一種低能耗防來電的保護裝置的製作方法
2023-11-10 13:06:05
本發明涉及電子技術領域，特別是涉及一種低能耗防來電的保護裝置。
背景技術：
部分工具在使用時，會遇到電池包護、電池沒電的情況，如果沒有相應的保護功能，例如復位保護功能時，換電池包的時候工具處於開啟狀態，可能會損壞加工的部件，嚴重的可能會造成人身傷害。特別是對角磨，圓鋸等切割類的電動工具，高速旋轉的鋸片具有相當的危險性，所以在各國的安全規範有相應的要求，防範忽然斷電又忽然來電的情況下保證使用者的人身安全。
為了解決這種上述問題，對交流和直流工具來說使用一個大電流通斷開關來實現工具的電源控制，開關需要經過大電流，比如18V槍鑽，額定工作電流20-30A，最大電流約40-50A。開關的成本比較高，體積比較大。另外，通過單一的大電流通斷開關，不能實現工具同時具備自鎖功能和斷電保護功能。但是對大部分電動工具來說，開關不能自鎖使用不方便，這樣就需要開關自鎖的情況依然能實現斷電保護功能。
對於市電交流類無刷電機工具來說，可以通過一個信號開關來實現，信號開關將控制器中的控制晶片的啟動指令傳輸到電機。控制晶片中帶有判斷程序，如斷電後再來電，控制信號開關處於低電平狀態，此時控制晶片的啟動指令無法傳輸到電機，此時需要再一次機械觸發信號開關來實現正常工作。
但是，現有技術中對於使用低壓直流無刷電機工具來說，如果使用單一的信號開關，會存在控制器一直導通，待機損耗較大的問題(一般為10-20mA)。
由此可見，如何在實現開關自鎖和斷電保護雙重功能的情況下降低待機損耗的問題是本領域技術人員亟待解決的問題。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種低能耗防來電的保護裝置，用於在實現開關自鎖和斷電保護雙重功能的情況下降低待機損耗。
為解決上述技術問題，本發明提供一種低能耗防來電的保護裝置，設置於電源與電機之間的迴路上，包括用於控制所述電機啟停的控制器，所述控制器具體包括控制晶片和用於觸發所述控制晶片向所述電機發送所述啟動指令的信號開關、設置於所述控制器和所述電源之間，用於將所述控制器接通或斷開所述電源的控制器電源開關。
優選地，所述控制器為所述電機自帶的控制器。
優選地，所述電機包括無霍爾無刷電機或有霍爾無刷電機。
優選地，所述控制器電源開關為包括滑鼠開關的微動開關或磁鐵加幹簧管形式的開關。
優選地，所述信號開關為包括滑鼠開關的微動開關或磁鐵加幹簧管形式的開關。
優選地，所述控制器電源開關與所述信號開關為分體獨立設置。
優選地，所述控制器電源開關與所述信號開關為一體設置。
優選地，還包括與濾波電容串聯連接的濾波電容開關，所述濾波電容開關為機械式觸發開關，且由所述電源的插入動作信號或拔出動作信號觸發。
優選地，所述濾波電容開關的第一端與所述濾波電容的第一端連接，所述濾波電容開關的第二端與所述電源的正極連接，所述濾波電容的第二端與所述電源的負極連接。
本發明所提供的低能耗防來電的保護裝置，設置在電源和電機之間，具體包括用於控制電機啟停的控制器，控制器具體包括控制晶片和用於觸發控制晶片向電機發送啟動指令的信號開關、設置於控制器和電源之間，用於將控制器接通或斷開電源的控制器電源開關。當突然斷電時，控制器和電機由於無法從電源處得到電能，因而無法正常工作，當恢復供電後，控制器和電機都可以從電源處得到電能，但是控制器無法自動向電機發送啟動指令，必須在信號開關的觸發下才可以向電機發送啟動指令，因此，只要信號開關不被觸發，則電機就不會自啟動，只有再次觸發信號開關，才能讓電機重新接收到控制晶片的啟動指令以恢復啟動。另外，在不使用電機時，可以通過控制器電源開關切斷電源與控制器的連接。因此，該裝置同時實現了降低控制器的待機損耗以及自鎖和斷電保護雙重功能。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例，下面將對實施例中所需要使用的附圖做簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發明提供的一種低能耗防來電的保護裝置的結構圖；
