一種多通道直流電磁鐵的保護電路的製作方法
2024-03-04 22:37:15
本實用新型涉及電磁鐵電路領域，尤其一種多通道直流電磁鐵的保護電路。
背景技術：
：直流電磁鐵結構簡單，使用一個開關元件即可實現點動式控制，因此在家電及工業設備中得到廣泛使用。由於電磁鐵通電工作時發熱明顯，一旦開關元件損壞導致無法關斷供電就可能造成電磁鐵過熱燒毀的後果，嚴重時甚至可能導致火災。單通道電磁鐵故障檢測電路簡單的累加無法有效地集中管理多個電磁鐵。現有的技術並沒有針對這類問題提出有效的解決方案。在電磁鐵較多的場合，仍然依賴獨立的產品對其中的每個電磁鐵分別進行管理，或簡單地控制多個電磁鐵的通斷，缺乏足夠的故障診斷與保護措施。技術實現要素：本實用新型的目的是提供一種多通道直流電磁鐵的保護電路，同時保護多路電磁鐵，避免出現財產損失和人員傷亡的事故。本實用新型的技術方案是一種多通道直流電磁鐵的保護電路，包括：微控制器，連接總斷電保護電路和至少1路電磁鐵驅動電路，控制所述總斷電保護電路的導通和斷開，向所述電磁鐵驅動電路發送PWM驅動信號，接收所述電磁鐵驅動電路發送的電壓信號；總斷電保護電路，連接所有的電磁鐵驅動電路，給所有的電磁鐵驅動電路提供工作電壓；以及電磁鐵驅動電路，接收來自微控制器的PWM驅動信號，向微控制器發送電壓信號；其中，所述電磁鐵驅動電路包括：PWM驅動電路，連接微控制器和總斷電保護電路，接收來自微控制器的PWM驅動信號；以及信號調理電路，連接所述微控制器和PWM驅動電路,採集PWM驅動電路中的電壓信號，通過調理後，發送到微控制器中；其中，所述PWM驅動電路包括：電磁鐵EM1，連接總斷電保護電路和開關管Q1的漏極；續流二極體D1，與所述電磁鐵EM1並聯，陽極連接總斷電保護電路，陰極連接信號調理電路；開關管Q1，源極接地，漏極連接電磁鐵EM1的輸出端，柵極連接電阻R1的輸出端；電阻R1，連接所述微控制器和開關管Q1的柵極；以及電阻R2，連接開關管Q1的柵極和源極。進一步地，所述微控制器包括：核心模塊，分別連接定時器、模數轉換器和通用IO引腳，通過通用IO引腳向總斷電保護電路發送開關控制信號；定時器，同時連接微控制器的至少一個PWM引腳；以及模數轉換器，連接微控制器的至少一個ADC引腳；所述微控制器中，所述PWM引腳與ADC引腳的數量相同。進一步地，定時器包括比較輸出邏輯單元和同步控制邏輯單元，所述比較輸出邏輯單元連接微控制器的至少一個PWM引腳，每個PWM引腳連接一個PWM驅動電路；模數轉換器包括同步受控邏輯單元和採集電路，所述同步控制邏輯單元控制同步受控邏輯單元，所述採集電路連接微控制器的至少一個ADC引腳，每個ADC引腳連接一個信號調理電路。進一步地，信號調理電路包括：穩壓二極體DZ1，連接限流電阻R7的輸出端和地；限流電阻R7，輸入端連接開關管Q1的漏極與電磁鐵EM之間的公共端，該公共端為電壓採樣點；電阻R8，連接限流電阻R7的輸出端和微控制器的ADC引腳；電阻R9連接電阻R7的輸入端和地。進一步地，總斷電保護電路包括：開關管Q2，漏極連接電磁鐵EM1的輸入端，源極連接24V電源，柵極連接電阻R4的輸出端；電阻R3，連接開關管Q2的源極和柵極；電阻R4，輸入端連接開關管Q3的漏極；開關管Q3，源極接地，柵極連接電阻R5的輸出端；電阻R5，輸入端連接微控制器；電阻R6，連接開關管Q3的源極和柵極。進一步地，開關管Q1為N溝道場效應管；開關管Q2為P溝道場效應管；開關管Q3為N溝道場效應管。有益效果：本實用新型同時保護多路電磁鐵，避免出現財產損失和人員傷亡的事故。附圖說明圖1是多通道直流電磁鐵的保護電路圖。圖2是微控制器的內部結構圖。圖中標記：1-微控制器；2-總斷電保護電路；3-電磁鐵驅動電路；4-信號調理電路；5-PWM驅動電路；6-核心模塊；7-定時器；8-模數轉換器。