CN219574647U - 一种裁布机控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种裁布机控制系统，包括主控制器、输入单元、电机驱动单元、硬件检测单元和电源单元；输入单元与主控制器的输入端连接，用于控制裁布机的开启和关闭；电机驱动单元的输入端与主控制器的输出端连接，其输出端与裁布机的电机连接，用于根据主控制器的输出信号驱动裁布机工作；硬件检测单元的输出端与主控制器的输入端连接，用于判断是否原装电池包、检测电池包和MOS管的温度。本实用新型的主控制器通过硬件检测单元检测裁布机的工作情况，判断是否原装电池包、检测电池包的温度和MOS管的温度，保证裁布机正常工作，通过输入单元控制裁布机的开关机，并且为裁布机提供电源，方便携带，可随时移动和使用，安全性能好。

Description

一种裁布机控制系统

技术领域

本实用新型涉及裁布机控制技术领域，尤其涉及一种裁布机控制系统。

背景技术

随着工业发展越来越快，其中衍生出很多的便携电动工具，关于裁布机，现在分类为两种：一种是工程车间大型裁布机，其缺陷只能在固定区域，且安装好就不能移动；另一种是便携裁布机，其缺陷是，不具备监控电压电流变化和MOS电机电池等温度变化的功能，裁布机在工作过程中存在安全隐患而不被人发现，令人担忧。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种裁布机控制系统，能判断是否原装电池包、检测电池包和MOS管的温度，保护设备正常工作。

为实现上述目的，本实用新型可以通过以下技术方案予以实现：

一种裁布机控制系统，包括主控制器、输入单元、电机驱动单元、硬件检测单元和电源单元；其中，

所述输入单元与主控制器的输入端连接，用于控制裁布机的开启和关闭；

所述电机驱动单元的输入端与所述主控制器的输出端连接，其输出端与裁布机的电机连接，用于根据所述主控制器的输出信号驱动裁布机工作；

所述硬件检测单元的输出端与所述主控制器的输入端连接，用于判断是否原装电池包、检测电池包和MOS管的温度；

所述电源单元为裁布机的电机提供电能。

进一步地，所述硬件检测单元包括分别与主控制器的输入端连接的电池包ID检测模块、电池温度检测模块和MOS温度检测模块。

进一步地，所述电池包ID检测模块包括瞬态抑制二极管D5，所述瞬态抑制二极管D5的一端分别连接电阻R35、电阻R57和接口J8，所述瞬态抑制二极管D5的另一端接地，所述接口J8用于连接电池包的ID引脚，所述电阻R35的另一端接电源，所述电阻R57的另一端连接所述主控制器的输入端，所述电池包ID检测模块还包括电容C28，所述电容C28的一端连接所述主控制器的输入端，其另一端接地。

进一步地，所述电池温度检测模块包括瞬态抑制二极管D12，所述瞬态抑制二极管D12的一端分别连接电阻R74、电阻R75和接口J19，所述瞬态抑制二极管D12的另一端接地，所述接口J19用于连接电池包的NTC针脚，所述电阻R74的另一端接电源，所述电阻R75的另一端连接所述主控制器的输入端，所述电池温度检测模块还包括电容C30，所述电容C30的一端连接所述主控制器的输入端，其另一端接地。

进一步地，所述MOS温度检测模块包括热敏电阻R28，所述热敏电阻R28的一端分别连接电阻R22和R25，所述电阻R22的另一端接电源，所述电阻R25的另一端连接所述主控制器的输入端，所述热敏电阻R28的另一端接地，所述MOS温度检测模块还包括电容C12，所述电容C12的一端连接所述主控制器的输入端，其另一端接地。

