CN209692655U - 一种电动轮椅电磁刹车控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动轮椅电磁刹车控制电路，所述控制电路包括控制芯片、第一刹车控制电路、第二刹车控制电路、第一电源和第二电源，控制芯片包括第一信号端和第二信号端，第一刹车控制电路的第一高电位输出端和第一低电位输出端分别与第一车轮的电磁刹车线圈相连，第二刹车控制电路的第二高电位输出端和第二低电位输出端分别与第二车轮的电磁刹车线圈相连。本实用新型采用并联输出控制电压打开电磁刹车，通过串联输出控制电压的方式维持电磁刹车的打开状态，串联时向每个车轮刹车线圈输出的控制电压为并联时向每个车轮刹车线圈输出的控制电压的一半，从而降低了电动轮椅的刹车功耗，提高了电动轮椅的刹车的能源利用率。

Description

一种电动轮椅电磁刹车控制电路

技术领域

本实用新型涉及电动轮椅设备技术领域，特别是涉及一种电动轮椅电磁刹车控制电路。

背景技术

目前，电动轮椅刹车装置主要是指电磁刹车，另一种电子刹车指的是在行驶过程中的刹车形式。电磁刹车通常采用电磁铁进行电动作时，通过机构的作用抱紧电机轴刹车，与电磁铁失电时通过弹簧松开电机轴的方式来进行刹车的。电子刹车是指场效应管在控制器软件的控制下通过上下桥臂通电导通状态的变化，使得与直流无刷电机连接的U/V/W三相形成类似短路的状态，从而使电动轮椅刹车，上述电子刹车结构相比电磁刹车具有结构简单，控制方便的优点，但是，在控制器失电的情况下场效应管无法工作，使用者无法正常刹车，具有使用不安全的缺点。市场上的轮椅电磁刹车装置的控制方式都是左右轮子上电磁刹车装置并联给24V直流电源控制打开电磁铁，这样的控制方式功耗大。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种电动轮椅电磁刹车控制电路，采用串联输出控制电压的方式维持电磁刹车的打开状态，降低了电动轮椅的刹车功耗，提高了电动轮椅的刹车的能源利用率。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种电动轮椅电磁刹车控制电路，所述控制电路包括控制芯片、第一刹车控制电路、第二刹车控制电路、第一电源和第二电源；

所述控制芯片包括第一信号端和第二信号端；

所述第二刹车控制电路中第一电阻R1的一端连接所述第二电源，所述第一电阻R1的另一端分别与第一场效应晶体管Q1的栅极和第一三极管Q2的集电极连接，所述第一三极管Q2的发射极接地，所述第一三极管Q2的基极与第二电阻R2的一端连接，所述第二电阻R2的另一端与所述第二信号端连接，所述第一场效应晶体管Q1的源极接地，所述第一场效应晶体管Q1的漏极分别与第一二极管D1的正极以及所述第二刹车控制电路的第二低电位输出端连接；所述第一电源分别与第三电阻R3的一端、第二三极管Q3的发射极、第一稳压二极管ZD1的负极以及第二场效应晶体管Q4的源极连接，所述第三电阻R3的另一端分别与所述第二三极管Q3的基极以及第四电阻R4的一端连接，所述第二三极管Q3的集电极分别与所述第一稳压二极管ZD1的正极、第五电阻R5的一端以及所述第二场效应晶体管Q4栅极连接，所述第四电阻R4的另一端与第三三极管Q5的集电极连接，所述第三三极管Q5的发射极和所述第五电阻R5的另一端均接地，所述第三三极管Q5基极与第六电阻R6的一端连接，所述第六电阻R6的另一端与所述第一信号端连接，所述第二场效应晶体管Q4的漏极分别与所述第一二极管D1以及所述第二刹车控制电路的第二高电位输出端连接；