具體實施方式下面結合附圖，對本實用新型的較優的實施例作進一步的詳細說明：結合圖1，一種多通道直流電磁鐵的保護電路，包括：微控制器1，連接總斷電保護電路2和1電磁鐵驅動電路3，控制所述總斷電保護電路2的導通和斷開，向所述電磁鐵驅動電路3發送PWM驅動信號，接收所述電磁鐵驅動電路3發送的電壓信號；總斷電保護電路2，連接所有的電磁鐵驅動電路3，給所有的電磁鐵驅動電路3提供工作電壓；以及電磁鐵驅動電路3，接收來自微控制器1的PWM驅動信號，向微控制器1發送電壓信號；其中，所述電磁鐵驅動電路3包括：PWM驅動電路5，連接微控制器1和總斷電保護電路2，接收來自微控制器1的PWM驅動信號；以及信號調理電路4，連接所述微控制器1和PWM驅動電路5,採集PWM驅動電路5中的電壓信號，通過調理後，發送到微控制器中；其中，所述PWM驅動電路5包括：電磁鐵EM1，連接總斷電保護電路2和開關管Q1的漏極；續流二極體D1，與所述電磁鐵EM1並聯，陽極連接總斷電保護電路2，陰極連接信號調理電路4；開關管Q1，源極接地，漏極連接電磁鐵EM1的輸出端，柵極連接電阻R1的輸出端；電阻R1，連接所述微控制器1和開關管Q1的柵極；以及電阻R2，連接開關管Q1的柵極和源極。所述信號調理電路4包括：穩壓二極體DZ1，連接限流電阻R7的輸出端和地；限流電阻R7，輸入端連接開關管Q1的漏極與電磁鐵EM之間的公共端，該公共端為電壓採樣點；電阻R8，連接限流電阻R7的輸出端和微控制器1的ADC引腳；電阻R9連接電阻R7的輸入端和地。所述總斷電保護電路2包括：開關管Q2，漏極連接電磁鐵EM1的輸入端，源極連接24V電源，柵極連接電阻R4的輸出端；電阻R3，連接開關管Q2的源極和柵極；電阻R4，輸入端連接開關管Q3的漏極；開關管Q3，源極接地，柵極連接電阻R5的輸出端；電阻R5，輸入端連接微控制器1；電阻R6，連接開關管Q3的源極和柵極。優選地，開關管Q1為N溝道場效應管；開關管Q2為P溝道場效應管；開關管Q3為N溝道場效應管。所述微控制器1中有一個通用IO引腳，1個ADC引腳和1個PWM引腳。通用IO引腳連接總斷電保護電路2。ADC引腳連接信號調理電路4中的電阻R8，PWM引腳PWM驅動電路5中的R1。優選地，所述微控制器1同時連接3個電磁鐵驅動電路3，所述微控制器1通過3個ADC引腳分別連接3個信號調理電路4中的電阻R8，通過3個PWM引腳分別連接3個PWM驅動電路5中的R1。優選地，所述微控制器1同時連接4個電磁鐵驅動電路3，所述微控制器1通過4個ADC引腳分別連接4個信號調理電路4中的電阻R8，通過4個PWM引腳分別連接4個PWM驅動電路5中的R1。優選地，所述微控制器1同時連接5個電磁鐵驅動電路3，所述微控制器1通過5個ADC引腳分別連接5個信號調理電路4中的電阻R8，通過5個PWM引腳分別連接5個PWM驅動電路5中的R1。優選地，所述微控制器1同時連接6個電磁鐵驅動電路3，所述微控制器1通過6個ADC引腳分別連接6個信號調理電路4中的電阻R8，通過6個PWM引腳分別連接6個PWM驅動電路5中的R1。結合圖1和圖2，所述微控制器1包括：核心模塊6，分別連接定時器7、模數轉換器8和通用IO引腳，通過通用IO引腳向總斷電保護電路2發送開關控制信號；定時器7，連接微控制器1的1個PWM引腳；以及模數轉換器8，連接微控制器1的1個ADC引腳。優選地，定時器7通過比較輸出邏輯單元連接2個PWM引腳，模數轉換器8通過集成電路連接2個ADC引腳。優選地，定時器7通過比較輸出邏輯單元連接3個PWM引腳，模數轉換器8通過集成電路連接3個ADC引腳。優選地，定時器7通過比較輸出邏輯單元連接4個PWM引腳，模數轉換器8通過集成電路連接4個ADC引腳。優選地，定時器7通過比較輸出邏輯單元連接5個PWM引腳，模數轉換器8通過集成電路連接5個ADC引腳。優選地，定時器7通過比較輸出邏輯單元連接6個PWM引腳，模數轉換器8通過集成電路連接6個ADC引腳。結合圖2，所述定時器7包括比較輸出邏輯單元和同步控制邏輯單元，所述比較輸出邏輯單元連接微控制器1的一個PWM引腳，該PWM引腳連接一個PWM驅動電路5；模數轉換器8包括同步受控邏輯單元和採集電路，所述同步控制邏輯單元控制同步受控邏輯單元，所述採集電路連接微控制器1的一個ADC引腳，該ADC引腳連接一個信號調理電路4。優選地，比較輸出邏輯單元連接微控制器1的2個PWM引腳，每個PWM引腳連接一個PWM驅動電路5；採集電路連接微控制器1的2個ADC引腳，每個ADC引腳連接一個信號調理電路4。優選地，比較輸出邏輯單元連接微控制器1的3個PWM引腳，每個PWM引腳連接一個PWM驅動電路5；採集電路連接微控制器1的3個ADC引腳，每個ADC引腳連接一個信號調理電路4。