CN217849175U - 一种电动工具电路及电动工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电动工具电路及电动工具，包括电机、电机驱动器、壳体和柔性电路板，所述柔性电路板设置于所述壳体内侧，所述柔性电路板上具有触摸检测电路，所述电机驱动器的一端与所述柔性电路板相连，所述电机驱动器的另一端与所述电机相连，所述触摸检测电路用于检测所述触摸检测电路与所述壳体外侧组成的等效电容的电容值，所述电机驱动器适于接收所述触摸检测电路发出的信号，保证在电动工具以外脱手时及时停止驱动电机，保护使用者。

Description

一种电动工具电路及电动工具

技术领域

本实用新型涉及电动工具领域，具体而言，涉及一种电动工具电路及电动工具。

背景技术

随着科学技术的发展，电动工具逐渐普及，现有的电动工具多数是通过电动工具的工作部接触需要接触的工作面，然后由使用者的手和身体的其他部位辅助固定工具，使工作部与工作面持续接触并产生对工作面的力，达到改变工作面形状的目的，但是当接触面的材质或硬度突然产生变化时，工作部会被硬物突然抱死停转，电动工具的电机会输出一个异常的扭力，使用者往往来不及作出反应，导致电动工具脱手，对使用人员造成伤害。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是如何防止出现电动工具脱手后伤害使用者的情况。

为解决上述问题，本实用新型提供一种电动工具电路，包括电机、电机驱动器、壳体和柔性电路板，所述柔性电路板设置于所述壳体内侧，所述柔性电路板上具有触摸检测电路，所述电机驱动器的一端与所述柔性电路板相连，所述电机驱动器的另一端与所述电机相连，所述触摸检测电路用于检测所述触摸检测电路与所述壳体外侧组成的等效电容的电容值。

可选地，所述触摸检测电路包括电容式触摸芯片和外围电路，所述外围电路用于辅助所述电容式触摸芯片工作。

可选地，所述外围电路包括滤波电路、灵敏度调节电路和内部平衡电路，所述滤波电路、所述灵敏度调节电路和所述内部平衡电路分别与所述电容式触摸芯片电连接。

可选地，所述内部平衡电路包括第二电容，所述第二电容的一端与所述电容式触摸芯片的内部平衡引脚相连，所述第二电容的另一端接地。

可选地，所述灵敏度调节电路包括第三电容，所述第三电容的一端与所述电容式触摸芯片的灵敏度调节引脚相连，所述第三电容的另一端接地。

可选地，所述电容式触摸芯片的连接方式包括以下方式的一种：

模式定义引脚接地、所述模式定义引脚与电源相连、所述模式定义引脚悬空。

可选地，所述电容式触摸芯片为AI05芯片。

可选地，所述壳体包括手持部，所述壳体为绝缘材质，所述触摸检测电路设置于所述手持部的内侧。

可选地，所述电动工具电路还包括工作部，所述电机与所述工作部驱动连接。

另一方面，本实用新型还提供一种电动工具，包括如上所述的电动工具电路。

所述电动工具相对于现有技术与所述电动工具电路所具有的优势相同，在此不再赘述。

本实用新型通过在壳体内侧设置触摸检测电路以检测与壳体外侧的等效电容，例如，使用者通常手握在壳体外侧，当使用者的手与电动工具，或者说与壳体发生脱离时，上述等效电容便会发生变化，触摸检测电路则会生成相应变化信号，以指示使用者的手与电动工具发生脱离，这样电机驱动器可以据此及时使电机停转，保证电动工具意外脱手时及时停止驱动电机，从而保护使用者。

附图说明

图1为本实用新型实施例的电动工具工作的示意图；

图2为本实用新型实施例的电动工具电路的连接示意图；

图3为本实用新型实施例的电动工具电路的另一连接示意图；

图4为本实用新型实施例的电动工具电路的局部电路图。

附图标记：

1、电机；2、壳体；3、柔性电路板；4、手持部；5、工作部；6、工作面。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

