CN209608573U - 一种直流电动机控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电动机控制电路技术领域，具体涉及一种直流电动机控制电路，包括可控电子开关、MCU、熔断器、整流桥、阻容、继电器RL01、继电器RL02、二极管D1、二极管D2、三极管Q12和三极管Q11，整流桥B11第二输入端经熔断器PT01、可控电子开关与入户火线连接，可控电子开关控制端与MCU的IO端连接，整流桥输出端经继电器RL01、继电器RL02与电动机连接，三极管Q11以及Q12分别控制继电器RL01和继电器RL02，三极管Q11基极以及三极管Q12基极均与MCU的IO端连接。

Description

一种直流电动机控制电路

技术领域

本实用新型涉及电动机控制电路技术领域，具体涉及一种直流电动机控制电路。

背景技术

在家电行业中，直流有刷电机结构简单，开发时间久技术成熟，工作可靠而被广泛使用。直流有刷电机采用机械换向，磁极不动，线圈旋转。市场普遍的驱动方式是使用驱动芯片外加MOS管以及PWM波的配合控制、单半导体控制、单继电器机械控制等，由于整流后的电是假交流，地是浮地，这几种方式对继电器的选型以及MOS管等都有很高的要求，并且单继电器控制失效风险很高，拉弧短路后直接桥接烧坏保险管，造成电源断电。在选型上也需要选择性能参数较高的元器件，势必增加原材料的成本，并且虽然元器件的性能参数会提高，但会增加管耗，依然无法避免此种方式带来的风险。电磁铁在使用时，直接接通或开断较高电压，会引起触点间放电，导致触点表面氧化，长时间使用会导致触点间接触不良。因而需要研制出新的廉价可靠的直流电动机控制电路。

中国专利CN104883101B，公开日2018年10月19日，一种直流电动机转速控制电路及具有该电路的电子设备，其中，直流电动机转速控制电路包括：启动单元，调速控制单元，镜像控制单元和滤波续流单元；启动单元，接收系统控制器发送的开启使能信号，并启动其内部电路以及调速控制单元；调速控制单元，接收系统控制器发送的调速控制信号，调整其内部电路结构，并进行调速控制；镜像控制单元，根据调速控制单元的调速控制，控制调整直流电动机的电流；滤波续流单元，用于过滤调整后的直流电动机电流的干扰信号以及回流余能。其技术方案通过调速控制单元以及镜像控制单元对直流电动机进行电流调整，从而避免了直流电动机内部电流过大造成的损失。但其不适合小型家电中的直流电动机，其不能解决直流电动机控制电路成本高、可靠性低的技术问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：目前的直流电动机控制电路成本高、可靠性低的技术问题。提出了一种采用继电器与电子开关结合的直流电动机控制电路。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案为：一种直流电动机控制电路，包括可控电子开关K1、MCU、熔断器PT01、整流桥B11、阻容RC01、继电器RL01、继电器RL02、二极管D1、二极管D2、三极管Q12和三极管Q11，整流桥B11的第一输入端与入户零线连接，整流桥B11的第二输入端与熔断器PT01第二端连接，熔断器PT01第一端与可控电子开关K1第一端连接，可控电子开关K1第二端与入户火线连接，可控电子开关K1控制端与MCU的IO端连接，整流桥B11输出端正极与继电器RL01的常闭触点、继电器RL02的常闭触点以及阻容RC01第一端连接，整流桥B11输出端负极与继电器RL01的常开触点、继电器RL02的常开触点以及阻容RC01第二端连接，继电器RL01的线圈第一端与直流电源Vcc以及二极管D2阴极连接，继电器RL02的线圈第一端与直流电源Vcc以及二极管D1阴极连接，二极管D1阳极与三极管Q12集电极以及继电器RL02的线圈第二端连接，二极管D2阳极与三极管Q11集电极以及继电器RL01的线圈第二端连接，继电器RL01的动触点与电动机M正极连接，继电器RL02的动触点与电动机M负极连接，三极管Q11基极以及三极管Q12基极均与MCU的IO端连接，三极管Q11以及三极管Q12发射极均接地。

本方案的工作方法为：首先控制可控电子开关K1断开，而后通过MCU的IO端口使P3端口为高电平，使三极管Q12导通，继电器RL02线圈得电导通，继电器RL02动触点3由与静触点5接触变动为与静触点4接触，而后MCU的IO端口控制可控电子开关K1导通，电动机M正向旋转，当需要停止电动机M时，首先控制三极管Q12截止，继电器RL02动触点3恢复与常闭触点5的接触。由于电动机M存在无功功率，继电器RL02的动触点3处的电压不会发生瞬变，因而继电器RL02断开期间，触点之间的电压不足以击穿空气间隙，不会造成电火花引起氧化，而后控制可控电子开关K1断开。如果通过MCU的IO端口首先使P2端口为高电平，使三极管Q12导通，而后使可控电子开关K1导通，会使电动机M反转。在继电器RL01、RL02动作时，可控电子开关K1均处于断开状态，从而避免了继电器触点出现电火花，避免了触点表面的氧化，提高了继电器的寿命和可靠性。

