一种电机保护电路及其控制方法与流程

1.本技术涉及电机保护领域，尤其涉及一种电机保护电路及其控制方法。


背景技术：

2.在仪器设备中通常采用单片机作为控制器，单片机控制电机运转，电机带动丝杆推动滑块运行时会有运行的限度，在临界点时需要给单片机一个反馈信号，代表滑块已经运动到临界点，不能再继续运行或需要电机反向运行。在现有技术下，通常在临界点设置接触开关，接触开关连接到单片机，在滑块触发接触开关时输出运动到位信号给单片机以指示滑块运动到位，从而使单片机控制电机停转或反向运转。但是在单片机出现问题（包括单片机自身故障或单片机受到外界干扰等）时，这些接触开关的反馈信号无法被单片机接收到，导致电机继续运行使滑块与仪器的其他结构发生碰撞，进而导致仪器受损。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术提供一种电机保护电路及其控制方法，以解决现有技术提供的单片机控制电机运转电路中，由于单片机出现问题导致运动到位信号无法被接收到，使电机无法停止运行并最终给仪器造成损害的问题。
4.下文中将给出关于本技术的简要概述，以便提供关于本技术的某些方面的基本理解。应当理解，此概述并不是关于本技术的穷举性概述。它并不是意图确定本技术的关键或重要部分，也不是意图限定本技术的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
5.根据本技术的第一方面，提供了一种电机保护电路，包括接触开关和电源控制电路，所述接触开关与所述电源控制电路电性连接，所述电源控制电路与电机控制接口的电源端电性连接，所述电源控制电路根据所述接触开关输出的信号控制所述电机控制接口的电源端与第一供电电源的通断，所述第一供电电源与所述电源控制电路电性连接。
6.在一些实施例中，所述电机保护电路还包括单片机和电源切换电路，所述单片机与所述接触开关和所述电源切换电路电性连接，所述电源切换电路与所述电机控制接口的电源端电性连接，所述单片机根据所述接触开关输出的信号，通过电源切换电路控制所述电机控制接口的电源端与第二供电电源的通断，所述第二供电电源与所述电源切换电路电性连接。
7.进一步的，所述电机保护电路还包括与所述单片机电性连接的电机反向控制电路，当所述单片机控制所述电机控制接口的电源端与第二供电电源连通时，所述单片机通过电机反向控制电路控制电机反转。
8.在一些实施例中，所述电源控制电路包括电性连接的逻辑芯片和控制开关，所述接触开关包括第一接触开关和第二接触开关，所述逻辑芯片分别和所述第一接触开关以及第二接触开关电性连接，且在接收到所述第一接触开关或所述第二接触开关输出的接触到位信号时，控制所述控制开关断开；
所述控制开关分别和所述第一供电电源以及所述电机控制接口的电源端电性连接。
9.进一步的，所述控制开关为pmos管，所述逻辑芯片和所述pmos管之间连接有第三光耦隔离器；所述第一接触开关和所述第二接触开关的正极分别与所述逻辑芯片的输入端电性连接，所述第一接触开关的正极通过第一上拉电阻和第一接触开关电源电性连接，所述第二接触开关的正极通过第二上拉电阻和第二接触开关电源电性连接，所述第一接触开关和所述第二接触开关的负极均接地；所述逻辑芯片的输出端通过第一限流电阻和所述第三光耦隔离器的输入正极电性连接，所述第三光耦隔离器的输入负极和输出负极均接地；所述第三光耦隔离器的输出正极通过第一分压电阻和所述pmos管的栅极电性连接，所述pmos管的栅极通过第二分压电阻和所述第一供电电源电性连接，所述pmos管的源极和所述第一供电电源电性连接，所述pmos管的漏极和所述电机控制接口的电源端电性连接。
10.在一些实施例中，所述第一接触开关和所述第二接触开关的正极分别和所述单片机的输入端电性连接；所述电源切换电路包括切换开关和继电器，所述切换开关和所述继电器的线圈电性连接，所述继电器的常开触点的两端分别和所述电机控制接口的电源端以及所述第二供电电源电性连接。
