TWI739192B

TWI739192B - 馬達堵轉檢測電路

Info

Publication number: TWI739192B
Application number: TW108139416A
Authority: TW
Inventors: 羅振容
Original assignee: 香港商冠捷投資有限公司
Priority date: 2019-10-31
Filing date: 2019-10-31
Publication date: 2021-09-11
Also published as: TW202119751A

Abstract

一種馬達堵轉檢測電路，電連接於一馬達與一馬達驅動電路之間，並包含與該馬達之一定子繞組串聯的一負載、一電壓放大模組及一比較模組。該電壓放大模組與該負載並聯，以取得該負載之兩端之一電位差，並將該電位差放大而產生一放大電壓。該比較模組電連接於該電壓放大模組與該馬達驅動電路，以接受該放大電壓，並比較該放大電壓大於一參考電壓時，輸出一中止訊號給該馬達驅動電路，使停止驅動該馬達。

Description

馬達堵轉檢測電路

本發明是有關於一種檢測電路，特別是指一種用於檢測馬達堵轉的檢測電路。

馬達堵轉即馬達在零轉速時依然輸出扭矩的一種狀態，一般而言，造成馬達堵轉的原因有異物卡堵、機械故障，或人為因素。

馬達正常運轉時，定子產生的旋轉磁場帶動轉子跟著磁場旋轉方向轉動，轉子轉動的過程中，會在定子中產生反向的感應電流，從而抑制定子繞組的電流。若發生馬達堵轉時，轉子無法在定子中產生反向的感應電流，造成定子繞組中的電流大幅增加，使得馬達堵轉時的堵轉電流（也就是發生馬達堵轉時，定子繞組中的電流）可達額定電流的5～12倍，因此，若馬達堵轉時間過長，馬達便有可能會燒毀。

因此，如何在發生馬達堵轉時中止馬達運行以避免馬達燒毀，遂成為本發明所欲解決的問題。

因此，本發明的目的，即在提供一種能檢測出馬達堵轉之馬達堵轉檢測電路。

於是，本發明之馬達堵轉檢測電路，電連接於一馬達與一馬達驅動電路之間，並包含一與該馬達之一定子繞組串聯的負載、一電壓放大模組，及一比較模組。

該電壓放大模組與該負載並聯，以取得該負載之兩端之一電位差，並將該電位差放大而產生一放大電壓。該比較模組電連接於該電壓放大模組與該馬達驅動電路，以接受該放大電壓，並比較該放大電壓大於一參考電壓時，輸出一中止訊號給該馬達驅動電路，使停止驅動該馬達。

在一些實施態樣中，所述馬達堵轉檢測電路還包含一電連接於該比較模組之一輸出該中止訊號的輸出端與該馬達驅動電路之間的訊號消除模組，其能消除該馬達瞬間轉動時所產生的一突波並讓該中止訊號輸出至該馬達驅動電路。

在一些實施態樣中，所述馬達堵轉檢測電路還包含一電連接於該訊號消除模組與該馬達驅動電路之間的啟動模組，該啟動模組之一輸出端所輸出的電訊號能在一高準位電壓及一低準位電壓之間切換，且當該啟動模組接收到該中止訊號時，該啟動模組改變該輸出端之電訊號並輸出該電訊號給該馬達驅動電路，使該馬達驅動電路停止驅動該馬達。

在一些實施態樣中，所述馬達堵轉檢測電路還電連接一重置裝置，當該啟動模組接收到來自該重置裝置的一重啟訊號時，該啟動模組改變該輸出端之電訊號並輸出該電訊號給該馬達驅動電路，使該馬達驅動電路重新驅動該馬達。

在一些實施態樣中，其中，該負載為一電阻，流經該定子繞組之電流能流經該負載，並在該負載上形成該電位差。

在一些實施態樣中，其中，該電壓放大模組為一差動放大器，該差動放大器之兩輸入端分別電連接於該負載之兩端，並將該電位差放大一預設倍數以產生該放大電壓。

在一些實施態樣中，其中，該比較模組包括一比較器、一第一分壓電阻，及一第二分壓電阻，該第一分壓電阻之一端電連接一電源，該第一分壓電阻之另一端連接該第二分壓電阻之一端，該第二分壓電阻之另一端接地，該電源之電壓分壓於該第一分壓電阻與該第二分壓電阻，該第一分壓電阻與該第二分壓電阻之一連接點的電壓即為該參考電壓，該比較器之兩輸入端分別電連接該連接點及該電壓放大模組之一輸出該放大電壓的輸出端。

