CN116255330A - 气泵电路、气泵装置及激光雕刻机 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种气泵电路、气泵装置及激光雕刻机。气泵电路包括主控电路、驱动电路、检测电路和直流电源；控制信号从主控电路输出至驱动电路，由驱动电路形成周期性的驱动信号并输出，以驱动气泵工作；检测信号从检测电路输出至驱动电路，驱动电路被配置为根据检测信号获取气泵的工作电流，当工作电路大于电流阈值时，驱动电路调整在当前周期内输出的驱动信号；直流电源用于为气泵电路提供直流电。本申请可实现调整气泵输出的气流量。

Description

气泵电路、气泵装置及激光雕刻机

技术领域

本申请涉及激光雕刻领域，尤其涉及一种气泵电路、气泵装置及激光雕刻机。

背景技术

当前市面上的气泵种类较少，功能比较单一，主要是交流电电磁式气泵。其中，交流电电磁式气泵分为两种，一种是直接接入市电，电压较高，且气泵外壳为金属材质，存在一定安全隐患，需要用户进行接地处理，安装比较麻烦；另一种是通过逆变电路将低压直流电(例如DC 24V)变为交流电后输出给低压交流电电磁式气泵(例如AC 24V)，该方式缺陷是不可调节气流量。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本申请提供一种气泵电路、气泵装置及激光雕刻机，安全性高，且可调节气泵的气流量。

本申请提供一种气泵电路，控制气泵工作，所述气泵电路包括主控电路、驱动电路、检测电路和直流电源；

控制信号从所述主控电路输出至驱动电路，由所述驱动电路形成周期性的驱动信号并输出，以驱动所述气泵工作；

检测信号从所述检测电路输出至驱动电路，所述驱动电路被配置为根据所述检测信号获取所述气泵的工作电流，当所述工作电流大于电流阈值时，所述驱动电路调整在当前周期内输出的所述驱动信号；

所述直流电源用于为所述气泵电路提供直流电。

在一实施例中，所述检测电路为电流检测电路，所述电流检测电路包括与气泵电连接的检测电阻；

所述检测电路根据检测电阻输出检测信号。

在一实施例中，所述气泵电路还包括：

参考电压输入电路，用于输入参考电压；

所述驱动电路与所述参考电压输入电路电连接，以获取所述参考电压；所述驱动电路根据所述参考电压和检测电阻确定所述电流阈值。

在一实施例中，所述参考电压输入电路包括：

第一电阻，所述第一电阻的一端用于接入供电电压，所述第一电阻的另一端与所述驱动电路电连接；

可变电阻，所述可变电阻的第一端与所述第一电阻的另一端电连接，所述可变电阻的第二端接地。

在一实施例中，所述主控电路用于根据不同设定输出具有不同频率和占空比的所述控制信号。

在一实施例中，所述气泵电路还包括输出接口；所述输出接口用于与气泵电连接。

在一实施例中，所述气泵电路还包括滤波电路；

所述滤波电路包括第一滤波电路，所述第一滤波电路的输入端用于接入所述直流电源，所述第一滤波电路的输出端与所述驱动电路的电源端电连接；所述第一滤波电路用于对所述直流电源进行滤波；

和/或，所述滤波电路包括第二滤波电路，所述第二滤波电路的输入端与所述驱动电路的输出端电连接，所述第二滤波电路的输出端与所述输出接口电连接；所述第二滤波电路用于对所述驱动信号进行滤波。

在一实施例中，所述气泵电路还包括：

接口保护电路，所述接口保护电路的输入端与所述驱动电路的输出端电连接，所述接口保护电路的输出端与所述输出接口电连接；

所述接口保护电路包括第一二极管和第一电容；所述第一二极管的负极与所述第一电容的第一端电连接形成所述接口保护电路的输入端，所述第一二极管的正极与所述第一电容的第二端电连接构成所述接口保护电路的输出端。