进一步地，所述输入单元包括分别与所述主控制器的输入端连接的开机按键和控制按键。

进一步地，所述电机驱动单元包括MOS管U1、U4、U2、U5、U3、U6,所述主控制器的U相上侧PWM输出端通过电阻R47连接所述MOS管U1的栅极，所述MOS管U1的栅极和源极之间连接电阻R1，所述MOS管U1的源极还连接电机的U相接线端，所述MOS管U1的漏极接电源；所述主控制器的U相下侧PWM输出端通过电阻R4连接所述MOS管U4的栅极，所述MOS管U4的栅极和源极之间连接电阻R48，所述MOS管U4的漏极连接电机的U相接线端；

所述主控制器的V相上侧PWM输出端通过电阻R49连接所述MOS管U2的栅极，所述MOS管U2的栅极和源极之间连接电阻R2，所述MOS管U2的源极还连接电机的V相接线端，所述MOS管U2的漏极接电源；所述主控制器的V相下侧PWM输出端通过电阻R5连接所述MOS管U5的栅极，所述MOS管U5的栅极和源极之间连接电阻R54，所述MOS管U5的漏极连接电机的V相接线端；

所述主控制器的W相上侧PWM输出端通过电阻R50连接所述MOS管U3的栅极，所述MOS管U3的栅极和源极之间连接电阻R3，所述MOS管U3的源极还连接电机的W相接线端，所述MOS管U3的漏极接电源；所述主控制器的W相下侧PWM输出端通过电阻R6连接所述MOS管U6的栅极，所述MOS管U6的栅极和源极之间连接电阻R55，所述MOS管U6的漏极连接电机的W相接线端；

所述MOS管U4、U5、U6的源极均分别连接电阻R9、R7、电容C1的一端，所述电阻R9的另一端分别连接电阻R53的一端和所述主控制器的运放正输入端；所述电阻R53的另一端连接所述主控制器的Vhalf引脚，所述电阻R7的另一端接地，所述电阻R7、电容C1的另一端均连接电阻R8的一端，所述电阻R8的另一端分别连接所述主控制器的运放负输入端和电阻R52，所述电阻R52的另一端连接所述主控制器的运放输出端，所述主控制器的运放输出端连接电阻R16的一端，所述电阻R16的另一端分别连接电容C18的一端和所述主控制器的ADC通道输入端，所述电容C18的另一端接地。

进一步地，所述电源单元包括稳压芯片7812。

进一步地，所述主控制器为电机驱动芯片FU6861L。

进一步地，所述裁布机控制系统还包括与所述主控制器的输出端连接的LED指示灯。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型的主控制器通过硬件检测单元检测裁布机的工作情况，判断是否原装电池包、检测电池包的温度和MOS管的温度，保证裁布机正常工作，通过输入单元控制裁布机的开关机，并且为裁布机提供电源，方便携带，可随时移动和使用，安全性能好。

附图说明

图1是本实用新型的原理框图；

图2是本实用新型的主控制器的电路图；

图3是本实用新型的电机驱动单元的电路图；

图4是本实用新型的硬件检测单元的电路图；

图5是本实用新型的电源单元的电路图。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，本实用新型所述的一种裁布机控制系统，主要包括主控制器、输入单元、电机驱动单元、硬件检测单元和电源单元；其中，

