CN209419520U - 电机驱动电路及具有该电机驱动电路的升降桌控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电机驱动电路，其与一控制器连接，包括至少一电机、一驱动芯片以及至少一继电器控制电路，其中，所述继电器控制电路包括第一继电器及第二继电器，所述第一继电器和第二继电器的公共触点分别连接电机的正极和负极，所述第一继电器和第二继电器的常开触点均连接直流电源，该第一继电器和第二继电器的常闭触点悬空，以作为输出端，且所述第一继电器线圈和第二继电器线圈的一端连接直流电源，该第一继电器线圈和第二继电器线圈的另一端分别连接所述驱动芯片的第一输出端和第二输出端，所述驱动芯片的输入引脚连接控制器。同时还公开了一种具有上述电机驱动电路的升降桌控制电路。

Description

电机驱动电路及具有该电机驱动电路的升降桌控制电路

技术领域

本实用新型涉及驱动控制技术领域，更具体地涉及一种电机驱动电路及具有该电机驱动电路的升降桌控制电路。

背景技术

随着社会经济水平的提高，人们对桌子的便利性和舒适性的要求越来越高，性价比高、传动平稳、可自动调节高度的桌子受消费者喜欢，因而在家庭和办公场所升降桌无处不在。

目前，市面上的升降桌有两种：一种是传统的机械式升降桌，通过机械的固定卡位固定升降高度，这种系统的结构简单，但其高度设置有限，通常只能设置一到两种固定高度，通用性比较差，而且调节过程复杂，需要繁琐的拆卸工艺，消费者使用极不方便；为了解决上述机械式升降桌所带来的不便，提出了另一种基于电机控制的电动升降平台，其通过控制器驱动马达进行调节，这一类可以通过人机界面设置高度，系统自动调节高度，备受消费者的青睐，但这种基于电机控制的电动升降平台的电机驱动系统复杂、成本过高，且实际使用中容易损坏。

鉴于此，有必要提供一种控制方便、成本适中且安全高效可提高用户体验的电机驱动电路及具有该电机驱动电路的升降桌控制电路以解决上述缺陷。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种控制方便、成本适中且安全高效可提高用户体验的电机驱动电路。

本实用新型所要解决的另一技术问题是提供一种控制方便、成本适中且安全高效可提高用户体验的升降桌控制电路。

为解决上述技术问题，根据本实用新型的一方面，提供一种电机驱动电路，所述电机驱动电路与一控制器连接，包括至少一电机，且该电机驱动电路包括有一驱动芯片以及至少一继电器控制电路，其中，所述继电器控制电路包括第一继电器及第二继电器，所述第一继电器和第二继电器的公共触点分别连接电机的正极和负极，所述第一继电器和第二继电器的常开触点均连接直流电源，该第一继电器和第二继电器的常闭触点悬空，以作为输出端，且所述第一继电器线圈和第二继电器线圈的一端连接直流电源，该第一继电器线圈和第二继电器线圈的另一端分别连接所述驱动芯片的第一输出端和第二输出端，所述驱动芯片的输入引脚连接控制器。

其进一步技术方案为：所述驱动芯片型号为ULN2003，所述第一输出端为驱动芯片的第16引脚，所述第二输出端为驱动芯片的第14引脚。

其进一步技术方案为：所述电机驱动电路包括有第一电机、第二电机、一驱动芯片、第一继电器控制电路以及第二继电器控制电路，其中，所述第一继电器控制电路包括第一继电器及第二继电器，所述第二继电器控制电路包括第三继电器及第四继电器，所述第一继电器和第二继电器的公共触点分别连接第一电机的正极和负极，所述第三继电器和第四继电器的公共触点分别连接第二电机的正极和负极，该第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器的常开触点均连接直流电源，所述第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器的常闭触点均悬空，以作为输出端，且所述第一继电器线圈、第二继电器线圈、第三继电器线圈和第四继电器线圈的一端连接直流电源，该第一继电器线圈、第二继电器线圈、第三继电器线圈和第四继电器线圈的另一端分别连接所述驱动芯片的第一输出端、第二输出端、第三输出端和第四输出端，所述驱动芯片的输入引脚连接控制器。

