用於控制有刷直流管狀電機速度的放電迴路及其控制電路的製作方法
2023-12-03 01:25:11
專利名稱：用於控制有刷直流管狀電機速度的放電迴路及其控制電路的製作方法
技術領域：
本發明主要涉及一種用於控制有刷直流管狀電機速度的放電迴路及由其構成的 速度控制電路，主要用於解決有刷直流管狀電機懸掛重物的狀態下，平穩、勻速下降，屬有 刷直流管狀電機控制電路製造領域。
背景技術：
目前，現有的有刷直流管狀電機，當電機提升或卷拉重物的時侯，有刷直流管狀電 機按輸出功率特性工作，雖然上升的過程很平穩，但是在下降過程中，由於重物會拖著有刷 直流管狀電機運轉，根據有刷直流管狀電機特性，重物會加速度下降，無法實現平穩、勻速 下降。如有刷直流管狀電機用在卷閘門中，在卷閘門下降時，由於卷閘門拖著有刷直流管狀 電機加速下降，不可避免地會產生一定的危險性。因此目前在國內外的有刷直流管狀電機 只能在小扭矩輸出範圍內生產，如直徑為45mm的有刷直流管狀電機的扭矩僅為8牛米，無 法在大扭矩的輸出範圍內應用。
發明內容
設計目的避免背景技術中的不足之處，設計一種能夠解決有刷有刷直流管狀電 機懸掛重物的狀態下，平穩、勻速下降的一種用於控制有刷直流管狀電機速度的放電迴路 及由其構成的速度控制電路。設計方案為了實現上述設計目的。本發明提供一種控制電路，該控制電路不僅 能實現有刷有刷直流管狀電機的正常上下控制，而且實現了有刷直流管狀電機超大轉矩控 制，有效解決了有刷直流管狀電機在大負荷情況下，下降過程的加速問題，保持平穩勻速的 下降。由於有刷直流管狀電機在提升重物和放下重物的時候，它產生的力矩是不一樣 的，有刷直流管狀電機在提起重物是產生和轉動一樣方向的力矩，在放下重物時是產生和 轉動方向相反的力矩，也就是制動力矩，這個制動力矩和重物在重力的作用下產生的力矩 相等，合力矩為零，這樣才能產生物體的勻速下降。當重物在重力的作用下產生的力矩大於 有刷直流管狀電機產生的是制動力矩時候，有刷直流管狀電機處於放電狀態，重物在下降 過程中，就會產生加速度，速度也會越來越快。為實現有刷直流管狀電機速度的控制，保持電機穩定勻速的運轉。本控制電路在 有刷直流管狀電機控制電路中串接一個電阻(放電電阻)，構成放電迴路。當有刷直流管狀 電機在提升重物的時候，放電迴路斷開；當有刷直流管狀電機在放下重物的時候，若重物在 重力的作用下產生的力矩仍然小於有刷直流管狀電機產生的最大的制動力矩時候，放電回 路斷開；若重物在重力的作用下產生的力矩大於有刷直流管狀電機產生的最大的制動力矩 時候，放電迴路開始工作，增加制動力矩，保持重力的作用下產生的力矩和有刷直流管狀電 機產生的制動力矩平衡，從而使得有刷直流管狀電機穩定勻速下降。技術方案1 用於控制有刷直流管狀電機速度的放電迴路，它包括有刷直流管狀
