CN201355803Y - 电池供电割草机的控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电池供电割草机的控制装置，其特征在于：包括为整个电路供电的电源部分、PWM发生调制装置、放大电路以及电子开关部分，所述PWM发生调制装置包括一单片机，其输入端分别与电池电压及电机工作电流的输出端连接，单片机的输出端与所述放大电路连接，该放大电路的输出信号驱动所述电子开关部分。本实用新型通过将电池电压及电机工作电流采样值输入单片机后，由软件程序实现PWM发生调整功能，调整输出脉冲信号的占空比，由脉冲的高、低电平交替控制电机通断电，进而控制转速，使电机近似恒速转动，延长电池的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种割草机的控制装置，具体涉及一种用于电池供电的割草机控制装置。
背景技术
割草机根据使用对象分商用和家用两种，商用机用于园林广场、公路、运动场、机场、大学等大、中型草坪，要求割草机具有寿命长、割草速率高、质量好等特点；家用机用于家庭割草，对院落草坪进行修整，有持续工作时间较短、切割质量要求不高等特点。
现有技术中，大部分的割草机都采用交流电源供电，因而不需要考虑供电电源的控制问题。随着电池技术的发展，方便使用的可充电式电池开始被应用于割草机上，并呈现出快速发展的趋势。目前直流割草机的工作组成方式主要有两种：适于家用的电池直接拖动有刷直流电机和适于商用的电池通过换相器拖动无刷直流电机。
在充电后的放电过程中，电池的工作电压会随着工作时间的延长而降低，也会随着工作电流的变化而变化，工作电流大时相对工作电压低，工作电流小时工作电压高，特别是在后期，电压受电流的影响较大。而割草机的工作原理是靠高速旋转的刀片将草割倒，一般情况下，割草机要工作在一定的转速下，切割较轻松，感觉会比较好，转速太高是浪费，转速太低，切割较为吃力，感觉会不好；也就是说在草况一定的情况下，割草机要工作在一定电压下才比较合理，电压过高形成浪费，电压过低无法切割；换言之，当草况不同时就需要切换合理的供电电压。
由电池供电驱动的前述两种电机，均存在上述电池供电电量分配的缺陷：在电池开始电量充裕的阶段，电池电压高，电机转速高，割草感觉好，但消耗的电流比较大；到电池电量的中段，电压有所下降，电机转速也下降，割草的感觉一般，消耗电流稍微减少；到电池电量的后段，电池电压下降，电机转速降低，相比前两个阶段，电流会很小，此时割草的感觉就很差了。可见，目前用于割草机上的电池电量控制方法均无法实现针对草况而切换供电电压，因而在商用机上，由于割草面积大、质量高而消耗电量大，且无法保持长时间、持续的切割感觉，影响电池正常被使用的寿命(在后段电量时便需充电或更换)及切割质量(切割均匀性差)；而在家用机上，作业面积不大，对切割质量也一般，但前段消耗电量过大，而增加了电池的充放电次数，降低了电池的使用周期，增加家用机的使用成本。
发明内容
本实用新型目的是提供一种电池供电割草机的控制装置，使用该装置控制割草机工作，可延长供电电池使用寿命，提高切割质量，降低使用成本。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种电池供电割草机的控制装置，包括为整个电路供电的电源部分、PWM发生调制装置、放大电路以及电子开关部分，所述PWM发生调制装置包括一单片机，其输入端分别与电池电压及电机工作电流的输出端连接，单片机的输出端与所述放大电路连接，该放大电路的输出信号驱动所述电子开关部分。
上述技术方案中，本实用新型被串接于电池与电机之间，通过电子开关部分控制电机的通电与否，具体来说：由单片机对电池的输出电压及电机的工作电流进行采样，将采样信号分别经单片机中PWM发生调制功能(软件实现)调整输出脉冲信号的占空比，该信号输出经放大电路放大后，由脉冲的高、低电平交替控制电子开关的导通与关断，其中占空比影响电子开关导通或是关断的延时时间，由于电机为惯性负载，在被切断电源后还能随惯性转动，由此实现对电机转速的控制。使用时，当电池电量充裕时，采样电压比额定值高，单片机(PWM)便将占空比调小，缩短电子开关导通时间，进而电机通电旋转的时间缩短，由此降低输出功率，减小对电量的消耗；当电池电量下降时，采样电压小于额定值，PWM将占空比调大，延长电子开关导通时间，也就延长了电机通电旋转的时间，提升输出功率，维持割草机的正常切割。如此经过PWM的调整，使电机的输出功率在电池电量高或低时，均保持在一定的范围，进而使电机转速得到控制(可设置上下2％范围内)，保证割草机长时间在基本恒速的状态下工作，延长电池的使用时间，提高切割的质量。其中，单片机PWM对输入信号占空比的调整，由技术人员预先输入单片机内的程序控制；另外，当电机为无刷电机时，单片机中还需输入一由电机引出的位置霍尔换相信号，该信号的引入为现有技术。
上述技术方案中，所述单片机输入端与电机工作电流输出端之间串接有电流放大电路，该电流放大电路可以由四运算放大器集成电路构成。
上述技术方案中，所述放大电路由分别与单片机每一输出端连接的复数个运算放大电路构成。
另一种技术方案为，所述放大电路为三极管放大电路。
由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有的优点是：