所述第一刹车控制电路中的第二二极管D2的负极分别连接所述第一电源以及所述第一刹车控制电路的第一高电位输出端连接，所述第二二极管D2的正极分别与第三场效应晶体管Q6的漏极、第三二极管D3的正极以及所述第一刹车控制电路的第一低电位输出端连接，所述第三二极管D3的负极与所述第一二极管D1的负极连接，所述第三场效应晶体管Q6的漏极接地，所述第三场效应晶体管Q6的栅极分别与第七电阻R7的一端以及第四三极管Q7的集电极连接，所述第七电阻R7的另一端连接所述第一电源，所述第四三极管Q7的发射极接地，所述第四三极管Q7的基极与第八电阻R8的一端连接，所述第八电阻R8的另一端与所述第一信号端连接；

所述第一刹车控制电路的第一高电位输出端以及第一低电位输出端分别与第一车轮的电磁刹车线圈相连，所述第二刹车控制电路的第二高电位输出端以及第二低电位输出端分别与第二车轮的电磁刹车线圈相连。

可选的，所述第一电源为电动轮椅的电池。

可选的，所述第二电源为电动轮椅的电池经过稳压处理后提供的电源。

所述控制电路还包括检测反馈电路，所述检测反馈电路的输出端分别与第二稳压二极管ZD2的负极、第四二极管D4的负极、第五二极管D5的正极、第一电容C1的一端和第九电阻R9的一端连接，所述第五二极管D5的负极连接第三电源，所述第九电阻R9的另一端分别与第二电容C2的一端、第十电阻R10的一端以及第十一电阻R11的一端连接，所述第十电阻R10的另一端分别与第三电容C3的一端、第四电容C4的一端以及所述第三二极管D3的正极相连，所述第四二极管D4的正极、所述第二稳压二极管ZD2的正极、所述第一电容C1的另一端、所述第二电容C2的另一端、所述第十一电阻R11的另一端、所述第三电容C3的另一端以及所述第四电容C4的另一端均接地。

可选的，所述第三电源提供3.3V的直流电压。

可选的，所述第二电源提供15V的直流电压。

根据本实用新型提供的实用新型内容，本实用新型公开了以下技术效果：本实用新型提供了一种电动轮椅电磁刹车控制电路，通过并联输出控制电压打开电磁刹车，通过串联输出控制电压维持电磁刹车不闭合，串联时向每个车轮刹车线圈输出的控制电压为并联时向每个车轮刹车线圈输出的控制电压的一半，通过串联输出控制电压的方式降低了电动轮椅功耗，提高了电动轮椅的刹车的能源利用率，另外，检测反馈电路能够检测电磁刹车控制电路是否正常，提高了电动轮椅的刹车的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例电动轮椅电磁刹车控制电路结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种电动轮椅电磁刹车控制电路，采用串联输出控制电压的方式维持电磁刹车的打开状态，降低了电动轮椅的刹车功耗，提高了电动轮椅的刹车的能源利用率。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型电动轮椅电磁刹车控制电路结构示意图，如图1所示，该控制电路包括控制芯片、第一刹车控制电路、第二刹车控制电路、第一电源7和第二电源8；

所述控制芯片包括第一信号端1和第二信号端2；

第二刹车控制电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一场效应晶体管Q1、第一三极管Q2、第二三极管Q3、第二场效应晶体管Q4、第三三极管Q5、第一二极管D1和第一稳压二极管ZD1；

第一刹车控制电路包括第七电阻R7、第八电阻R8、第三场效应晶体管Q6、第四三极管Q7、第二二极管D2和第三二极管D3；

所述第二刹车控制电路中第一电阻R1的一端连接所述第二电源8，所述第一电阻R1的另一端分别与第一场效应晶体管Q1的栅极和第一三极管Q2的集电极连接，所述第一三极管Q2的发射极接地，所述第一三极管Q2的基极与第二电阻R2的一端连接，所述第二电阻R2的另一端与所述第二信号端2连接，所述第一场效应晶体管Q1的源极接地，所述第一场效应晶体管Q1的漏极分别与第一二极管D1的正极以及所述第二刹车控制电路的第二低电位输出端6连接；所述第一电源7分别与第三电阻R3的一端、第二三极管Q3的发射极、第一稳压二极管ZD1的负极以及第二场效应晶体管Q4的源极连接，所述第三电阻R3的另一端分别与所述第二三极管Q3的基极以及第四电阻R4的一端连接，所述第二三极管Q3的集电极分别与所述第一稳压二极管ZD1的正极、第五电阻R5的一端以及所述第二场效应晶体管Q4栅极连接，所述第四电阻R4的另一端与第三三极管Q5的集电极连接，所述第三三极管Q5的发射极和所述第五电阻R5的另一端均接地，所述第三三极管Q5基极与第六电阻R6的一端连接，所述第六电阻R6的另一端与所述第一信号端1连接，所述第二场效应晶体管Q4的漏极分别与所述第一二极管D1以及所述第二刹车控制电路的第二高电位输出端5连接；