11.进一步地，所述切换开关为nmos管，所述nmos管和所述单片机之间连接有第二光耦隔离器；所述单片机的输出端和所述第二光耦隔离器的输入负极电性连接，所述第二光耦隔离器的输入正极通过第二限流电阻和第二光耦隔离器输入端电源电性连接，所述第二光耦隔离器的输出正极和第二光耦隔离器输出端电源电性连接，所述第二光耦隔离器的输出负极通过第三分压电阻接地；所述第二光耦隔离器的输出负极同时通过第四分压电阻连接到nmos管的栅极，所述nmos管的源极接地，所述nmos管的漏极连接到继电器线圈的负极，所述继电器线圈的正极连接到所述第二供电电源。
12.在一些实施例中，所述单片机通过第一光耦隔离器和所述电机控制接口的方向控制端电性连接，所述单片机的输出端和所述第一光耦隔离器的输入负极电性连接，所述第一光耦隔离器的输入正极通过第三限流电阻和第一光耦隔离器输入端电源电性连接，所述第一光耦隔离器的输出正极通过第五分压电阻和第一光耦隔离器输出端电源电性连接，所述第一光耦隔离器的输出正极同时和所述电机控制接口的方向控制端电性连接，所述第一光耦隔离器的输出负极接地。
13.根据本技术的第二方面，提供了一种如本技术第一方面所述的电机保护电路的控制方法，包括如下步骤：s1：检测电源控制电路是否接收到第一接触开关或第二接触开关发送的接触到位信号，若接收到所述接触到位信号，则控制所述电机控制接口的电源端与所述第一供电电源断开；
s2：单片机检测是否接收到第一接触开关或第二接触开关发送的接触到位信号，若所述单片机未接收到所述接触到位信号，则进行自检复位；若所述单片机接收到所述接触到位信号或自检复位后接收到所述接触到位信号，则控制电机控制接口的电源端与所述第二供电电源连通并使电机反向运转；s3：电机反向运转后，所述第一接触开关和所述第二接触开关停止发送接触到位信号，所述电源控制电路控制所述电机控制接口的电源端与所述第一供电电源连通，所述单片机控制所述电机控制接口的电源端与所述第二供电电源断开。
14.在一些实施例中，所述步骤s2中，所述单片机进行自检复位包括：软件复位所述单片机并判断所述单片机是否能够接收到所述接触到位信号，若能接收到所述接触到位信号，则所述单片机复位成功；若经过多次软件复位后所述单片机仍无法接收到所述接触到位信号，则所述单片机复位失败。
15.本技术提供的电机保护电路及其控制方法，将接触开关连接到电源控制电路，在接触开关被触发时，由电源控制电路控制第一供电电源与电机控制接口的电源端断开，实现电机保护；接触开关同时向单片机发送接触到位信号，在单片机正常的情况下，其通过电源切换电路控制第二供电电源与电机控制接口的电源端连通，从而恢复电机供电，单片机同时控制电机反向转动，使接触开关解除触发后，切换回第一供电电源供电，使电机恢复正常运转。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本技术的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本技术的主旨。
17.图1为本技术实施例提供的一种电机保护电路的原理图；图2为本技术实施例提供的一种电机保护电路的结构图；图3为本技术实施例提供的一种电机保护电路的控制方法的流程图。
具体实施方式
18.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行描述。
19.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本技术的描述中诸如“第一”、“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方
法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
20.再者，本技术中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。