圖2為本發明提供的一種低能耗防來電的保護裝置應用於無霍爾無刷電機的結構圖；
圖3為本發明提供的一種低能耗防來電的保護裝置應用於有霍爾無刷電機的結構圖；
圖4為本發明提供的另一種低能耗防來電的保護裝置應用於無霍爾永磁電機的結構圖；
圖5為本發明提供的另一種低能耗防來電的保護裝置應用於有霍爾無刷電機的結構圖；
圖6為本發明提供的另一種低能耗防來電的保護裝置應用於無霍爾無刷電機的結構圖；
圖7為本發明提供的另一種低能耗防來電的保護裝置應用於有霍爾無刷電機的結構圖；
圖8為本發明提供的另一種低能耗防來電的保護裝置應用於無霍爾永磁電機的結構圖；
圖9為本發明提供的另一種低能耗防來電的保護裝置應用於有霍爾無刷電機的結構圖。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下，所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護範圍。
本發明的核心是提供一種低能耗防來電的保護裝置。
為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步的詳細說明。
圖1為本發明提供的一種低能耗防來電的保護裝置的結構圖。如圖1所示，設置於電源1與電機2之間的迴路上，包括用於控制電機2啟停的控制器3，控制器3具體包括控制晶片30和用於觸發所述控制晶片向所述電機發送所述啟動指令的信號開關5，控制晶片30通過信號開關5向電機2發送啟動指令、設置於控制器3和電源1之間，用於將控制器3接通或斷開電源1的控制器電源開關4，控制晶片30在檢測到電源1的供電狀態由接通變為斷開時控制信號開關5斷開。
可以理解的是，圖1隻是一種示意圖，並不是一種具體的電路結構圖，目的是為了讓本領域技術人員更加清楚本發明提供的技術方案。在具體實施中，低能耗防來電的保護裝置可以設置在多種類型的電動工具中，具體方式如下。電機2通過電源1提供的電能實現將電能轉換為機械能，帶動機械部件轉動。當電源1出現斷電時，如果電機2與電源直接相連，則當電機2突然恢復供電時，則電機2就會恢復運行，此時，如果工作人員未及時發現，則有可能造成工具損壞，甚至造成人身傷害。因此，在電源1和電機2之間設置本發明提供的低能耗防來電的保護裝置。控制器3的作用是根據用戶設置的參數控制電機的轉速，運行時間等參數。在控制器3與電源之間設置控制器電源開關4，在控制器電源開關4接通的情況下，控制器3處於通電狀態(待機狀態或工作狀態)，在控制器電源開關4斷開的情況下，控制器3處於斷電狀態。由此可見，通過操作控制器電源開關4就可以控制控制器3的狀態，能夠在不使用控制器3的情況下，徹底斷開控制器3與電源1的連接，不僅節約電能、降低功耗，而且延長了控制器3的壽命。
當控制器3在接通電源的情況下，電機2並不是馬上就開始工作，而是控制器3的控制晶片30需要在信號開關5的觸發下才能將啟動指令發送給電機2。由此可見，如果信號開關5沒有被觸發，則控制晶片30得不到信號開關5的觸發信號，也無法向電機2發送啟動指令，那麼電機2也無法進入工作狀態。更為重要的是，只要控制器3檢測到電源1由供電狀態變為斷電狀態，則都需要信號開關5的觸發才能將啟動指令發送給電機2，因此，無論在什麼樣的情況下，只要恢復供電，則電機2並不是自啟動，實現了自鎖的功能和斷電保護功能。。需要說明的是，本發明中電機2隻有在接收到控制晶片30的啟動指令時才能正常運行。