输入单元与主控制器的输入端连接，用于控制裁布机的开启和关闭；

电机驱动单元的输入端与主控制器的输出端连接，其输出端与裁布机的电机连接，用于根据主控制器的输出信号驱动裁布机工作；

硬件检测单元的输出端与主控制器的输入端连接，用于判断是否原装电池包、检测电池包和MOS管的温度；

电源单元为裁布机的电机提供电能。

其中，主控制器为电机驱动芯片FU6861L及其外围电路组成，电路图如图2所示。

如图4所示，硬件检测单元包括分别与主控制器的输入端连接的电池包ID检测模块、电池温度检测模块和MOS温度检测模块。

其中，

电池包ID检测模块包括瞬态抑制二极管D5，瞬态抑制二极管D5的一端分别连接电阻R35、电阻R57和接口J8，瞬态抑制二极管D5的另一端接地，接口J8用于连接电池包的ID引脚，电阻R35的另一端接电源，电阻R57的另一端连接主控制器的输入端，电池包ID检测模块还包括电容C28，电容C28的一端连接主控制器的输入端，其另一端接地。主控制器通过读取电池包的ID引脚的电阻阻值来获悉电池的类型(根据阻值的不同来区分电池)，进而判断电池包是否原装电池。瞬态抑制二极管D5起到浪涌保护作用，当电路正常工作时，D5处于截止状态(高阻态)，不影响电路正常工作；当电路处于异常过压并达到其击穿电压时，D5迅速由高阻态变为低阻态，给瞬间电流提供一个低阻抗导通路径，同时将异常高压箝制在一个安全水平之内，从而保护电池包ID检测电路；当异常过压消失，其恢复至高阻态，电路正常工作。

电池温度检测模块包括瞬态抑制二极管D12，瞬态抑制二极管D12的一端分别连接电阻R74、电阻R75和接口J19，瞬态抑制二极管D12的另一端接地，接口J19用于连接电池包的NTC针脚，电阻R74的另一端接电源5V，电阻R75的另一端连接主控制器的输入端，电池温度检测模块还包括电容C30，电容C30的一端连接主控制器的输入端，其另一端接地。主控制器通过读取电池包的NTC针脚的电阻阻值来获取电池的温度值，籍以进行相应的保护动作，保证裁布机正常工作。瞬态抑制二极管D12起到浪涌保护作用，当电路正常工作时，D12处于截止状态(高阻态)，不影响电路正常工作；当电路处于异常过压并达到其击穿电压时，D5迅速由高阻态变为低阻态，给瞬间电流提供一个低阻抗导通路径，同时将异常高压箝制在一个安全水平之内，从而保护电池温度检测电路；当异常过压消失，其恢复至高阻态，电路正常工作。

MOS温度检测模块包括热敏电阻R28，热敏电阻R28的一端分别连接电阻R22和R25，电阻R22的另一端接电源5V，电阻R25的另一端连接主控制器的输入端，热敏电阻R28的另一端接地，MOS温度检测模块还包括电容C12，电容C12的一端连接主控制器的输入端，其另一端接地。热敏电阻是一种敏感元件，电阻值会随着温度的变化而改变，主控制器通过读取热敏电阻R28的阻值，进而检测MOS管的温度，根据MOS管的温度来调整电机工作，保证裁布机正常工作。

如图3所示，电机驱动单元包括MOS管U1、U4、U2、U5、U3、U6，主控制器的U相上侧PWM输出端HU通过电阻R47连接MOS管U1的栅极，MOS管U1的栅极和源极之间连接电阻R1，MOS管U1的源极还连接电机的U相接线端，MOS管U1的漏极接电源18V；主控制器的U相下侧PWM输出端通过电阻R4连接MOS管U4的栅极，MOS管U4的栅极和源极之间连接电阻R48，MOS管U4的漏极连接电机的U相接线端；

主控制器的V相上侧PWM输出端通过电阻R49连接MOS管U2的栅极，MOS管U2的栅极和源极之间连接电阻R2，MOS管U2的源极还连接电机的V相接线端，MOS管U2的漏极接电源18V；主控制器的V相下侧PWM输出端通过电阻R5连接MOS管U5的栅极，MOS管U5的栅极和源极之间连接电阻R54，MOS管U5的漏极连接电机的V相接线端；

主控制器的W相上侧PWM输出端通过电阻R50连接MOS管U3的栅极，MOS管U3的栅极和源极之间连接电阻R3，MOS管U3的源极还连接电机的W相接线端，MOS管U3的漏极接电源18V；主控制器的W相下侧PWM输出端通过电阻R6连接MOS管U6的栅极，MOS管U6的栅极和源极之间连接电阻R55，MOS管U6的漏极连接电机的W相接线端；