为解决上述技术问题，根据本实用新型的另一方面，提供一种升降桌控制电路，所述升降桌控制电路包括有主控芯片、供电电路、电机驱动电路以及至少一电机速度检测电路，其中，所述电机驱动电路连接所述主控芯片，其为上述的电机驱动电路，每一电机速度检测电路设置在一电机内并连接至主控芯片，用于检测电机的运行速度，所述供电电路用于为所述升降桌控制电路供电。

其进一步技术方案为：所述电机速度检测电路包括有一霍尔传感器，所述霍尔传感器输出端连接所述主控芯片的一输入引脚。

其进一步技术方案为：所述升降桌控制电路还包括有平整度检测电路，所述平整度检测电路包括有MEMS运动传感器，所述MEMS运动传感器输出端连接主控芯片，用于实时检测台面的平整度。

其进一步技术方案为：所述升降桌控制电路还包括有至少一开关检测电路，每一开关检测电路包括有一设置于升降桌一升降柱内的行程开关，所述行程开关输出端与主控芯片连接，用于检测升降柱是否上升至最高可调节位置处。

其进一步技术方案为：所述升降桌控制电路还包括有至少一电机电流检测电路，所述电机电流检测电路输入端连接继电器控制电路中的输出端，其输出端连接主控芯片，用于检测电机电流。

其进一步技术方案为：所述电机电流检测电路包括有第一电阻、第二电阻、晶体管、第三电阻、二极管、第四电阻、第一运算放大器、第五电阻、第二运算放大器、第七电阻、第八电阻以及电容；其中，所述晶体管的栅极连接第一电阻和第二电阻的一端，其漏极连接第三电阻的一端和二极管的正极，该第一电阻的另一端连接主控芯片的一输出引脚，所述第四电阻的一端连接第三电阻的另一端和二极管的负极，并连接至所述继电器控制电路中的输出端，该第四电阻的另一端连接第一运算放大器的同相输入端，所述第一运算放大器的反相输入端及输出端连接第五电阻的一端，该第五电阻的另一端连接第二运算放大器的同相输入端，所述第二运算放大器的反相输入端连接第七电阻和第八电阻的一端，其输出端连接所述第八电阻的另一端、电容的一端以及主控芯片的一输入引脚，所述第二电阻、第七电阻和电容的另一端以及晶体管的源极均接地。

其进一步技术方案为：所述主控芯片型号为HR8P506。

与现有技术相比，本实用新型采用直流供电，提高了安全性能，且本实用新型利用继电器本身的衔铁开关进行桥接转换，提供了一种新型的继电器电气连接方式，利用两个继电器实现了电流换向，从而实现了电机的正反转，控制方便、成本适中，可提高用户体验。

附图说明

图1是本实用新型升降桌控制电路一具体实施例的电路框图示意图。

图2是本实用新型中电机驱动电路的具体电路结构示意图。

图3是本实用新型中主控芯片、电机速度检测电路以及开关检测电路的具体电路结构示意图。

图4是本实用新型中平整度检测电路的具体电路结构示意图。

图5是本实用新型中电机电流检测电路的具体电路结构示意图。

具体实施方式

为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解本实用新型的目的、技术方案和优点，以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步的阐述。

