CN215835335U - 一种单旋钮多功能直流电机控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种单旋钮多功能直流电机控制装置，由旋钮电位器、控制电路和电机驱动器三部分组成；其特征在于：所述旋钮电位器，采用单圈电位器，把电位器的可调节区域划分为三个区域：停止区、正转区及反转区；所述控制电路是此直流电机控制装置的核心部件，控制电路主要由数字逻辑电路和模拟运算电路组成，控制电路的数字逻辑电路功能主要通过两个比较器电路实现，把旋钮电位器输出的电压信号与设定的两个阈值电压信号进行比较，分别产生顺时针/逆时针、起动/停止控制数字信号。本实用新型所给出的装置可实现仅使用一个旋钮电位器即可完成对直流电机的起动、停止、正转、反转、加速、减速等控制功能，使操作者对直流电机的操控极大地简易化。

Description

一种单旋钮多功能直流电机控制装置

技术领域

本实用新型涉及直流电机控制技术，具体涉及的是一种单旋钮多功能直流电机控制装置。

背景技术

传统的直流电机控制装置大多是由多个操作开关、按键和旋钮电位器等配合操作来完成对直流电机的全部控制功能，操作比较复杂与繁琐。这种情况主要是因为直流电机驱动器的对外接口是由多路数字信号与模拟信号组成的，需要用多个操作开关、按键与旋钮电位器分别对应不同的数字和模拟信号才能实现对电机的全部控制功能。通常直流电机控制装置能实现对电机的起停、正反转、转速控制功能。一般直流电机控制装置由电机驱动器、起停控制开关、旋转方向控制开关和转速控制旋钮电位器组成。

实用新型内容

鉴于以上问题，本实用新型的目的在于提供一种单旋钮多功能直流电机控制装置，此装置仅需要操作一个旋钮电位器即可完成对直流电机的全部控制功能。以解决传统的直流电机控制装置需要操作多个控制开关与旋钮电位器，操作复杂、繁琐的问题。

为实现上述目的，本实用新型主要采用技术方案是：提供一种单旋钮多功能直流电机控制装置，其由旋钮电位器、控制电路和电机驱动器三部分组成；所述旋钮电位器,采用单圈电位器，把电位器的可调节区域划分为三个区域：停止区、正转区及反转区；其中停止区在整个可调节区域所占比例较小，且位于调节区域的正中位置；正转区与反转区所占比例大致相同，远大于停止区域的比例，两区域以中线为轴线左右对称。当调节旋钮电位器的指示点位于停止区域时对应于电机的停止运行状态；当调节旋钮电位器的指示点位于正转区域时对应于电机的顺时针旋转状态；当调节旋钮电位器的指示点位于反转区域时对应于电机的逆时针旋转状态。

所述控制电路是此直流电机控制装置的核心部件，控制电路主要由数字逻辑电路和模拟运算电路组成，控制电路的数字逻辑电路功能主要通过两个比较器电路实现，把旋钮电位器输出的电压信号与设定的两个阈值电压信号进行比较，分别产生顺时针/逆时针、起动/停止控制数字信号。

控制电路的模拟运算电路功能主要通过两个运算放大器实现，把旋钮电位器输出的电压信号与设定的两个阈值电压信号进行差分运算并放大，分别产生顺时针速度控制电压信号和逆时针速度控制电压信号。当旋钮电压与阈值电压的差值大时，对应输出的速度控制电压信号也大；当旋钮电压信号与阈值电压的差值小时，对应输出的速度控制电压信号也小；然后通过一个模拟开关选择电路选通其中一路作为转速控制电压信号。所以通过此模拟电路可以产生电机加速、减速控制信号。

控制电路的工作原理：由于旋钮电位器指示点所处区域（停止、正转、反转）不同对应的输出电压信号也不同，控制电路接收旋钮电位器的电压信号，并把此信号经过数字逻辑电路和模拟运算电路处理后，分别输出启动/停止数字控制信号、正转/反转数字控制信号和转速模拟控制信号。这些控制信号输出到电机驱动器。