本申请还提出一种气泵装置，所述气泵装置包括：

气泵；

上述的气泵电路，与所述气泵电连接；

所述气泵电路用于周期性地输出驱动信号，以驱动所述气泵工作；

所述气泵电路还用于检测所述气泵的工作电流，并在所述工作电流值大于所述电流阈值时，停止在当前周期内输出驱动信号。

本申请还提出一种激光雕刻机，所述激光雕刻机包括上述的气泵装置。

本申请通过直流电源为驱动电路供电，驱动电路可以根据控制信号周期性地输出驱动信号驱动气泵工作。同时通过检测电路输出检测信号，以使驱动电路获取气泵的实际工作电流，当工作电流大于电流阈值时停止在当前周期内输出驱动信号，以使气泵可以输出设定的气流量，从而实现气泵的软件驱动控制和气流量的调节。

附图说明

图1为本申请的气泵电路一实施例的结构示意图。

图2为本申请的输出接口一实施例的结构示意图。

图3为本申请的驱动电路一实施例的结构示意图。

图4为本申请的参考电压输入电路一实施例的结构示意图。

图5为本申请的滤波电路一实施例的结构示意图。

图6为本申请的接口保护电路一实施例的结构示意图。

图7为本申请的气泵装置一实施例的结构示意图。

主要元件符号说明

气泵电路 100 输出接口 110

驱动电路 120 检测电路 130

参考电压输入 140 第一电阻 R1

电路

可变电阻 R2 滤波电路 150

接口保护电路 160 主控电路 170

气泵装置 10 气泵 200

检测电阻 R3 第一二极管 D1

第一电容 C1 温度检测电路 180

直流电源 190 第一滤波电路 151

第二滤波电路 152

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。

具体实施方式

以下描述将参考附图以更全面地描述本申请内容。附图中所示为本申请的示例性实施例。然而，本申请可以以许多不同的形式来实施，并且不应该被解释为限于在此阐述的示例性实施例。提供这些示例性实施例是为了使本申请透彻和完整，并且将本申请的范围充分地传达给本领域技术人员。类似的附图标记表示相同或类似的组件。

本文使用的术语仅用于描述特定示例性实施例的目的，而不意图限制本申请。如本文所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一”，“一个”和“该”旨在也包括复数形式。此外，当在本文中使用时，“包括”和/或“包含”和/或“具有”，整数，步骤，操作，组件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征，区域，整数，步骤，操作，组件和/或其群组。

除非另外定义，否则本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本申请所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。此外，除非文中明确定义，诸如在通用字典中定义的那些术语应该被解释为具有与其在相关技术和本申请内容中的含义一致的含义，并且将不被解释为理想化或过于正式的含义。

以下内容将结合附图对示例性实施例进行描述。须注意的是，参考附图中所描绘的组件不一定按比例显示；而相同或类似的组件将被赋予相同或相似的附图标记表示或类似的技术用语。

参照图1，本申请提出一种气泵电路100，所述气泵电路100包括主控电路170、驱动电路120、检测电路130和直流电源190；

控制信号从所述主控电路170输出至驱动电路120，由所述驱动电路120形成周期性的驱动信号并输出，以驱动所述气泵2000工作；

检测信号从所述检测电路130输出至驱动电路120，所述驱动电路120被配置为根据所述检测信号获取所述气泵2000的工作电流，当所述工作电路大于电流阈值时，所述驱动电路120调整在当前周期内输出的所述驱动信号；

所述直流电源190用于为所述气泵电路提供直流电。

驱动电路120具有电源端、输入端、输出端和检测端，所述驱动电路120的电源端用于接入直流电源190，例如直流电源190可以是12V的直流电源190，或者24V的直流电路。所述驱动电路120的输入端用于接收控制信号，所述驱动电路120的输出端用于与气泵200电连接；所述控制信号经过所述驱动电路120后形成周期性的驱动信号，并输出至所述气泵200；所述驱动信号用于驱动所述气泵2000工作；

检测电路130与所述驱动电路120的检测端电连接；作为其中一种实施例，检测电路130是电流检测电路，用于检测所述气泵2000的工作电流。检测电路130可以选用电阻实现，例如，参照图3，检测电路130包括检测电阻R3，检测电阻R3用于根据所述气泵的工作电流输出检测信号。所述驱动电路120还用于比较所述工作电流值和电流阈值，并在所述工作电流值大于所述电流阈值时，调整在当前周期内输出的驱动信号。