可以理解的是，信號開關5和控制器電源開關4獨立運行互不影響，但是安全起見，在具體實施中，先開啟控制器電源開關4，再開啟信號開關5。
本實施例提供的低能耗防來電的保護裝置，設置在電源和電機之間，具體用於控制電機啟停和的控制器，控制器具體包括控制晶片和用於觸發控制晶片向電機發送啟動指令的信號開關、設置於控制器和電源之間，用於將控制器接通或斷開電源的控制器電源開關。當突然斷電時，控制器和電機由於無法從電源處得到電能，因而無法正常工作，當恢復供電後，控制器和電機都可以從電源處得到電能，但是控制器無法自動向電機發送啟動指令，必須在信號開關的觸發下才可以向電機發送啟動指令，因此，只要信號開關不被觸發，則電機就不會自啟動，只有再次觸發信號開關，才能讓電機重新接收到控制晶片的啟動指令以恢復啟動。另外，在不使用電機時，可以通過控制器電源開關切斷電源與控制器的連接。因此，該裝置同時實現了降低控制器的待機損耗以及自鎖和斷電保護雙重功能。
在上述實施例中，控制器3可以為單獨的控制器也可以採用電機自帶的控制器。因此，在上述實施例的基礎上，作為一種優選的實施方式，控制器3為電機自帶的控制器。採用電機自帶的控制器不僅節約成本，而且還降低了對控制器軟體邏輯的編寫，更有利於電動工具的小型化。
在上述實施例的基礎上，電機2包括無霍爾無刷電機或有霍爾無刷電機。
在具體實施中，無論是有霍爾無刷電機還是無霍爾無刷電機都可以採用上述低能耗防來電的保護裝置。具體實施方式參見上文，這裡不再贅述。
在上述實施例的基礎上，控制器電源開關4為包括滑鼠開關的微動開關或磁鐵加幹簧管形式的開關。
在上述實施例的基礎上，信號開關5為包括滑鼠開關的微動開關或磁鐵加幹簧管形式的開關。
可以理解的是，採用何種形式的開關可以根據實際情況來選擇，只要能夠實現上述實施例的功能即可。例如，信號開關5可以為磁鐵加幹簧管形式的開關，當裝在開關推鈕上的磁鐵接近幹簧管固定距離，幹簧管就導通，離開幹簧管固定距離，幹簧管斷開。
在上述實施例的基礎上，控制器電源開關4與信號開關5為分體獨立設置。
在上述實施例的基礎上，控制器電源開關4與信號開關5為一體設置。
在具體實施中，控制器電源開關4可以與信號開關5為分體結構設置，即控制器電源開關4和信號開關5不是設置在同一個部件上；另外，控制器電源開關4可以與信號開關5為一體結構設置，即控制器電源開關4和信號開關5設置在同一個部件上。需要說明的是，無論是分體設置還是一體設置，兩個開關都是獨立的，互不影響。
圖2為本發明提供的一種低能耗防來電的保護裝置應用於無霍爾無刷電機的結構圖。圖3為本發明提供的一種低能耗防來電的保護裝置應用於有霍爾無刷電機的結構圖。圖4為本發明提供的另一種低能耗防來電的保護裝置應用於無霍爾永磁電機的結構圖。圖5為本發明提供的另一種低能耗防來電的保護裝置應用於有霍爾無刷電機的結構圖。
圖2-圖5中，電源可以為電池包，電壓範圍為10V-80V，控制器3的前端設置有DC-DC轉換器，將電源的電源轉換為9V-15V，當控制器電源開關K1斷開時，控制器3沒有功耗，當控制器電源開關K1接通時，控制器3處於待機狀態，信號開關K2有兩種狀態，一種是斷開狀態，另一種是接通狀態，當斷開時，控制器3中的控制晶片無法向電機2提供啟動指令，電機2無法運行；當接通時，控制器3中的控制晶片能夠向電機2提供啟動指令，電機2能夠運行。圖2和圖4的區別在於，控制器電源開關K1和信號開關K2的形式不同，圖3和圖5的區別在於，控制器電源開關K1和信號開關K2的形式不同。