所述电机驱动器需要有起动/停止控制信号、顺时针/逆时针控制信号、速度控制信号。其中起动/停止控制信号和顺时针/逆时针控制信号均为数字电平信号，低电平信号0～0.5V，高电平信号4～5V。速度控制信号为模拟电压信号，模拟电压输入范围0～5V，对应电机转速0～

，两者成线性关系。

本装置的工作原理：当旋钮电位器处于停止区域时：旋钮电位器输出的电压信号输入到控制电路的数字逻辑电路，经过控制电路的数字逻辑电路处理后产生了电机停止信号。

当旋钮电位器处于正转区域时：旋钮电位器输出的电压信号输入到控制电路的数字逻辑电路，经过控制电路的数字逻辑电路处理后产生了电机起动和电机正转信号；同时电位器输出的电压信号也输入到控制电路的模拟运算电路，经过控制电路的模拟运算电路处理后产生了转速控制信号，此转速控制信号的大小与电位器指示点离开停止区的角度值成正比，所以在正转区域内调节电位器可以产生电机加速和电机减速控制信号。

当旋钮电位器处于反转区域时：旋钮电位器输出的电压信号输入到控制电路的数字逻辑电路，经过控制电路的数字逻辑电路处理后产生了电机起动和电机反转信号；同时电位器输出的电压信号也输入到控制电路的模拟运算电路，经过控制电路的模拟运算电路处理后产生了转速控制信号，此转速控制信号的大小与电位器指示点离开停止区的角度值成正比，所以在反转区域内调节电位器可以产生电机加速和电机减速控制信号。

综上所述当旋钮电位器处于停止区域时，控制电路输出电机停止信号，直流电机在此信号的间接控制下处于停止转动状态；当旋钮电位器处于正转区域时，控制电路输出起动信号、正转信号和加速、减速信号，直流电机在此信号的间接控制下处于顺时针旋转状态，且转动速度可以调节；旋钮电位器处于反转区域时，控制电路输出起动信号、反转信号和加速、减速信号，直流电机在此信号的间接控制下处于逆时针旋转状态，且转动速度可以调节。

本实用新型的有益效果是：该装置可实现仅使用一个旋钮电位器即可完成对直流电机的起动、停止、正转、反转、加速、减速等控制功能，使操作者对直流电机的操控极大地简易化。

附图说明

图1为控制装置框架图；

图2为旋钮电位器分区示意图；

图3为控制电路功能模块图；

图4为数字逻辑控制电路图；

图5为模拟运算电路图。

具体实施方式

为阐释本实用新型的思想及目的，下面将结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。

请参见图1-5所示，本实用新型提供的是一种单旋钮多功能直流电机控制装置，主要用于解决直流电机控制装置需要操作多个控制开关、按键和旋钮电位器才能完成对直流电机的控制功能的问题。其中该装置包括有旋钮电位器、控制电路和电机驱动器。旋钮电位器作为人机交互的输入设备，控制电路作为电信号运算与处理设备，电机驱动器作为电机运行的直接驱动设备。旋钮电位器连接到控制电路的电位器信号输入接口。电位器的可调电阻信号输入到控制电路。经过控制电路对旋钮电位器电信号的运算和处理输出了控制电机驱动器的数字信号和模拟信号。控制电路的输出信号连接到电机驱动器的控制输入信号接口。数字信号和模拟信号分别输入到电机驱动器的数字控制信号和模拟控制信号输入口。

把此电机控制装置中电机驱动器的输出信号直接连接到直流电机最终实现对电机的控制功能。操作者仅需通过控制一个旋钮电位器即可完成对直流电机的起停、正反转、加减速控制功能。