21.下文中将结合附图对本技术的示例性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施例的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中可以做出很多特定于实施例的决定，以便实现开发人员的具体目标，并且这些决定可能会随着实施例的不同而有所改变。
22.在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本技术，在附图中仅仅示出了与根据本技术的方案密切相关的装置结构，而省略了与本技术关系不大的其他细节。
23.应理解的是，本技术并不会由于如下参照附图的描述而只限于所描述的实施形式。在本文中，在可行的情况下，实施例可以相互组合、不同实施例之间的特征替换或借用、在一个实施例中省略一个或多个特征。
24.图1为本技术实施例提供的一种电机保护电路的原理图；图2为本技术实施例提供的一种电机保护电路的结构图。
25.请参见图1和图2，本技术实施例提供的电机保护电路，包括接触开关和电源控制电路，所述接触开关与所述电源控制电路电性连接，所述电源控制电路与电机控制接口cn20的电源端电性连接，所述电源控制电路根据所述接触开关输出的信号控制所述电机控制接口cn20的电源端与第一供电电源的通断，所述第一供电电源与所述电源控制电路电性连接。
26.具体地，本技术实施例中，所述电源控制电路包括电性连接的逻辑芯片u4和控制开关，接触开关包括第一接触开关cn3和第二接触开关cn4，逻辑芯片u4分别和第一接触开关cn3以及第二接触开关cn4电性连接，且在接收到第一接触开关cn3或第二接触开关cn4输出的接触到位信号时，控制控制开关断开，其中所述接触到位信号为指示第一接触开关cn3或第二接触开关cn4被碰触的信号；所述控制开关分别和第一供电电源以及电机控制接口cn20的电源端电性连接。
27.优选地，本技术实施例中，所述控制开关为pmos管q3，所述逻辑芯片u4和所述pmos管q3之间连接有第三光耦隔离器u3；所述第一接触开关cn3和第二接触开关cn4的正极分别与逻辑芯片u4的输入端电性连接，第一接触开关cn3的正极通过第一上拉电阻r74和第一接触开关电源电性连接，第二接触开关cn4的正极通过第二上拉电阻r78和第二接触开关电源电性连接，第一接触开关cn3和第二接触开关cn4的负极均接地；所述逻辑芯片u4的输出端通过第一限流电阻r75和第三光耦隔离器u3的输入正极电性连接，第三光耦隔离器u3的输入负极和输出负极均接地；所述第三光耦隔离器u3的输出正极通过第一分压电阻r76和pmos管q3的栅极电性连接，pmos管q3的栅极通过第二分压电阻r77和第一供电电源电性连接，pmos管q3的源极和第一供电电源电性连接，pmos管q3的漏极和电机控制接口cn20的电源端电性连接。
28.本技术实施例中，所述第三光耦隔离器u3用于实现逻辑芯片u4与pmos管q3之间的隔离，防止第一供电电源对逻辑芯片u4及其他弱电元器件的干扰，并防止大的电流或电压
冲击造成元器件损坏。
29.本技术实施例中，在所述第一接触开关cn3或第二接触开关cn4被触发时，第一接触开关cn3或第二接触开关cn4的正极输出低电平的接触到位信号至逻辑芯片u4，逻辑芯片u4在接收到接触到位信号后输出低电平，第三光耦隔离器u3的输出正极与输出负极截止，pmos管q3的栅极为高电平，pmos管q3截止，第一供电电源与电机控制接口cn20的电源端断开。
30.本技术实施例中，在所述第一接触开关cn3与第二接触开关cn4均未触发时，由于第一上拉电阻r74和第二上拉电阻r78的作用，第一接触开关cn3与第二接触开关cn4的正极均输出高电平，逻辑芯片u4输出端输出高电平，光耦隔离器u3的输入正极与输入负极有压差使得内部连接的发光二极管发光，光耦隔离器u3的输出正极与输出负极导通，pmos管q3的栅极为低电平，pmos管q3导通，第一供电电源与电机控制接口cn20的电源端连通，电机正常运转。