4電機控制電路，在有刷直流管狀電機控制電路的控制迴路的輸出端與電源負極之間串接一 個電阻，構成電機發電時候的放電迴路。技術方案2 用於控制有刷直流管狀電機速度的放電迴路，放電迴路由電阻R1、 R2、電容C5、三極體Q1構成，Q1集電極與R2 —端、C5正極連接且接直流電源正極及採樣電 路中R5的一端，R2另一端、C5負極連接且接R1 —端及直流電源負極，R1另一端接Q1的發 射極。技術方案3 由放電迴路構成的有刷直流管狀電機速度控制電路，它包括有刷直 流管狀電機，取樣電路從有刷直流管狀電機取樣的信號輸送至放大電路的輸入端，放大電 路的信號輸出端接電壓跟隨電路的信號輸入端，電壓跟隨電路的信號輸出端接放電迴路的 信號輸入端，放電迴路的信號輸出端接有刷直流管狀電機。技術方案4 有刷直流管狀電機速度的控制方法，取樣電路從有刷直流管狀電機 取樣的信號經過放大電路放大後且經電壓跟隨電路跟隨，控制放電迴路的工作與否，達到 控制有刷直流管狀電機穩定勻速下降。本發明與背景技術相比，一是有刷直流管狀電機在大扭矩輸出範圍的應用中，可 以使得電機在提升重物和放下重物的時候，可以使得電機穩定勻速的上升和下降，解決了 目前國內外不刷直流減速管狀電機只能在小扭矩範圍輸出的應用難題；二是電路設計新 穎、簡單、可靠、控制效果好，如直徑為45mm的有刷直流管狀電機，採用本申請技術方案後， 其控制扭矩可達50牛米，取得了意想不到的技術效果。
圖1是由達林頓管構成的控制有刷直流管狀電機速度的放電迴路示意圖。圖2是由繼電器構成控制有刷直流管狀電機速度的放電迴路示意圖。圖3是由放電迴路構成的有刷直流管狀電機速度控制電路方框示意圖。圖4是由放電迴路構成的有刷直流管狀電機速度控制電路原理圖。圖5是有刷直流管狀電機速度控制電路應用示意圖。
具體實施例方式實施例1 參照附圖1。用於控制有刷直流管狀電機速度的放電迴路，它包括有刷 直流管狀電機控制電路，在有刷直流管狀電機控制電路的控制迴路的輸出端與電源負極之 間串接一個電阻，構成電機發電時候的放電迴路。實施例2 在實施例1的基礎上，用於控制有刷直流管狀電機速度的放電迴路，它 包括有刷直流管狀電機控制電路，放電迴路由電阻R1、R2、電容C5、三極體Q1構成，Q1集電 極與R2 —端、C5正極連接且接直流電源正極及採樣電路中R5的一端，R2另一端、C5負極 連接且接R1 —端及直流電源負極，R1另一端接Q1的發射極。所述三極體Q1為達林頓管。實施例3 在實施例1的基礎上，參照附圖2。由繼電器輸出端與電源負極間串接 電阻構成構成電機發電時候的放電迴路。實施例4 參照附圖3和4。由放電迴路構成的有刷直流管狀電機速度控制電路，它 包括有刷直流管狀電機，取樣電路從有刷直流管狀電機取樣的信號輸送至放大電路的輸入 端(電機兩端並接一個採樣電路)，放大電路的信號輸出端接電壓跟隨電路的信號輸入端，
5電壓跟隨電路的信號輸出端接放電迴路的信號輸入端，放電迴路的信號輸出端接有刷直流 管狀電機。所述採樣電路由電阻R3、R4、R5、R6、二極體D4、D5、整流橋D1組成，電阻R3、R4 的連接點與放大電路中電阻R7的一端連接，電阻R5、R6的連接點與放大電路中電阻R9的 一端連接，電阻R4、R6連接點並接接地。所述放大電路通過電阻R7、R8、R9、R10和(LM358) 運放A1構成，電阻R7的一端與R3、R4的連接點連接，另一端與運放A1的2腳和電阻R8的 一端連接，R8發熱另一端與運放A1的1腳及電壓跟隨電路中運放A2的5腳連接，R9的另 一端與R10—端及A1的3腳連接，R10另一端接地。所述電壓跟隨電路由(LM358)運放A2 構成，A2的6腳與7腳連接接放電迴路中三極體的基極。。如圖5所示，電機工作過程，電機正轉，拖動重物上升；電機反轉，重物下降。