電子脈動器控制電路的製作方法

2023-10-09 05:02:59 2

專利名稱：電子脈動器控制電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於乳品業擠奶設備系統的電子脈動器控制電路。
背景技術：
在機械化擠奶設備系統中，脈動器是用於產生周期變化通斷負壓氣體的裝置，使乳頭式擠奶器內的奶襯橡皮舒張與閉合，實現系統擠奶作業。目前，用於擠奶設備系統的脈動器按控制方式不同，分為氣動脈動器和電子脈動器兩種，電子脈動器具有脈動佔空比穩定，操作簡單且壽命長的優點，是氣動脈動器的替代產品。缺點是價格高，怕潮溼，容易短路。現有各種電子脈動器控制電路皆無抗短路功能，比如，當負載脈動器接線端子發生漏水、誤操作或發生短路等情況下，電流增大數十倍，瞬間將場效應管開關燒壞，使電子脈動器工作可靠性差、穩定性和適應性不強；現有各種電子脈動器的控制輸出電路保持在24V電壓工作狀態，工作電流在450mA～600mA，電子脈動器工作溫度高電能耗大。因此，也存在著生產運行成本高的問題。
實用新型內容本實用新型的目的是克服現有技術中不足之處，提供一種工作可靠性、穩定性和適應性強、節能的電子脈動器控制電路，當發生短路情況下，抗短路保護電路立即關斷控制輸出，對控制電路進行電保護。
為實現上述目的，本實用新型採用的技術方案是所述脈動器控制電路，含有一個微控制器、一個電源、一個三端穩壓電源、兩個線圈負載、保險、兩個用於開關的場效應管，其具有D漏極、S源極和G柵極，兩個線圈負載正端與電源的正極相連，兩個線圈負載的負端分別與兩個場效應管的D漏極相連，所述兩個場效應管的S源極並連，通過保險的負極接地。
所述電子脈動器控制電路還包括短路保護電路，由兩個場效應管、取樣電阻、三個3與非門、兩個反向器、分壓電阻、兩個共模電阻、電位器、電壓比較器、充電電阻、充電電容、二極體組成，所述短路保護電路的三個3與非門輸入端與微控制器的輸出端相連，在所述兩個場效應管的S源極與保險之間串接一取樣電阻；所述取樣電阻用於產生設定電壓值，其通過場效應管的S源極與比較器的輸入負端相連，所述比較器的輸出端與3與非門的輸入端相連，所述充電電阻與充電電容串接，在其中間位置與3與非門的兩個輸入端相連，二極體的正端與3與非門(41)的輸入端相連，二極體的負端分別與3與非門的輸入端及電壓比較器的輸出端相連，充電電容用於發生短路時放電延時保護。所述3與非門的輸出端通過反向器與場效應管的G柵極相連，所述比較器的輸入負端通過共模電阻接地，輸入正端通過電位器、分壓電阻串接在三端穩壓電源上，通過共模電阻接地，取樣電阻產生設定電壓值，使電壓比較器輸出低電位，該低電位通過3與非門和反向器向場效應管開關輸送關斷信號。
所述電子脈動器控制電路還包括倍壓輸出節能電路，由倍壓電源、限流電阻、光電隔離耦合器、充電二極體、儲能電容、下拉電阻、鉗位二極體、二極體、場效應管組成，所述光電隔離耦合器具有輸入正極、輸入負極、輸出集電極、輸出發射極，所述輸入正極通過限流電阻與三端穩壓電源的正極相連，輸入負極與3與非門輸出端相連，所述輸出集電極接在串接的充電二極體與儲能電容之間，儲能電容用於向場效應管的G柵極提供導通的高電位，充電二極體正端與倍壓電源正極相連，儲能電容的負端與線圈負載的正端相連，充電二極體用於向儲能電容正嚮導通充電，在所述場效應管的G柵極與線圈負載正端之間並聯下拉電阻、鉗位二極體，下拉電阻用於常態下向場效應管的G柵極提供關斷的低電位，場效應管的S源極與線圈負載正端相連。
所述兩個線圈負載正端與電源的正極之間串接截流開關二極體。
作為本實用新型的電子脈動器控制電路，所述倍壓輸出節能電路的倍壓電源輸出倍壓值為28～33V，保持線圈工作電源輸出低壓值為12V，三端穩壓電源輸出電壓為+5V。
作為本實用新型的電子脈動器控制電路，所述場效應管均採用IRF3808型場效應管；所述三個3與非門採用74HC10型3與非門；所述光電隔離耦合器採用P521-1型光電隔離耦合器。
本實用新型的有益效果是採用上述技術方案的電子脈動器控制電路，通過倍壓輸出節能電路，瞬時觸發電子脈動器電磁線圈負載部件吸合後，關斷倍壓電路，負載處於低壓保持工作狀態，此時工作電流約340mA，倍壓工作時間短，功率可不計，降低了生產運行成本，達到了節能60％的效果；當發生短路情況下，抗短路保護電路立即關斷控制輸出，對控制器進行電路保護，提高了設備工作可靠性、穩定性和適應性。


圖1是本實用新型電子脈動器控制電路的結構原理圖；圖2是短路保護電路原理圖；圖3是倍壓輸出節能電路原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。
