CN201910755U

CN201910755U - 一种可编程单片机控制电机正反转驱动电路

Info

Publication number: CN201910755U
Application number: CN2010206845812U
Authority: CN
Inventors: 王奎力
Original assignee: SHANGHAI LIRONG INDUSTRIAL DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI LIRONG INDUSTRIAL DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2010-12-28
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2020-12-28

Abstract

本实用新型涉及电机正反转控制电路领域，具体地说是一种可编程单片机控制电机正反转驱动电路，包括母遥控器、子遥控器或控制开关、单片机控制电路、数据存储电路、运算放大器、声音报警电路、信号灯驱动电路、驱动电磁铁电路、开关电路和电源，其特征在于MCU主控电路U3和U5组成RF接收电路；主控电路U3和运算放大器U1组成负载电流调整电路；主控电路U3和数据存储电路U4组成数据存储电路；主控电路U3和声音报警电路开关管组成行程开关电路；主控电路U3和电源芯片电路U2及电容C2、C3组成电源电路；本实用新型与现有技术相比，具有很强的抗干扰能力，母遥控器具有最高权限，子遥控器和控制开关控制电机正反转。

Description

一种可编程单片机控制电机正反转驱动电路

技术领域

本实用新型涉及电机正反转控制电路领域，具体地说是一种可编程单片机控制电机正反转驱动电路。

背景技术

目前，市场上的电机正反转控制电路存在以下缺点：

1.一般只能用电位器控制的方式来调整电机转速，并不能通过遥控器调速。

2.带负载能力差，一般最大功率只能达到60W。

3.所有遥控器的功能都一样，功能单一，一般只能进行电机正转、反转、停止操作，不能满足特殊场合的应用，且遥控器之间不能进行权限管理；

4.电机反电动势抗干扰能力差，带负载后，遥控距离大幅度下降。

发明内容

本实用新型的目的是通过母遥控器控制电路开关机、调整电机正反转速度、控制子遥控器或控制开关的开关权限。电路可以手动关机或自动关机，电路必须在开机后才可以进行其它功能操作，开机后进入待机状态。通过遥控器或控制开关控制电机正反转，电机运转过程中遇到阻力过大，超过限流器设定的值，或碰到行程开关导通/断开，电机均会停止转动；设置电路参数并进行保存记忆。

为了实现上述目的，设计一种可编程单片机控制电机正反转驱动电路，包括母遥控器、子遥控器或控制开关、单片机控制电路、数据存储电路、运算放大器、声音报警电路、信号灯驱动电路、驱动电磁铁电路、开关电路和电源，其特征在于MCU主控电路U3的10端连接电阻R11一端，电阻R21另一端连接接受电路 U5的2和3端，U5为RF接收电路，组成RF接收电路；MCU主控电路U3的1端连接到负载电流调节电路运算放大器U1的1端，组成负载电流调整电路；MCU主控电路U3的13端连接数据存储电路U4的6端，MCU主控电路U3的14端连接数据存储电路U4的5端，组成数据存储电路；MCU主控电路U3的2端连接声音报警电路开关管Q15基极，MCU主控电路U3的3端设有开关K2，组成行程开关电路；MCU主控电路U3的4端连接电容C2和电容C3一端及电源芯片电路U2的Vout端，组成控制系统的电源电路；MCU主控电路U3的5端连接电机正反转驱动电路开关管Q1和Q4基极，MCU主控电路U3的6端连接电机正反转驱动电路开关管Q3和Q11基极，MCU主控电路U3的8端连接电阻R19一端，电阻R19另一端连接电机正反转驱动电路开关管Q6和Q7的基极，组成电机驱动电路；MCU主控电路U3的9端连接电阻R13一端，电阻R13另一端连接信号灯驱动电路开关管Q14基极，组成控制系统的报警电路；MCU主控电路U3的12端连接电阻R5一端，电阻R5另一端连接驱动电磁铁电路的开关管Q5基极，组成电磁锁止电路；MCU主控电路U3的11端接地。二极管PD1、PD2、开关管PQ1、PQ2，电容PC1、PC2、PC3及电阻PR3、PR4原件构成的抗干扰电路，电机M1脚连接抗干扰电路JP1，电机M2脚连接抗干扰电路JP2，U3第5脚连接抗干扰电路JP3，U3第6脚连接抗干扰电路JP4。所述遥控器与接收机采用的是315MHZ或433MHZ的频段，编码为滚动码的模式。