所述第一刹车控制电路中的第二二极管D2的负极分别连接所述第一电源7和所述第一刹车控制电路的第一高电位输出端4连接，所述第二二极管D2的正极分别与第三场效应晶体管Q6的漏极、第三二极管D3的正极以及所述第一刹车控制电路的第一低电位输出端3连接，所述第三二极管D3的负极与所述第一二极管D1的负极连接，所述第三场效应晶体管Q6的漏极接地，所述第三场效应晶体管Q6的栅极分别与第七电阻R7的一端以及第四三极管Q7的集电极连接，所述第七电阻R7的另一端连接所述第一电源7，所述第四三极管Q7的发射极接地，所述第四三极管Q7的基极与第八电阻R8的一端连接，所述第八电阻R8的另一端与所述第一信号端1连接；

所述第一刹车控制电路的第一高电位输出端4和第一低电位输出端3分别与第一车轮的电磁刹车线圈相连，所述第二刹车控制电路的第二高电位输出端5和第二低电位输出端6分别与第二车轮的电磁刹车线圈相连。

其中，所述第一电源7为电动轮椅的电池。

其中，所述第二电源8为电动轮椅的电池经过稳压处理后提供的电源。

所述控制电路还包括检测反馈电路，所述检测反馈电路包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第二稳压二极管ZD2、第三电容C3和第四电容C4；

所述检测反馈电路的输出端10分别与第二稳压二极管ZD2的负极、第四二极管D4的负极、第五二极管D5的正极、第一电容C1的一端以及第九电阻R9的一端连接，所述第五二极管D5的负极连接第三电源9，所述第九电阻R9的另一端分别与第二电容C2的一端、第十电阻R10的一端以及第十一电阻R11的一端连接，所述第十电阻R10的另一端分别与第三电容C3的一端、第四电容C4的一端以及所述第三二极管D3的正极相连，所述第四二极管D4的正极、所述第二稳压二极管ZD2的正极、所述第一电容C1的另一端、所述第二电容C2的另一端、所述第十一电阻R11的另一端、所述第三电容C3的另一端以及所述第四电容C4的另一端均接地。

其中，所述第三电源9提供3.3V的直流电压。

其中，所述第二电源8提供15V的直流电压。

控制电路控制电磁刹车的工作原理为：

步骤1：主控制DSP芯片(DigitalSignalProcessing数字信号处理)发出的时序信号控制MOS管以变化电磁刹车的工作电压，即控制电动轮椅从开始启动到电动轮椅停止时间内，给以足够电压驱动电磁刹车的线圈产生磁吸力，打开刹车；

步骤2：再经过预定的时间后，主控制DSP芯片发出的时序信号改变控制信号，降低电磁刹车线圈的工作电压，保持能维持电磁刹车线圈的磁吸力；

步骤3：电动轮椅停止后，主控制DSP芯片停止发出的时序控制信号，不给电磁刹车线圈工作电压，电磁刹车刹住电动轮椅；

步骤4：当电动轮椅再重新启动到停止时，则再次重复上述步骤1到步骤3的电动轮椅电磁刹车的工作电压控制方式。此控制电路能有效打开电磁刹车，并在电动轮椅运行过程中，降低了电磁刹车的控制工作电压。