如圖1所示，電子脈動器控制電路，含有一個微控制器20、一個電源22、一個三端穩壓電源21、兩個線圈負載F、R，保險26、兩個用於開關的場效應管36、35，其具有D漏極、S源極和G柵極，兩個線圈負載F、R正端與電源22的正極相連，兩個線圈負載F、R的負端分別與場效應管36、35的D漏極相連，所述兩個場效應管36、35的S源極並連，通過保險26的負極接地。
在圖2中，作為本實用新型的電子脈動器控制電路，還包括短路保護電路23，由兩個場效應管36、35，取樣電阻37、三個3與非門41、42、43，反向器44、45，分壓電阻50、共模電阻47、48，電位器49、電壓比較器46、充電電阻38、充電電容39、二極體40組成，所述短路保護電路23的三個3與非門41、42、43輸入端與微控制器20的輸出端相連，在所述兩個場效應管36、35的S源極與保險26之間串接一取樣電阻37；所述取樣電阻37用於產生設定電壓值，其通過場效應管36、35的S源極與電壓比較器46的輸入負端相連，所述電壓比較器46的輸出端與3與非門42、43的輸入端57、58相連，所述充電電阻38與充電電容39串接，在其中間位置與3與非門41的輸入端55、56相連，二極體40的正端與3與非門41的輸入端55、56相連，二極體40的負端分別與3與非門42、43的輸入端57、58及電壓比較器46的輸出端相連，充電電容39用於發生短路時放電延時保護。所述3與非門42、43的輸出端通過反向器44、45與場效應管36、35的G柵極相連，所述電壓比較器46的輸入負端通過共模電阻47接地，其輸入正端通過電位器49、分壓電阻50串接在三端穩壓電源21上，通過共模電阻48接地，三端穩壓電源21提供+5V電壓，當發生短路情況下，取樣電阻37產生的設定電壓值使電壓比較器46輸出低電位，該低電位使3與非門42、43輸出端向反向器44、45輸入端提供高電位，反向器44、45輸出端向場效應管36、35的G柵極提供低電位，關斷場效應管36、35，起到了電路保護作用；在圖3中，倍壓輸出節能電路24，由倍壓電源25、限流電阻27、光電隔離耦合器29、充電二極體30、儲能電容34、下拉電阻33、鉗位二極體32、二極體54、場效應管31組成，所述光電隔離耦合器29具有輸入正極28、輸入負極51、輸出集電極52、輸出發射極53，所述輸入正極28通過限流電阻27與三端穩壓電源21的正極相連，三端穩壓電源21提供+5V電壓，所述輸入負極51與3與非門41輸出端相連，所述輸出集電極52接在串接的充電二極體30與儲能電容34之間，儲能電容34用於向場效應管31的G柵極提供導通的高電位，充電二極體30正端與倍壓電源25正極相連，儲能電容34的負端與線圈負載F、R的正端相連，充電二極體30用於向儲能電容34正嚮導通充電，在所述場效應管31的G柵極與線圈負載F、R正端之間並聯下拉電阻33、鉗位二極體32，下拉電阻33用於常態下向場效應管31的G柵極提供關斷的低電位，場效應管31的S源極與線圈負載F、R正端相連；所述兩個線圈負載F、R正端與電源22的正極之間串接截流開關二極體54。
所述倍壓輸出節能電路24的倍壓電源25輸出倍壓值為28～33V，保持線圈工作電源22輸出低壓值為12V。
所述場效應管31、35、36均採用IRF3808型場效應管。
所述三個3與非門41、42、43採用74HC10型3與非門。
所述光電隔離耦合器29採用P521-1型光電隔離耦合器。
線圈負載F、R啟動時，微控制器20控制3與非門41提供低電位，所述光電隔離耦合器29輸入端導通，輸出端導通，儲能電容34向場效應管31的G柵極提供導通的高電位，場效應管31的D漏極和S源極導通，此時，所述場效應管36、35必有一路處於導通狀態，倍壓電位作用在線圈負載F、R正端，線圈負載F、R接通，這時，微控制器20控制3與非門41定時低電位5～10ms後產生高電位，光電隔離耦合器29輸入端無驅動電流，其輸出集電極52與輸出發射極53關斷，下拉電阻33下拉電位使場效應管31關斷，完成倍壓啟動，在倍壓啟動狀態下，二極體54負極電位高於正極電位，處於關閉狀態，倍壓電位關斷後，二極體54導通，線圈負載F、R處於低壓保持導通工作狀態；當發生短路情況下，電壓比較器46向3與非門41輸出低電位，3與非門41輸出端向光電隔離耦合器29的輸入負極51提供高電位，光電隔離耦合器29立即關斷，場效應管31亦關斷，對倍壓輸出節能電路24進行電保護。
