CN211793088U - 一种直流无刷电机驱动的电动修枝剪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种直流无刷电机驱动的电动修枝剪，涉及电动修枝剪技术领域。本实用新型包括硬件电路以及通过硬件电路电性相连的蜂鸣器、单片机、电机；硬件电路包括连接于电机与单片机之间的电机驱动功率电路，连接于人机交互接口与微处理器之间的人机交互电路，与单片机上电性相连的电源电路、剪刀刀片位置检测电路、电流检测电路、电机反电动势检测电路；单片机内部集成有功率管驱动器直接与电机驱动功率电路连接后驱动电机带动电动修枝剪进行工作。本实用新型与手动修枝剪相比，剪切速度快，剪切力度大，与有刷电机驱动的修枝剪相比，系统寿命更长，对异常情况的保护及时，噪音更低，启动力矩更大，操作更加安全高效，剪切速度更快。
Description
技术领域
本实用新型属于电动修枝剪技术领域，特别是涉及一种直流无刷电机驱动的电动修枝剪。
背景技术
修枝剪为果树修剪中最常使用的工具，是一快速响应的大扭矩输出系统，快速达到电机最高速，提供电机最大扭矩，快速剪切树枝；
现有修枝剪一种是手动修枝剪，完全依赖人力，剪切力度取决于个体力量的大小，且剪切效率低下；另一种是基于直流有刷电机的电动修枝剪，同尺寸电机，修剪力度太小，修剪速度太慢，另外有刷电机使用寿命较短，噪音较大，用户体验不好。
本实用新型是提供一种基于锂电池供电的直流无刷电机驱动的修枝剪，采用微控制器处理单元(MCU)，直接驱动直流无刷电机，通过减速机构带动刀片，进行树枝剪切的工作。通过比较测试，此款修枝剪，剪切力度大，剪切速度快，低噪音，结实耐用，使用灵活简便，用户体验好。
实用新型内容
本实用新型与手动修枝剪相比，剪切速度快，剪切力度大，工作效率高，与有刷电机驱动的修枝剪相比，系统寿命更长，对异常情况的保护及时，噪音更低，启动力矩更大，操作更加安全高效，剪切速度更快。
为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
本实用新型的一种直流无刷电机驱动的电动修枝剪，包括硬件电路以及通过硬件电路电性相连的蜂鸣器、单片机、电机；
所述硬件电路包括连接于电机与单片机之间的电机驱动功率电路，连接于人机交互接口与微处理器之间的人机交互电路，与单片机上电性相连的电源电路、剪刀刀片位置检测电路、电流检测电路、电机反电动势检测电路；
所述单片机内部集成有功率管驱动器直接与电机驱动功率电路连接后驱动电机带动电动修枝剪进行工作；所述单片机上设有控制器电路，所述控制器电路采用直流DC/DC电源方案；所述电机驱动功率电路采用三相全桥式驱动电路，两路电流采样，平均电流和峰值电流，带硬件过流自动关断驱动的功能；所述电机反电动势检测电路采用电阻分压式电路并联电容，滤除PWM载波，保证反电动势过零点的可靠检测。
进一步地，所述电机采用无位置传感器及传感器连接线材的直流无刷电机。
进一步地，所述剪刀刀片位置检测电路，通过hall传感器检测刀片位置，对电动修枝剪的位置精确控制。
进一步地，所述人机交互接口端设置有用于电动修枝剪工作解锁开闭的扳机，所述扳机通过至少四次以上快速扣动进行解锁，所述扳机的拨动端与带有电性连接片的转轮相配合，所述转轮上的电性连接片设置有仅一个，所述电性连接片与供电接线端相配合。
进一步地，所述蜂鸣器与单片机相连，通过不同的声音指示电动修枝剪的不同工作状态以及故障指示。
进一步地，所述电流检测电路包括两路电路，分别用于实现电机平均电流和峰值电流的检测。
本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型的一种直流无刷电机驱动的电动修枝剪与手动修枝剪相比，剪切速度快，剪切力度大，工作效率高，与有刷电机驱动的修枝剪相比，系统寿命更长，对异常情况的保护及时，噪音更低，启动力矩更大，操作更加安全高效，剪切速度更快。
当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述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为本实用新型的一种直流无刷电机驱动的电动修枝剪的硬件连接关系示意图；
图2为本实用新型的电源电路的电路图；
图3为本实用新型的电机驱动功率电路的电路图；
图4为本实用新型的剪刀刀片位置检测电路的电路图；
图5为本实用新型的电流检测电路的电路图；
图6为本实用新型的扳机的控制机构的结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-转轮，2-拨动端，3-电性连接片，4-扳机。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1-6所示，本实用新型的一种直流无刷电机驱动的电动修枝剪，包括硬件电路以及通过硬件电路电性相连的蜂鸣器、单片机、电机；
硬件电路包括连接于电机与单片机之间的电机驱动功率电路，连接于人机交互接口与微处理器之间的人机交互电路，与单片机上电性相连的电源电路、剪刀刀片位置检测电路、电流检测电路、电机反电动势检测电路；