在具體實施中，控制器3的供電迴路上還設置有濾波電容C1，濾波電容C1的作用是消除電機旋轉時產生的交流脈動波紋對控制3的影響，實現平滑直流輸出。但是使用濾波電容C1會產生一個問題，在K1，K2處於閉合狀態時，拔掉電源(電池包或直流電源)，此時濾波電容C1中仍儲存有微量的電量，這個電量會供應給控制器3工作一段時間，如若干秒以內，在此時間內電機2的輸出未停止(即電機2仍在制動過程中未停止運行)，此時如果重新插上電源(電池包或接回直流電源)，則電機2將重新恢復工作，工具未能實現斷電保護功能。
為了防止上述問題，在本實施例在上述實施例的基礎上，還包括與濾波電容C1串聯連接的濾波電容開關K3，濾波電容開關K3為機械式觸發開關，且由電源的插入動作信號或拔出動作信號觸發。
本實施例中，濾波電容開關K3，在電源1(電池包或直流電源)與電機2斷開時濾波電容開關K3也斷開，切斷濾波電容C1與控制器3的迴路，確保控制器3斷電，這樣即使電池包(直流電源)馬上接回，工具也不會恢復工作，只能再次開啟控制器電源開關K1與信號開關K2來啟動電機2。濾波電容開關K3開關的形式是機械式觸發開關，由電源1插入信號或拔出信號觸發，例如電池包或直流電源插接口的機械結構接通或斷開，即電池包插入(直流電源接通)就處於閉合狀態，電池包拔出(直流電源斷開)就處於斷開狀態。
作為一種優選地實施方式，濾波電容開關K3的第一端與濾波電容C1的第一端連接，濾波電容開關C3的第二端與電源1的正極連接，濾波電容C1的第二端與電源1的負極連接。
本實施例通過對濾波電容串聯濾波電容開關，能夠克服濾波電容在短時間內向控制器供電的缺點，從而避免了重新插上電源時電機重新恢復工作的問題，使得工具完全實現了斷電保護的功能。
圖6為本發明提供的另一種低能耗防來電的保護裝置應用於無霍爾無刷電機的結構圖。圖7為本發明提供的另一種低能耗防來電的保護裝置應用於有霍爾無刷電機的結構圖。圖8為本發明提供的另一種低能耗防來電的保護裝置應用於無霍爾永磁電機的結構圖。圖9為本發明提供的另一種低能耗防來電的保護裝置應用於有霍爾無刷電機的結構圖。圖6-圖9與圖2-圖5相互對應，本實施例不再贅述。
以上對本發明所提供的低能耗防來電的保護裝置進行了詳細介紹。說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對於實施例公開的裝置而言，由於其與實施例公開的方法相對應，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法部分說明即可。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護範圍內。
專業人員還可以進一步意識到，結合本文中所公開的實施例描述的各示例的單元及算法步驟，能夠以電子硬體、計算機軟體或者二者的結合來實現，為了清楚地說明硬體和軟體的可互換性，在上述說明中已經按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以硬體還是軟體方式來執行，取決於技術方案的特定應用和設計約束條件。專業技術人員可以對每個特定的應用來使用不同方法來實現所描述的功能，但是這種實現不應認為超出本發明的範圍。
結合本文中所公開的實施例描述的方法或算法的步驟可以直接用硬體、處理器執行的軟體模塊，或者二者的結合來實施。軟體模塊可以置於隨機存儲器(RAM)、內存、只讀存儲器(ROM)、電可編程ROM、電可擦除可編程ROM、寄存器、硬碟、可移動磁碟、CD-ROM、或技術領域內所公知的任意其它形式的存儲介質中。