当然，在其他实施例中，检测电路130还可以采用其他方式，只需保证驱动电路120根据其输出的检测信号能获取气泵的工作电流即可。

进一步地，所述气泵电路还包括输出接口110，所述输出接口110用于与气泵2000电连接，驱动信号可以通过输出接口110传输至气泵。输出接口110可以为TTL电平接口、CMOS电平接口、ECL电平接口、RS-232电平接口等，本申请对此不作限定。

本实施例中，主控电路170可以是MCU，或者其他可输出PWM信号的芯片，本申请对此不作限定。

例如，驱动电路120可以包括信号接收电路和控制芯片。参照图3中的a，IO1和IO2为控制信号入口，PWM信号由IO1和IO2输入信号接收电路，经过转换后从IN1和IN2输出至控制芯片。参照图3中的b，控制芯片根据接收到的PWM信号输出相应的驱动信号，通过OUT1和OUT2输出至输出接口110。参照图2，驱动信号经输出接口110的OUT1和OUT2输出至气泵2000。其中，驱动信号可以是指根据PWM信号输出的脉冲信号。例如，主控电路170根据设定的气流量输出相应频率和占空比的PWM信号，驱动电路120根据PWM信号周期性地输出脉冲信号，以驱动气泵2000工作，进而控制气泵2000输出设定气流量的气流。同时，检测电路130根据气泵2000的工作电流输出检测信号。可以理解的是，气泵2000的工作电流越大，其气流量也越大。当气泵2000的工作电流小于电流阈值时，说明气泵2000的气流量小于设定的气流量。此时，驱动电路120继续按照PWM信号输出脉冲信号，直至气流量达到设定的气流量。当气泵2000的工作电流大于电流阈值时，说明气泵2000的气流量大于或等于设定的气流量。此时，驱动电路120停止当前周期内的脉冲信号输出，以控制气泵2000在当前周期内停止输出气流，直至下一个PWM信号周期，驱动电路120再开始输出脉冲信号，实现当前周期内的驱动信号的调整。其中，电流阈值可以根据设定气流量设置。

例如，在第一信号周期内，检测到气泵2000的工作电流始终小于电流阈值，驱动电路120按照PWM信号持续输出脉冲信号；在第二信号周期内，T1时刻检测到气泵2000的工作电流大于电流阈值，驱动电路120停止输出脉冲信号，直至第三信号周期再始输出脉冲信号。如此，驱动电路120根据PWM信号和电流阈值输出斩波驱动信号驱动气泵2000工作，实现气泵2000的软件驱动控制和气流量的调节。

进一步地，主控电路170用于根据不同设定输出具有不同频率和占空比的所述控制信号，例如PWM信号。可以通过调整控制信号(PWM信号)的频率和占空比等参数来调整气泵2000的气流量大小。例如，增大控制信号的频率，驱动信号的频率也会相应增加，在一个信号周期内气泵2000的通电时长增加，即气泵2000的工作时间增加，进而气泵2000的输出气流量增大。除此之外，还可以通过调节电流阈值的大小来调整气泵2000的气流量大小。例如，增大电流阈值，在一个信号周期内气泵2000可通电电流变大，通电时长增加，即气泵2000的工作时间增加，进而气泵2000的输出气流量增大。

本申请通过直流电源190向驱动电路120提供工作电力，使其可以根据控制信号周期性地输出驱动信号驱动气泵2000工作。同时通过检测电路130检测气泵2000的实际工作电流，当工作电流大于电流阈值时停止在当前周期内输出驱动信号，以使气泵2000可以输出设定的气流量，从而实现气泵的软件驱动控制和气流量的调节。