如圖 4所示，控制器在電機電源輸入端AB採樣電壓，經過電阻R3和R4分壓後，即a點電壓輸入 到運放的2腳，電機兩端採樣電壓經過D1整流橋，再經電阻R5和R6分壓後，即b點電壓輸 入到運放的3腳。由R7、R8、R9、R10電阻和運放A1構成差分放大電路，運放A2構成電壓跟 隨器。另外，R2、C5、Q1、R1組成電機放電時候的放電迴路，將發出的電通過電阻R1消耗。當電機正轉拖重物上升的時候，由於不存在放電狀態，採集點輸入端電壓與電機 兩端電壓有個壓差，導致a點電壓和b點電壓也有壓差，但是a點電壓高於b點電壓，所以 運放A1輸出的是低電平，經過電壓跟隨器，輸入到Ql，Q1截止，這樣放電迴路就不工作。當電機帶重物下降的時候，若負載很輕，重物在重力的作用下產生的力矩仍然小 於電機產生的是制動力矩時候，電機仍未進入放電狀態，這時候，a點電壓仍高於b點電壓， 所以運放A1輸出的是低電平，經過電壓跟隨器，輸入到Q1，Q1截止，這樣放電迴路仍然不工 作。當電機帶重物下降的時候，若負載很重，重物在重力的作用下產生的力矩大於電 機產生的是制動力矩時候，電機進入放電狀態，這時候，電機兩端電壓電壓要高於電機電源 輸入端電壓，這樣，兩處的採集電壓經過分壓電阻後，b點電壓高於a點電壓，所以運放A1輸 出的是高電平，經過電壓跟隨器，輸入到Ql，Q1導通，這樣放電迴路就開始工作，放電機相 當於帶了負載，從而電機速度下降。電機速度下降後，電機兩端的電壓也隨之下降，當達到 與輸入端電壓平衡的時候，運放A1輸出低電平，從而Q1截止，放電迴路斷開。隨著重物的 下降，放電迴路也是始終這樣周而復始的在工作，從而使得電機保持勻速的下降。實施例5 在實施例1-4的基礎上，有刷直流管狀電機速度的控制方法，其特徵是 取樣電路從有刷直流管狀電機取樣的信號經過放大電路放大後且經電壓跟隨電路跟隨，控 制放電迴路的工作與否，達到控制有刷直流管狀電機穩定勻速下降。當電機在提升重物的時候，放電迴路斷開；當電機在放下重物的時候，若重物在重 力的作用下產生的力矩仍然小於電機產生的最大的制動力矩時候，放電迴路斷開；若重物 在重力的作用下產生的力矩大於電機產生的最大的制動力矩時候，放電迴路開始工作，增 加制動力矩，保持重力的作用下產生的力矩和電機產生的制動力矩平衡，從而使得電機穩 定勻速下降。在有刷直流管狀電機電源輸入端AB採樣電壓且經過電阻R3和R4分壓後，將R3、 R4的連接點a電壓輸入到運放A1的2腳，有刷直流管狀電機兩端採樣電壓經過D1整流橋， 再經電阻R5和R6分壓後，R5、R6的連接點b電壓輸入到運放A1的3腳，經過差分放大電 路和電壓跟隨器，將放電迴路發出的電通過電阻R1消耗；
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當有刷直流管狀電機正轉拖重物上升的時候，採集點輸入端電壓與直流管狀電機 兩端電壓有個壓差，導致a點電壓和b點電壓也有壓差，當a點電壓高於b點電壓時，運放 A1輸出的是低電平，經過電壓跟隨器，輸入到Ql，Q1截止，放電迴路不工作；當有刷直流管狀電機帶重物下降的時候，若負載很輕，重物在重力的作用下產生 的力矩小於有刷直流管狀電機所產生的制動力矩時，有刷直流管狀電機仍未進入放電狀 