CN219304721U - 一种轨道式巡检机器人直流电机掉电制动电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种轨道式巡检机器人直流电机掉电制动电路，包括并联在直流电机的正极和负极之间，用于为直流电机产生的反向电动势提供泄放回路的电机泄放电路，连接所述电机泄放电路、用于触发电机泄放电路导通的掉电触发电路，连接直流电机的供电电源和所述掉电触发电路的电机控制电路。本实用新型采用纯阻性无集成电路的结构，能够解决掉电情况下，直流电机产生持续不断的反电动势的问题，而且避免了现有技术中采用集成电路容易被瞬态电脉冲损毁，或采用RC电路电容的大小难以选择的弊端。
Description
技术领域
本实用新型涉及巡检机器人电机驱动与保护技术领域，具体涉及一种轨道式巡检机器人直流电机掉电制动电路。
背景技术
正常情况下，巡检机器人的直流驱动电机的驱动电路，采用常规的瞬态电路保护元件TVS等就能满足要求，但是当巡检机器人下坡时，一旦驱动电机掉电，受重力作用影响，电机依然会不停的转动，带动内部的线圈切割磁力线，此时电机相当于一个发电机，产生反向电动势。产生的这个反向的电动势是瞬态电压，远远超过控制电路的元器件包括集成电路的耐压值，会击穿损害元器件，同时由于电机已经失控，在重力的作用下，巡检机器人快速下滑，导致一系列潜在的设备损坏的风险。申请号为2022204122898、名称为一种直流电机驱动保护电路的专利中，提出采用RC电路并联在电机两极，作为瞬态电压的泄放通道，此电路设计仍存在缺陷，一方面如果RC电路中电容的选择要求较高，另一方面无法为巡检机器人下坡失电情况下电机产生的反向电动势提供泄放通道。
实用新型内容
技术目的：针对上述技术问题，本实用新型提出了一种巡检机器人电机掉电保制动电路，采用纯阻性无集成电路的结构，能够解决掉电情况下，直流电机产生持续不断的反电动势的问题。
技术方案：为实现上述技术目的，本实用新型采用了如下技术方案：
一种轨道式巡检机器人直流电机掉电制动电路，其特征在于，包括：
电机泄放电路，并联在直流电机的正极和负极之间，用于为直流电机产生的反向电动势提供泄放回路；
掉电触发电路，连接所述电机泄放电路，用于触发电机泄放电路导通；
电机控制电路，连接直流电机的供电电源和所述掉电触发电路，用于在供电电源正常情况下，向直流电机提供工作电源，以及在供电电源掉电时为直流电机产生的反向电动势时，控制所述掉电触发电路导通。
优选地，所述电机控制电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一二极管、第二二极管和第三二极管；
所述第一二极管的正极和第三二极管的正极均连接供电电源，第一二极管的正极和第三二极管的负极均连接直流电机的正极；所述第二二极管的负极连接供电电源；
所述第一电阻的两端分别连接第三二极管的负极与第一二极管的负极，第三电阻的两端分别连接第一二极管的负极和第二二极管的正极，第二电阻的一端连接第二二极管的负极，第二电阻的另一端接地。
优选地，所述掉电触发电路包括第一三极管、第五电阻和第六电阻；
所述第一三极管的基极连接第一电阻和第三电阻的公共连接点，第一三极管的发射极连接第三二极管的负极，第一三极管的集电极连接串联的第六电阻和第五电阻，第五电阻的另一端接地。
优选地，所述电机泄放电路包括第四电阻和第一场效应管；
所述第四电阻采用泄放电阻，第四电阻的一端连接所述第一三极管的发射极，第四电阻的另一端连接第一场效应管的源极；
所述第一场效应管的栅极连接所述第五电阻和第六电阻的公共连接点，第一场效应管的漏极接地。
有益效果：由于采用了上述技术方案，本实用新型具有如下有益效果：
1）本实用新型的电路采用纯阻性无集成电路的结构，避免了集成电路容易被瞬态电脉冲损毁，也避免了泄放的RC电路解决方案的弊端，即电容的大小难以选择，同时也无法解决持续不断的反电动势的困惑。
2）本实用新型的电路采用纯阻性反电动势泄放回路，可以形成与重力下降运行方向相反的制动力，不断的降低机器人下滑的速度。
附图说明
图1为实施例一提供的巡检机器人电机掉电制动电路的电路图；
图2为图1电路在供电电源正常情况下的工作原理图；
图3为图1电路在掉电且直流电机产生反向电动势情况下的工作原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施例作详细的说明。
本实用新型的目的在于提供一种因故障导致电机供电中断，采用自动控制纯阻性并联负载的方案，利用电机的反电动势产生的驱动电路，使得电机朝逆机器人下跌方向旋转，从而降低重力驱动下的下滑速度。这种纯阻性可控负载回路，为反电动势提供了持续不断的电流泄放通道，不仅仅解决了掉电瞬间的瞬态电压和能量的泄放，而且还可以提供持续的泄放通道。同时该系统不包含集成电路控制器，不会因冲击脉冲和电泳损害集成电路。
实施例一
本实施例提供一种轨道式巡检机器人直流电机掉电制动电路，包括：
电机泄放电路，并联在直流电机的正极和负极之间，用于为直流电机产生的反向电动势提供泄放回路；