31.本技术实施例中，所述电机保护电路还包括单片机u13和电源切换电路，所述单片机u13与所述接触开关和所述电源切换电路电性连接，所述电源切换电路与所述电机控制接口cn20的电源端电性连接，所述单片机根据所述接触开关输出的信号，通过电源切换电路控制所述电机控制接口cn20的电源端与第二供电电源的通断，所述第二供电电源与所述电源切换电路电性连接。
32.具体地，所述第一接触开关cn3和第二接触开关cn4的正极分别和单片机u13的输入端电性连接；所述电源切换电路包括切换开关和继电器k1，所述切换开关和所述继电器k1的线圈电性连接，所述继电器k1的常开触点的两端分别和所述电机控制接口cn20的电源端以及所述第二供电电源电性连接。
33.优选地，本技术实施例中，所述切换开关可以为nmos管q2，所述nmos管q2和单片机u13之间连接有第二光耦隔离器u2；所述单片机u13的输出端和所述第二光耦隔离器u2的输入负极电性连接，所述第二光耦隔离器u2的输入正极通过第二限流电阻r71和第二光耦隔离器输入端电源电性连接，所述第二光耦隔离器u2的输出正极和第二光耦隔离器输出端电源电性连接，所述第二光耦隔离器u2的输出负极通过第三分压电阻r73接地；所述第二光耦隔离器u2的输出负极同时通过第四分压电阻r72连接到nmos管q2的栅极，所述nmos管q2的源极接地，所述nmos管q2的漏极连接到继电器k1线圈的负极，所述继电器k1线圈的正极连接到第二供电电源。
34.本技术实施例中，所述第二光耦隔离器u2用于实现单片机u13与nmos管q2之间的隔离，防止第二供电电源对单片机u13及其他弱电元器件的干扰，防止大的电流或电压冲击造成元器件损坏。
35.本技术实施例中，在所述第一接触开关cn3或第二接触开关cn4向单片机u13输入低电平的接触到位信号后，单片机u13输出低电平的电源切换信号，第二光耦隔离器u2的输入正极与输入负极有压差使得内部连接的发光二极管发光，第二光耦隔离器u2的输出正极与输出负极导通，nmos管q2的栅极为高电平，nmos管q2导通，继电器k1的线圈得电，继电器k1的常开触点闭合，电机控制接口cn20的电源端与第二供电电源连通。
36.进一步的，本技术实施例中，所述电机保护电路还包括与单片机u13电性连接的电
机反向控制电路，当单片机u13控制电机控制接口cn20的电源端与第二供电电源连通时，单片机u13通过电机反向控制电路控制电机反转。所述电机反向控制电路包括分别与单片机u13和电机控制接口cn20的方向控制端电性连接的第一光耦隔离器u12。所述单片机u13输出端和第一光耦隔离器u12的输入负极电性连接，第一光耦隔离器u12的输入正极通过第三限流电阻r80和第一光耦隔离器u12输入端电源电性连接，第一光耦隔离器u12的输出正极通过第五分压电阻r79和第一光耦隔离器u12输出端电源电性连接，第一光耦隔离器u12的输出正极同时和电机控制接口cn20的方向控制端电性连接，第一光耦隔离器u12的输出负极接地。
37.当单片机u12控制所述电机控制接口的电源端与第二供电电源连通时，所述单片机u12同时输出低电平的反向信号，第一光耦隔离器u12的输出正极与输出负极导通，第一光耦隔离器u12的输出正极输出低电平信号到电机控制接口cn20的方向控制端，从而控制电机反向运转。
38.在本技术实施例提供的电机保护电路的基础上，本技术实施例还提供了一种应用于前述电机保护电路的控制方法，如图3所示，具体包括如下步骤：s1：检测电源控制电路是否接收到第一接触开关或第二接触开关发送的接触到位信号，若接收到接触到位信号，则控制电机控制接口的电源端与第一供电电源断开。
39.本技术实施例中，若电源控制电路接收到第一接触开关cn3或第二接触开关cn3发送的接触到位信号，则说明电机带动运行的装置例如滑块已经运行到了临界点，继续运行会导致滑块与仪器的其他结构发生碰撞，进而导致仪器受损，因此需要控制电机停止或使其反向运行。现有技术中多采用单片机对电机运行进行控制，但是如背景技术中所述，在单片机发生故障或受到外界干扰的情况下，其无法对电机进行及时的控制，因此，本技术实施例采用了电源控制电路对电机电源进行控制，并使电源控制电路能够在接收到第一接触开关cn3或第二接触开关cn4发送的接触到位信号时，控制电机控制接口cn20的电源端与第一供电电源断开，从而使电机停止工作，实现电机保护。