在一实施例中，所述气泵电路100还包括参考电压输入电路140。

参考电压输入电路140与所述驱动电路120电连接；所述参考电压输入电路140用于输入参考电压。所述驱动电路120还用于根据所述参考电压确定所述电流阈值。

本实施例中，可以通过调整参考电压值来调整电流阈值。例如，增大参考电压值，电流阈值增大；减小参考电压值，电流阈值减小。

如图4所示，所述参考电压输入电路140包括：

第一电阻R1，所述第一电阻R1的一端用于接入供电电压，所述第一电阻R1的另一端与所述驱动电路120电连接；

可变电阻R2，所述可变电阻R2的第一端与所述第一电阻R1的另一端电连接，所述可变电阻R2的第二端接地。

本实施例中，可变电阻R2可以选用拨盘电位器或数字电位器实现。供电电压经过第一电阻R1和可变电阻R2分压后生成参考电压，并输出至驱动电路120。驱动电路120根据参考电压设定电流阈值：

其中I_Trip(A)为电流阈值，V_REF(V)为参考电压值，A_V为计算因子(即电流增益，为定值A_V＝V_REF/I_SEN/R_SEN)，R_LSEN(Ω)为检测电路130的检测电阻R3的阻值。

驱动电路120根据参考电压和检测电路130的检测电阻R3确定电流阈值，并根据该电流阈值控制驱动信号的输出。通过调节可变电阻R2的阻值，使可变电阻R2和第一电阻R1之间的分压电压值发生变化，即参考电压值发生变化，电流阈值也相应发生变化，进而调整驱动电路120在一个信号周期内输出的驱动信号的时长，使得气泵2000在一个信号周期内的实际工作时长相应变化，实现气泵2000输出气流量调整。例如，增大可变电阻R2的阻值，参考电压升高，电流阈值增大，驱动电路120在一个信号周期内输出的驱动信号的时长增加，气泵2000在一个信号周期内的实际工作时长增加，最终气泵2000输出气流量变大。

在一实施例中，所述气泵电路100还包括滤波电路150。

所述滤波电路150包括第一滤波电路151，所述第一滤波电路151的输入端用于接入所述直流电源190，所述第一滤波电路151的输出端与所述驱动电路120的电源端电连接；所述第一滤波电路151用于对所述直流电源190进行滤波，以使直流电源190信号更加平稳。

和/或，所述滤波电路150包括第二滤波电路152，所述第二滤波电路152的输入端与所述驱动电路120的输出端电连接，所述第二滤波电路152的输出端与所述输出接口110电连接；所述第二滤波电路152用于对所述驱动信号进行滤波，以使驱动信号更加平稳。

如图5所示，第一滤波电路151和第二滤波电路152可以选用电容实现。

在一实施例中，所述气泵电路100还包括：

接口保护电路160，所述接口保护电路160的输入端与所述驱动电路120的输出端电连接，所述接口保护电路160的输出端与所述输出接口110电连接；

如图6所示，所述接口保护电路160包括第一二极管D1和第一电容C1；所述第一二极管D1的负极与所述第一电容C1的第一端电连接形成所述接口保护电路160的输入端，所述第一二极管D1的正极与所述第一电容C1的第二端电连接构成所述接口保护电路160的输出端。

本实施例中，第一二极管D1可以选用瞬态二极管实现。当TVS二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，可以将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数百瓦的浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值，有效地保护电子线路中的精密元器件，免受各种浪涌脉冲的损坏。如此，当输出接口110与气泵2000接错或气泵2000的工作电流过高时，接口保护电路160可以有效避免大电流损坏气泵电路100。其中，接口保护电路160的数量可以为多个。

在一实施例中，主控电路170还用于检测与驱动电路120电连接的输出端的电流。若检测到输出端短路，主控电路170的输出端会输出高阻态并关断输出，以保护主控电路170不被烧坏。这种锁存状态只能通过主控电路170重新上电来消除。

气泵电路100还包括温度检测电路180，用于检测主控电路170的工作温度。主控电路170还用于在工作温度超过温度阈值时停止输出控制信号，当工作温度下降到温度阈值以下时，重新输出控制信号。

参照图7，本申请还提出一种气泵装置10，所述气泵装置10包括气泵2000和上述的气泵电路100。

气泵电路100与所述气泵2000组件电连接。所述气泵电路100用于周期性地输出驱动信号，以驱动所述气泵2000组件工作。所述气泵电路100还用于检测所述气泵2000的工作电流，并在所述工作电流值大于所述电流阈值时，停止在当前周期内输出驱动信号。

