一种直流电机堵转检测电路及直流电机设备的制作方法

1.本发明涉及电机监控领域，特别是涉及一种直流电机堵转检测电路及直流电机设备。


背景技术：

2.如今大部分需要用到直流电机的系统通常都需要设置电机堵转检测电路，直流电机的控制通常使用两根线来进行，由于电机在工作过程中随着老化及现场环境变化，工作状况变化导致输出扭矩不足，出现堵转情况，导致整个回路电流激增，进而造成安全事故。
3.的防堵转功能一般采用工作步骤为：信号转换
‑
放大
‑
比较
‑
输出状态信号
‑
mcu检测后输出控制的方式工作。但这种控制方式由于需要mcu参与工作，而mcu工作需要一定的时钟周期，需要在mcu完成一个或多个指令后跳转至此控制程序逻辑入口，接管控制，这个过程可能会延迟几毫秒到几十毫秒，甚至更久，即通过mcu的软件控制杜撰检测存在一定的时间延迟，轻者损坏设备，重者已发火灾等发生严重灾害。另外如果过度依赖mcu，如果mcu程序跑飞则失去了控制能力，将带来更大隐患。
4.因此，如何解决现有技术中检测电机堵转需要mcu等处理器介入导致判断速度低下，存在安全隐患的问题，是本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种直流电机堵转检测电路及直流电机设备，以解决现有技术中检测电机堵转需要mcu等处理器介入导致判断速度低下，存在安全隐患的问题。
6.为解决上述技术问题，本发明提供一种直流电机堵转检测电路，包括电机通断组件、电机电流采样电阻、第一运算放大器及第二运算放大器；
7.所述电机通断组件连接于受控电机的输入端，用于控制所述受控电机供电电流的通断；
8.所述电机电流采样电阻与所述受控电机串联；
9.所述第一运算放大器用于放大所述电机电流采样电阻的分压值，得到第一放大分压值；
10.所述第二运算放大器用于接收所述第一放大分压值，并根据所述第一放大分压值与预设的标准分压值确定所述直流电机的工作状态，当确定所述受控电机堵转时，所述第二运算放大器的输出端发送断电信号，使所述电机通断组件切断所述受控电机的供电。
11.可选地，在所述的直流电机堵转检测电路中，还包括纹波滤波电容；
12.所述纹波滤波电容与所述电机电流采样电阻并联。
13.可选地，在所述的直流电机堵转检测电路中，所述直流电机堵转检测电路包括多个纹波滤波电容；
14.多个所述纹波滤波电容并联设置。
15.可选地，在所述的直流电机堵转检测电路中，还包括第一输入匹配电阻和/或第二
输入匹配电阻；
16.所述第一输入匹配电阻的第一端连接于所述电机电流采样电阻的第一端，所述第一输入匹配电阻的第二端连接于所述第一运算放大器的第一输入端；
17.所述第二输入匹配电阻的第一端连接于所述电机电流采样电阻的第二端，所述第二输入匹配电阻的第二端连接于所述第一运算放大器的第二输入端。
18.可选地，在所述的直流电机堵转检测电路中，还包括输出滤波电容；
19.所述输出滤波电容的第一端与所述第二运算放大器的输出端相连，所述输出滤波电容的第二端接地。
20.可选地，在所述的直流电机堵转检测电路中，所述第一运算放大器及所述第二运算放大器为lm358运算放大器。
21.可选地，在所述的直流电机堵转检测电路中，还包括输出限流电阻；
22.所述第二运算放大器的输出端通过所述输出限流电阻与所述电机通断组件信号连接。
23.可选地，在所述的直流电机堵转检测电路中，所述电机通断组件包括分压电阻、主动三极管及被动场效应管；
24.外部电源的正极分别连接于所述分压电阻的第一端及所述被动场效应管的漏极；
25.所述被动场效应管的源极连接于所述受控电机的电源输入端；
26.所述分压电阻的第二端分别连接于所述主动三极管的集电极及所述被动场效应管的栅极；
27.所述主动三极管的基极连接于所述第二运算放大器的输出端，所述主动三极管的发射极接地。
28.可选地，在所述的直流电机堵转检测电路中，还包括处理器；
29.所述处理器的输入端与所述第二运算放大器的输出端相连，用于记录所述受控电机的堵转数据。
30.一种直流电机设备，所述直流电机设备包括如上述任一种所述的直流电机堵转检测电路。