控制电路控制电磁刹车的工作过程为：

在电动轮椅不运行状态下，控制芯片控制第一信号端1和第二信号端2输出高电平(2.4V-3.3V)，控制第一三极管Q2、第三三极管Q5和第四三极管Q7导通，第一场效应晶体管Q1、第二场效应晶体管Q4和第三场效应晶体管Q6不导通，第一低电位输出端3、第一高电位输出端4、第二低电位输出端6和第二高电位输出端5信号没有输出电压，不能让电磁刹车打开；下一步，检测第一刹车控制电路和第二刹车控制电路(也就是检测左轮刹车控制电路和右轮刹车控制电路)的抱闸信号是否合闸或检测电磁刹车是否损坏，控制芯片控制第二信号端2信号输出低电平，第一三极管Q2不导通，第一场效应晶体管Q1导通，控制电源串联给电磁刹车装置线圈，如果电磁刹车不合闸或电磁刹车损坏，反馈信号检测的电压信号异常(检测反馈电路的输出端10电压的正常范围为1.2V-1.8V)则不能进行下一步控制打开电磁刹车，让轮椅运行。若电磁刹车能正常合闸，则控制芯片控制1和2信号输出低电平(0-0.4V)，控制第一三极管Q2、第三三极管Q5和第四三极管Q7不导通，第一场效应晶体管Q1、第二场效应晶体管Q4和第三场效应晶体管Q6导通，第一刹车控制电路的第一低电位输出端3和第一刹车控制电路的第一高电位输出端4构成的第一刹车控制电路的输出端与第二刹车控制电路的第二低电位输出端6和第二刹车控制电路的第二高电位输出端5构成的第二刹车控制电路的输出端并联，每个刹车控制电路的输出端输出24V直流电压，也就是说每个线圈得到的电压是24V左右，输出足够的电压控制电磁刹车打开；此时并联输出控制电流流向：第一电源7到第一高电位输出端4，到左电机电磁刹车线圈，到第一低电位输出端3，到第三场效应晶体管Q6。第一电源7到第二场效应晶体管Q4，到第二高电位输出端5，到右电机电磁刹车线圈，到第二低电位输出端6，到第一场效应晶体管Q1，然后，24V并联输出电压维持2秒钟后，控制芯片控制第一信号端1输出高电平，第二信号端2输出低电平，控制第三三极管Q5和第四三极管Q7导通，第二场效应晶体管Q4和第三场效应晶体管Q6不导通，第一低电位输出端3，第一高电位输出端4，第二低电位输出端6，第二高电位输出端5信号串联输出24V直流电压，能维持电磁刹车的不闭合，串联输出24V电压给两个电磁刹车的线圈，每个线圈得到的电压是12V左右，可以维持电磁刹车持续打开状态，串联电流的流向是从24V电源高电位P+到第一高电位输出端4，到左电磁刹车线圈，到第一低电位输出端3，到第三二极管D3，到第二高电位输出端5，到右电磁刹车线圈，到第二低电位输出端6，到第一场效应晶体管Q1。

其中，第一低电位输出端3和第一高电位输出端4对应左刹车，连接左电磁刹车的线圈；第二低电位输出端6和第二高电位输出端5对应右刹车，连接右电磁刹车的线圈；第一低电位输出端3和第二低电位输出端6代表控制电磁刹车线圈输出电压信号的参考零电位，第一高电位输出端4和第二高电位输出端5代表控制电磁刹车线圈输出电压信号的高电位，第一场效应晶体管Q1、第二场效应晶体管Q4和第三场效应晶体管Q6均为MOS管。

本实用新型通过反馈信号检测提高控制电路的可靠性，另一方面，从功率公式P＝UI＝U2/R(U电磁刹车线圈供电；R电压线圈阻抗)分析，并联时功耗P1＝P2+P3＝242/R+242/R＝1152/R(P2/3左右电磁刹车线圈功耗)；串联时功耗P4＝242/(R+R)＝288/R。对比P1和P4，P1/P4＝4，并联控制电磁刹车线圈方式的功耗是串联控制方式功耗的4倍。因此，本实用新型电动轮椅电磁刹车控制电路具有安全可靠控制电动轮椅，又能大大降低电动轮椅功耗，提升其续航能力。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (6)

