CN216437100U - 一种直流电机堵转检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种直流电机堵转检测装置，属于检测电路领域，所述的检测装置包括单片机和电机M，单片机与电机之间连接有直流电机正反转控制电路和堵转电流检测电路；电机M包括电机正极和电机负极，单片机包括I/O端口A、B和C；直流电机正反转控制电路包括继电器K1、K2，限流电阻R1、R2、R3，三极管Q1、Q2，限流二极管D1、D2；堵转电流检测电路包括采样电阻R4、R5，运算放大器U1；本实用新型设计的方案既能够控制直流电机正反转，又能够精确地检测到电机堵转，及时关闭电机电源，避免电机堵转电流过大，损坏电机，采用本电机堵转检测电路，检测准确率高，成本低，结构简单，有效延长了电机使用寿命。

Description

一种直流电机堵转检测装置

技术领域

本实用新型属于电路检测领域，更具体的说涉及一种直流电机堵转检测装置。

背景技术

在实际生产生活中，有时需要直流电机抓动到一定的角度即停止，需要实现打开、关闭和停止三种状态，即需要实现风门处的直流电机完成正传、反转和转到一定角度等操作。当电机转到一定角度停止时，即发生电机的堵转。当电机堵转时，电流（称堵转电流）值非常大，时间稍长就会烧坏电机。

直流电机的构成由两部分，一是静止的定子，二是旋转的转子。定子的构成主要是机座，主磁极，换向极，电刷装置等，它的作用是产生磁场和作为电机的机械支柱，对通电导体产生力的作用。转子又称做电枢，主要构成有转轴，电枢铁芯，电枢绕组以及换向器等。当电枢绕组通电时，就会在励磁作用下旋转，通过转轴带动负载转动。载流导体在磁场中会受力产生电磁力形成电磁转矩，这就是直流电动化的工作原理。在实际的烤烟房中，电动机的转轴和负载风口相连，通过电动机的转动，来控直流电机的开闭及开合的角度。

根据电机容量的大小和加工工艺不同，电机堵转电流一般为电机额定电流的12-50倍，不但易导致电机损坏，甚至造成电器损坏、人员伤害，更乃至发生火灾。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，当电机需要转动到一定的角度受到外力阻挡停止转动，会引发电机堵转，通过本实用新型设计的方案能够精确地控制电机需要转动的角度，并且检测到电机堵转，及时关闭电机电源，避免电机堵转电流过大，损坏电机，采用本电机堵转检测电路，检测准确率高，成本低，结构简单，有效延长了电机使用寿命。

为了解决上述问题，本实用新型是采用以下技术方案实现的：所述的检测装置包括单片机、电机、正反转控制电路、堵转电流检测电路，所述的单片机与电机之间连接有直流电机正反转控制电路和堵转电流检测电路。

优选的，所述电机包括电机正极和电机负极，所述单片机包括I/O端口A、B和C；所述的正反转控制电路包括继电器K1、K2，限流电阻R1、R2，三极管Q1、Q2，限流二极管D1、D2；所述单片机通过直流电机正反转控制电路控制电机的正、反转；所述堵转电流检测电路包括采样电阻R3、R4、R5，运算放大器；所述限流电阻R1一端连接单片机的I/O端口A，其另一端连接三极管Q1的基极；所述限流电阻R2一端连接单片机的I/O端B，其另一端连接所述三极管Q2的基极；所述三极管Q1及Q2的发射极接地；所述限流二极管D1的阳极连接三极管Q1的集电极，其阳极还连接继电器K1，所述限流二极管D1的阴极连接外部电源VCC；所述限流二极管D2的阳极连接三极管Q2的集电极，其阳极还连接继电器K2，所述限流二极管D2的阴极连接外部电源VCC；电机正极连接继电器K2的7、8脚，所述电机负极连接继电器K2的6、9脚；所述继电器K1的1脚接外部电源VCC，所述继电器K1的2脚与继电器K2的5脚连接；所述继电器K2的4脚与采样电阻R4、R5连接；

所述单片机通过堵转电流检测电路检测电机是否堵转，所述采样电阻R4一端连接运算放大器的负极，其另一端连接所述继电器K2的4脚；所述采样电阻R5一端接地，其另一端连接继电器K2的4脚；所述限流电阻R3一端连接运算放大器的正极，另一端连接外部电源VCC；所述运算放大器反向输入端接采样电阻R4，正向输入端接采样电阻R3，正电源端接5V外电源，负电源端接地，输出端接单片机端口C。

优选的，所述电机并联消弧电容C1。

本实用新型有益效果：

本实用新型的电路结构更加简单，减低了事故发生率，和使用过程中的损耗；

使用电子器件数量减少，降低了成本，减少了能量损耗；使用电子器件减少，在单片机编程过程中，编程语言减少，减少了工作量，提高了整体的运行效率；

在特定的使用环境中，需要控制电机转动到一定的角度，通过堵转，控制电机转动到一定的角度，比起其他的控制方法更加准确、高效；其他方法在控制电机转到一定角度时，受到电机内部因素的影响，转动角度相比本实用新型准确度较低。