参照图1至图5，图1至图5展示了本实用新型升降桌控制电路100的一具体实施例。在附图所示的实施例中，所述升降桌控制电路100包括有主控芯片U1、供电电路20、电机驱动电路30以及至少一电机速度检测电路40，其中，所述电机驱动电路30包括至少一电机、一驱动芯片U4以及至少一继电器控制电路，所述继电器控制电路包括第一继电器RL1及第二继电器RL2，所述第一继电器RL1和第二继电器RL2的公共触点分别连接电机的正极和负极，所述第一继电器RL1和第二继电器RL2的常开触点均连接24V的直流电源，该第一继电器RL1和第二继电器RL2的常闭触点悬空，以作为输出端，且所述第一继电器RL1线圈和第二继电器RL2线圈的一端连接12V的直流电源，该第一继电器RL1线圈和第二继电器RL2线圈的另一端分别连接所述驱动芯片U4的第一输出端和第二输出端，所述驱动芯片U4的输入引脚连接主控芯片U1；每一电机速度检测电路40设置在一电机内并连接至主控芯片U1，用于检测电机的运行速度，所述供电电路20用于为所述升降桌控制电路100供电，所述供电电路20为本领域常用的供电电路20，在此不再赘述；优选地，本实施例中，所述主控芯片U1型号为HR8P506，本实施例中，所述主控芯片U1的第7引脚接地，其第12引脚连接3.3V电源和第十七电容C17的一端，所述第十七电容C17的另一端接地。基于上述设计，本实用新型采用直流供电，提高了安全性能，且本实用新型利用继电器本身的衔铁开关进行桥接转换，提供了一种新型的继电器电气连接方式，利用两个继电器实现了电流换向，从而实现了电机的正反转，控制方便、成本适中，可提高用户体验。

具体地，如图2和图3所示，本实施例中，所述电机驱动电路30包括有两个电机和两个继电器控制电路，即其包括有第一电机M1、第二电机M2、驱动芯片U4、第一继电器控制电路以及第二继电器控制电路，其中，所述第一继电器控制电路包括第一继电器RL1及第二继电器RL2，所述第二继电器控制电路包括第三继电器RL3及第四继电器RL4，所述第一继电器RL1和第二继电器RL2的公共触点分别连接第一电机M1的正极和负极，所述第三继电器RL3和第四继电器RL4的公共触点分别连接第二电机M2的正极和负极，该第一继电器RL1、第二继电器RL2、第三继电器RL3和第四继电器RL4的常开触点均连接24V的直流电源，所述第一继电器RL1、第二继电器RL2、第三继电器RL3和第四继电器RL4的常闭触点均悬空，以作为输出端，且所述第一继电器RL1线圈、第二继电器RL2线圈、第三继电器RL3线圈和第四继电器RL4线圈的一端连接12V的直流电源，该第一继电器RL1线圈、第二继电器RL2线圈、第三继电器RL3线圈和第四继电器RL4线圈的另一端分别连接所述驱动芯片U4的第一输出端、第二输出端、第三输出端和第四输出端，所述驱动芯片U4的输入引脚连接主控芯片U1。优选地，本实施例中，所述驱动芯片U4型号为ULN2003，所述第一输出端为驱动芯片U4的第16引脚，所述第二输出端为驱动芯片U4的第14引脚，所述第三输出端为驱动芯片U4的第12引脚，第四输出端为驱动芯片U4的第10引脚；相应的，所述驱动芯片U4的第1引脚、第3引脚、第5引脚和第7引脚分别连接主控芯片U1的第28引脚、第27引脚、第26引脚和第25引脚，且本实施例中，所述驱动芯片U4的第8引脚接地，其第9引脚通过电容C22接地。

电动升降桌通常由两个或三个电动升降柱组成，这几个升降柱必须保持同步运行，才能保证桌面水平，本实施例中，电机正转可驱动升降台上升，反转可驱动升降台下降，升降桌控制电路100工作时，主控芯片U1发送控制信号至电机驱动电路30中的驱动芯片U4，当驱动芯片U4第16引脚输出的信号为低电平，其第14引脚输出的信号为高电平时，第一继电器RL1闭合，第二继电器RL2不动作，24V直流电源的电流通过第一继电器RL1的常开触点流至其公共触点，并依次流经第一电机M1正极和负极后通过第二继电器RL2的公共触点和常闭触点流出，此时第一电机M1正转；而当驱动芯片U4第16引脚输出的信号为高电平，其第14引脚输出的信号为低电平时，第一继电器RL1不动作，第二继电器RL2闭合，24V直流电源的电流通过第二继电器RL2的常开触点流至其公共触点，并依次流经第一电机M1负极和正极后通过第二继电器RL2的公共触点和常闭触点流出，此时第一电机M1反转。同理，所述第三继电器RL3、第四继电器RL4及第二电机M2的工作过程和工作原理与第一继电器RL1、第二继电器RL2及第一电机M1的相同，在此不再赘述。可理解地，本发明的电机驱动电路30还可应用于其他基于电机控制的电动升降系统。