所述电机正反转驱动电路为开关Q1发射极连接开关管Q6发射极，Q1基极连接开关管Q4基极，Q1集电极上串联电阻R3并接电源，Q6集电极设有电阻R1并接地，Q6集电极一端串联电阻R6并接开关管Q2基极，开关管Q6基极连接开关管Q11基极，Q3集电极上串联电阻R4并接电源，Q7集电极设有电阻 R2并接地，Q7集电极一端串联电阻R7并与开关管Q10基极连接，Q2集电极接场效应管Q8栅极和电阻R9一端，电阻R9另一端与Q8源极、场效应管Q9源极、电阻R10一端相接，电阻R10另一端与Q9栅极相连并与开关管Q10集电极相接，开关管Q2发射极接地，开关管Q4发射极接地，开关管Q4集电极连接场效应管Q12栅极和电阻R11一端，电阻R11另一端连接电源，Q8漏极连接Q12源极，并且一端连接电源电机接插件J1的3端，电源电机接插件1端连接二极管D1正极，二极管D1负极接电源，电机接插件2端与场效应管Q9漏极和场效应管Q13源极连接在一起，场效应管Q12漏极与场效应管Q13漏极连接在一起，并且连接电阻R16的一端和R16另一端接地，场效应管Q13栅极与电阻R12一端、开关管Q11集电极相连，电阻R12一端上接电源，开关管Q10和Q11发射极接地组成。

所述抗干扰电路为电阻PR1一端连接开关管PQ1基极，开关管PQ1发射极连接电机的M1端，开关管PQ1集电极连接二极管PD1的负极，二极管PD1的正极连接电机的M2端，在二极管PD1正极与PQ2发射极、电容PC1的1脚、电阻PR4的1脚连接，电容PC1的2脚，电阻PR4的2脚接地；电阻PR2一端连接开关管PQ12基极，开关管PQ2发射极连接电机的M2端，开关管PQ2集电极连接二极管PD2的负极，二极管PD2的正极连接电机的M1端，在二极管PD2正极与PQ1发射极、电容PC3的1脚、电阻PR3的1脚连接，电容PC3的2脚，电阻PR3的2脚接地。

本实用新型与现有技术相比，具有很强的抗电机反电动势的干扰能力，电机带负载时，遥控距离几乎不受影响，带负载能力强达到120W以上；可通过母遥控器进行电机调速、关闭或打开子遥控器以及利用导线连接的控制开关，同时控制多路电源输出，满足不同需求；子遥控器及利用导线连接的控制开关，主要是控制电机正反转，即按下电机正转，松开电机反转，母遥控器拥有最高的权限，除具有可以控制电机正反转功能以外，还可以对电路所有参数进行设置与控制，主要功能为：电路开关机控制、电机转速调整及电机正反转控制权限的打开与关闭。

附图说明

图1为本实用新型的电路模块图；

图2为本实用新型的电原理图；

图3为本实用新型的抗干扰电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型创造做进一步详细说明，这种制造技术对本专业的人士来说是清楚的。

