CN213521708U - 一种基于使用信号开关时提高安全性的无刷控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于使用信号开关时提高安全性的无刷控制电路，包括微控制单元，微控制单元的输出端与电机控制单元的输入端相连，电机控制单元的控制与电机的受控端相连，电机信号采集单元的采集端与电机控制单元的输出端相连，电机信号采集的输出端与微控制单元的输入端相连，信号开关判断单元的输出端与微控制单元的输入端相连，降压单元的输出端与微控制单元的输入端相连，电池包插入检测单元的输出端与微控制单元的输入端相连。本实用新型解决了开关闭合状态下插入电池包时误启动，同时还解决了使用信号开关时，开关失效后耗电大，开关误动作的问题。

Description

一种基于使用信号开关时提高安全性的无刷控制电路

技术领域

本实用新型涉及一种基于使用信号开关时提高安全性的无刷控制电路。

背景技术

近年来伴随着直流无刷电机的技术日益成熟，具有传统直流有刷电机的优点，同时又取消了碳刷，滑环结构，电机本身没有励磁损耗和碳刷损耗，可省去更换碳刷的步骤；调速范围广，可无极调速，软起软停，制动特性好。基于以上等诸多优点，电动工具行业近年来掀起了无刷电机替代有刷电机的热潮，无刷电机控制方案的销售比例已经远远大于有刷方案。

无刷电机的控制方案中，开关方式有两种，第一种是从有刷电机控制方式中延续下来的物理电源开关和大功率上下桥三路场效应管的组合；第二种是信号开关和大功率上下桥三路场效应管的组合。

目前市场上常用的方案主要有两种：

第一种方案是物理电源开关和大功率上下桥三路场效管的组合方式。工具在启动过程中，按下物理开关，大电流回路导通以后，通过此回路电池包供电给微控制单元，微控制单元控制电机开始工作。关机过程中，物理开关断开以后，微控制单元失电，电机在失去电能以后停止工作，但物理电源开关和大功率上下桥三路场效管的组合方式是在有刷控制系统延续的，如果使用在无刷控制系统中，是可以提高系统的可靠性和安全性，但是成本优势会丧失，在市场竞争中会处于被动；

第二种方案是微控制单元通过小电流回路供电的方式，工具启动时，信号开关闭合以后，微控制单元得到启动信号，控制电机开始工作。关机过程中，微控制器接收到停机信号，关闭场效应管，电机停止工作。但微控制单元通过小电流回路供电的方式降低了成本，提高了竞争力，但是安全性却被忽略。

有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的基于使用信号开关时提高安全性的无刷控制电路使其更具有产业上的利用价值。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种基于使用信号开关时提高安全性的无刷控制电路。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种基于使用信号开关时提高安全性的无刷控制电路，包括微控制单元、降压单元、信号开关判断单元、电机控制单元、电机信号采集单元以及电池包插入判断单元，所述微控制单元的输出端与电机控制单元的输入端相连，所述电机控制单元的控制端与电机的受控端相连，所述电机信号采集单元的采集端与电机控制单元的输出端相连，所述电机信号采集单元的输出端与微控制单元的输入端相连，所述信号开关判断单元的输出端与微控制单元的输入端相连，所述降压单元的输出端与微控制单元的输入端相连，所述电池包插入判断单元的输出端与微控制单元的输入端相连。

优选地，所述的一种基于使用信号开关时提高安全性的无刷控制电路，所述电池包插入判断单元包括电池包，电池包的一端与电阻R7的一端相连，电阻 R7的另一端与电容C22的一端相连，电容C22的另一端与稳压管ZD2的阴极相连，稳压管ZD2的阳极接地，同时，稳压管ZD2上并联有电容C30和电阻 R26，电池包的另一端与微控制单元相连。

优选地，所述的一种基于使用信号开关时提高安全性的无刷控制电路，所述降压单元包括芯片U5，所述芯片U5的第二引脚接地，芯片U5的第一引脚和第二引脚之间连接有电容C24，电容C24与电容C5相并联，同时电容C5连接至微控制单元(1)，芯片U5的第三引脚与芯片U5的第二引脚之间连接有电容 C23，电容C23与电容C3相并联，且电容C3接地设置，芯片U5的第一引脚还连接至+5V，所述芯片U5的第二引脚与电池包相连。