使用传统的手持电动工具，特别是在使用电钻和电动扳手时，通常是操作人员用一只手握持电动工具，用另一只手或身体的其他部位辅助电动工具保持稳定，以保证电动工具与工作面6的相对稳定，从而实现电动工具的产品功能(如钻孔、拧螺丝等)。大多数的电动工具是由电机1作为动力源，驱动工作部5进行轴向旋转，当轴向旋转的工作部5接触工作面6后，会对电动工具施加一个反向的作用力，若想使电动工具的效果更好，则使用者在作业时必须克服反向的作用力，尽量持稳电动工具的机身。

对于正常的工作场景，工作面6的材质较为一致，形状较为规则，电动工具的电机1施加的扭矩较为稳定，则工作部5与工作面6的接触时间是连续和可控的，工作部5在接触工作面6时施加到电动工具的反作用力也较为稳定，此时使用者只需持稳电动工具即可完成作业任务。对于另一些场景，当工作面6突然有特别坚硬的物质(如坚石、钢筋等)与工作部5发生接触时，工作部5难以立刻对接触面产生有效切削，于是工作部5会被硬物突然抱死，停止旋转运动，此时虽然发生了工作异常，但是电机1仍会按照异常前一时刻的状态输出扭矩，导致工作部5仍具有扭力，且工作部5的突然抱死会使电机1在一瞬间输出一个异常大的扭力，此时会对电动工具施加一个反向的扭力；另外，在某些场景中工作面6的形状不均匀，或工作面6内部具有空洞时，工作部5突然空转，也会对电动工具的机身施加一个反向的扭力。由于工作部5抱死是突然间发生的，具有不确定性和快速性，使用者很难对这种突发的抱死作出反应，且电机1对电动工具施加的反向的扭力会在一瞬间增大，使用者往往来不及反应，导致电动工具脱手的情况发生。电动工具脱手所能导致的直接后果就是机身与使用者身体部位发生冲击接触，使用者被电动工具击打而受伤。

本实用新型通过提出一种电动工具电路，可以在电动工具的工作部5发生异常时及时切断电机1供电，消除电机1对电动工具施加的反向扭力，避免使用者因工作部5抱死而导致的受伤情况。

参照图1、图2，在本实用新型电动工具电路的一实施例中，所述电动工具电路包括电机1、电机驱动器、壳体2和柔性电路板3，所述柔性电路板3 设置于所述壳体2内侧，所述柔性电路板3上具有触摸检测电路，所述电机驱动器的一端与所述柔性电路板3相连，所述电机驱动器的另一端与所述电机1相连，所述触摸检测电路用于检测所述触摸检测电路与所述壳体2外侧组成的等效电容的电容值。

柔性电路板(FPC)是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的一种具有高度可靠性，绝佳的可挠性印刷电路板。柔性电路板3可以自由弯曲、卷绕、折叠，可依照空间布局要求任意安排，利用柔性电路板3可以缩小电动工具的体积和和重量，因电动工具的外壳形状大多为不规则的圆柱体，所以使用柔性电路板3可以使电动工具内部的电路布局更合理。

电机1、电机驱动器和柔性电路板3均设置于电动工具的壳体2内部。

电源连接电机驱动器，为整个电动工具提供电力，电机驱动器与电机1 相连，用于将电源的能量传递给电机1，在工作时，通过电机驱动器输出电压从而控制电机1的转速、扭矩等参数。

在环境不变的情况下，电动工具和大地之间存在a电容、使用者和大地之间存在b电容，当使用者的手靠近触摸检测电路时，相当于a电容和b电容并联，使总电容容量变大；当使用者的手离开触摸检测电路时，相当于总电容分解成a电容和b电容。基于此原理，使用柔性电路板3上的触摸检测电路，可以获得出触摸检测电路与电动工具壳体2外部组成的电容的电容值，当等效电容的电容值的大小发生变化时，表示电动工具与大地形成的等效电容发生了变化，即电动工具脱离了使用者，此时触摸检测电路发送相应信号给电机驱动器，电机驱动器立即切断电机1的供电，从而防止电动工具脱手后击打伤害使用者的情况产生。

