CN221149186U - 一种采用锂电池供电的热熔胶枪控制电路 - Google Patents

Abstract

一种采用锂电池供电的热熔胶枪控制电路，包括：适配器输入检测、锂电池充电电流控制、锂电池保护电路、PTC加热控制和NTC温度采样电路、照明电路、电池电量指示、状态指示电路、胶棒插入检测、出胶控制开关、自动出胶马达和MCU控制电路。充电线插入后，在MCU控制电路内的单片机控制下，对适配器电压进行采样，对锂电池进行从恒流到恒压的充电控制，并通过电量指示当前充电状态。当胶棒插入、PTC加热温度达到设定值、扳机式出胶开关压下后，MCU控制电路驱动出胶马达运行，使胶棒匀速挤压，在热熔胶枪的出胶口自动挤出均匀出胶，并根据胶棒的温度反馈，控制PTC加热的温度在较佳的范围内。

Description

一种采用锂电池供电的热熔胶枪控制电路

技术领域

本实用新型涉及电动工具领域，具体涉及便携式热熔胶枪，尤其涉及采用锂电池供电的便携式热熔胶枪。

背景技术

热熔胶枪是一种将胶棒融化后挤压到待粘接物表面，在出胶尚未凝固的状态下，将粘接物粘合的通用工具。现有技术的热熔胶枪有两种：手动简易款和电动款。手动简易款采用手动出胶，通过操作人员按压或机构驱动，将胶棒向前挤压使其进入加热区，融化后挤出胶。其最大的缺点是操作不便，因为按压力度不稳定的原因造成出胶量不均匀，出胶口因受力不同容易造成偏移，很难保证准确操作。而对于电动款的热熔胶枪，其电源或采用交流供电或配备电动工具常用的锂电池包。交流供电方式因为带有电源线，使用中因连线拖拽的问题，会有导致操作不便。而使用锂电池包供电的胶枪，不仅体积较大，而且还需要专用的充电底座对锂电池包进行充电。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种采用单节锂电池供电、能够使用标准5V适配器进行充电并通过MCU及其程序，控制胶棒热熔状态以及出胶量，操作方便、出胶状态最佳的技术方案。本实用新型采用的技术方案如下：

一种采用锂电池供电的热熔胶枪控制电路，包括MCU控制电路（1）、适配器电压检测和过电压保护电路（2）、充电电流控制电路（3）、锂电池（4）、锂电池保护电路（5）、胶棒插入检测电路（7）、出胶开关（8）、出胶马达控制电路（9），电池电量指示电路（11）、状态指示电路（12）以及照明电路（10），还包括PTC加热和NTC温度采样电路（6），该电路包括PTC加热单元和NTC温度采样单元，用于在MCU控制电路（1）控制下将PTC温度加热到设定值，并通过NTC实时地监测PTC温度，控制PTC加热温度使胶体融化状态和出胶速度保持最佳。

其中：所述MCU控制电路（1）包括开关open_key、稳压管ZD10，二极管D10、电阻R10，电容C10、电容C11和单片机U10；所述PTC加热单元包括加热元件heater、场效应管Q60、电阻R60和电阻R61，所述加热元件heater串联于锂电池（4）和场效应管Q60源极、漏极之间，场效应管Q60栅极接电阻R60和电阻R61的一端，电阻R60另一端接单片机U10引脚1，电阻R61另一端接地；所述NTC温度采样单元包括：采样电阻NTC、电阻R62、滤波电容C60 以及单片机U10引脚5和引脚3；电阻R62的一端接单片机U10引脚9，另一端接采样电阻NTC，采样电阻NTC跨接单片机引脚5和引脚3，滤波电容C60一端接单片机的引脚3，另一端接地。

所述胶棒插入检测电路（7）包括位置开关limit和电阻R70，电阻R70一端接锂电池（4），另一端接位置开关limit和单片机U10引脚8，位置开关limit另一端接地；所述出胶开关（8）包括与单片机U10引脚9连接的外部开关moto_key；所述出胶马达控制电路包括马达M、电容C90、二极管D90、场效应管Q90以及电阻R90和电阻R91，马达M、电容C90和二极管D90并联后的一端接锂电池（4），并联后的另一端接场效应管源极，场效应管漏极接地，栅极接电阻R90和电阻R91，电阻R90另一端接单片机U10引脚10，电阻R91另一端接地。