附图说明

图1为本实用新型正反转控制电路、堵转电流检测电路图。

具体实施方式

为了便于本领域一般技术人员理解和实现本实用新型，现结合附图及具体实施例进一步描述本实用新型的技术方案。

所述电机包括电机正极和电机负极，所述单片机包括I/O端口A、B和C；所述的正反转控制电路包括继电器K1、K2，限流电阻R1、R2，三极管Q1、Q2，限流二极管D1、D2；所述单片机通过直流电机正反转控制电路控制电机的正、反转；所述堵转电流检测电路包括采样电阻R3、R4、R5，运算放大器U1；所述限流电阻R1一端连接单片机的I/O端口A，其另一端连接三极管Q1的基极；所述限流电阻R2一端连接单片机的I/O端B，其另一端连接所述三极管Q2的基极；所述三极管Q1及Q2的发射极接地；所述限流二极管D1的阳极连接三极管Q1的集电极，其阳极还连接继电器K1，所述限流二极管D1的阴极连接外部电源VCC；所述限流二极管D2的阳极连接三极管Q2的集电极，其阳极还连接继电器K2，所述限流二极管D2的阴极连接外部电源VCC；电机正极连接继电器K2的7、8脚，所述电机负极连接继电器K2的6、9脚；所述继电器K1的1脚接外部电源VCC，所述继电器K1的2脚与继电器K2的5脚连接；所述继电器K2的4脚与采样电阻R4、R5连接；

所述单片机通过堵转电流检测电路检测电机是否堵转，所述采样电阻R4一端连接运算放大器的负极，其另一端连接所述继电器K2的4脚；所述采样电阻R5一端接地，其另一端连接继电器K2的4脚；所述限流电阻R3一端连接运算放大器的正极，另一端连接外部电源VCC；所述运算放大器反向输入端接采样电阻R4，正向输入端接采样电阻R3，正电源端接5V外电源，负电源端接地，输出端接单片机端口C。

优选的，所述电机M并联消弧电容C1。

本实用新型工作原理：单片机的I/O端口A输出高电平，三极管Q1导通，继电器K1内部线圈导通，使得继电器K1的2脚与触点粘连，外部电源VCC连通，为直流电机供电，单片机的I/O端口B输出低电平，三极管Q2不导通，继电器K2维持默认状态，此时，电机M形成回路驱动电机M正转；单片机的I/O端口B输出高电平，三极管Q2不导通，继电器K2改变状态，此时，电机M形成回路驱动电机M反转。

运算放大器反向端输入的时电机实际工作时的电压，正向输入端输入的时电机正常时的电压。在电机正常时，通过电机的电流远远等于或小于正常工作时的额定电流，采样电阻R4两端电压在正常范围内，当运算放大器反向输入端电压小于正向输入端电压时，单片机的I/O端口C输出低电平，判定当前电机M没有发生堵转；当电机发生堵转时，电机产生的电流远远大于正常工作时的电流，采样电阻R4两端电压升高，远远大于正常值，当运算放大器反向输入端电压高于正向输入端电压时，单片机的I/O端口C输出高电平判定当前电机M发生堵转。当电机发生堵转时，单片机的I/O端口A输出低电平，三极管Q1不导通，继电器K1的2脚与触点断开，继电器K1恢复默认状态，继电器K1的3脚与触点粘连，此时电机M的电机与外部电源VCC断开，电机M停止运转，从而保护电机M。

在特定的使用环境中，需要控制电机转动到一定的角度，通过堵转，控制电机转动到一定的角度，比起其他的控制方法更加准确、高效；其他方法在控制电机转到一定角度时，受到电机内部因素的影响，转动角度相比本实用新型准确度较低。

控制电机转动到一定的角度时，通过堵转使电机转动预定的角度，此时通过电机的电流迅速增大，使运算放大器反向输入端电压增大，远高于其正向输入端，从而使运算放大器输出高电平信号到单片机，进而通过控制电路使电机断电，此时，电机转动角度正好符合要求，更加方便有效。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本实用新型的优选例，并不用来限制本实用新型，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种直流电机堵转检测装置，其特征在于：所述的检测装置包括单片机、电机、正反转控制电路、堵转电流检测电路，所述的单片机与电机之间连接有直流电机正反转控制电路和堵转电流检测电路。

2.根据权利要求1所述的一种直流电机堵转检测装置，其特征在于：所述电机包括电机正极和电机负极，所述单片机包括I/O端口A、B和C；所述的正反转控制电路包括继电器K1、K2，限流电阻R1、R2，三极管Q1、Q2，限流二极管D1、D2；所述单片机通过直流电机正反转控制电路控制电机的正、反转；所述堵转电流检测电路包括采样电阻R3、R4、R5，运算放大器；所述限流电阻R1一端连接单片机的I/O端口A，其另一端连接三极管Q1的基极；所述限流电阻R2一端连接单片机的I/O端B，其另一端连接所述三极管Q2的基极；所述三极管Q1及Q2的发射极接地；所述限流二极管D1的阳极连接三极管Q1的集电极，其阳极还连接继电器K1，所述限流二极管D1的阴极连接外部电源VCC；所述限流二极管D2的阳极连接三极管Q2的集电极，其阳极还连接继电器K2，所述限流二极管D2的阴极连接外部电源VCC；电机正极连接继电器K2的7、8脚，所述电机负极连接继电器K2的6、9脚；所述继电器K1的1脚接外部电源VCC，所述继电器K1的2脚与继电器K2的5脚连接；所述继电器K2的4脚与采样电阻R4、R5连接；

所述单片机通过堵转电流检测电路检测电机是否堵转，所述采样电阻R4一端连接运算放大器的负极，其另一端连接所述继电器K2的4脚；所述采样电阻R5一端接地，其另一端连接继电器K2的4脚；所述限流电阻R3一端连接运算放大器的正极，另一端连接外部电源VCC；所述运算放大器反向输入端接采样电阻R4，正向输入端接采样电阻R3，正电源端接5V外电源，负电源端接地，输出端接单片机端口C。

3.根据权利要求2所述的一种直流电机堵转检测装置，其特征在于：所述电机并联消弧电容C1。

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