该气泵电路100的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述；可以理解的是，由于在本申请气泵装置10中使用了上述气泵电路100，因此，本申请气泵装置10的实施例包括上述气泵电路100的全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

本申请还提出一种激光雕刻机，所述激光雕刻机包括上述的气泵装置10。其中，气泵装置10可以选用电磁式气泵2000。

该气泵2000的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述；可以理解的是，由于在本申请激光雕刻机中使用了上述气泵装置10，因此，本申请激光雕刻机的实施例包括上述气泵装置10的全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

上文中，参照附图描述了本申请的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本申请的精神和范围的情况下，还可以对本申请的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本申请所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种气泵电路，控制气泵工作，其特征在于，所述气泵电路包括主控电路、驱动电路、检测电路和直流电源；

控制信号从所述主控电路输出至驱动电路，由所述驱动电路形成周期性的驱动信号并输出，以驱动所述气泵工作；

检测信号从所述检测电路输出至驱动电路，所述驱动电路被配置为根据所述检测信号获取所述气泵的工作电流，当所述工作电流大于电流阈值时，所述驱动电路调整在当前周期内输出的所述驱动信号；

所述直流电源用于为所述气泵电路提供直流电。

2.如权利要求1所述的气泵电路，其特征在于，所述检测电路为电流检测电路，所述电流检测电路包括与气泵电连接的检测电阻；

所述检测电路用于根据所述检测电阻输出检测信号。

3.如权利要求2所述的气泵电路，其特征在于，所述气泵电路还包括：

参考电压输入电路，用于输入参考电压；

所述驱动电路与所述参考电压输入电路电连接，以获取所述参考电压；所述驱动电路根据所述参考电压和所述检测电阻确定所述电流阈值。

4.如权利要求3所述的气泵电路，其特征在于，所述参考电压输入电路包括：

第一电阻，所述第一电阻的一端用于接入供电电压，所述第一电阻的另一端与所述驱动电路电连接；

可变电阻，所述可变电阻的第一端与所述第一电阻的另一端电连接，所述可变电阻的第二端接地。

5.如权利要求1所述的气泵电路，其特征在于，所述主控电路用于根据不同设定输出具有不同频率和占空比的所述控制信号。

6.如权利要求1所述的气泵电路，其特征在于，所述气泵电路还包括输出接口；所述输出接口用于与气泵电连接。

7.如权利要求6所述的气泵电路，其特征在于，所述气泵电路还包括滤波电路；

所述滤波电路包括第一滤波电路，所述第一滤波电路的输入端用于接入所述直流电源，所述第一滤波电路的输出端与所述驱动电路的电源端电连接；所述第一滤波电路用于对所述直流电源进行滤波；

和/或，所述滤波电路包括第二滤波电路，所述第二滤波电路的输入端与所述驱动电路的输出端电连接，所述第二滤波电路的输出端与所述输出接口电连接；所述第二滤波电路用于对所述驱动信号进行滤波。

8.如权利要求7所述的气泵电路，其特征在于，所述气泵电路还包括：

接口保护电路，所述接口保护电路的输入端与所述驱动电路的输出端电连接，所述接口保护电路的输出端与所述输出接口电连接；

所述接口保护电路包括第一二极管和第一电容；所述第一二极管的负极与所述第一电容的第一端电连接形成所述接口保护电路的输入端，所述第一二极管的正极与所述第一电容的第二端电连接构成所述接口保护电路的输出端。

9.一种气泵装置，其特征在于，所述气泵装置包括：

气泵；

如权利要求1～8中任一项所述的气泵电路，与所述气泵电连接；

所述气泵电路用于周期性地输出驱动信号，以驱动所述气泵工作；

所述气泵电路还用于检测所述气泵的工作电流，并在所述工作电流值大于所述电流阈值时，停止在当前周期内输出驱动信号。

10.一种激光雕刻机，其特征在于，所述激光雕刻机包括如权利要求9所述的气泵装置。

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