1、由于本实用新型通过单片机采样输入电压和电机工作电流，根据预先输入的程序使单片机实现PWM的功能，调整脉冲占空比，由脉冲的高、低电平交替控制串接于电池与电机间的电子开关部分的导通或是断开，进而控制电机的转动速度，当电池电量充裕时，减小占空比，降低输出功率，反之则增大输出功率，使电机在各种草况、电量下均工作在一个近似恒速的状态下，延长电池使用寿命，提高割草质量、感受，增加切割面积；
2、本实用新型对有刷电机和无刷电机均适用。
附图说明
图1是本实用新型实施例一的电路结构示意图；
图2是本实用新型实施例二的电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：
实施例一：一种电池供电割草机的控制装置，包括为整个电路供电的电源部分、PWM发生调制装置、放大电路以及电子开关部分，所述PWM发生调制装置包括一单片机，其一输入端与电池电压输出端连接，另一输入端经电流放大电路与电机工作电流输出端连接，单片机的输出端与所述放大电路连接，该放大电路由分别与单片机每一输出端连接的复数个运算放大电路构成，输出信号驱动所述电子开关部分。
具体实现电路参见图1所示，本实施例中使用的电机为无刷电机，图中元件U2(LM7815)，U3(LM7805)及其周边元件构成了该电路的电源部分，输出15V和5V的VCC电压给本电路相关部分供电；图中U0(PIC16F72)单片机及其周边元器件构成了PWM发生器和无刷电机换相发生器，该芯片利用软件模式(预先输入程序)进行PWM调制和换相；电池电压信号经过分压后输入单片机的2脚，电机工作电流信号经过U4(LM324)电流放大电路放大后输入单片机的3脚；电机的位置霍尔信号输入单片机的15，16，17脚，作为软件进行换相的依据；单片机的23，24，25，26，27，28脚输出了对三个桥臂的上下臂的驱动信号，该信号是经过PWM调整的换相信号；图中U11，U12，U13(均为IR2103)及周边元器件构成放大电路，用于加强PWM及换相信号，驱动高速电子开关；图中Q01～Q06(P75NF75)组成高速电子开关，用于根据PWM输出脉冲信号控制电子开关的通断，进而控制电机的通电与否，对加在电机线圈上的电压进行PWM调制。
在实际应用中，由软件根据输入电压，输出电流的参数，自动调整输出脉冲信号的占空比，以达到草况比较难割时，采用高占空比提高割草感受，草况比较好割时采用低占空比，延长割草时间的目的。
实施例二：一种电池供电割草机的控制装置，包括为整个电路供电的电源部分、PWM发生调制装置、放大电路以及电子开关部分，所述PWM发生调制装置包括一单片机，其一输入端与电池电压输出端连接，另一输入端经电流放大电路与电机工作电流输出端连接，单片机的输出端与所述放大电路连接，该放大电路为三极管放大电路，输出信号驱动所述电子开关部分。
具体实现电路参见图2所示，本实施例中使用的电机为有刷电机，图中元件U2(LM 7815)，U3(LM7805)及其周边元件构成了该电路的电源部分，输出15V和5V的VCC电压给本电路相关部分供电；图中U0(PIC16F72)，U4A(LM324)，U4B(LM324)利用软件形成了PWM发生器，具体的原理是：PIC16F72为一个单片机，电池电压经过分压后输入该单片机2脚，经过A/D转换后，单片机在程序上对输出的PWM进行调制；28脚输出经过软件算法调制后的PWM波；U4构成了电流放大电路，经过U4放大的信号输入给单片机的3脚，经过A/D转换后，提供给算法作负载情况的判断；图中R9，R10，Q01，Q02构成三极放大电路，用于加强PWM信号，驱动高速电子开关；图中Q1，Q2，Q3并联组成高速电子开关部分，用于根据PWM输出脉冲信号控制电子开关的通断，进而控制电机的通电与否；图中D1主要用于吸收电机的反峰电压脉冲，防止电机的反峰脉冲损坏MOS管。
Claims (4)
1.一种电池供电割草机的控制装置，其特征在于：包括为整个电路供电的电源部分、PWM发生调制装置、放大电路以及电子开关部分，所述PWM发生调制装置包括一单片机，其输入端分别与电池电压及电机工作电流的输出端连接，单片机的输出端与所述放大电路连接，该放大电路的输出信号驱动所述电子开关部分。
2.根据权利要求1所述的电池供电割草机的控制装置，其特征在于：所述单片机输入端与电机工作电流输出端之间串接有电流放大电路。
3.根据权利要求1所述的电池供电割草机的控制装置，其特征在于：所述放大电路由分别与单片机每一输出端连接的复数个运算放大电路构成。
4.根据权利要求1所述的电池供电割草机的控制装置，其特征在于：所述放大电路为三极管放大电路。
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|---|---|---|---|---|
| WO2014079363A1 (zh) * | 2012-11-23 | 2014-05-30 | 苏州宝时得电动工具有限公司 | 自动工作系统 |
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| CN108274498A (zh) * | 2018-01-25 | 2018-07-13 | 厦门芯阳科技股份有限公司 | 一种理发器的工作控制方法 |
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2008
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