掉电触发电路，连接所述电机泄放电路，用于触发电机泄放电路导通；
电机控制电路，连接直流电机的供电电源和所述掉电触发电路，用于在供电电源正常情况下，向直流电机提供工作电源，以及在供电电源掉电时为直流电机产生的反向电动势时，控制所述掉电触发电路导通。
图1为具体电路示例。
电机控制电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一二极管D1、第二二极管D2和第三二极管D3。其中，第一二极管D1的正极和第三二极管D3的正极均连接供电电源，第一二极管D1的正极和第三二极管D3的负极均连接直流电机的正极；所述第二二极管D2的负极连接供电电源；第一电阻R1的两端分别连接第三二极管D3的负极与第一二极管D1的负极，第三电阻R3的两端分别连接第一二极管D1的负极和第二二极管D2的正极，第二电阻R2的一端连接第二二极管D2的负极，第二电阻R2的另一端接地。
掉电触发电路包括第一三极管Q1、第五电阻R5和第六电阻R6，其中，第一三极管Q1的基极连接第一电阻R1和第三电阻R3的公共连接点，第一三极管Q1的发射极连接第三二极管D3的负极，第一三极管Q1的集电极连接串联的第六电阻R6和第五电阻R5，第五电阻R5的另一端接地。
电机泄放电路包括第四电阻R4和第一场效应管Q2。其中，第四电阻4采用泄放电阻，第四电阻4的一端连接所述第一三极管Q1的发射极，第四电阻的另一端连接第一场效应管Q2的源极；第一场效应管Q2的栅极连接所述第五电阻R5和第六电阻R6的公共连接点，第一场效应管Q2的漏极接地。
本实施例提供的轨道式巡检机器人直流电机掉电制动电路，使用自动控制纯阻性并联负载的结构，使得电机在掉电下滑情况下，电机的反电动势回路，产生了与重力下降相反的驱动力，可以有效的降低巡检机器人下滑的速度。
电路工作原理详述如下：
1、“供电电源”正常时，见图2，第一二极管D1、第三二极管D3导通，第一三极管Q1截止，第一场效应管Q2截止，电机通过通道正常供电。电机驱动是逆时针旋转。
2、“供电电源”掉电时，机器人轮子受重力作用下滑，电机虽然没有电了，但是依然在旋转切割磁力线产生反电动势，见图3，这个反电动势通过通道
，使得第一三极管Q1导通，即通道/>
导通，从而触发第一场效应管Q2导通，为电机的反电动势提供有效的回路，即通道/>
。电机驱动是顺时针旋转，有效的抵消重力作用下的逆时针方向的旋转。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本实用新型，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。
Claims (4)
1.一种轨道式巡检机器人直流电机掉电制动电路，其特征在于，包括：
电机泄放电路，并联在直流电机的正极和负极之间，用于为直流电机产生的反向电动势提供泄放回路；
掉电触发电路，连接所述电机泄放电路，用于触发电机泄放电路导通；
电机控制电路，连接直流电机的供电电源和所述掉电触发电路，用于在供电电源正常情况下，向直流电机提供工作电源，以及在供电电源掉电时为直流电机产生的反向电动势时，控制所述掉电触发电路导通。
2.根据权利要求1所述的一种轨道式巡检机器人直流电机掉电制动电路，其特征在于：所述电机控制电路包括第一电阻（R1）、第二电阻（R2）、第三电阻（R3）、第一二极管（D1）、第二二极管（D2）和第三二极管（D3）；
所述第一二极管（D1）的正极和第三二极管（D3）的正极均连接供电电源，第一二极管（D1）的正极和第三二极管（D3）的负极均连接直流电机的正极；所述第二二极管（D2）的负极连接供电电源；
所述第一电阻（R1）的两端分别连接第三二极管（D3）的负极与第一二极管（D1）的负极，第三电阻（R3）的两端分别连接第一二极管（D1）的负极和第二二极管（D2）的正极，第二电阻（R2）的一端连接第二二极管（D2）的负极，第二电阻（R2）的另一端接地。
3.根据权利要求2所述的一种轨道式巡检机器人直流电机掉电制动电路，其特征在于：所述掉电触发电路包括第一三极管（Q1）、第五电阻（R5）和第六电阻（R6）；
所述第一三极管（Q1）的基极连接第一电阻（R1）和第三电阻（R3）的公共连接点，第一三极管（Q1）的发射极连接第三二极管（D3）的负极，第一三极管（Q1）的集电极连接串联的第六电阻（R6）和第五电阻（R5），第五电阻（R5）的另一端接地。
4.根据权利要求3所述的一种轨道式巡检机器人直流电机掉电制动电路，其特征在于：所述电机泄放电路包括第四电阻（R4）和第一场效应管（Q2）；
所述第四电阻（R4）采用泄放电阻，第四电阻（R4）的一端连接所述第一三极管（Q1）的发射极，第四电阻（R4）的另一端连接第一场效应管（Q2）的源极；
所述第一场效应管（Q2）的栅极连接所述第五电阻（R5）和第六电阻（R6）的公共连接点，第一场效应管（Q2）的漏极接地。
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