参见图1，本实用新型电路包括MCU主控制电路、电机正反转驱动电路、抗干扰电路、数据存储电路、负载电流调节电路、RF接收电路、声音报警电路和信号灯驱动电路。

参照图2，本实用新型电路原理为MCU主控电路U3的10端连接电阻R11一端，电阻R21另一端连接接受电路U5的2和3端，U5为RF接收电路；MCU主控电路U3的1端连接到负载电流调节电路运算放大器U1的1端，MCU主控电路U3的13端连接数据存储电路U4的6端，MCU主控电路U3的14端连接数据存储电路U4的5端，MCU主控电路U3的2端连接声音报警电路开关管Q15基极，MCU 主控电路U3的3端设有开关K2，MCU主控电路U3的4端连接电容C2和电容C3一端及电源芯片电路U2的Vout端，MCU主控电路U3的5端连接电机正反转驱动电路开关管Q1和Q4基极，MCU主控电路U3的6端连接电机正反转驱动电路开关管Q3和Q1基极，所述的电机正反转驱动电路电源电机接插件上的2和3端设有二极管D1’、D2’、开关管Q1’、Q2’，电容C1’、C2’、C3’及电阻原件构成的抗干扰电路，电机接插件上J1的2和3端，分别连接电机M1端和M2端。MCU主控电路U3的8端连接电阻R19一端，电阻R19另一端连接电机正反转驱动电路开关管Q6和Q7的基极，MCU主控电路U3的9端连接电阻R13一端，电阻R13另一端连接信号灯驱动电路开关管Q14基极，MCU主控电路U3的11端接地，MCU主控电路U3的12端连接电阻R5一端，电阻R5另一端连接驱动电磁铁电路的开关管Q5基极；所述遥控器与接收机采用的是315MHZ或433MHZ的频段，编码为滚动码的模式。

参照图3，本实用新型抗干扰电路原理为由电阻R1’一端连接开关管Q1’基极，开关管Q1’发射极连接电机的B端，开关管Q1’集电极连接二极管D1’的负极，二极管D1’的正极连接电机的A端，在二极管D1’正极一端与Q1’发射极各抽头一端连接电容C1’，在电容C1’的一端连接开关管Q2’发射极，并与电阻R4’、电容C2’一端相连，电阻R4’和电容C2’另一端连接并接地，在电容C1’的另一端连接二极管D2’的正极，并与电阻R3’、电容C3’一端相连，电阻R3’和电容C3’另一端相连并接地，二极管D2’的负极连接开关管Q2的集电极，Q2’的基极上接有电阻R2’组成。

本实用新型母遥控器使用方法为：

开机：长按母遥控器的开机键2秒，电机瞬间正转一下然后反转，碰到反转行程开关停止或者遇堵保护停止，进入开机状态。

待机：按下转动键，电机正转，碰到行程开关停止或者遇堵保护停止，松开转动键，电机停顿100ms(时间可调整)，然后反转，碰到行程开关或遇堵保护停止。

关机：长按母遥控器的关机键2秒，电机正转，碰到行程开关或遇堵保护停止，进入关机状态。

本实用新型的自动关机程序为：电路在未正常关机前意外断电15秒(时间可调)内再次通电，电路仍然处于待机状态。断电大于15秒再次通电，电机处于意外断电保护状态。即，过4分钟后(时间可调)控制电源输出②有电压输出，然后电机正转，碰到行程开关或遇堵保护停止，自动关机完成！(在此5分钟内长按开机键2秒，可进行手动开机)

电路待机状态可按调速键调节电机转速(调脉宽方式)。长按电机转速从慢向快或从快向慢缓慢自动调整，也可以短按进行手动精确调整，一直到满意为止，松开后停止。

电路必须在开机后才可以进行其它操作，开机后时，电机瞬间(一般小于50ms)正转，然后反转；待机时，电机正转切换到反转时，中间会有的停顿(一般小于100ms)，以避免电流过大损坏电路及影响电机寿命；电路可以手动关机或自动关机，关机后电机正转。

电机的转速可以根据需要进行任意调整，即，可以从快至慢或从慢到快自动循环调整，也可以手动逐步精确调整。调速采用PWM脉宽调制方式，转速调慢后，对电机带负载能力影响较小，首次若带不动负载，电路会自动调整带负载的能力，即，以后每次旋转都可以正常带动负载。

通过母遥控器，可以一键快捷式瞬间关闭或打开所有子遥控器及利用导线连接控制开关的权限，也可以根据需要，依次分别关闭或打开指定的子遥控器及利用导线连接控制开关的权限。即，关闭后，不能再控制电机正反转，只有打开后，才可以控制电机正反转。(母遥控器、指定的子遥控器及利用导线连接控制开关可以不受控制，即永远处于打开状态，不能关闭；)