所述电池电量指示电路（11）和产品状态指示电路（12）采用同一电路，该电路包括：由指示灯LR1、指示灯LR2、指示灯LR3、指示灯LY1、指示灯LY2、指示灯LY3、指示灯LG1、指示灯LG2、指示灯LG3、指示灯LTR、指示灯LTG、指示灯LGR、指示灯LGG和电阻R110、电阻R111、电阻R112、电阻R113以及电阻R114，上述指示灯和电阻按预设逻辑连接为阵列并与与单片机U10引脚11、引脚12、引脚13、引脚14以及引脚15对应连接。

所述照明电路（10）包括由照明灯LW1、照明灯LW2、照明灯LW3、照明灯LW4、照明灯LW5分别一一对应地与电阻R100、电阻R101、电阻R102、电阻R103、电阻R104、电阻R105、电阻R106串联后再并联成一发光组件，该发光组件串联于锂电池（4）和场效应管Q100源极、漏极之间，场效应管Q100栅极接电阻R105和电阻R106的一端，电阻R106另一端接单片机U10引脚6，电阻R105另一端接地。

所述适配器电压检测和过电压保护电路（2）包括：TYPE-C接口及其下拉电阻R20和电阻R21；分压电阻R22和电阻R23，适配器电压检测信号从电阻R22和电阻R23连接点引入单片机U10引脚20；还包括由电阻R24、电阻R25、电阻R26和稳压管ZD20连接组成的充电唤醒电路，单片机引脚17与电阻R25和电阻R26的连接点连接；还包括电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R28、电阻稳压管ZD20和晶体管Q20以及场效应管Q21连接组成的过电压保护电路。

所述充电控制电路包括二极管D20、电阻R31、电阻R30、晶体管Q30和场效应管Q31，晶体管Q30基极通过电阻R30与单片机引脚16连接，晶体管Q30集电极与场效应管Q31栅极连接。

所述锂电池保护电路（5）包括保护芯片U50、电阻R50以及电容C50，保护芯片U50引脚6通过电阻50接锂电池正极，保护芯片U50引脚5、引脚7和引脚8连接后接锂电池（4）负极，还包括与保护芯片U50引脚1、引脚2和引脚.3以及引脚4连接的电阻RT30和电阻32，电阻RT30另一端接地，电阻32另一端接单片机引脚16。

还包括锂电池电压采样电路，该电路包括电阻R40、电阻R41、电阻R42以及电容C40，其中电阻R41一端与锂电池（4）连接，另一端与电阻R40和电阻R42连接，电阻R40另一端与单片机U10引脚2连接，单片机U10引脚5连接。

采用本实用新型的技术效果：1）采用通用的单节可充电锂电池供电，使本实用新型的结构紧凑，体积小重量轻，易于操作，不仅克服了交流供电因电源线拖拽带来的操作不便的技术问题，而且克服了因采用专用充电电池及其配套的充电包，使其具有体积大、操作繁琐的技术问题。同时采用了较为完善的对锂电池充电管理和充电保护技术方案，使胶枪产品的安全可靠性得以保障。2）在胶枪使用过程中实现了从胶棒插入、胶棒加热融化到出胶量的最优化控制。在收到胶棒插入检测电路（7）测得胶棒插入信息后，控制PTC加热温度达到设定值，以及获得扳机式出胶开关（8）压下的信息后，驱动出胶马达（9）将胶棒匀速挤压使其均匀出胶，并实时地接收NTC温度采样信息，实时地控制PTC加热温度使出胶状态保持最佳。3）所采用的电池电量指示电路（11）和产品状态指示电路（12），由于采用同一电路，通过软件程序控制使该电路得到复用，节省了硬件资源。

附图说明

图1为本实施例的系统模块示意图；图2为本实施例的电路原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图1和附图2示出的本实用新型的实施例，作出进一步的详细说明。

本实施例除了电源适配器、PTC加热和温度测量组件、锂电池、马达、出胶开关、胶棒位置开关、电池电量指示灯组件和状态指示灯组件以及照明灯组件外，其余电路及其元器件均设置在一块电路板上。对上述没有安装在在电路板上的组件和器件，在电路板上均设有对应的接口。其中，TYPE-C接口的CC1和CC2分别连接下拉电阻R20、R21，这两个电阻的另一端接地，使本实施例在不增加PD协议芯片的情况下，也可以使用USB-PD的适配器进行充电。

在所设置的单片机U10的唤醒电路中：电阻R24一端接于TYPE-C的输入正极，另一端和稳压管ZD20的负极相连，电阻R25和R26构成分压采用电路，它们的连接点即分压点连接到单片机的引脚17。当充电接头插入TYPE-C后，适配器的电压信号经过电阻R24和稳压管ZD20的分压，通过电阻R25和R26后进入单片机U10引脚17（i_power），将单片机从休眠状态唤醒使其进入工作状态。