1.一种电动轮椅电磁刹车控制电路，其特征在于，所述控制电路包括控制芯片、第一刹车控制电路、第二刹车控制电路、第一电源和第二电源；

所述控制芯片包括第一信号端和第二信号端；

所述第二刹车控制电路中第一电阻(R1)的一端连接所述第二电源，所述第一电阻(R1)的另一端分别与第一场效应晶体管(Q1)的栅极和第一三极管(Q2)的集电极连接，所述第一三极管(Q2)的发射极接地，所述第一三极管(Q2)的基极与第二电阻(R2)的一端连接，所述第二电阻(R2)的另一端与所述第二信号端连接，所述第一场效应晶体管(Q1)的源极接地，所述第一场效应晶体管(Q1)的漏极分别与第一二极管(D1)的正极以及所述第二刹车控制电路的第二低电位输出端连接；所述第一电源分别与第三电阻(R3)的一端、第二三极管(Q3)的发射极、第一稳压二极管(ZD1)的负极以及第二场效应晶体管(Q4)的源极连接，所述第三电阻(R3)的另一端分别与所述第二三极管(Q3)的基极以及第四电阻(R4)的一端连接，所述第二三极管(Q3)的集电极分别与所述第一稳压二极管(ZD1)的正极、第五电阻(R5)的一端以及所述第二场效应晶体管(Q4)的栅极连接，所述第四电阻(R4)的另一端与第三三极管(Q5)的集电极连接，所述第三三极管(Q5)的发射极和所述第五电阻(R5)的另一端均接地，所述第三三极管(Q5)基极与第六电阻(R6)的一端连接，所述第六电阻(R6)的另一端与所述第一信号端连接，所述第二场效应晶体管(Q4)的漏极分别与所述第一二极管(D1)以及所述第二刹车控制电路的第二高电位输出端连接；

所述第一刹车控制电路中的第二二极管(D2)的负极分别连接所述第一电源和所述第一刹车控制电路的第一高电位输出端连接，所述第二二极管(D2)的正极分别与第三场效应晶体管(Q6)的漏极、第三二极管(D3)的正极以及所述第一刹车控制电路的第一低电位输出端连接，所述第三二极管(D3)的负极与所述第一二极管(D1)的负极连接，所述第三场效应晶体管(Q6)的漏极接地，所述第三场效应晶体管(Q6)的栅极分别与第七电阻(R7)的一端以及第四三极管(Q7)的集电极连接，所述第七电阻(R7)的另一端连接所述第一电源，所述第四三极管(Q7)的发射极接地，所述第四三极管(Q7)的基极与第八电阻(R8)的一端连接，所述第八电阻(R8)的另一端与所述第一信号端连接；

所述第一刹车控制电路的第一高电位输出端和第一低电位输出端分别与第一车轮的电磁刹车线圈相连，所述第二刹车控制电路的第二高电位输出端和第二低电位输出端分别与第二车轮的电磁刹车线圈相连。

2.根据权利要求1所述的电动轮椅电磁刹车控制电路，其特征在于，所述第一电源由电动轮椅的电池提供。

3.根据权利要求1所述的电动轮椅电磁刹车控制电路，其特征在于，所述第二电源由电动轮椅的电池经过稳压处理后提供。

4.根据权利要求1所述的电动轮椅电磁刹车控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括检测反馈电路，所述检测反馈电路的输出端分别与第二稳压二极管(ZD2)的负极、第四二极管(D4)的负极、第五二极管(D5)的正极、第一电容(C1)的一端以及第九电阻(R9)的一端连接，所述第五二极管(D5)的负极连接第三电源，所述第九电阻(R9)的另一端分别与第二电容(C2)的一端、第十电阻(R10)的一端以及第十一电阻(R11)的一端连接，所述第十电阻(R10)的另一端分别与第三电容(C3)的一端、第四电容(C4)的一端以及所述第三二极管(D3)的正极相连，所述第四二极管(D4)的正极、所述第二稳压二极管(ZD2)的正极、所述第一电容(C1)的另一端、所述第二电容(C2)的另一端、所述第十一电阻(R11)的另一端、所述第三电容(C3)的另一端和所述第四电容(C4)的另一端均接地。

5.根据权利要求4所述的电动轮椅电磁刹车控制电路，其特征在于，所述第三电源提供3.3V的直流电压。

6.根据权利要求1所述的电动轮椅电磁刹车控制电路，其特征在于，所述第二电源提供15V的直流电压。