優選地，比較輸出邏輯單元連接微控制器1的4個PWM引腳，每個PWM引腳連接一個PWM驅動電路5；採集電路連接微控制器1的4個ADC引腳，每個ADC引腳連接一個信號調理電路4。優選地，比較輸出邏輯單元連接微控制器1的5個PWM引腳，每個PWM引腳連接一個PWM驅動電路5；採集電路連接微控制器1的5個ADC引腳，每個ADC引腳連接一個信號調理電路4。優選地，比較輸出邏輯單元連接微控制器1的6個PWM引腳，每個PWM引腳連接一個PWM驅動電路5；採集電路連接微控制器1的6個ADC引腳，每個ADC引腳連接一個信號調理電路4。微控制器1將PWM驅動信號通過每一個PWM引腳發送到對應的PWM驅動電路5的開關管Q1中，每一個PWM驅動電路5正常工作，電磁鐵EM1的供電電壓為24V，每一個調理電路從開關管Q1的漏極與電磁鐵EM1之間的公共端採集電壓，當電壓高於3.1V時，微控制器1中接收到的電壓信號為3.1V，當採樣點的電壓低於3.1V時，微控制器1中接收到的電壓信號為實際電壓。採集電路連續檢測10次採樣電壓，每次都按順序檢測每一個PWM驅動電路5中採樣點的電壓，每檢測一個PWM驅動電路5中的採樣電壓，間隔50毫秒，再檢測下一個PWM驅動電路5中的採樣電壓，連續10次檢測結束後，將每個PWM驅動電路5中的檢測結果分別進行統計，得出故障的次數，任何一路PWM驅動電路5出現故障的次數超過7次，就認為該PWM驅動電路5確實出現了故障。連續10次檢測為一個周期。微控制器1的PWM引腳輸出低電平時，其中一個ADC引腳採集到的電壓在一個檢測周期內超過7次小於0.3V，那麼對應的PWM驅動電路5出現了故障，對應的電磁鐵EM1開路，總斷電保護電路2中開關管Q3與開關管Q2均關斷，所有PWM驅動電路5中的電磁鐵EM1都失去能量，所有PWM驅動電路5進入保護狀態。每次檢測的結果見表1。採集次數電壓（V）第1次0.12第2次0.14第3次0.16第4次0.18第5次0.2第6次0.22第7次0.24第8次0.26第9次0.28第10次0.3表1：在一個周期內，一個ADC引腳採集到的電壓值。微控制器1的PWM引腳輸出低電平時，其中一個ADC引腳採集到的電壓在在一個檢測周期內超過7次介於0.7V～1.5V之間，那麼對應的PWM驅動電路5出現了故障，對應的場效應管Q1短路，總斷電保護電路2中開關管Q3與開關管Q2均關斷，所有PWM驅動電路5中的電磁鐵EM1失去能量，所有PWM驅動電路5進入保護狀態。每次檢測的結果見表2。採集次數電壓（V）第1次0.7第2次0.8第3次0.9第4次1第5次1.1第6次1.2第7次1.3第8次1.4第9次1.5第10次1.6表2：在一個周期內，一個ADC引腳採集到的電壓值。微控制器1的PWM引腳輸出高電平時，其中一個ADC引腳在一個檢測周期內超過7次在電磁鐵驅動電路3導通的7秒內採集到的電壓信號大於2.9V，那麼對應的PWM驅動電路5出現了故障，此時對應的開關管Q1開路，總斷電保護電路2中開關管Q3與開關管Q2均關斷，所有PWM驅動電路5中的電磁鐵EM1失去能量，所有PWM驅動電路5進入保護狀態。每次檢測的結果見表3。採集次數電壓（V）第1次3第2次3.1第3次3.2第4次3.3第5次3.2第6次3.5第7次3.6第8次3.3第9次3.8第10次3.9表3：在一個周期內，一個ADC引腳採集到的電壓值。在一個檢測周期內，任何一路PWM驅動電路5出現故障的次數都不超過7次，就認為所有的PWM驅動電路5都沒有故障，微控制器1中的核心模塊6通過通用IO引腳向總斷電保護電路2發送閉合的開關控制信號後，開關管Q2和Q3均持續導通，電磁鐵EM1一直到工作狀態。本實用新型的技術方案同時保護多路電磁鐵，避免出現財產損失和人員傷亡的事故。以上內容是結合具體的優選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限於這些說明。對於本實用新型所屬
技術領域：
的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬於本實用新型的保護範圍。當前第1頁1 2 3