可选地，所述触摸检测电路包括电容式触摸芯片和外围电路，所述外围电路用于辅助所述电容式触摸芯片工作。

可选地，如图4所示，所述电容式触摸芯片为AI05芯片。

在一实施例中，电容式触摸芯片和大地之间的等效电容是一个很微小的固定值，人体和大地之间也存在等效电容，当人体靠近电容式触摸芯片时，相当于上述两个等效电容并联，电容容量变大，从而改变了原有振荡频率或改变了RC电路的充放电时间，即，人体触摸或离开电动工具会改变电容式触摸芯片感应电流的大小。所以通过电容式触摸芯片检测流经自身的感应电流大小，即可间接测量电容容量，从而测得电动工具是否与使用者相接触。当电容减小时，感应电流瞬间变大，故通过电容式触摸芯片检测流经自身的感应电流即可间接检测等效电容值。

另一方面，电动工具的壳体2材质为绝缘材质时，也可以基于上述原理，通过电容式触摸芯片检测感应电流的大小检测电动工具是否脱手。电容式感应触摸芯片可以穿透绝缘材料外壳(玻璃、塑料等等)获得等效电容的容值大小，不需要传统按键的机械触点，在使用者带手套的情况下仍可有效获得等效电容值，也不会受到天气干燥潮湿人体电阻变化等影响。

可选地，如图3所示，所述外围电路包括滤波电路、灵敏度调节电路和内部平衡电路，所述滤波电路、所述灵敏度调节电路和所述内部平衡电路分别与所述电容式触摸芯片电连接。

电容式触摸芯片测量的是电容的微小变化，故需要在电容式触摸芯片的引脚上接入电子元件组成滤波电路，以对电源的输入信号进行滤波，使电源的文波和噪声尽可能小；在灵敏度调节电容接口上接入电子元件组成灵敏度调节电路以控制电容式触摸芯片对于感应电流的灵敏度；在内部平衡电容接口上接入电子元件组成内部平衡电路。

可选地，如图1所示，所述壳体2包括手持部4，所述壳体2为绝缘材质，所述触摸检测电路设置于所述手持部4的内侧。

在一实施例中，电动工具的壳体2具有专门用于手持的手持部4，触摸检测电路设置于手持部4的内侧。使用者需要握持手持部4进行作业，当电动工具意外脱手时，触摸检测电路可以更灵敏地检测出电流异常，以及时向电机驱动器发送信号，保护使用者安全。