作为优选，所述可控电子开关K1包括双向可控硅TR01、电阻R1、电阻R4、电阻R5、电阻R51、电阻R108、电阻R109、电容C4、电容C31和三极管Q1，双向可控硅TR01第一端与入户火线、电阻R4第一端以及电阻R51第一端连接，电阻R51第二端与电容C31第一端连接，电容C31第二端与双向可控硅TR01第二端以及熔断器PT01第一端连接，电阻R4第二端与电阻R5第一端连接，双向可控硅TR01控制端与电阻R5第二端以及电阻R1第一端连接，电阻R1第二端与三极管Q1集电极连接，三极管Q1发射极、电阻R108第二端以及电容C4第二端均接地，三极管Q1基极与电阻R108第一端、电容C4第一端以及电阻R109第一端连接，电阻R109第二端与MCU的IO端连接。通过MCU的IO在P1端口输入高电平时，三极管Q1将导通，入户火线在正弦波的电压会引起电流，经过电阻R4、电阻R5、电阻R1以及三极管Q1的集电极和发射极，在电阻R1以及电阻R5连接处产生脉冲电压，触发双向可控硅TR01导通，双向可控硅TR01导通后，既可以使P1端口处于低电平。当需要停止电动机M时，MCU的IO端口使P3端口为低电平，三极管Q12截止，继电器RL02的线圈失电，继电器RL02的动触点3动作，重新与静触点5接触，期间由于电动机存在无功功率，触点间的电压不会造成电火花放电，避免触点表面的氧化损耗。

本实用新型技术方案，仅使用到MCU的IO端口输出高低电平的功能，不涉及数据计算、逻辑处理，即不涉及软件内容。本技术方案可以使用按钮式开关，但按钮式开关存在机械损耗、体积大，采用MCU的IO端口正是由于其廉价、集约、可靠。本实用新型所要解决的技术问题，不依赖于软件实现。

作为优选，继电器RL01以及继电器RL02的触点均镀银层。镀银层可以降低触点处的接触电阻，降低电动机控制电路的能量损耗。

作为优选，二极管D1以及二极管D2均为稳压二极管。稳压二极管可以保护继电器RL01以及继电器RL02的线圈，不被电动机M启停瞬间产生的高电压的损坏。

作为优选，继电器RL01以及继电器RL02的触点均覆盖有石墨层。石墨层被氧化后不会覆盖在触点上，且具有润滑作用，可以延缓触点之间的摩擦损耗。

本实用新型的实质性效果是：通过对电子开关的控制，使继电器始终在无电状态下闭合，避免了继电器触点表面出现电火花而氧化，提高了控制电路的寿命和可靠性，降低了对元件的要求。

附图说明

图1为实施例一直流电动机控制电路原理图。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步具体说明。

实施例一：

一种直流电动机控制电路，如图1所示，本实施例包括可控电子开关K1、MCU、熔断器PT01、整流桥B11、阻容RC01、继电器RL01、继电器RL02、二极管D1、二极管D2、三极管Q12和三极管Q11，整流桥B11的第一输入端与入户零线连接，整流桥B11的第二输入端与熔断器PT01第二端连接，熔断器PT01第一端与可控电子开关K1第一端连接，可控电子开关K1第二端与入户火线连接，可控电子开关K1控制端与MCU的IO端连接，整流桥B11输出端正极与继电器RL01的常闭触点、继电器RL02的常闭触点以及阻容RC01第一端连接，整流桥B11输出端负极与继电器RL01的常开触点、继电器RL02的常开触点以及阻容RC01第二端连接，继电器RL01的线圈第一端与直流电源Vcc以及二极管D2阴极连接，继电器RL02的线圈第一端与直流电源Vcc以及二极管D1阴极连接，二极管D1阳极与三极管Q12集电极以及继电器RL02的线圈第二端连接，二极管D2阳极与三极管Q11集电极以及继电器RL01的线圈第二端连接，继电器RL01的动触点与电动机M正极连接，继电器RL02的动触点与电动机M负极连接，三极管Q11基极以及三极管Q12基极均与MCU的IO端连接，三极管Q11以及三极管Q12发射极均接地。

可控电子开关K1包括双向可控硅TR01、电阻R1、电阻R4、电阻R5、电阻R51、电阻R108、电阻R109、电容C4、电容C31和三极管Q1，双向可控硅TR01第一端与入户火线、电阻R4第一端以及电阻R51第一端连接，电阻R51第二端与电容C31第一端连接，电容C31第二端与双向可控硅TR01第二端以及熔断器PT01第一端连接，电阻R4第二端与电阻R5第一端连接，双向可控硅TR01控制端与电阻R5第二端以及电阻R1第一端连接，电阻R1第二端与三极管Q1集电极连接，三极管Q1发射极、电阻R108第二端以及电容C4第二端均接地，三极管Q1基极与电阻R108第一端、电容C4第一端以及电阻R109第一端连接，电阻R109第二端与MCU的IO端连接。继电器RL01以及继电器RL02的触点均镀银层。镀银层可以降低触点处的接触电阻，降低电动机控制电路的能量损耗。