態，此時a點電壓仍高於b點電壓，運放A1輸出的是低電平，經過電壓跟隨器，輸入到Q1， Q1截止，放電迴路仍然不工作；當有刷直流管狀電機帶重物下降的時候，若負載很重，重物在重力的作用下產生 的力矩大於有刷直流管狀電機所產生的制動力矩時，有刷直流管狀電機進入放電狀態，此 時有刷直流管狀電機兩端電壓電壓要高於有刷直流管狀電機電源輸入端電壓，當兩處的採 集電壓經過分壓電阻後，b點電壓高於a點電壓，運放A1輸出的是高電平，經過電壓跟隨器， 輸入到Ql，Q1導通，放電迴路就開始工作，放電機相當於帶了負載，從而使有刷直流管狀電 機速度下降，有刷直流管狀電機速度下降後，導致有刷直流管狀電機兩端的電壓也隨之下 降，當達到與輸入端電壓平衡的時候，運放A1輸出低電平，從而Q1截止，放電迴路斷開，隨 著重物的下降，放電迴路也是始終這樣周而復始的在工作，從而使得有刷直流管狀電機始 終保持平穩、勻速的下降。需要理解到的是上述實施例雖然對本發明作了比較詳細的文字描述，但是這些 文字描述，只是對本發明設計思路的簡單文字描述，而不是對發明設計思路的限制，任何不 超出本發明設計思路的組合、增加或修改，均落入本發明的保護範圍內。
權利要求
一種用於控制有刷直流管狀電機速度的放電迴路，它包括有刷直流管狀電機控制電路，其特徵是在有刷直流管狀電機控制電路的控制迴路的輸出端與電源負極之間串接一個電阻，構成電機發電時候的放電迴路。
2.一種用於控制有刷直流管狀電機速度的放電迴路，其特徵是放電迴路由電阻R1、 R2、電容C5、三極體Q1構成，Q1集電極與R2 —端、C5正極連接且接直流電源正極及採樣電 路中R5的一端，R2另一端、C5負極連接且接R1 —端及直流電源負極，R1另一端接Q1的發 射極。
3.根據權利要求2所述的用於控制有刷直流管狀電機速度的放電迴路，其特徵是所 述三極體為達林頓管。
4.一種由放電迴路構成的有刷直流管狀電機速度控制電路，它包括有刷直流管狀電 機，其特徵是取樣電路從有刷直流管狀電機取樣的信號輸送至放大電路的輸入端，放大電 路的信號輸出端接電壓跟隨電路的信號輸入端，電壓跟隨電路的信號輸出端接放電迴路的 信號輸入端，放電迴路的信號輸出端接有刷直流管狀電機。
5.根據權利要求4所述的由放電迴路構成的有刷直流管狀電機速度控制電路，其特徵 是所述採樣電路由電阻R3、R4、R5、R6、二極體D4、D5、整流橋D1組成，電阻R3、R4的連接 點與放大電路中電阻R7的一端連接，電阻R5、R6的連接點與放大電路中電阻R9的一端連 接，電阻R4、R6連接點並接接地。
6.根據權利要求4所述的由放電迴路構成的有刷直流管狀電機速度控制電路，其特徵 是所述放大電路通過電阻R7、R8、R9、R10和運放A1構成，電阻R7的一端與R3、R4的連接 點連接，另一端與運放A1的2腳和電阻R8的一端連接，R8發熱另一端與運放A1的1腳及 電壓跟隨電路中運放A2的5腳連接，R9的另一端與R10 —端及A1的3腳連接，R10另一端 接地。
7.根據權利要求4所述的由放電迴路構成的有刷直流管狀電機速度控制電路，其特徵 是所述電壓跟隨電路由運放A2構成，A2的6腳與7腳連接接放電迴路中三極體的基極。
8.一種有刷直流管狀電機速度的控制方法，其特徵是取樣電路從有刷直流管狀電機 取樣的信號經過放大電路放大後且經電壓跟隨電路跟隨，控制放電迴路的工作與否，達到 控制有刷直流管狀電機穩定勻速下降。