绝缘材质的壳体2可以保护使用者在作业时的安全。

可选地，所述内部平衡电路包括第二电容，所述第二电容的一端与所述电容式触摸芯片的内部平衡引脚相连，所述第二电容的另一端接地。

如图4所示，内部平衡引脚为图中所示的第二引脚。

优选地，第二电容选择4.7nF电容。

可选地，所述灵敏度调节电路包括第三电容，所述第三电容的一端与所述电容式触摸芯片的灵敏度调节引脚相连，所述第三电容的另一端接地。

如图4所示，灵敏度调节引脚为图中所示的第三引脚。

可选地，第三电容的容值的取值在0-100pF之间。

第三电容的容值越小，则电容式触摸芯片的灵敏度越大，对电容的变化越灵敏；第三电容的容值越大，则电容式触摸芯片的灵敏度越小，抗干扰能力越强。

在一实施例中，基于壳体2的材质和厚度选择第三电容的容值，壳体2 的材质和厚度会影响电容式触摸芯片的检测效果，壳体2的厚度与第三电容容值的选择成反比。

可选地，所述电容式触摸芯片的连接方式包括以下方式的一种：

模式定义引脚接地、所述模式定义引脚与电源相连、所述模式定义引脚悬空。

可选地，电容式触摸芯片具有五个负责输出的引脚。

如图4所示，模式定义引脚为图中所示的第十五引脚，负责输出的引脚为第九至第十三引脚。

当模式定义引脚接地时，电容式触摸芯片负责输出的引脚为翻转输出模式，初始为低电平，只有在使用者的手指触碰到电动工具时，才会改变电平。在一实施例中，电动工具初始状态为静止状态，当使用者的手指触碰到手持部4时，电容式触摸芯片的输出引脚由低电平转为高电平，此时电机驱动器接收到信号，控制电机1转动，当手指离开手持部4时，电容式触摸芯片的输出引脚仍输出高电平，此时电动工具状态不变，仍处于工作状态。当手指再次触碰到手持部4时，电容式触摸芯片的输出引脚由高电平转换为低电平，电机驱动器接收到信号，控制电机1停转。

当模式定义引脚与电源相连时，电容式触摸芯片负责输出的引脚为直接输出模式，此时高电平有效，未感应到手指时输出引脚为低电平。在一实施例中，电动工具的初始状态为静止状态，当使用者的手指触碰到手持部4时，电容式触摸芯片的输出引脚由低电平转为高电平，此时电机驱动器接收到信号，控制电机1转动。当使用者的手指离开手持部4时，电容式触摸芯片的输出引脚由高电平转为低电平，电机驱动器接收到低电平信号，控制电机1 停转，起到保护使用者的作用。

当模式定义引脚悬空时，第一输出引脚与其他输出引脚不同，第一输出引脚为直接输出模式，为高电平有效，检测不到手指时为低电平；其他引脚为低电平有效，检测不到手指时为高阻态，需要上拉电阻。

可选地，所述电动工具电路还包括工作部5，所述工作部5与所述电机1 的另一端相连，所述电机1与所述工作部5驱动连接。

在一些实施例中，工作部5可以为电钻头、夹头、打磨头等各种工具头。

本实用新型的另一实施例提供了一种电动工具，包括如上所述的电动工具电路。

在本实施例中，该电动工具的结构，具备上述电动工具电路的所有效果，在此不再赘述。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种电动工具电路，其特征在于，包括电机(1)、电机驱动器、壳体(2)和柔性电路板(3)，所述柔性电路板(3)设置于所述壳体(2)内侧，所述柔性电路板(3)上具有触摸检测电路，所述电机驱动器的一端与所述柔性电路板(3)相连，所述电机驱动器的另一端与所述电机(1)相连，所述触摸检测电路用于检测所述触摸检测电路与所述壳体(2)外侧组成的等效电容的电容值。

2.根据权利要求1所述的电动工具电路，其特征在于，所述触摸检测电路包括电容式触摸芯片和外围电路，所述外围电路用于辅助所述电容式触摸芯片工作。

3.根据权利要求2所述的电动工具电路，其特征在于，所述外围电路包括滤波电路、灵敏度调节电路和内部平衡电路，所述滤波电路、所述灵敏度调节电路和所述内部平衡电路分别与所述电容式触摸芯片电连接。

4.根据权利要求3所述的电动工具电路，其特征在于，所述内部平衡电路包括第二电容，所述第二电容的一端与所述电容式触摸芯片的内部平衡引脚相连，所述第二电容的另一端接地。

5.根据权利要求3所述的电动工具电路，其特征在于，所述灵敏度调节电路包括第三电容，所述第三电容的一端与所述电容式触摸芯片的灵敏度调节引脚相连，所述第三电容的另一端接地。

6.根据权利要求2所述的电动工具电路，其特征在于，所述电容式触摸芯片的连接方式包括以下方式的一种：

模式定义引脚接地、所述模式定义引脚与电源相连、所述模式定义引脚悬空。

7.根据权利要求2所述的电动工具电路，其特征在于，所述电容式触摸芯片为AI05芯片。

8.根据权利要求1所述的电动工具电路，其特征在于，所述壳体(2)包括手持部(4)，所述壳体(2)为绝缘材质，所述触摸检测电路设置于所述手持部(4)的内侧。

9.根据权利要求1所述的电动工具电路，其特征在于，还包括工作部(5)，所述电机(1)与所述工作部(5)驱动连接。

10.一种电动工具，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的电动工具电路。

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