电机在正转或反转过程中，遇到阻力过大或遇堵时，电流会在瞬间增加，超过限流器设定的保护电流后，电机输入电源瞬间无电压输出，电机停止旋转，从而保护电机因阻力过大或遇堵而烧坏。

电机在正转过程中，正转行程开关导通/断开后，电机输入电源瞬间无电压输出，电机停止旋转，此时若调换电机输入电源的正负极并供电，电机瞬间反转，反转行程开关导通/断开后，电机停止旋转。

电机在旋转时，输入电源正负极的两端会产生反电动势，电机在停止旋转的同时，利用电路实现电机正极与负极连接短路，相当于反电动势与电机转轴惯性能量相抵消，电机会立即停止转动(可能会稍微晃动)。

根据电机输入电源线部位(电机尾部)形状，制作一块偏大一点多层电路板，一面全部为铜铂，装配后铜铂与电机外壳相接触，并使用焊锡进行焊接导通，可以有效屏敝从电机内部发射出的电机干扰信号(电机尾部一般有开孔或接线柱周围为塑料)；另一面焊接有电容、电阻、三极管等元器件，主要作用：消除电机启动时的电火花及隔离电机旋转时产生的反电动势对电路的干扰。

电路待机时意外断电或者关机后断电，再次开机工作，之前设置的参数仍然存在，有记忆功能。如：电机转速调好后便自动记忆保存。待机状态时，若断电时间超过设定时间，再次通电到设定时间后，电路将自动完成关机。若断电时间没有超过设定时间，再次通电后电路仍然为待机状态。

参照图2，电路控制电源输出。控制电源输出①：意外断电自动关机后及开机后进入待机状态时，均有电压输出；电路正常关机或关闭总电源后，无电压输出。(一般连接制动灯或信号灯)；控制电源输出②：电路接收到控制信号时，有电压输出，但瞬间为零伏，若接有蜂鸣器，会响一声；进入自动关机前的设定时间，有间歇性或连续性电压输出，自动关机后，电压为零伏；控制电源输出③：电机转动时，有电压输出，反转停止后或关机时电机正转停止后，无电压输出。(一般连接电磁铁，控制吸合及弹出)；控制电源输出：只有进入“自动关机”状态后，才有电压输出或间歇性电压输出(一般连接扬声器，作报警提醒使用)；控制电源输出：共两种模式：模式1.只有进入“自动关机”后，才有电压输出。模式2.进入“自动关机”后及“自动关机”后手动开机时，均有电压输出。

本实用新型子遥控器及利用导线连接的控制开关可以关闭或打开。方法一：长按“权限键”2秒瞬间全部关闭或打开；方法二：按下“权限键”松开，再长按“开关机键”2秒可关闭子遥控器及利用导线连接的控制开关，重复操作，即可分别关闭，一直到再次按下“权限键”蜂鸣器发出一声长音退出时，即全部关闭。再次重复操作，即可分别打开。

子遥控器及利用导线连接的控制开关按下电机正转，碰到行程开关或遇堵保护停止，松开按键，电机停顿100ms，然后反转，碰到行程开关或遇堵保护停止。

以上涉及到的时间，均可以根据实际需要进行调整。

所述的U1为运算放大器，采用LM358芯片；U2为电源芯片，采用HT7136电源芯片；U3为单片机，采用LN2803集成电路；U4为数据存储芯片，采用AT24C02集成电路；U5为接收电路。