在图2中， MCU控制电路（1）中的单片机U10在本实施例采用型号为FT61F145的芯片，其供电部分包括：电阻R10一端接电源输入端VDD，另一端接单片机U10电源端VCC（引脚9）， VCC端接储能电容C11和滤波电容C10，该两个电容的另一端接地，单片机U10的引脚7直接接地。开关open_key接于单片机引脚18和地之间。在关机状态按压该开关，其作用是使单片机U10从休眠状态唤醒，执行开机运行的指令；在开机状态下按压该开关，单片机U10收到信号后，关闭其对外部的端口，使单片机U10进入休眠状态，达到省电的目的。

在该电路中：二极管D10正极接锂电池（4）BATT端，二极管D10负极接VDD端，稳压管ZD10的正极接VDD，稳压管ZD10的负极接二极管D20的负极。此处稳压管ZD10的作用是：在适配器插入对MCU控制电路（1）进行供电的情况下，该二极管D10的作用是防止VDD端对锂电池（4）进行充电。另一个作用是：当热熔胶枪长久不使用会造成锂电池自放电的现象，造成锂电池（4）的电池电压接近0V或低于单片的工作电压。在此状态下进行充电，单片机U10可以通过稳压管AD10和电阻R10对单片机U10进行供电，单片机在电池电压尚未恢复到设定的门槛电压下，会采用小于0.2C的标准对电池进行恢复充电，可以避免损伤电池或因为大电流充电导致发生事故。

在所设置的适配器电源电压检测电路中：电阻R22的一端接TYPE-C的VBUS端，该VBUS端是适配器电压输入端，电阻R22的另一端与电阻R23相连，电阻R23另一端接地。该两个电阻的连接点与单片机U10引脚20连接，该引脚具有ADC采样的功能。

在所设置的适配器过电压保护电路中：电阻R24一端连接适配器电压输入端VBUS，另一端连接稳压管ZD20的负极，电阻R27的另一端接晶体管Q20的基极，晶体管Q20的集电极接适配器电压输入端，晶体管对的发射极接电阻R28和P型场效应管Q21的G极（栅极）相连，电阻R28的另一端接地，P型场效应管Q21的S极（源极）接适配器电压输入端，D极（漏极）接二极管ZD20的正极。当适配器输入电压超过稳压管ZD20的标称电压，电阻R27上有电流通过，使晶体管Q20导通，并在电阻R28上形成接近适配器电压的电压后，P型场效应管Q21截止，这样就断开适配器输入。因此在适配器输入电压超过预设值时，该保护电路会自动关闭充电回路，避免电路损坏。

此外，还设置了适配器充电防反电路，包括位于充电电路前端的二极管D20，其正极接P型场效应管Q21的S极（源极），其负极接P型场效应管Q31的D极（漏极），当适配器电压反向时，阻断反向电压引入，起到保护电路元器件的作用。

在所设置的充电控制电路中：P型场效应管Q31的D极（漏极）接防反二极管D20的负极，P型场效应管Q31的S极（源极）接锂电池（4）的电池正极，P型场效应管Q31的G极（栅极）和晶体管Q30的集电极连接，电阻R31的一端接二极管D20的负极，给场效应管Q31提供导通电压，晶体管Q30的发射极接地，基极接电阻R30，电阻30另一端接单片机U0引脚16。在软件程序控制下单片机引脚16发出脉宽调制PWM信号，通过基极电阻R30驱动晶体管Q30导通或关闭，使晶体管Q30的集电极对电路GND连通或断开，在电阻R31上形成的电压作用下，使P型场效应管Q31导通或截止，从而实现对锂电池（4）充电电流的控制。

在所设置的充电电流采样电路中：采样电阻RT30一端接地，另一端接锂电池保护芯片U50的VM引脚，该四个引脚都与电阻R32相连，电阻R32的另一端与电容C30相连，也与单片机U50引脚4连接，C30的另一个引脚接地。在充电时，充电电流流过RT30形成电压，该电压通过R32和C30组成的滤波电路引入单片机U10的ADC采样端口引脚20。

从图2可以看出：锂电池（4）正极接电路BATT端，锂电池负极与锂电池保护芯片U50的GND相连。而锂电池电压采样电路中，分压电阻R41一端接锂电池正极BATT，另一端接电阻R40和R42，其中R42接MCU控制电路（1）的单片机U10引脚5，在需要检测电池电压时，通过单片机U10控制接通该电路。电阻R40另一端接电容C40和单片机U10引脚2连接，引脚2也是ADC采样引脚，电容C40的另一端与地连接。