9.根據權利要求8所述的有刷直流管狀電機速度的控制方法，其特徵是當電機在提 升重物的時候，放電迴路斷開；當電機在放下重物的時候，若重物在重力的作用下產生的力 矩仍然小於電機產生的最大的制動力矩時候，放電迴路斷開；若重物在重力的作用下產生 的力矩大於電機產生的最大的制動力矩時候，放電迴路開始工作，增加制動力矩，保持重力 的作用下產生的力矩和電機產生的制動力矩平衡，從而使得電機穩定勻速下降。
10.根據權利要求9所述的有刷直流管狀電機速度的控制方法，其特徵是在有刷直流 管狀電機電源輸入端AB採樣電壓且經過電阻R3和R4分壓後，將R3、R4的連接點a電壓輸 入到運放A1的2腳，有刷直流管狀電機兩端採樣電壓經過D1整流橋，再經電阻R5和R6分 壓後，R5、R6的連接點b電壓輸入到運放A1的3腳，經過差分放大電路和電壓跟隨器，將放 電迴路發出的電通過電阻R1消耗；當有刷直流管狀電機正轉拖重物上升的時候，採集點輸入端電壓與有刷直流管狀電機 兩端電壓有個壓差，導致a點電壓和b點電壓也有壓差，當a點電壓高於b點電壓時，運放A1輸出的是低電平，經過電壓跟隨器，輸入到Ql，Q1截止，放電迴路不工作；當有刷直流管狀電機帶重物下降的時候，若負載很輕，重物在重力的作用下產生的力 矩小於有刷直流管狀電機所產生的制動力矩時，有刷直流管狀電機仍未進入放電狀態，此 時a點電壓仍高於b點電壓，運放A1輸出的是低電平，經過電壓跟隨器，輸入到Ql，Q1截 止，放電迴路仍然不工作；當有刷直流管狀電機帶重物下降的時候，若負載很重，重物在重力的作用下產生的力 矩大於有刷直流管狀電機所產生的制動力矩時，有刷直流管狀電機進入放電狀態，此時有 刷直流管狀電機兩端電壓電壓要高於有刷直流管狀電機電源輸入端電壓，當兩處的採集電 壓經過分壓電阻後，b點電壓高於a點電壓，運放A1輸出的是高電平，經過電壓跟隨器，輸 入到Ql，Q1導通，放電迴路就開始工作，放電機相當於帶了負載，從而使有刷直流管狀電機 速度下降，有刷直流管狀電機速度下降後，導致有刷直流管狀電機兩端的電壓也隨之下降， 當達到與輸入端電壓平衡的時候，運放A1輸出低電平，從而Q1截止，放電迴路斷開，隨著重 物的下降，放電迴路也是始終這樣周而復始的在工作，從而使得有刷直流管狀電機始終保 持平穩、勻速的下降。
全文摘要
本發明主要涉及一種用於控制有刷直流管狀電機速度的放電迴路及由其構成的速度控制電路，它包括有刷直流管狀電機，取樣電路從有刷直流管狀電機取樣的信號輸送至放大電路的輸入端，放大電路的信號輸出端接電壓跟隨電路的信號輸入端，電壓跟隨電路的信號輸出端接放電迴路的信號輸入端，放電迴路的信號輸出端接有刷直流管狀電機。優點一是有刷直流管狀電機在大扭矩輸出範圍的應用中，可以使得電機在提升重物和放下重物的時候，可以使得電機穩定勻速的上升和下降，解決了目前國內外直流減速管狀電機只能在小扭矩範圍輸出的應用難題；二是電路設計新穎、簡單、可靠、控制效果好。
文檔編號H02P7/28GK101860307SQ201010133600
公開日2010年10月13日 申請日期2010年3月23日 優先權日2010年3月23日
發明者華林 申請人:杭州雙華科技有限公司