CN216819465U - 一种基于电动工具的上电保护电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及保护电路技术领域，提供一种基于电动工具的上电保护电路，在电动工具的电源输出回路中增设上电检测电路、开关检测电路，电池包接入电池仓内的电源接入端后，通过开关电路进行稳压调整后得到供电电源输入上电检测电路、开关检测电路、开关电路、主控模块，此时上电检测电路将从电源接入端接入的电压信号与供电电源信号进行比较，快速判断出电池包是否被接入；同时通过开关检测电路检测启动开关是否闭合，进一步的主控模块在判断到电池包接入且启动开关闭合时，禁止电动工具被驱动，防止电动工具的驱动电机被意外启动，从而避免电池包直接插入但未断开启动开关导致驱动电机直接启动所带来的安全隐患。
Description
技术领域
本实用新型涉及保护电路技术领域，尤其涉及一种基于电动工具的上电保护电路。
背景技术
随着电子技术的发展，越来越多的产品使用驱动电机以实现其驱动工作，其例如以锂电池供电的单开关型电动工具产品，如角磨机、电锯、切割机等。
然而现有其电动工具的启动和停止只受一个控制开关的控制，其可能会出现控制开关未断开的情况下插入电池导致电动工具意外直接启动等危险，轻则损坏电动工具，重则可能导致人员伤亡。
在传统电动工具中，比如电钻，手锯，电池包充满电后准备插入电动工具中时，一般情况下开关是关断的；但是有时候工人操作中会忘记检查开关状态而直接插入电池包，这时候如果开关键接触不良或者户外锯木头的时候开关被卡住而工人不知，那么在插入电池包那一刻，电钻或手锯等电动工具会迅速启动造成安全事故。另外还有一些电动工具采用机械开关防止开关打开后再插入电池包开关启动，这种机械开关经大电流长时间使用会有损耗导致失灵。还有一些做法是用MCU配外围电路检测电池包是否插入，这样增加了成本，同时也增加了设计难度。
发明内容
本实用新型提供一种基于电动工具的上电保护电路，解决了现有的电动工具缺少上电保护机制，导致设备存在较大的安全隐患，或上电保护结构的配置成本过高的技术问题。
为解决以上技术问题，本实用新型提供一种基于电动工具的上电保护电路，包括上电检测电路、开关检测电路、开关电路、主控模块和电源接入端；所述电源接入端固定在电池仓上，所述电池仓内置用于安装电池包的空腔；所述开关电路的输入端与所述电源接入端连接，输出端作为供电输出端与上电检测电路、开关检测电路、主控模块电性连接；所述主控模块与所述上电检测电路、开关检测电路电性连接。
本基础方案在电动工具的电源输出回路中增设上电检测电路、开关检测电路，电池包接入电池仓内的电源接入端后，通过开关电路进行稳压调整后得到供电电源输入上电检测电路、开关检测电路、开关电路、主控模块，此时上电检测电路将从电源接入端接入的电压信号与供电电源信号进行比较，快速判断出电池包是否被接入；同时通过开关检测电路检测启动开关是否闭合，进一步的主控模块在判断到电池包接入且启动开关闭合时，禁止电动工具被驱动，防止电动工具的驱动电机被意外启动，从而避免电池包直接插入但未断开启动开关导致驱动电机直接启动所带来的安全隐患。
在进一步的实施方案中，所述上电检测电路包括电性连接的采样电路和保护电路，所述采样电路包括比较器、第一电阻～第三电阻、第一电容、第二电容；所述第一电阻一端与所述电源接入端连接，另一端通过第一电容接地；所述比较器的正向输入端与所述电源接入端连接，反向输入端通过第二电阻与所述供电输出端连接、还通过第三电阻接地，输出端与所述主控模块连接，电源端连接所述供电输出端、还通过所述第二电容C2接地。
本方案设计以比较器、第一电容为核心的采样检测电路，当电池包未被接入时，比较器的正向输入端和反向输入端均为0，其输出端输出低电平信号，向主控模块反馈电池包未被接入；当电池包被接入时，比较器正向输入端的电压缓慢上升直至大于反向输入端(供电输出端)的电压，输出端输出高电平，快速提醒主控模块电池包被接入，从而有效避免危险发生，不仅保证了电动工具的可靠运行，而且能够保证操作人员的安全，降低了电动工具的安全隐患，提高了电动工具的安全性能。