关于锂电池硬件保护电路（5），在本实施例中，采用型号为XB8089D的芯片作为锂电池保护芯片U50。在该电路中，电阻R50与锂电池正极BATT相连，去耦电容C50连接于锂电池保护芯片U50的引脚6和锂电池的负极之间，同时锂电池的负极接锂电池保护芯片U50的GND端（引脚5、引脚7和引脚8）。锂电池保护芯片U50的VM端（引脚1、引脚2、引脚3和引脚4）接采样电阻RT30的一端，采样电路RT30的另一端接地。采用专用的锂电池保护芯片U50，可以对锂电池（4）形成二级硬件保护，避免电路出现元件级故障时发生危险灾害。

在本实施例中，电池电量指示电路（11）和状态指示电路（12）使用同一电路，通过软件程序以分时显示的方式实现电池电量指示和胶枪状态指示。在本实施例中采用9档电量指示，其中指示灯LR1、LR2、LR3、LY1、LY2、LY3、LG1、LG2、LG3，在充电和使用过程中提供剩余电池电量的指示。指示灯LTR、LTG、LGR、LGG，对应于胶枪的状态，如胶棒是否插入到位、胶棒加热状态和出胶等使用状态进行指示。指示灯的正、负极分别接于限流电阻R110、R111、R112、R113、R114的一端，电阻另一端分别与MCU控制电路（1）的单片机U10引脚11、12、13、14、15对应连接。

所设置的PTC加热NTC温度采样电路（6）中，PTC发热元件一端接电池正极BATT，另一端接N型场效应管Q60的D极（漏极），场效应管Q60的S极（源极）接地。场效应管Q60的G极（栅极）接下拉电阻R61，电阻R61另一端接地，限流电阻R60的一端接场效应管Q60的G极（栅极），另一端接单片机U10引脚1，在MCU的控制下，通过场效应管Q60开启或关闭胶棒的加热。在PTC加热NTC温度采样电路（6）中，采样电阻NTC其中一端连接到单片机U10引脚5，另一端连接到分压电阻R62，电阻R62的另一端连接到VCC电源端，采样电阻NTC和电阻R62连接点设有滤波电容C60，该连接点连接到单片机U10具有ADC采样功能的引脚3，对产生在采样电阻NTC的电压进行采样，实时地监测被加热PTC元件温度值，进而判断是否需要继续或停止加热，完成对PTC加热的自动控制。

所设置的出胶马达控制电路（9）中，马达M通过电线连接到电路板接口，马达M正极接电池正极端BATT，马达M负极接N型场效应管Q90的D极（漏极），滤波电容C90并联在马达M两端接口，用于消减马达旋转时产生的脉冲。二极管D90的负极接马达M正极，二极管D90的正极接马达M负极，该二极管用于消除直流马达旋转后产生的反向电动势。N型场效应管Q90的S极（源极）接地，G极（栅极）接电阻R90和电阻R91，其中电阻R91是下拉电阻，其另一端接地。电阻R90的另一端接单片机U10引脚10，在出胶马达需要运行时，单片机U10输出可调脉宽的PWM，在马达M两端形成恒压输出，使锂电池在全电压工作段内保持恒定输出，以保证胶枪均匀出胶。

Claims (10)

1.一种采用锂电池供电的热熔胶枪控制电路，包括MCU控制电路（1）、适配器电压检测和过电压保护电路（2）、充电电流控制电路（3）、锂电池（4）、锂电池保护电路（5）、胶棒插入检测电路（7）、出胶开关（8）、出胶马达控制电路（9），电池电量指示电路（11）、状态指示电路（12）以及照明电路（10），其特征是：还包括PTC加热和NTC温度采样电路（6），该电路包括PTC加热单元和NTC温度采样单元，用于在MCU控制电路（1）控制下将PTC温度加热到设定值，并通过NTC实时地监测PTC温度，控制PTC加热温度使出胶状态保持最佳。

2. 根据权利要求1所述的一种采用锂电池供电的热熔胶枪控制电路，其特征是：所述MCU控制电路（1）包括开关open_key、稳压管ZD10，二极管D10、电阻R10，电容C10、电容C11和单片机U10；所述PTC加热单元包括加热元件heater、场效应管Q60、电阻R60和电阻R61，所述加热元件heater串联于锂电池（4）和场效应管Q60源极、漏极之间，场效应管Q60栅极接电阻R60和电阻R61的一端，电阻R60另一端接单片机U10引脚1，电阻R61另一端接地；所述NTC温度采样单元包括：采样电阻NTC、电阻R62、滤波电容C60 以及单片机U10引脚5和引脚3；电阻R62的一端接单片机U10引脚9，另一端接采样电阻NTC，采样电阻NTC跨接单片机引脚5和引脚3，滤波电容C60一端接单片机的引脚3，另一端接地。