单片机内部集成有功率管驱动器直接与电机驱动功率电路连接后驱动电机带动电动修枝剪进行工作；单片机上设有控制器电路，控制器电路采用直流DC/DC电源方案；电机驱动功率电路采用三相全桥式驱动电路，两路电流采样，平均电流和峰值电流，带硬件过流自动关断驱动的功能；电机反电动势检测电路采用电阻分压式电路并联电容，滤除PWM载波，保证反电动势过零点的可靠检测。
其中，电机采用无位置传感器及传感器连接线材的直流无刷电机，省掉了位置传感器和相应的线材，省成本的同时保障了电机的可靠性，避免因为位置传感器失效导致电机的返修。单片机和电机驱动功率电路，通过测电感定位的方式获取电机的初始位置，然后使用六步方波换相驱动电机，因为剪刀剪切需要在非常短的时间完成，所以电机加速时间必须控制在30毫秒之内，剪切过程中，实时监测电流和电机换相时间，判别剪刀是否卡死，根据不同状态，做出准确的反应。
其中，剪刀刀片位置检测电路，通过hall传感器检测刀片位置，对电动修枝剪的位置精确控制。
其中，人机交互接口端设置有用于电动修枝剪工作解锁开闭的扳机4，扳机4通过四次快速扣动进行解锁，扳机4的拨动端2与带有电性连接片3的转轮1相配合，转轮1上的电性连接片3设置有仅一个，电性连接片3与供电接线端相配合，人机交互部分的设置主要是方便客户非常简便的操作修枝剪，运行前需要快速扣动扳机4次用于解锁，保证剪刀不会误动作伤人；另外，通过蜂鸣器的不同声音，来指示剪刀的不同工作状态，同时蜂鸣器还有故障指示功能。
其中，蜂鸣器与单片机相连，通过不同的声音指示电动修枝剪的不同工作状态以及故障指示。
其中，电流检测电路包括两路电路，分别用于实现电机平均电流和峰值电流的检测。
其中，单片机上设置有外围电路，外围电路具有过电压保护，欠压保护，堵转保护，功率限制，硬件过流保护功能。过压和欠压保护，通过电阻分压，监测供电电压，保证系统不会因为电压太高而损坏驱动器，同时也不会因为欠压运行，输出力矩不够，无效修剪，浪费电能。堵转保护，当剪刀在剪切过程中，需要非常硬的树枝，刀片无法继续前进，刀片要及时返回到打开状态。功率限制，保证在整个工作过程中，功率限制在一定范围内，避免超负荷运转。硬件过流保护，系统在遇到极端情况时，比如电机短路，可以可靠快速的关闭系统的驱动电路，保护功率器件。整个故障检测部分，功能完整完善，尽可能保证系统对异常情况快速可靠反应，确保系统安全。
本实用新型相对现有技术的优点包括：
本实用新型的一种直流无刷电机驱动的电动修枝剪与手动修枝剪相比，剪切速度快，剪切力度大，工作效率高，与有刷电机驱动的修枝剪相比，系统寿命更长，对异常情况的保护及时，噪音更低，启动力矩更大，操作更加安全高效，剪切速度更快。
以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (6)
1.一种直流无刷电机驱动的电动修枝剪，其特征在于：包括硬件电路以及通过硬件电路电性相连的蜂鸣器、单片机、电机；
所述硬件电路包括连接于电机与单片机之间的电机驱动功率电路，连接于人机交互接口与微处理器之间的人机交互电路，与单片机上电性相连的电源电路、剪刀刀片位置检测电路、电流检测电路、电机反电动势检测电路；
所述单片机内部集成有功率管驱动器直接与电机驱动功率电路连接后驱动电机带动电动修枝剪进行工作；所述单片机上设有控制器电路，所述控制器电路采用直流DC/DC电源方案；所述电机驱动功率电路采用三相全桥式驱动电路，两路电流采样，平均电流和峰值电流，带硬件过流自动关断驱动的功能；所述电机反电动势检测电路采用电阻分压式电路并联电容，滤除PWM载波，保证反电动势过零点的可靠检测。
2.根据权利要求1所述的一种直流无刷电机驱动的电动修枝剪，其特征在于，所述电机采用无位置传感器及传感器连接线材的直流无刷电机。
3.根据权利要求1所述的一种直流无刷电机驱动的电动修枝剪，其特征在于，所述剪刀刀片位置检测电路，通过hall传感器检测刀片位置，对电动修枝剪的位置精确控制。
4.根据权利要求1所述的一种直流无刷电机驱动的电动修枝剪，其特征在于，所述人机交互接口端设置有用于电动修枝剪工作解锁开闭的扳机(4)，所述扳机(4)通过至少四次以上快速扣动进行解锁，所述扳机(4)的拨动端(2)与带有电性连接片(3)的转轮(1)相配合，所述转轮(1)上的电性连接片(3)设置有仅一个，所述电性连接片(3)与供电接线端相配合。
5.根据权利要求1所述的一种直流无刷电机驱动的电动修枝剪，其特征在于，所述蜂鸣器与单片机相连，通过不同的声音指示电动修枝剪的不同工作状态以及故障指示。
6.根据权利要求1所述的一种直流无刷电机驱动的电动修枝剪，其特征在于，所述电流检测电路包括两路电路，分别用于实现电机平均电流和峰值电流的检测。
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| CN201922100201.XU CN211793088U (zh) | 2019-11-29 | 2019-11-29 | 一种直流无刷电机驱动的电动修枝剪 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN113661844A (zh) * | 2021-08-27 | 2021-11-19 | 江苏苏美达五金工具有限公司 | 一种修枝剪的退刀方法 |
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