在进一步的实施方案中，所述保护电路包括第四电阻和第一稳压二极管，所述第四电阻一端与所述电源接入端连接，另一端与所述第一稳压二极管的负极连接，所述稳压二极管的正极接地、还与所述第一电容连接。
本方案设置与采样电路连接的保护电路，一方面可以对比较器的正向输入端进行有效的过压保护，另一方面当电池包断电，第一电容蓄满电时，也可以利用第四电阻进行电流泄放，进一步保护电路安全。
在进一步的实施方案中，所述开关检测电路包括启动开关、第五电阻及防干扰电路，所述防干扰电路接入所述启动开关与所述主控模块之间；所述启动开关的电源端与所述供电输出端连接，信号输出端与所述主控模块连接，接地端通过所述第五电阻接地。
在进一步的实施方案中，所述防干扰电路包括第六电阻和第三电容，所述第六电阻一端接入所述启动开关与所述主控模块之间、另一端接地；所述第三电容和第六电阻并联。
在进一步的实施方案中，所述开关电路包括开关管、第七电阻、第二稳压管、稳压芯片、第四电容～第七电容，当所述开关管为NPN型三极管时：所述开关管的基极与第二稳压管的负极连接，集电极与所述电源接入端连接，发射极与所述稳压芯片的输入端连接；所述第二稳压管的正极接地；所述第四电容、第五电容的一端均接入所述开关管发射极与稳压芯片的输入端之间，另一端均接地；所述第六电容、第七电容的一端均接入所述稳压芯片的输出端，另一端均接地；所述稳压芯片的输出端作为供电输出端与主控模块连接。
本方案设置开关电路，利用开关管、稳压管和稳压芯片对电池包输入的电源进行调整，进而向电动工具提供稳定可靠的电源输出。
在进一步的实施方案中，所述主控模块为MCU。
在进一步的实施方案中，所述第四电容、第六电容、第七电容均为电解电容。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的一种基于电动工具的上电保护电路的系统框架图；
图2是本实用新型实施例提供的图1的硬件电路图；
其中：上电检测电路1，开关检测电路2，开关电路3，主控模块4，供电输出端VCC。
具体实施方式
下面结合附图具体阐明本实用新型的实施方式，实施例的给出仅仅是为了说明目的，并不能理解为对本实用新型的限定，包括附图仅供参考和说明使用，不构成对本实用新型专利保护范围的限制，因为在不脱离本实用新型精神和范围基础上，可以对本实用新型进行许多改变。
本实用新型实施例提供的一种基于电动工具的上电保护电路，如图1、图2所示，在本实施例中，包括上电检测电路1、开关检测电路2、开关电路3、主控模块4和电源接入端Vbattery；电源接入端Vbattery固定在电池仓上，电池仓内置用于安装电池包的空腔；开关电路3的输入端与电源接入端Vbattery连接，输出端作为供电输出端VCC与上电检测电路1、开关检测电路2、主控模块4电性连接；主控模块4与上电检测电路1、开关检测电路2电性连接。
在本实施例中，上电检测电路1包括电性连接的采样电路和保护电路，采样电路包括比较器U1、第一电阻R1～第三电阻R3、第一电容C1、第二电容C2；第一电阻R1一端与电源接入端Vbattery连接，另一端通过第一电容C1接地；比较器U1的正向输入端与电源接入端Vbattery连接，反向输入端通过第二电阻R2与供电输出端VCC连接、还通过第三电阻若接地，输出端与主控模块4连接，电源端连接供电输出端VCC、还通过第二电容C2接地。
本实施例设计以比较器、第一电容C1为核心的采样检测电路，当电池包未被接入时，比较器的正向输入端和反向输入端均为0，其输出端输出低电平信号，向主控模块4反馈电池包未被接入；当电池包被接入时，比较器正向输入端的电压缓慢上升直至大于反向输入端(供电输出端VCC)的电压，输出端输出高电平，快速提醒主控模块4电池包被接入，从而有效避免危险发生，不仅保证了电动工具的可靠运行，而且能够保证操作人员的安全，降低了电动工具的安全隐患，提高了电动工具的安全性能。