31.本发明所提供的直流电机堵转检测电路，包括电机通断组件、电机电流采样电阻、第一运算放大器及第二运算放大器；所述电机通断组件连接于受控电机的输入端，用于控制所述受控电机供电电流的通断；所述电机电流采样电阻与所述受控电机串联；所述第一运算放大器用于放大所述电机电流采样电阻的分压值，得到第一放大分压值；所述第二运算放大器用于接收所述第一放大分压值，并根据所述第一放大分压值与预设的标准分压值确定所述直流电机的工作状态，当确定所述受控电机堵转时，所述第二运算放大器的输出端发送断电信号，使所述电机通断组件切断所述受控电机的供电。
32.本发明获取所述采样电阻的电压后，直接通过逻辑电路进行控制，经过放大
‑
比较
‑
输出控制信号三步完成操作，反应速度接近光速，在电机出现大电流或者短路情下，快速自动断电，极大提升直流电机运行的安全性及稳定性；而且不依赖mcu等处理器，不用担心软件跑飞导致直流电机失去保护，进一步提升工作稳定性。本发明同时还提供了一种具有上述有益效果的直流电机设备。
附图说明
33.为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
34.图1为本发明提供的直流电机堵转检测电路的一种具体实施方式的结构示意图；
35.图2为本发明提供的直流电机堵转检测电路的另一种具体实施方式的结构示意图；
36.图3为本发明提供的直流电机堵转检测电路的又一种具体实施方式的结构示意图。
具体实施方式
37.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.本发明的核心是提供一种直流电机堵转检测电路，其一种具体实施方式的结构示意图如图1所示，称其为具体实施方式一，包括电机通断组件k1、电机电流采样电阻r3、第一运算放大器u1a及第二运算放大器u1b；
39.所述电机通断组件k1连接于受控电机m1的输入端，用于控制所述受控电机m1供电电流的通断；
40.所述电机电流采样电阻r3与所述受控电机m1串联；
41.所述第一运算放大器u1a用于放大所述电机电流采样电阻r3的分压值，得到第一放大分压值；
42.所述第二运算放大器u1b用于接收所述第一放大分压值，并根据所述第一放大分压值与预设的标准分压值确定所述直流电机的工作状态，当确定所述受控电机m1堵转时，所述第二运算放大器u1b的输出端发送断电信号，使所述电机通断组件k1切断所述受控电机m1的供电。
43.另外，所述直流电机堵转检测电路还包括第一输入匹配电阻r1和/或第二输入匹配电阻r4；
44.所述第一输入匹配电阻r1的第一端连接于所述电机电流采样电阻r3的第一端，所述第一输入匹配电阻r1的第二端连接于所述第一运算放大器u1a的第一输入端；
45.所述第二输入匹配电阻r4的第一端连接于所述电机电流采样电阻r3的第二端，所述第二输入匹配电阻r4的第二端连接于所述第一运算放大器u1a的第二输入端。
46.所述第一输入匹配电阻r1及所述第二输入匹配电阻r4与所述第一运算放大器u1a串联，与所述电机电流采样电阻r3并联，增加所述第一运算放大器u1a所在分路的电阻，减小电流，使所述第一运算放大器u1a的工作状态更接近理想状态，提高所述第一放大分压值的精准度。所述第一输入匹配电阻r1集所述第二输入匹配电阻r4可以同时设置，也可以只设置其中之一，图1中为两输入匹配电阻均设置的情况。
47.作为一种优选实施方式，所述直流电机堵转检测电路还包括输出滤波电容c6；
48.所述输出滤波电容c6的第一端与所述第二运算放大器u1b的输出端相连，所述输出滤波电容c6的第二端接地。所述输出滤波电容c6用于滤除所述第二运算放大器u1b的输出信号中的杂音，避免系统将信号波动误识别为所述断电信号，进一步提高堵转识别准确率。
49.另外，所述第一运算放大器u1a及所述第二运算放大器u1b为lm358运算放大器。所述lm358运算放大器是双运算放大器，内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，可增加本发明的泛用性，当然，也可根据实际情况选择其他运算放大器，本发明在此不作限定。
50.特别地，所述直流电机堵转检测电路还包括输出限流电阻r2；
51.所述第二运算放大器u1b的输出端通过所述输出限流电阻r2与所述电机通断组件k1信号连接。
