负极；稳压管Z1的正极依次串联电阻R9和电阻19后接系统地；电容C13并联在电阻R19两端；电阻R28一端与电容C13连接，另一端与单片机电路(7)的单片机IC1的第7引脚连接。

3.根据权利要求2所述的一种电阻取样的电流检测碎纸电路，其特征在于：

所述电阻R9和电阻R19的阻值的比值范围为0.1～0.05。

4.根据权利要求3所述的一种电阻取样的电流检测碎纸电路，其特征在于：

所述电源电路包括交流电路和直流电路；

所述交流电路的交流电压与直流电路的电压有直流交流公共点。

5.根据权利要求4所述的一种电阻取样的电流检测碎纸电路，其特征在于：

所述取样电阻R1连接所述直流交流公共点，其检测到的交流信号V1为包含直流电压V2的Uc；

在整流电路中增加一直流电源V2，将所述V1叠加于所述V2上；

将叠加后的V1和V2电压记为Uc,将所述Uc接入AD转化器；则

其中，Uref为当传感器检测到的信号为0时的直流电压，ADUc为AD转化器转化Uc的数字量，ADUref为AD转化器转化Uref的数字量记，dT为两次AD转化器转化的时间，f(t)为传感器的检测信号。

6.一种碎纸机，其特征在于：采用如权利要求1至5之一所述的电阻取样的电流检测碎纸电路。

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