请参见图2所示，操作者按旋钮分区示意图操控旋钮电位器，实现以下具体控制功能：

起停控制：调节旋钮电位器至停止区域，电机停止转动；调节电位器到正转或反转区域，电机开始转动；

正反转控制：调节旋钮电位器至正转区域，电机将按顺时针方向旋转；调节电位器到反转区域，电机轴将按逆时针方向旋转；

加减速控制：当旋钮电位器处于正转或反转区域内时，在相应区域内部按箭头指示方向调节旋钮电位器时，电机转速提高；按箭头指示反方向调节旋钮电位器时，电机转速降低。

所述电机驱动器需要有起动/停止控制信号、顺时针/逆时针控制信号、速度控制信号。其中起动/停止控制信号和顺时针/逆时针控制信号均为数字电平信号，低电平信号0～0.5V，高电平信号4～5V。速度控制信号为模拟电压信号，模拟电压输入范围0～5V，对应电机转速0～

，两者成线性关系。电机驱动器的控制信号与电机的状态对应关系如表1所示。

表1 电机驱动器控制信号与电机状态对应关系表

从以上具体操作方法可以看出，使用此电机控制装置时，操作者仅需要操控一个旋钮电位器就可以完成对电机的所有控制功能。极大地方便了操作者对电机的操控，解决了传统直流电机控制装置的操作复杂、繁琐的问题。

以上是对本实用新型所提供的一种单旋钮多功能直流电机控制装置进行了详细的介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的结构原理及实施方式进行了阐述，以上实施例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)

1.一种单旋钮多功能直流电机控制装置，由旋钮电位器、控制电路和电机驱动器三部分组成；其特征在于：所述旋钮电位器，采用单圈电位器，把电位器的可调节区域划分为三个区域：停止区、正转区及反转区；所述控制电路是此直流电机控制装置的核心部件，控制电路主要由数字逻辑电路和模拟运算电路组成，控制电路的数字逻辑电路功能主要通过两个比较器电路实现，把旋钮电位器输出的电压信号与设定的两个阈值电压信号进行比较，分别产生顺时针/逆时针、起动/停止控制数字信号。

2.根据权利要求1所述的一种单旋钮多功能直流电机控制装置，其特征在于：所述

停止区在整个可调节区域所占比例较小，且位于调节区域的正中位置；正转区与反转区所占比例相同，远大于停止区域的比例，两区域以中线为轴线左右对称。

3.根据权利要求1所述的一种单旋钮多功能直流电机控制装置，其特征在于：当调节旋钮电位器的指示点位于停止区域时对应于电机的停止运行状态；当调节旋钮电位器的指示点位于正转区域时对应于电机的顺时针旋转状态；当调节旋钮电位器的指示点位于反转区域时对应于电机的逆时针旋转状态。

4.根据权利要求1所述的一种单旋钮多功能直流电机控制装置，其特征在于：所述控制电路的模拟运算电路功能主要通过两个运算放大器实现，把旋钮电位器输出的电压信号与设定的两个阈值电压信号进行差分运算并放大，分别产生顺时针速度控制电压信号和逆时针速度控制电压信号。

5.根据权利要求1所述的一种单旋钮多功能直流电机控制装置，其特征在于：当旋钮电压与阈值电压的差值大时，对应输出的速度控制电压信号也大；当旋钮电压信号与阈值电压的差值小时，对应输出的速度控制电压信号也小；然后通过一个模拟开关选择电路选通其中一路作为转速控制电压信号；通过此模拟电路可以产生电机加速、减速控制信号。

6.根据权利要求1所述的一种单旋钮多功能直流电机控制装置，其特征在于：所述电机驱动器需要有起动/停止控制信号、顺时针/逆时针控制信号、速度控制信号；其中起动/停止控制信号和顺时针/逆时针控制信号均为数字电平信号，低电平信号0～0.5V，高电平信号4～5V；速度控制信号为模拟电压信号，模拟电压输入范围0～5V，对应电机转速0～

，两者成线性关系。

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