优选地，所述的一种基于使用信号开关时提高安全性的无刷控制电路，其特征在于：所述芯片U5的型号为CJ78L05。

优选地，所述的一种基于使用信号开关时提高安全性的无刷控制电路，所述信号开关判断单元包括连接器J1，连接器J1的第二引脚悬空，连接器J1的第一引脚通过电阻R16连接至接地，同时连接器J1的第一引脚还与信号端TP2相连，电阻R16与电阻R7的一端相连，电阻R7的另一端与电容C4的一端相连，同时电阻R7的另一端与微控制单元相连，电容C4的另一端接地，连接器J1的第三引脚连接至信号端TP5，连接器J1的第四引脚与二极管D2阴极相连，二极管D2的阳极与电阻R49的一端相连，电阻R49的另一端与信号端TP7相连，且电阻R49的另一端通过电阻R6与+5V相连，连接器J1的第四引脚还与信号端TP6相连，连接器J1的第五引脚连接至信号端TP3，连接器J1的第六引脚连接至信号端TP4，信号端TP4还与电阻R8的另一端相连，电阻R8的另一端与 +5V相连，电阻R8上并接有电阻R10，电阻R10与信号端TP3相连，连接器 J1的第七引脚连接至接地，且还与信号端TP5相连，连接器J1的第八引脚与电阻R8相连，连接器J1的第九引脚和连接器J1的第十引脚相连并连接至接地。

优选地，所述的一种基于使用信号开关时提高安全性的无刷控制电路，所述微控制单元采用型号为SK2000的芯片。

优选地，所述的一种基于使用信号开关时提高安全性的无刷控制电路，所述电机信号采集单元采用型号为FD6287T的芯片。

借由上述方案，本实用新型至少具有以下优点：

本实用新型解决了开关闭合状态下插入电池包时误启动，同时还解决了使用信号开关时，开关失效后耗电大，开关误动作，机器误启动的问题。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的电池包插入判断单元的电路图；

图3是本实用新型的降压单元的电路图；

图4是本实用新型的信号开关判断单元的电路图；

图5是本实用新型的电机控制单元的电路图；

图6是本实用新型的微控制单元的电路图；

图7是本实用新型的电机信号采集单元的电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例

如图1和图5所示，一种基于使用信号开关时提高安全性的无刷控制电路，包括微控制单元1、降压单元2、信号开关判断单元3、电机控制单元4、电机信号采集单元5以及电池包插入判断单元6，所述微控制单元1的输出端与电机控制单元4的输入端相连，所述电机控制单元4的控制与电机的受控端相连，所述电机信号采集单元5的采集端与电机控制单元4的输出端相连，所述电机信号采集单元5的输出端与微控制单元1的输入端相连，所述信号开关判断单元3 的输出端与微控制单元1的输入端相连，所述降压单元2的输出端与微控制单元1的输入端相连，所述电池包插入判断单元6的输出端与微控制单元1的输入端相连。

如图2所示，所述电池包插入判断单元6包括电池包，电池包的一端与电阻R7的一端相连，电阻R7的另一端与电容C22的一端相连，电容C22的另一端与稳压管ZD2的阴极相连，稳压管ZD2的阳极接地，同时，稳压管ZD2上并联有电容C30和电阻R26，电池包的另一端与微控制单元1相连，电池包插入判断模块由一颗触发电容和RC滤波回路组成，对电池包进行判断。

如图3所示，所述降压单元2包括芯片U5，所述芯片U5的第二引脚接地，芯片U5的第一引脚和第二引脚之间连接有电容C24，电容C24与电容C5相并联，同时电容C5连接至微控制单元1，芯片U5的第三引脚与芯片U5的第二引脚之间连接有电容C23，电容C23与电容C3相并联，且电容C3接地设置，芯片U5的第一引脚还连接至+5V，所述芯片U5的第二引脚与电池包相连。在本实用新型中供电回路采用一级降压模式，无刷控制供电直接从电池端供电，保证开关MOS正常开启；降压模式是从12.6V-8V降压到5V，给微控制单元供电。

其中，所述芯片U5的型号为CJ78L05。

如图4所示，所述信号开关判断单元3包括连接器J1，连接器J1的第二引脚悬空，连接器J1的第一引脚通过电阻R16连接至接地，同时连接器J1的第一引脚还与信号端TP2相连，电阻R16与电阻R7的一端相连，电阻R7的另一端与电容C4的一端相连，同时电阻R7的另一端与微控制单元1相连，电容C4 的另一端接地，连接器J1的第三引脚连接至信号端TP5，连接器J1的第四引脚与二极管D2阴极相连，二极管D2的阳极与电阻R49的一端相连，电阻R49的另一端与信号端TP7相连，且电阻R49的另一端通过电阻R6与+5V相连，连接器J1的第四引脚还与信号端TP6相连，连接器J1的第五引脚连接至信号端 TP3，连接器J1的第六引脚连接至信号端TP4，信号端TP4还与电阻R8的另一端相连，电阻R8的另一端与+5V相连，电阻R8上并接有电阻R10，电阻R10 与信号端TP3相连，连接器J1的第七引脚连接至接地，且还与信号端TP5相连，连接器J1的第八引脚与电阻R8相连，连接器J1的第九引脚和连接器J1的第十引脚相连并连接至接地。