權利要求1.一種電子脈動器控制電路，含有一個微控制器(20)、一個電源(22)、一個三端穩壓電源(21)、兩個線圈負載(F)、(R)，保險(26)、兩個用於開關的場效應管(36)、(35)，其具有D漏極、S源極和G柵極，兩個線圈負載(F)、(R)正端與電源(22)的正極相連，兩個線圈負載(F)、(R)的負端分別與場效應管(36)、(35)的D漏極相連，所述兩個場效應管(36)、(35)的S源極並連，通過保險(26)的負極接地，其特徵在於，所述電子脈動器控制電路還包括短路保護電路(23)，由兩個場效應管(36)、(35)，取樣電阻(37)、三個3與非門(41)、(42)、(43)，反向器(44)、(45)，分壓電阻(50)、共模電阻(47)、(48)，電位器(49)、電壓比較器(46)、充電電阻(38)、充電電容(39)、二極體(40)組成，所述短路保護電路(23)的三個3與非門(41)、(42)、(43)輸入端與微控制器(20)的輸出端相連，在所述兩個場效應管(36)、(35)的S源極與保險(26)之間串接一取樣電阻(37)；所述取樣電阻(37)用於產生設定電壓值，其通過場效應管(36)、(35)的S源極與電壓比較器(46)的輸入負端相連，所述電壓比較器(46)的輸出端與3與非門(42)、(43)的輸入端(57)、(58)相連，所述充電電阻(38)與充電電容(39)串接，在其中間位置與3與非門(41)的輸入端(55)、(56)相連，二極體(40)的正端與3與非門(41)的輸入端(55)、(56)相連，二極體(40)的負端分別與3與非門(42)、(43)的輸入端(57)、(58)及電壓比較器(46)的輸出端相連，充電電容(39)用於發生短路時放電延時保護，所述3與非門(42)、(43)的輸出端通過反向器(44)、(45)與場效應管(36)、(35)的G柵極相連，所述電壓比較器(46)的輸入負端通過共模電阻(47)接地，其輸入正端通過電位器(49)、分壓電阻(50)串接在三端穩壓電源(21)上，通過共模電阻(48)接地，取樣電阻(37)產生設定電壓值，使電壓比較器(46)輸出低電位，該低電位通過3與非門(42)、(43)和反向器(44)、(45)向場效應管(36)、(35)開關輸送關斷信號；倍壓輸出節能電路(24)，由倍壓電源(25)、限流電阻(27)、光電隔離耦合器(29)、充電二極體(30)、儲能電容(34)、下拉電阻(33)、鉗位二極體(32)、二極體(54)、場效應管(31)組成，所述光電隔離耦合器(29)具有輸入正極(28)、輸入負極(51)、輸出集電極(52)、輸出發射極(53)，所述輸入正極(28)通過限流電阻(27)與三端穩壓電源(21)的正極相連，輸入負極(51)與3與非門(41)輸出端相連，所述輸出集電極(52)接在串接的充電二極體(30)與儲能電容(34)之間，儲能電容(34)用於向場效應管(31)的G柵極提供導通的高電位，充電二極體(30)正端與倍壓電源(25)正極相連，儲能電容(34)的負端與線圈負載(F)、(R)的正端相連，充電二極體(30)用於向儲能電容(34)正嚮導通充電，在所述場效應管(31)的G柵極與線圈負載(F)、(R)正端之間並聯下拉電阻(33)、鉗位二極體(32)，下拉電阻(33)用於常態下向場效應管(31)的G柵極提供關斷的低電位，場效應管(31)的S源極與線圈負載(F)、(R)正端相連；所述兩個線圈負載(F)、(R)正端與電源(22)的正極之間串接截流開關二極體(54)。
2.根據權利要求1所述電子脈動器控制電路，其特徵在於所述倍壓輸出節能電路(24)的倍壓電源(25)輸出倍壓值為28～33V，保持線圈工作電源(22)輸出低壓值為12V，三端穩壓電源(21)輸出電壓為+5V。
3.根據權利要求1所述的電子脈動器控制電路，其特徵在於所述場效應管(31)、(35)、(36)均採用IRF3808型場效應管。
4.根據權利要求1所述的電子脈動器控制電路，其特徵在於所述三個3與非門(41)、(42)、(43)採用74HC10型3與非門。
5.根據權利要求1所述的電子脈動器控制電路，其特徵在於所述光電隔離耦合器(29)採用P521-1型光電隔離耦合器。
專利摘要本實用新型公開了一種電子脈動器控制電路，旨在提供一種工作可靠性、穩定性和適應性強、節能的電子脈動器控制電路，它含有一個微控制器、一個電源、一個三端穩壓電源、兩個線圈負載、兩個用於開關的場效應管。所述電子脈動器控制電路還包括短路保護電路(23)和倍壓輸出節能電路(24)，短路保護電路通過電壓比較器和3與非門提供保護信號，倍壓輸出節能電路通過光電隔離耦合器和場效應管提供瞬間倍壓啟動電位。本實用新型應用於機械化擠奶設備系統。
文檔編號A01J5/16GK2850264SQ200520021090

公開日2006年12月27日 申請日期2005年6月23日 優先權日2005年6月23日
發明者王軍, 蔡曉華, 楊存志, 劉俊傑, 吳澤全, 程睿 申請人:黑龍江省農業機械工程科學研究院