在本实施例中，保护电路包括第四电阻R4和第一稳压二极管ZD1，第四电阻R4一端与电源接入端Vbattery连接，另一端与第一稳压二极管ZD1的负极连接，稳压二极管ZD1的正极接地、还与第一电容C1连接。
本实施例设置与采样电路连接的保护电路，一方面可以对比较器的正向输入端进行有效的过压保护，另一方面当电池包断电，第一电容蓄满电时，也可以利用第四电阻进行电流泄放，进一步保护电路安全。
在本实施例中，开关检测电路2包括启动开关K1、第五电阻R5及防干扰电路，防干扰电路接入启动开关与主控模块4之间；启动开关K1的电源端与供电输出端VCC连接，信号输出端与主控模块4连接，接地端通过第五电阻接地。
在本实施例中，防干扰电路包括第六电阻R6和第三电容C3，第六电阻R6一端接入启动开关K1与主控模块4之间、另一端接地；第三电容C3和第六电阻R6并联。
在本实施例中，开关电路3包括开关管Q1、第七电阻R7、第二稳压管ZD2、稳压芯片U2、第四电容C4～第七电容C7，当开关管Q1为NPN型三极管时：开关管Q1的基极与第二稳压管ZD2的负极连接，集电极与电源接入端Vbattery连接，发射极与稳压芯片U2的输入端连接；第二稳压管ZD2的正极接地；第四电容C4、第五电容C5的一端均接入开关管Q1发射极与稳压芯片U2的输入端之间，另一端均接地；第六电容C6、第七电容C7的一端均接入稳压芯片U2的输出端，另一端均接地；稳压芯片U2的输出端作为供电输出端VCC与主控模块4连接。
本实施例设置开关电路3，利用开关管Q1、稳压管ZD2和稳压芯片U2对电池包输入的电源进行调整，进而向电动工具提供稳定可靠的电源输出。
在本实施例中，主控模块4为MCU。
在本实施例中，第四电容C4、第六电容C6、第七电容C7均为电解电容。
在本实施例中，上电保护电路的具体工作原理如下：
当电池仓未接入电池包时，比较器的正向输入端、反向输入端均为0V，因此输出为0。
当电池包插入电池仓时，比较器正向输入端的电压缓慢上升直至大于反向输入端(供电输出端VCC)的电压，输出端输出高电平(即Charge_Full信号)到主控模块4。
此时，若主控模块4也接收到了启动开关发送的启动信号(K_Speed信号)，则计算Charge_Full信号与K_Speed信号的时间差，并判断时间差是否大于预设阈值(可根据实际的电动工具的灵敏度在主控模块4中预先设置)，若是则判断电池包插入时，启动开关(调速按键)已经早于电池包插入时候按下，当前处于不安全的情况下，主控模块4将启动自锁，启动开关需要进行一次复位再开启才能够启动。
若主控模块4未接收到启动开关发送的启动信号(K_Speed信号)，则直接判断电池包插入时，启动开关(调速按键)处于打开状态，此时是正常开关状态。
在上电检测后，即可进行正常的电动工具启动，例如判断到电池包插入时启动开关(调速按键)处于打开状态的正常开关状态，则进入正常的电动工具控制，若主控模块4检测到启动开关发送的启动信号，则驱动对应的动力组件(例如马达)进行工作。
本实用新型实施例在电动工具的电源输出回路中增设上电检测电路1、开关检测电路2，电池包接入电池仓内的电源接入端Vbattery后，通过开关电路3进行稳压调整后得到供电电源输入上电检测电路1、开关检测电路2、开关电路3、主控模块4，此时上电检测电路1将从电源接入端Vbattery接入的电压信号与供电电源信号进行比较，快速判断出电池包是否被接入；同时通过开关检测电路2检测启动开关是否闭合，进一步的主控模块4在判断到电池包接入且启动开关闭合时，禁止电动工具被驱动，防止电动工具的驱动电机被意外启动，从而避免电池包直接插入但未断开启动开关导致驱动电机直接启动所带来的安全隐患。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于电动工具的上电保护电路，其特征在于：包括上电检测电路、开关检测电路、开关电路、主控模块和电源接入端；所述电源接入端固定在电池仓上，所述电池仓内置用于安装电池包的空腔；所述开关电路的输入端与所述电源接入端连接，输出端作为供电输出端与上电检测电路、开关检测电路、主控模块电性连接；所述主控模块与所述上电检测电路、开关检测电路电性连接。