3.根据权利要求1所述的一种采用锂电池供电的热熔胶枪控制电路，其特征是：所述胶棒插入检测电路（7）包括位置开关limit和电阻R70，电阻R70一端接锂电池（4），另一端接位置开关limit和单片机U10引脚8，位置开关limit另一端接地；所述出胶开关（8）包括与单片机U10引脚9连接的外部开关moto_key；所述出胶马达控制电路包括马达M、电容C90、二极管D90、场效应管Q90以及电阻R90和电阻R91，马达M、电容C90和二极管D90并联后的一端接锂电池（4），并联后的另一端接场效应管源极，场效应管漏极接地，栅极接电阻R90和电阻R91，电阻R90另一端接单片机U10引脚10，电阻R91另一端接地。

4.根据权利要求1所述的一种采用锂电池供电的热熔胶枪控制电路，其特征是：所述电池电量指示电路（11）和产品状态指示电路（12）采用同一电路，该电路包括：由指示灯LR1、指示灯LR2、指示灯LR3、指示灯LY1、指示灯LY2、指示灯LY3、指示灯LG1、指示灯LG2、指示灯LG3、指示灯LTR、指示灯LTG、指示灯LGR、指示灯LGG和电阻R110、电阻R111、电阻R112、电阻R113以及电阻R114，上述指示灯和电阻按预设逻辑连接为阵列并与单片机U10引脚11、引脚12、引脚13、引脚14以及引脚15对应连接。

5.根据权利要求1所述的一种采用锂电池供电的热熔胶枪控制电路，其特征是：所述照明电路（10）包括由照明灯LW1、照明灯LW2、照明灯LW3、照明灯LW4、照明灯LW5分别一一对应地与电阻R100、电阻R101、电阻R102、电阻R103、电阻R104、电阻R105、电阻R106串联后再并联成一发光组件，该发光组件串联于锂电池（4）和场效应管Q100源极、漏极之间，场效应管Q100栅极接电阻R105和电阻R106的一端，电阻R106另一端接单片机U10引脚6，电阻R105另一端接地。

6.根据权利要求1所述的一种采用锂电池供电的热熔胶枪控制电路，其特征是：所述适配器电压检测和过电压保护电路（2）包括：TYPE-C接口及其下拉电阻R20和电阻R21；分压电阻R22和电阻R23，适配器电压检测信号从电阻R22和电阻R23连接点引入单片机U10引脚20；还包括由电阻R24、电阻R25、电阻R26和稳压管ZD20连接组成的充电唤醒电路，单片机引脚17与电阻R25和电阻R26的连接点连接；还包括电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R28、电阻稳压管ZD20和晶体管Q20以及场效应管Q21连接组成的过电压保护电路。

7.根据权利要求1所述的一种采用锂电池供电的热熔胶枪控制电路，其特征是：所述充电电流控制电路（3）包括二极管D20、电阻R31、电阻R30、晶体管Q30和场效应管Q31，晶体管Q30基极通过电阻R30与单片机引脚16连接，晶体管Q30集电极与场效应管Q31栅极连接。

8.根据权利要求1所述的一种采用锂电池供电的热熔胶枪控制电路，其特征是：所述锂电池保护电路（5）包括保护芯片U50、电阻R50以及电容C50，保护芯片U50引脚6通过电阻50接锂电池正极，保护芯片U50引脚5、引脚7和引脚8连接后接锂电池（4）负极，还包括与保护芯片U50引脚1、引脚2和引脚.3以及引脚4连接的电阻RT30和电阻32，电阻RT30另一端接地，电阻32另一端接单片机引脚16。

9.根据权利要求1所述的一种采用锂电池供电的热熔胶枪控制电路，其特征是：还包括锂电池电压采样电路，该电路包括电阻R40、电阻R41、电阻R42以及电容C40，其中电阻R41一端与锂电池（4）连接，另一端与电阻R40和电阻R42连接，电阻R40另一端与单片机U10引脚2连接，单片机U10引脚5连接。

10.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8或9其中之一所述的一种采用锂电池供电的热熔胶枪控制电路，其特征是：MCU控制电路（1）中的单片机U10的型号为：FT61F145；锂电池硬件保护电路（5）中的锂电池保护芯片U50型号为XB8089D。