本發明的功效在於：本發明之馬達堵轉檢測電路，藉由將該負載與該馬達的定子繞組串聯，以使流經該定子繞組的電流能流經該負載並在該負載上產生該電位差，並透過該比較模組判斷出放大該電位差所產生的該放大電壓大於該參考電壓時，產生及傳送該中止訊號給該啟動模組，進而使該啟動模組根據該中止訊號輸出一電訊號控制該馬達驅動電路停止驅動該馬達，此外，透過該訊號消除模組消除該馬達轉動瞬間所產生的該起動電流，使該啟動模組不致因該起動電流誤動作而控制該馬達驅動電路中止驅動該馬達，故確實能達成本發明在馬達發生堵轉時中止馬達運行，以避免馬達電流過大而燒毀之功效與目的。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1，本發明之馬達堵轉檢測電路10的一實施例，電連接於一馬達20與一馬達驅動電路30之間，並包含一負載11、一電壓放大模組12及一比較模組13。

參閱圖1，該負載11為一電阻，與該馬達20之一定子繞組（圖未示）串聯，以使流經該定子繞組之電流能流過該負載11，並在該負載11上形成一電位差。於此實施例中，該負載11電阻值為0.2歐姆（ohm）。

該電壓放大模組12為一差動放大器且與該負載11並聯，該差動放大器之兩輸入端（12a及12b）分別電連接於該負載11之兩端，並將該電位差放大一預設倍數以產生一放大電壓。於此實施例中，該預設倍數為30倍，藉以將該電位差放大30倍，但並不以此數值為限。

該比較模組13電連接於該電壓放大模組12與該馬達驅動電路30之間，該比較模組13包括一比較器131、一第一分壓電阻132，及一第二分壓電阻133，該第一分壓電阻132之一端電連接一電源，該第一分壓電阻132之另一端連接該第二分壓電阻133之一端，該第二分壓電阻133之另一端接地，該第一分壓電阻132與該第二分壓電阻133之一連接點之電壓為一參考電壓V_ref。該電源之電壓被該第一分壓電阻132及該第二分壓電阻133分壓，且該第二分壓電阻133上的電壓即為該參考電壓V_ref，於此實施例中，該參考電壓V_ref為2.8伏特。該比較器131之兩輸入端分別電連接該連接點及該電壓放大模組12之輸出該放大電壓的該輸出端12C。該比較模組13判斷該放大電壓大於該連接點之該參考電壓V_ref時，該比較模組13輸出一中止訊號給該訊號消除模組14。

進一步來說，該比較器131之一反向輸入端131a電連接該第一分壓電阻132與該第二分壓電阻133之間的該連接點，該比較器131之一非反向輸入端131b電連接該電壓放大模組12之輸出該放大電壓的該輸出端，當該放大電壓大於該連接點之該參考電壓時，該比較器131之一輸出端131c輸出該中止訊號（該中止訊號即為一高準位訊號），當該放大電壓小於該連接點之該參考電壓時，該比較器131之該輸出端131c輸出一低準位訊號。

更明確地說，當該馬達20發生堵轉時，經由該定子繞組流經該負載11之電流大於一堵轉電流，例如0.48安培時，此時該堵轉電流在該負載11上產生的該電位差將大於0.096伏特，而使得該放大電壓大於2.8伏特，如此一來，該比較器131之該輸出端將輸出該中止訊號（高準位訊號），並將該中止訊號傳送給該馬達驅動電路30。

該馬達驅動電路30在接收到該中止訊號時，該馬達驅動電路便中止驅動該馬達20，進而達成在該馬達20發生堵轉時，停止該馬達20的功效。

本發明之馬達堵轉檢測電路還包含電連接於該比較模組13與該馬達驅動電路30之間的一訊號消除模組14。

該訊號消除模組14包括一具有二輸入端的及閘141（AND Gate）、一充電電阻142，及一充電電容143。該充電電阻142之一端與該充電電容143之一端相連接，該充電電阻142之另一端連接該比較器131之該輸出端131c，該充電電容143之另一端接地。該及閘141之一第一輸入端141a電連接該比較器131之該輸出端131c，該及閘141之一第二輸入端141b電連接該充電電阻142與該充電電容143之連接點，該及閘141之一輸出端141c電連接該啟動模組15。