MOS管U4、U5、U6的源极均分别连接电阻R9、R7、电容C1的一端，电阻R9的另一端分别连接电阻R53的一端和主控制器的运放正输入端；电阻R53的另一端连接主控制器的Vhalf引脚，电阻R7的另一端接地，电阻R7、电容C1的另一端均连接电阻R8的一端，电阻R8的另一端分别连接主控制器的运放负输入端和电阻R52，电阻R52的另一端连接主控制器的运放输出端，主控制器的运放输出端连接电阻R16的一端，电阻R16的另一端分别连接电容C18的一端和主控制器的ADC通道输入端，电容C18的另一端接地。

上述电机驱动单元中，MOS管U1、U4、U2、U5、U3、U6分别与主控制器连接，主控制器的运放单元将电流采样电阻R7的采样电流进行放大并输入主控制器和反馈电阻R9、R53，主控制器根据接收到的运放单元的输出信号及反馈电阻的反馈信号能够控制MOS管的通断，实现堵转保护功能。R7是电流采样电阻，R16是电流滤波电阻，C18是电流滤波电容。当电路短路时主控制器通过电机驱动单元能快速响应断开电机，从而保护电路不受损坏，保证裁布机安全工作。

电源单元包括稳压芯片7812及其外围电路，如图5所示，也可以是现有技术的电源电路，为裁布机的电机提供电能。

输入单元通过GPIO输入与主控制器的输入端连接，包括分别与主控制器的输入端连接的开机按键和控制按键，用于实现裁布机的开关机、启动停止工作、切换挡位等功能。开机按键：长按开关机，工作时切换挡位。控制按键：工作模式，持续工作模式，停止工作。用两个按键，来完成多种不同的功能，使设备既控制简单，又功能多样。

裁布机控制系统还包括与主控制器的输出端连接的LED指示灯，LED指示灯通过GPIO输出功能连接主控制器的输出端，用于表示设备开关机状态，故障时通过闪烁特定频率表示故障码、正常开关机做指示功能。

本实用新型的使用方法：通过开机按键长按3S开机，LED灯亮表示开机完成。控制按键单击一次开机，松开后关机。连按两次控制按键设备控制直流无刷电机持续工作，再次单击控制按键设备关机。在电机工作区间可以单击开机按键进行档位调节，并且保存当前档位，下次开关机电机输出档位是上一次设置的挡位。电机开机状态下，主控制器通过硬件检测单元实时检测设备工作情况，保证设备正常工作。

本实用新型的实施方式不限于此，按照本实用新型的上述内容，利用本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，本实用新型还可以做出其它多种形式的修改、替换或组合，均落在本实用新型权利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种裁布机控制系统，其特征在于：包括主控制器、输入单元、电机驱动单元、硬件检测单元和电源单元；其中，

所述输入单元与主控制器的输入端连接，用于控制裁布机的开启和关闭；

所述电机驱动单元的输入端与所述主控制器的输出端连接，其输出端与裁布机的电机连接，用于根据所述主控制器的输出信号驱动裁布机工作；

所述硬件检测单元的输出端与所述主控制器的输入端连接，用于判断是否原装电池包、检测电池包和MOS管的温度；

所述电源单元为裁布机的电机提供电能。

2.根据权利要求1所述的裁布机控制系统，其特征在于：所述硬件检测单元包括分别与主控制器的输入端连接的电池包ID检测模块、电池温度检测模块和MOS温度检测模块。

3.根据权利要求2所述的裁布机控制系统，其特征在于：所述电池包ID检测模块包括瞬态抑制二极管D5，所述瞬态抑制二极管D5的一端分别连接电阻R35、电阻R57和接口J8，所述瞬态抑制二极管D5的另一端接地，所述接口J8用于连接电池包的ID引脚，所述电阻R35的另一端接电源，所述电阻R57的另一端连接所述主控制器的输入端，所述电池包ID检测模块还包括电容C28，所述电容C28的一端连接所述主控制器的输入端，其另一端接地。