在本实施例中，所述升降桌控制电路100包括有两个电机速度检测电路40，每一电机速度检测电路40包括有一霍尔传感器，所述霍尔传感器输出端连接所述主控芯片U1的一输入引脚，且本实施例中，所述霍尔传感器的电源端和输出端分别连接一电阻的两端。具体地，如图3所示，一霍尔传感器U3的输出端连接主控芯片U1的第14引脚，且其电源端和输出端分别连接第五十电阻R50的两端；另一霍尔传感器U5的输出端连接主控芯片U1的第15引脚，且其电源端和输出端分别连接第五十一电阻R51的两端。

进一步地，本实用新型的升降桌控制电路100包括有至少一开关检测电路50，本实施例中，设置有两个开关检测电路50，每一开关检测电路50包括有一设置于升降桌一升降柱内的行程开关，所述行程开关输出端与主控芯片U1连接，用于检测升降柱是否上升至最高可调节位置处，且本实施例中，所述行程开关输出端通过一电阻与主控芯片U1连接，并通过另一电阻与3.3V电源连接；而在某些其他实施例中，所述开关检测电路50还可包括一用于检测升降柱是否下降至最低位置处的行程开关。具体地，一行程开关SW1的输出端通过第五十六电阻R56连接主控芯片U1的第16引脚，且通过第五十五电阻R55连接3.3V电源；另一行程开关SW2的输出端通过第五十八电阻R58连接主控芯片U1的第17引脚，且通过第五十七电阻R57连接3.3V电源。基于上述设计，主控芯片U1通过霍尔传感器信号匹配对应的开关信号可以检测整个升降桌的升降高度；且行程开关处于两个电机运行的最大行程的顶部，一方面可用来辅助电机找到初始位置，另外一方面也可作为一个保护开关，即检测到开关信号时，电机需停止运行或者改变方向。

在某些实施例中，所述升降桌控制电路100还包括有平整度检测电路60，所述平整度检测电路60包括有MEMS运动传感器U9，所述MEMS运动传感器U9型号为A3G4250D，其输出端连接主控芯片U1，用于实时检测台面的平整度。基于上述设计，本实用新型利用陀螺仪将空间信号转化为坐标数字信号的功能，主控芯片U1根据该坐标可实现运动中的自适应校正功能，即当台面上升或下降时，陀螺仪实时检测台面的水平情况，将对应的位置信号转换为坐标信号反馈给主控芯片U1，主控芯片U1根根反馈实时调整两个电机的运行情况以达到平稳升降；且当升降桌处于凹洼不平的地面时，主控芯片U1可根据陀螺仪反馈的信号进行自适应性调整，以达到自行修正功能。

具体地，如图4所示，所述MEMS运动传感器U9的第2引脚、第3引脚、第5引脚、第6引脚和第7引脚分别连接主控芯片U1的第3引脚、第4引脚、第8引脚、第6引脚和第5引脚，且所述第1引脚连接3.3V电源，所述第2引脚和第3引脚分别通过第六十电阻R60和第六十一电阻R61连接至3.3V电源，所述第15引脚和第16引脚分别通过第九电容C9和第十电容C10接地，且该第15引脚和第16引脚也连接至3.3V电源，所述第14引脚连接第十一电容C11和第十二电容C12的一端，所述第十二电容C12的另一端连接第六十二电阻R62的一端，所述第8引脚、第9引脚、第10引脚、第11引脚、第12引脚、第十一电容C11的另一端和第六十二电阻R62的另一端均与第13引脚连接。

在某些实施例中，所述升降桌控制电路100还包括有至少一电机电流检测电路70，所述电机电流检测电路70输入端连接继电器控制电路中的输出端，其输出端连接主控芯片U1，用于检测电机电流。可理解地，本实施例中，设置有两个电机电流检测电路70，分别与一继电器控制电路连接，用于检测第一电机M1和第二电机M2的工作电流，当检测到的工作电流超出设定的安全值时则停止电机运转。进一步地，在某些其他实施例中，所述升降桌控制电路100还可包括一蜂鸣器报警电路，以在工作电流超出设定的安全值时发出报警声。