該充電電阻142與該充電電容143之時間常數例如為500毫秒，在該充電電容143充飽電之前，該及閘141之該第二輸入端為低電位，因此不論該及閘141之該第一輸入端141a為高準位電壓或低準位電壓，該及閘141之該輸出端141c皆為一低準位電壓。藉此，該訊號消除模組14可以消除該馬達20轉動瞬間所產生的一突波，而避免該啟動模組15因為馬達20產生之突波而誤動作。一般而言，馬達20轉動瞬間所產生的突波（起動電流）通常會大於馬達20發生堵轉時所產生的堵轉電流，因此，本實施例之馬達堵轉檢測電路10藉由該訊號消除模組14將該突波消除，並讓該比較器131輸出的該中止訊號能順利通過該訊號消除模組14，以能準確地檢測出該馬達20發生堵轉的時機。

參閱圖2及圖3，更佳地，本發明之馬達堵轉檢測電路10還包含電連接於該訊號消除模組14及該馬達驅動電路30之間的一啟動模組15。

該啟動模組15包括一D型正反器151（D-Flip Flop）及一或閘152（OR Gate）。該D型正反器151具有一輸出端Q及一反向輸出端Q’，且該反向輸出端Q’電連接該D型正反器151之一資料輸入端D。該或閘152之一輸出端電連接於該D型正反器151之一觸發輸入端151a，且該或閘152之一輸入端152a電連接於該及閘141之該輸出端，且該或閘152之另一輸入端152b電連接一重置裝置40。該重置裝置40例如為一按鈕開關，當該重置裝置40被按下時，該重置裝置40會發送一重啟訊號（為高準位訊號）給該或閘152。

當該D型正反器151之該觸發輸入端接收到一觸發訊號（於此實施例中為正緣觸發）時，也就是當該或閘152在接收到該高準位訊號時，該或閘152之該輸出端由低準位訊號轉變為高準位號時，該D型正反器151便切換該輸出端Q之電訊號之準位，並輸出該電訊號給該馬達驅動電路30，使該馬達驅動電路30停止驅動該馬達20。

更明確地說，該馬達20正常運作時，該比較模組13之該輸出端輸出低準位訊號給該訊號消除模組14，該訊號消除模組14之該輸出端即輸出低準位訊號給該啟動模組15，且由於該啟動模組15的該D型正反器151並未接收到該或閘152輸出的正緣觸發訊號，因此，該D型正反器151不會改變該輸出端Q的電訊號，而使該馬達驅動電路30持續驅動該馬達20。

當該馬達20發生堵轉且流經該負載11的電流大於該堵轉電流時，將使得放大該電位差所產生的該放大電壓大於該比較模組13的該參考電壓V_ref，進而使該比較模組13之該輸出端輸出該中止訊號（高準位訊號）給該訊號消除模組14，此時因為該訊號消除模組14之該充電電容143已充飽電（被馬達轉動瞬間產生的突波充電），因此該中止訊號（高準位訊號）能順利地經由該訊號消除模組14輸出給該啟動模組15，且當該啟動模組15接收到該訊號消除模組14之該輸出端141c由低準位訊號轉變為高準位訊號（即接收到正緣觸發訊號）時，該啟動模組15便改變該輸出端Q之電訊號之準位，並輸出該電訊號給該馬達驅動電路30，該馬達驅動電路30判斷該電訊號之準位改變時，即改變該馬達20目前之轉動狀態（即中止驅動該馬達20）。

當該馬達20停止轉動後，該訊號消除模組14之該輸出端141c又回復為輸出低準位訊號，且該啟動模組15之該觸發輸入端151a所接收的電準位又回到低準位訊號。當使用者排除造成馬達20堵轉的原因後，使用者按下該重置裝置40，使該重置裝置40輸出該重啟訊號給該啟動模組15，該啟動模組15在接收到該重啟訊號（即接收到一正緣觸發訊號）後，再次改變該輸出端Q之電訊號之準位，並輸出該電訊號給該馬達驅動電路30，該馬達驅動電路30判斷該電訊號之準位改變時，便再次改變該馬達20目前之轉動狀態（即重新驅動該馬達20）。