Claims

1.一种可编程单片机控制电机正反转驱动电路，包括母遥控器、子遥控器或控制开关、单片机控制电路、数据存储电路、运算放大器、声音报警电路、信号灯驱动电路、驱动电磁铁电路、开关电路和电源，其特征在于MCU主控电路U3的10端连接电阻R11一端，电阻R21另一端连接接受电路U5的2和3端，U5为RF接收电路，组成RF接收电路；MCU主控电路U3的1端连接到负载电流调节电路运算放大器U1的1端，组成负载电流调整电路；MCU主控电路U3的13端连接数据存储电路U4的6端，MCU主控电路U3的14端连接数据存储电路U4的5端，组成数据存储电路；MCU主控电路U3的2端连接声音报警电路开关管Q15基极，MCU主控电路U3的3端设有开关K2，组成行程开关电路；MCU主控电路U3的4端连接电容C2和电容C3一端及电源芯片电路U2的Vout端，组成控制系统的电源电路；MCU主控电路U3的5端连接电机正反转驱动电路开关管Q1和Q4基极，MCU主控电路U3的6端连接电机正反转驱动电路开关管Q3和Q11基极，MCU主控电路U3的8端连接电阻R19一端，电阻R19另一端连接电机正反转驱动电路开关管Q6和Q7的基极，组成电机驱动电路；MCU主控电路U3的9端连接电阻R13一端，电阻R13另一端连接信号灯驱动电路开关管Q14基极，组成控制系统的报警电路；MCU主控电路U3的12端连接电阻R5一端，电阻R5另一端连接驱动电磁铁电路的开关管Q5基极，组成电磁锁止电路；MCU主控电路U3的11端接地；二极管PD1、PD2、开关管PQ1、PQ2，电容PC1、PC2、PC3及电阻PR3、PR4原件构成的抗干扰电路，电机M1脚连接抗干扰电路JP1，电机M2脚连接抗干扰电路JP2，U3第5脚连接抗干扰电路JP3，U3第6脚连接抗干扰电路JP4；所述遥控器与接收机采用的是315MHZ或433MHZ的频段，编码为滚动码的模式。

2.如权利要求1所述的一种可编程单片机控制电机正反转驱动电路，其特征在于电机正反转驱动电路为开关Q1发射极连接开关管Q6发射极，Q1基极连接开关管Q4基极，Q1集电极上串联电阻R3并接电源，Q6集电极设有电阻R1并接地，Q6集电极一端串联电阻R6并接开关管Q2基极，开关管Q6基极连接开关管Q11基极，Q3集电极上串联电阻R4并接电源，Q7集电极设有电阻R2并接地，Q7集电极一端串联电阻R7并与开关管Q10基极连接，Q2集电极接场效应管Q8栅极和电阻R9一端，电阻R9另一端与Q8源极、场效应管Q9源极、电阻R10一端相接，电阻R10另一端与Q9栅极相连并与开关管Q10集电极相接，开关管Q2发射极接地，开关管Q4发射极接地，开关管Q4集电极连接场效应管Q12栅极和电阻R11一端，电阻R11另一端连接电源，Q8漏极连接Q12源极，并且一端连接电源电机接插件J1的3端，电源电机接插件1端连接二极管D1正极，二极管D1负极接电源，电机接插件2端与场效应管Q9漏极和场效应管Q13源极连接在一起，场效应管Q12漏极与场效应管Q13漏极连接在一起，并且连接电阻R16的一端和R16另一端接地，场效应管Q13栅极与电阻R12一端、开关管Q11集电极相连，电阻R12一端上接电源，开关管Q10和Q11发射极接地组成。

3.如权利要求1所述的一种可编程单片机控制电机正反转驱动电路，其特征在于抗干扰电路为电阻PR1一端连接开关管PQ1基极，开关管PQ1发射极连接电机的M1端，开关管PQ1集电极连接二极管PD1的负极，二极管PD1的正极连接电机的M2端，在二极管PD1正极与PQ2发射极、电容PC1的1脚、电阻PR4的1脚连接，电容PC1的2脚，电阻PR4的2脚接地；电阻PR2一端连接开关管PQ12基极，开关管PQ2发射极连接电机的M2端，开关管PQ2集电极连接二极管PD2的负极，二极管PD2的正极连接电机的M1端，在二极管PD2正极与PQ1发射极、电容PC3的1脚、电阻PR3的1脚连接，电容PC3的2脚，电阻PR3的2脚接地。