所述电机电流检测电路70包括有第一电阻、第二电阻、晶体管、第三电阻、二极管、第四电阻、第一运算放大器、第五电阻、第二运算放大器、第七电阻、第八电阻以及电容；其中，所述晶体管的栅极连接第一电阻和第二电阻的一端，其漏极连接第三电阻的一端和二极管的正极，该第一电阻的另一端连接主控芯片U1的一输出引脚，所述第四电阻的一端连接第三电阻的另一端和二极管的负极，并连接至所述继电器控制电路中的输出端，该第四电阻的另一端连接第一运算放大器的同相输入端，所述第一运算放大器的反相输入端及输出端连接第五电阻的一端，该第五电阻的另一端连接第二运算放大器的同相输入端，所述第二运算放大器的反相输入端连接第七电阻和第八电阻的一端，其输出端连接所述第八电阻的另一端、电容的一端以及主控芯片U1的一输入引脚，所述第二电阻、第七电阻和电容的另一端以及晶体管的源极均接地。

具体地，如图5所示，本实施例中，一路电机电流检测电路70A包括第一电阻R18、第二电阻R19、晶体管Q10、第三电阻R20、二极管D3、第四电阻R25、第一运算放大器U6D、第五电阻R26、第二运算放大器U6A、第七电阻R30、第八电阻R27以及电容C32，所述第一电阻R18的一端连接主控芯片U1的第9引脚，所述第四电阻R25的一端连接第三电阻R20的另一端和二极管D3的负极，并连接所述第一继电器RL1和第二继电器RL2的常闭触点，以检测第一电机M1的工作电流，所述第二运算放大器U6A的输出端连接主控芯片U1的第13引脚；另一路电机电流检测电路70B包括第一电阻R29、第二电阻R53、晶体管Q11、第三电阻R36、二极管D4、第四电阻R31、第一运算放大器U6B、第五电阻R32、第二运算放大器U6C、第七电阻R35、第八电阻R34以及电容C31，且本实施例中，所述第二运算放大器U6C通过第六电阻R33连接至主控芯片U1的第11引脚，所述第一电阻R29的一端连接主控芯片U1的第10引脚，所述第四电阻R31的一端连接第三电阻R36的另一端和二极管D4的负极，并连接所述第三继电器RL3和第四继电器RL4的常闭触点，以检测第二电机M2的工作电流。

本领域技术人员可以理解地，在其他的实施例中，当电机的数量增多或减少时，电机驱动电路30中的继电器控制电路、电机速度检测电路40、开关检测电路50、电机电流检测电路70的数量相应的增加或减少。且在某些其他实施例中，所述升降桌控制电路100还包括有数码管电路和按键电路，数码管电路可用来显示相对高度，按键电路可用于进行升降高度调节、速度调节等。

综上所述，本实用新型采用直流供电，提高了安全性能，且本实用新型利用继电器本身的衔铁开关进行桥接转换，提供了一种新型的继电器电气连接方式，利用两个继电器实现了电流换向，从而实现了电机的正反转，控制方便、成本适中，可提高用户体验。且本实用新型的升降桌控制电路还实现了速度闭环控制、实时保护、相对行程检测以及运动中的自适应修正功能。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，而非对本实用新型做任何形式上的限制。本领域的技术人员可在上述实施例的基础上施以各种等同的更改和改进，凡在权利要求范围内所做的等同变化或修饰，均应落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电机驱动电路，与一控制器连接，包括至少一电机，其特征在于：所述电机驱动电路包括有一驱动芯片以及至少一继电器控制电路，其中，所述继电器控制电路包括第一继电器及第二继电器，所述第一继电器和第二继电器的公共触点分别连接电机的正极和负极，所述第一继电器和第二继电器的常开触点均连接直流电源，该第一继电器和第二继电器的常闭触点悬空，以作为输出端，且所述第一继电器线圈和第二继电器线圈的一端连接直流电源，该第一继电器线圈和第二继电器线圈的另一端分别连接所述驱动芯片的第一输出端和第二输出端，所述驱动芯片的输入引脚连接控制器。