信号判断模块采用双信号判断方式，启动信号结合电容，瞬间上电，微控制单元上电以后位置系统供电，如果出现电机3S以上不转动时，及时开关处于闭合状态，系统也会进入低功耗，防止出现电池包被放空情况。

如图6所示，本实用新型中所述微控制单元1采用型号为SK2000的芯片。

如图7所示，本实用新型中所述电机信号采集单元5采用型号为FD6287T 的芯片。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于使用信号开关时提高安全性的无刷控制电路，其特征在于：包括微控制单元(1)、降压单元(2)、信号开关判断单元(3)、电机控制单元(4)、电机信号采集单元(5)以及电池包插入判断单元(6)，所述微控制单元(1)的输出端与电机控制单元(4)的输入端相连，所述电机控制单元(4)的控制端与电机的受控端相连，所述电机信号采集单元(5)的采集端与电机控制单元(4)的输出端相连，所述电机信号采集单元(5)的输出端与微控制单元(1)的输入端相连，所述信号开关判断单元(3)的输出端与微控制单元(1)的输入端相连，所述降压单元(2)的输出端与微控制单元(1)的输入端相连，所述电池包插入判断单元(6)的输出端与微控制单元(1)的输入端相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于使用信号开关时提高安全性的无刷控制电路，其特征在于：所述电池包插入判断单元(6)包括电池包，电池包的一端与电阻R7的一端相连，电阻R7的另一端与电容C22的一端相连，电容C22的另一端与稳压管ZD2的阴极相连，稳压管ZD2的阳极接地，同时，稳压管ZD2上并联有电容C30和电阻R26，电池包的另一端与微控制单元(1)相连。

3.根据权利要求1所述的一种基于使用信号开关时提高安全性的无刷控制电路，其特征在于：所述降压单元(2)包括芯片U5，所述芯片U5的第二引脚接地，芯片U5的第一引脚和第二引脚之间连接有电容C24，电容C24与电容C5相并联，同时电容C5连接至微控制单元(1)，芯片U5的第三引脚与芯片U5的第二引脚之间连接有电容C23，电容C23与电容C3相并联，且电容C3接地设置，芯片U5的第一引脚还连接至+5V，所述芯片U5的第二引脚与电池包相连。

4.根据权利要求3所述的一种基于使用信号开关时提高安全性的无刷控制电路，其特征在于：所述芯片U5的型号为CJ78L05。

5.根据权利要求1所述的一种基于使用信号开关时提高安全性的无刷控制电路，其特征在于：所述信号开关判断单元(3)包括连接器J1，连接器J1的第二引脚悬空，连接器J1的第一引脚通过电阻R16连接至接地，同时连接器J1的第一引脚还与信号端TP2相连，电阻R16与电阻R7的一端相连，电阻R7的另一端与电容C4的一端相连，同时电阻R7的另一端与微控制单元(1)相连，电容C4的另一端接地，连接器J1的第三引脚连接至信号端TP5，连接器J1的第四引脚与二极管D2阴极相连，二极管D2的阳极与电阻R49的一端相连，电阻R49的另一端与信号端TP7相连，且电阻R49的另一端通过电阻R6与+5V相连，连接器J1的第四引脚还与信号端TP6相连，连接器J1的第五引脚连接至信号端TP3，连接器J1的第六引脚连接至信号端TP4，信号端TP4还与电阻R8的另一端相连，电阻R8的另一端与+5V相连，电阻R8上并接有电阻R10，电阻R10与信号端TP3相连，连接器J1的第七引脚连接至接地，且还与信号端TP5相连，连接器J1的第八引脚与电阻R8相连，连接器J1的第九引脚和连接器J1的第十引脚相连并连接至接地。

6.根据权利要求1所述的一种基于使用信号开关时提高安全性的无刷控制电路，其特征在于：所述微控制单元(1)采用型号为SK2020的芯片。

7.根据权利要求1所述的一种基于使用信号开关时提高安全性的无刷控制电路，其特征在于：所述电机信号采集单元(5)采用型号为FD6287T的芯片。

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