二极管D1以及二极管D2均为稳压二极管。稳压二极管可以保护继电器RL01以及继电器RL02的线圈，不被电动机M启停瞬间产生的高电压的损坏。

继电器RL01以及继电器RL02的触点均覆盖有石墨层。石墨层被氧化后不会覆盖在触点上，且具有润滑作用，可以延缓触点之间的摩擦损耗。

本实施例的工作方法为：首先控制可控电子开关K1断开，而后通过MCU的IO端口使P3端口为高电平，使三极管Q12导通，继电器RL02线圈得电导通，继电器RL02动触点3由与静触点5接触变动为与静触点4接触，而后MCU的IO端口控制可控电子开关K1导通，电动机M正向旋转，当需要停止电动机M时，首先控制三极管Q12截止，继电器RL02动触点3恢复与常闭触点5的接触。由于电动机M存在无功功率，继电器RL02的动触点3处的电压不会发生瞬变，因而继电器RL02断开期间，触点之间的电压不足以击穿空气间隙，不会造成电火花引起氧化，而后控制可控电子开关K1断开。如果通过MCU的IO端口首先使P2端口为高电平，使三极管Q12导通，而后使可控电子开关K1导通，会使电动机M反转。在继电器RL01、RL02动作时，可控电子开关K1均处于断开状态，从而避免了继电器触点出现电火花，避免了触点表面的氧化，提高了继电器的寿命和可靠性。通过MCU的IO在P1端口输入高电平时，三极管Q1将导通，入户火线在正弦波的电压会引起电流，经过电阻R4、电阻R5、电阻R1以及三极管Q1的集电极和发射极，在电阻R1以及电阻R5连接处产生脉冲电压，触发双向可控硅TR01导通，双向可控硅TR01导通后，既可以使P1端口处于低电平。当需要停止电动机M时，MCU的IO端口使P3端口为低电平，三极管Q12截止，继电器RL02的线圈失电，继电器RL02的动触点3动作，重新与静触点5接触，期间由于电动机存在无功功率，触点间的电压不会造成电火花放电，避免触点表面的氧化损耗。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，并非对本实用新型作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (7)

1.一种直流电动机控制电路，其特征在于，

包括可控电子开关K1、MCU、熔断器PT01、整流桥B11、阻容RC01、继电器RL01、继电器RL02、二极管D1、二极管D2、三极管Q12和三极管Q11，整流桥B11的第一输入端与入户零线连接，整流桥B11的第二输入端与熔断器PT01第二端连接，熔断器PT01第一端与可控电子开关K1第一端连接，可控电子开关K1第二端与入户火线连接，可控电子开关K1控制端与MCU的IO端连接，整流桥B11输出端正极与继电器RL01的常闭触点、继电器RL02的常闭触点以及阻容RC01第一端连接，整流桥B11输出端负极与继电器RL01的常开触点、继电器RL02的常开触点以及阻容RC01第二端连接，继电器RL01的线圈第一端与直流电源Vcc以及二极管D2阴极连接，继电器RL02的线圈第一端与直流电源Vcc以及二极管D1阴极连接，二极管D1阳极与三极管Q12集电极以及继电器RL02的线圈第二端连接，二极管D2阳极与三极管Q11集电极以及继电器RL01的线圈第二端连接，继电器RL01的动触点与电动机M正极连接，继电器RL02的动触点与电动机M负极连接，三极管Q11基极以及三极管Q12基极均与MCU的IO端连接，三极管Q11以及三极管Q12发射极均接地。

2.根据权利要求1所述的一种直流电动机控制电路，其特征在于，

所述可控电子开关K1包括双向可控硅TR01、电阻R1、电阻R4、电阻R5、电阻R51、电阻R108、电阻R109、电容C4、电容C31和三极管Q1，双向可控硅TR01第一端与入户火线、电阻R4第一端以及电阻R51第一端连接，电阻R51第二端与电容C31第一端连接，电容C31第二端与双向可控硅TR01第二端以及熔断器PT01第一端连接，电阻R4第二端与电阻R5第一端连接，双向可控硅TR01控制端与电阻R5第二端以及电阻R1第一端连接，电阻R1第二端与三极管Q1集电极连接，三极管Q1发射极、电阻R108第二端以及电容C4第二端均接地，三极管Q1基极与电阻R108第一端、电容C4第一端以及电阻R109第一端连接，电阻R109第二端与MCU的IO端连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种直流电动机控制电路，其特征在于，

继电器RL01以及继电器RL02的触点均镀银层。

4.根据权利要求1或2所述的一种直流电动机控制电路，其特征在于，

二极管D1以及二极管D2均为稳压二极管。

5.根据权利要求3所述的一种直流电动机控制电路，其特征在于，

二极管D1以及二极管D2均为稳压二极管。

6.根据权利要求1或2所述的一种直流电动机控制电路，其特征在于，

继电器RL01以及继电器RL02的触点均覆盖有石墨层。

7.根据权利要求3所述的一种直流电动机控制电路，其特征在于，

继电器RL01以及继电器RL02的触点均覆盖有石墨层。