2.如权利要求1所述的电机驱动电路，其特征在于：所述驱动芯片型号为ULN2003，所述第一输出端为驱动芯片的第16引脚，所述第二输出端为驱动芯片的第14引脚。

3.如权利要求1所述的电机驱动电路，包括第一电机和第二电机，其特征在于：所述电机驱动电路包括有一驱动芯片、第一继电器控制电路以及第二继电器控制电路，其中，所述第一继电器控制电路包括第一继电器及第二继电器，所述第二继电器控制电路包括第三继电器及第四继电器，所述第一继电器和第二继电器的公共触点分别连接第一电机的正极和负极，所述第三继电器和第四继电器的公共触点分别连接第二电机的正极和负极，该第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器的常开触点均连接直流电源，所述第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器的常闭触点均悬空，以作为输出端，且所述第一继电器线圈、第二继电器线圈、第三继电器线圈和第四继电器线圈的一端连接直流电源，该第一继电器线圈、第二继电器线圈、第三继电器线圈和第四继电器线圈的另一端分别连接所述驱动芯片的第一输出端、第二输出端、第三输出端和第四输出端，所述驱动芯片的输入引脚连接控制器。

4.一种升降桌控制电路，其特征在于：所述升降桌控制电路包括有主控芯片、供电电路、电机驱动电路以及至少一电机速度检测电路，其中，所述电机驱动电路连接所述主控芯片，其为上述权利要求1-3任一项所述的电机驱动电路，每一电机速度检测电路设置在一电机内并连接至主控芯片，用于检测电机的运行速度，所述供电电路用于为所述升降桌控制电路供电。

5.如权利要求4所述的升降桌控制电路，其特征在于：所述电机速度检测电路包括有一霍尔传感器，所述霍尔传感器输出端连接所述主控芯片的一输入引脚。

6.如权利要求4所述的升降桌控制电路，其特征在于：所述升降桌控制电路还包括有平整度检测电路，所述平整度检测电路包括有MEMS运动传感器，所述MEMS运动传感器输出端连接主控芯片，用于实时检测台面的平整度。

7.如权利要求4所述的升降桌控制电路，其特征在于：所述升降桌控制电路还包括有至少一开关检测电路，每一开关检测电路包括有一设置于升降桌一升降柱内的行程开关，所述行程开关输出端与主控芯片连接，用于检测升降柱是否上升至最高可调节位置处。

8.如权利要求4所述的升降桌控制电路，其特征在于：所述升降桌控制电路还包括有至少一电机电流检测电路，所述电机电流检测电路输入端连接继电器控制电路中的输出端，其输出端连接主控芯片，用于检测电机电流。

9.如权利要求8所述的升降桌控制电路，其特征在于：所述电机电流检测电路包括有第一电阻、第二电阻、晶体管、第三电阻、二极管、第四电阻、第一运算放大器、第五电阻、第二运算放大器、第七电阻、第八电阻以及电容；其中，所述晶体管的栅极连接第一电阻和第二电阻的一端，其漏极连接第三电阻的一端和二极管的正极，该第一电阻的另一端连接主控芯片的一输出引脚，所述第四电阻的一端连接第三电阻的另一端和二极管的负极，并连接至所述继电器控制电路中的输出端，该第四电阻的另一端连接第一运算放大器的同相输入端，所述第一运算放大器的反相输入端及输出端连接第五电阻的一端，该第五电阻的另一端连接第二运算放大器的同相输入端，所述第二运算放大器的反相输入端连接第七电阻和第八电阻的一端，其输出端连接所述第八电阻的另一端、电容的一端以及主控芯片的一输入引脚，所述第二电阻、第七电阻和电容的另一端以及晶体管的源极均接地。

10.如权利要求4所述的升降桌控制电路，其特征在于：所述主控芯片型号为HR8P506。