40.s2：单片机检测是否接收到第一接触开关或第二接触开关发送的接触到位信号，若单片机未接收到接触到位信号，则进行自检复位；若单片机接收到接触到位信号或自检复位后接收到接触到位信号，则控制电机控制接口的电源端与第二供电电源连通并使电机反向运转。
41.本技术实施例中，在接触开关向电源控制电路发送接触到位信号的同时或者之后，接触开关也会向单片机u13发送接触到位信号。由于单片机u13可能出现故障或由于其他外界干扰导致无法接收到所述接触到位信号，因此，单片机u13需要首先检测是否接收到第一接触开关cn3或第二接触开关cn4发送的接触到位信号，若单片机u13未接收到接触到位信号，说明单片机u13确实可能存在故障或外界干扰等问题，为进一步判断单片机的问题类型，可以对单片机u13进行自检复位，若单片机u13能够复位成功，则说明前述存在的问题可能为外部干扰，若单片机u13无法复位成功，则说明前述存在的问题有较大可能性为单片机u13的自身故障。
42.本技术实施例中，所述单片机u13进行自检复位可以是：软件复位单片机u13并判断单片机u13是否能够接收到接触到位信号，若能接收到接触到位信号，则单片机u13复位成功；若经过多次软件复位后单片机u13仍无法接收到接触到位信号，则单片机u13复位失
败。
43.值得注意的是，本技术实施例中，对单片机u13进行自检复位的方法并不局限于上述操作。
44.本技术实施例中，在单片机u13正常或通过自检复位恢复正常后，其可以接收到第一接触开关cn3或第二接触开关cn4发出的接触到位信号，从而能够通过电源切换电路控制电机控制接口的电源端与第二供电电源连通，从而给电机供电。此外，本技术实施例中，为解除第一接触开关cn3或第二接触开关cn4的触发，单片机u13也会同时控制电机反向运转。
45.s3：电机反向运转后，第一接触开关和第二接触开关停止发送接触到位信号，电源控制电路控制电机控制接口的电源端与第一供电电源连通，单片机控制电机控制接口的电源端与第二供电电源断开。
46.本技术实施例中，在所述电机反向运转后，滑块与接触开关的碰撞解除，第一接触开关cn3和第二接触开关cn4停止对外发送接触到位信号，电源控制电路接收到的信号由低电平切换为高电平，逻辑芯片u4输出端输出高电平，光耦隔离器u3的输入正极与输入负极有压差使得内部连接的发光二极管发光，耦隔离器u3的输出正极与输出负极导通，pmos管q3的栅极为低电平，pmos管q3导通，第一供电电源与电机控制接口cn20的电源端连通，电机恢复正常运转。
47.本技术实施例中，在第一接触开关cn3和第二接触开关cn4停止对外发送接触到位信号后，由于单片机u13接收到的信号由低电平切换为高电平，因此其也会同时控制通过电源切换电路控制电机控制接口的电源端与第二供电电源断开。
48.本技术提供的电机保护电路及其控制方法，设置有包括逻辑芯片的电源控制电路，电源控制电路根据接触开关发送的接触到位信号控制第一供电电源与电机控制接口的断开，实现电机保护；在单片机正常或通过自检复位恢复正常的情况下，单片机能够根据接触开关发送的接触到位信号控制第二供电电源与电机控制接口的连通，同时实现电机反向转动，从而使接触开关解除触发，电源控制电路在无法接收到接触到位信号的情况下控制第一供电电源与电机控制接口连通，从而使电机恢复正常运转，以实现在单片机出现问题时对电机以及仪器的保护。
49.以上所述实施例，仅为本技术的具体实施方式，用以说明本技术的技术方案，而非对其限制，本技术的保护范围并非局限于此，尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本技术的保护范围之内。