2.如权利要求1所述的一种基于电动工具的上电保护电路，其特征在于：所述上电检测电路包括电性连接的采样电路和保护电路，所述采样电路包括比较器、第一电阻～第三电阻、第一电容、第二电容；所述第一电阻一端与所述电源接入端连接，另一端通过第一电容接地；所述比较器的正向输入端与所述电源接入端连接，反向输入端通过第二电阻与所述供电输出端连接、还通过第三电阻接地，输出端与所述主控模块连接，电源端连接所述供电输出端、还通过所述第二电容C2接地。
3.如权利要求2所述的一种基于电动工具的上电保护电路，其特征在于：所述保护电路包括第四电阻和第一稳压二极管，所述第四电阻一端与所述电源接入端连接，另一端与所述第一稳压二极管的负极连接，所述稳压二极管的正极接地、还与所述第一电容连接。
4.如权利要求1所述的一种基于电动工具的上电保护电路，其特征在于：所述开关检测电路包括启动开关、第五电阻及防干扰电路，所述防干扰电路接入所述启动开关与所述主控模块之间；所述启动开关的电源端与所述供电输出端连接，信号输出端与所述主控模块连接，接地端通过所述第五电阻接地。
5.如权利要求4所述的一种基于电动工具的上电保护电路，其特征在于：所述防干扰电路包括第六电阻和第三电容，所述第六电阻一端接入所述启动开关与所述主控模块之间、另一端接地；所述第三电容和第六电阻并联。
6.如权利要求1所述的一种基于电动工具的上电保护电路，其特征在于：所述开关电路包括开关管、第七电阻、第二稳压管、稳压芯片、第四电容～第七电容，当所述开关管为NPN型三极管时：所述开关管的基极与第二稳压管的负极连接，集电极与所述电源接入端连接，发射极与所述稳压芯片的输入端连接；所述第二稳压管的正极接地；所述第四电容、第五电容的一端均接入所述开关管发射极与稳压芯片的输入端之间，另一端均接地；所述第六电容、第七电容的一端均接入所述稳压芯片的输出端，另一端均接地；所述稳压芯片的输出端作为供电输出端与主控模块连接。
7.如权利要求1所述的一种基于电动工具的上电保护电路，其特征在于：所述主控模块为MCU。
8.如权利要求6所述的一种基于电动工具的上电保护电路，其特征在于：所述第四电容、第六电容、第七电容均为电解电容。
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| CN202220195979.2U CN216819465U (zh) | 2022-01-24 | 2022-01-24 | 一种基于电动工具的上电保护电路 |
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Publications (1)
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN115395496A (zh) * | 2022-09-06 | 2022-11-25 | 杭州七锐科技有限公司 | 一种硬开关电动工具开机安全保护电路 |
| CN115579997A (zh) * | 2022-11-09 | 2023-01-06 | 浙江大学 | 一种电动启动自锁电路和判断方法 |
-
2022
- 2022-01-24 CN CN202220195979.2U patent/CN216819465U/zh active Active
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