4.根据权利要求2所述的裁布机控制系统，其特征在于：所述电池温度检测模块包括瞬态抑制二极管D12，所述瞬态抑制二极管D12的一端分别连接电阻R74、电阻R75和接口J19，所述瞬态抑制二极管D12的另一端接地，所述接口J19用于连接电池包的NTC针脚，所述电阻R74的另一端接电源，所述电阻R75的另一端连接所述主控制器的输入端，所述电池温度检测模块还包括电容C30，所述电容C30的一端连接所述主控制器的输入端，其另一端接地。

5.根据权利要求2所述的裁布机控制系统，其特征在于：所述MOS温度检测模块包括热敏电阻R28，所述热敏电阻R28的一端分别连接电阻R22和R25，所述电阻R22的另一端接电源，所述电阻R25的另一端连接所述主控制器的输入端，所述热敏电阻R28的另一端接地，所述MOS温度检测模块还包括电容C12，所述电容C12的一端连接所述主控制器的输入端，其另一端接地。

6.根据权利要求1所述的裁布机控制系统，其特征在于：所述输入单元包括分别与所述主控制器的输入端连接的开机按键和控制按键。

7.根据权利要求1所述的裁布机控制系统，其特征在于：所述电机驱动单元包括MOS管U1、U4、U2、U5、U3、U6,所述主控制器的U相上侧PWM输出端通过电阻R47连接所述MOS管U1的栅极，所述MOS管U1的栅极和源极之间连接电阻R1，所述MOS管U1的源极还连接电机的U相接线端，所述MOS管U1的漏极接电源；所述主控制器的U相下侧PWM输出端通过电阻R4连接所述MOS管U4的栅极，所述MOS管U4的栅极和源极之间连接电阻R48，所述MOS管U4的漏极连接电机的U相接线端；

所述主控制器的V相上侧PWM输出端通过电阻R49连接所述MOS管U2的栅极，所述MOS管U2的栅极和源极之间连接电阻R2，所述MOS管U2的源极还连接电机的V相接线端，所述MOS管U2的漏极接电源；所述主控制器的V相下侧PWM输出端通过电阻R5连接所述MOS管U5的栅极，所述MOS管U5的栅极和源极之间连接电阻R54，所述MOS管U5的漏极连接电机的V相接线端；

所述主控制器的W相上侧PWM输出端通过电阻R50连接所述MOS管U3的栅极，所述MOS管U3的栅极和源极之间连接电阻R3，所述MOS管U3的源极还连接电机的W相接线端，所述MOS管U3的漏极接电源；所述主控制器的W相下侧PWM输出端通过电阻R6连接所述MOS管U6的栅极，所述MOS管U6的栅极和源极之间连接电阻R55，所述MOS管U6的漏极连接电机的W相接线端；

所述MOS管U4、U5、U6的源极均分别连接电阻R9、R7、电容C1的一端，所述电阻R9的另一端分别连接电阻R53的一端和所述主控制器的运放正输入端；所述电阻R53的另一端连接所述主控制器的Vhalf引脚，所述电阻R7的另一端接地，所述电阻R7、电容C1的另一端均连接电阻R8的一端，所述电阻R8的另一端分别连接所述主控制器的运放负输入端和电阻R52，所述电阻R52的另一端连接所述主控制器的运放输出端，所述主控制器的运放输出端连接电阻R16的一端，所述电阻R16的另一端分别连接电容C18的一端和所述主控制器的ADC通道输入端，所述电容C18的另一端接地。

8.根据权利要求1所述的裁布机控制系统，其特征在于：所述电源单元包括稳压芯片7812。

9.根据权利要求1所述的裁布机控制系统，其特征在于：所述主控制器为电机驱动芯片FU6861L。

10.根据权利要求1所述的裁布机控制系统，其特征在于：所述裁布机控制系统还包括与所述主控制器的输出端连接的LED指示灯。