綜上所述，本發明之馬達堵轉檢測電路10，藉由將該負載11與該馬達20的定子繞組串聯，以使流經該定子繞組的電流能流經該負載11並在該負載11上產生該電位差，並透過該比較模組13判斷出放大該電位差所產生的該放大電壓大於該參考電壓時，產生及傳送該中止訊號給該啟動模組15，進而使該啟動模組15根據該中止訊號輸出一電訊號控制該馬達驅動電路30停止驅動該馬達20，此外，透過該訊號消除模組14消除該馬達20轉動瞬間所產生的該起動電流，使該啟動模組15不致因該起動電流誤動作而控制該馬達驅動電路30中止驅動該馬達20，故確實能達成本發明在馬達20發生堵轉時中止馬達20運行，以避免馬達20電流過大而燒毀之功效與目的。

惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。

10:馬達堵轉檢測電路 11:負載 12:電壓放大模組 12a、12b:電壓放大模組之兩輸入端 12c:電壓放大模組之輸出端 13:比較模組 131:比較器 131a:反向輸入端 131b:非反向輸入端 131c:比較器之輸出端 V_ref:參考電壓 132:第一分壓電阻 133:第二分壓電阻 14:訊號消除模組 141:及閘 141a:第一輸入端 141b:第二輸入端 141c:及閘之輸出端 142:充電電阻 143:充電電容 15:啟動模組 151:D型正反器 151a:觸發輸入端 Q:D型正反器之輸出端 Q’:D型正反器之反向輸出端 D:資料輸入端 152:或閘 152a、152b:或閘之兩輸入端 20:馬達 30:馬達驅動電路 40:重置裝置

本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是本發明之馬達堵轉檢測電路之一實施例的一硬體連接關係示意圖；圖2是該實施例之一實施態樣的一硬體連接關係示意圖；及圖3是該實施態樣的一細部電路圖。

10:馬達堵轉檢測電路

11:負載

12:電壓放大模組

13:比較模組

20:馬達

30:馬達驅動電路

Claims

一種馬達堵轉檢測電路，電連接於一馬達與一馬達驅動電路之間，並包含：一負載，與該馬達之一定子繞組串聯；一電壓放大模組，與該負載並聯，以取得該負載之兩端之一電位差，並將該電位差放大而產生一放大電壓；一比較模組，電連接於該電壓放大模組與該馬達驅動電路，以接受該放大電壓，並比較該放大電壓大於一參考電壓時，輸出一中止訊號給該馬達驅動電路，使停止驅動該馬達；一訊號消除模組，電連接於該比較模組之一輸出該中止訊號的輸出端與該馬達驅動電路之間，其能消除該馬達瞬間轉動時所產生的一突波並讓該中止訊號輸出至該馬達驅動電路；及一啟動模組，電連接於該訊號消除模組與該馬達驅動電路之間，該啟動模組之一輸出端所輸出的電訊號能在一高準位電壓及一低準位電壓之間切換，且當該啟動模組接收到該中止訊號時，該啟動模組改變該輸出端之電訊號並輸出該電訊號給該馬達驅動電路，使該馬達驅動電路停止驅動該馬達。
如請求項1所述的馬達堵轉檢測電路還電連接一重置裝置，當該啟動模組接收到來自該重置裝置的一重啟訊號時，該啟動模組改變該輸出端之電訊號並輸出該電訊號給該馬達驅動電路，使該馬達驅動電路重新驅動該馬達。
如請求項1所述的馬達堵轉檢測電路，其中，該負載為一電阻，流經該定子繞組之電流能流經該負載，並在該負載上形成該電位差。
如請求項3所述的馬達堵轉檢測電路，其中，該電壓放大模組為一差動放大器，該差動放大器之兩輸入端分別電連接於該負載之兩端，並將該電位差放大一預設倍數以產生該放大電壓。
如請求項4所述的馬達堵轉檢測電路，其中，該比較模組包括一比較器、一第一分壓電阻，及一第二分壓電阻，該第一分壓電阻之一端電連接一電源，該第一分壓電阻之另一端連接該第二分壓電阻之一端，該第二分壓電阻之另一端接地，該電源之電壓分壓於該第一分壓電阻與該第二分壓電阻，該第一分壓電阻與該第二分壓電阻之一連接點的電壓即為該參考電壓，該比較器之兩輸入端分別電連接該連接點及該電壓放大模組之一輸出該放大電壓的輸出端。