52.所述第二运算放大器u1b的输出信号的电压电流水平可能与所述电机通断组件k1的工作电信号不一致，本发明通过加装所述限流电阻，对所述第二运算放大器u1b的输出信号进行调节，降低了对所述电机通断组件k1的要求，拓宽了选择范围，增加了所述直流电机堵转检测电路的泛用性。图1中的feedback端即为所述第二运算放大器u1b的输出端，输出的电信号回到所述电机通断组件k1，控制所述受控电机m1的工作状态，其他说明书附图中相同，不再展开赘述。
53.作为一种具体实施方式，所述直流电机堵转检测电路还包括处理器；
54.所述处理器的输入端与所述第二运算放大器u1b的输出端相连，用于记录所述受控电机m1的堵转数据。
55.以图1为例，图1中所述第一运算放大器u1a的输出端与所述第二运算放大器u1b的第一输入端相连，用于提供所述第一放大分压值，而所述第二运算放大器u1b的第二输入端连接于第一标准分压电阻r6及第二标准分压电阻r7之间，通过调节r6与r7的比例，可对所述标准分压值进行调节，当然，图中对r6、r7供能的是5v电源，该电源的电压值可根据实际情况做相应调整。另外，图1中还包括了运放反馈电阻r5，为所述第一运算放大器u1a实现电压放大的必要结构，在此不再赘述。
56.所述处理器可为本地单片机、数据终端或云端处理器，即将所述第二运算放大器u1b的输出端接入软件系统中，在硬件断电的同时软件可以记录并在随后接管控制，并发出警报或进行其他自定义操作，留下处理记录，增加了本技术的拓展性与泛用性，同时提升了整个系统的自动化水平。
57.本发明所提供的直流电机堵转检测电路，包括电机通断组件k1、电机电流采样电阻r3、第一运算放大器u1a及第二运算放大器u1b；所述电机通断组件k1连接于受控电机m1的输入端，用于控制所述受控电机m1供电电流的通断；所述电机电流采样电阻r3与所述受控电机m1串联；所述第一运算放大器u1a用于放大所述电机电流采样电阻r3的分压值，得到第一放大分压值；所述第二运算放大器u1b用于接收所述第一放大分压值，并根据所述第一放大分压值与预设的标准分压值确定所述直流电机的工作状态，当确定所述受控电机m1堵转时，所述第二运算放大器u1b的输出端发送断电信号，使所述电机通断组件k1切断所述受控电机m1的供电。本发明获取所述采样电阻的电压后，直接通过逻辑电路进行控制，经过放
大
‑
比较
‑
输出控制信号三步完成操作，反应速度接近光速，在电机出现大电流或者短路情下，快速自动断电，极大提升直流电机运行的安全性及稳定性；而且不依赖mcu等处理器，不用担心软件跑飞导致直流电机失去保护，进一步提升工作稳定性。
58.在具体实施方式一的基础上，进一步避免误判，提高堵转识别准确率，得到具体实施方式二，其电路结构示意图如图2所示，包括电机通断组件k1、电机电流采样电阻r3、第一运算放大器u1a及第二运算放大器u1b；
59.所述电机通断组件k1连接于受控电机m1的输入端，用于控制所述受控电机m1供电电流的通断；
60.所述电机电流采样电阻r3与所述受控电机m1串联；
61.所述第一运算放大器u1a用于放大所述电机电流采样电阻r3的分压值，得到第一放大分压值；
62.所述第二运算放大器u1b用于接收所述第一放大分压值，并根据所述第一放大分压值与预设的标准分压值确定所述直流电机的工作状态，当确定所述受控电机m1堵转时，所述第二运算放大器u1b的输出端发送断电信号，使所述电机通断组件k1切断所述受控电机m1的供电；
63.还包括纹波滤波电容；
64.所述纹波滤波电容与所述电机电流采样电阻r3并联。
65.所述受控电机m1在运行过程中常常会出现纹波，即电流的上下波动，为避免纹波引起的波峰经所述超过第一运算放大器u1a放大后超过所述标准分压，导致误判堵转，需要滤去所述纹波，本具体实施方式将所述纹波滤波电容并联于所述电机电流采样电阻r3上，能有效避免纹波传导至后方的第一运算放大器u1a上，排除了纹波的影响，提高了堵转判断的准确度。
66.更进一步地，所述直流电机堵转检测电路包括多个纹波滤波电容；
67.多个所述纹波滤波电容并联设置。
68.设置多个并联的纹波滤波电容，能获得更好的滤波效果，进一步降低所述纹波的干扰效果。如图2中的c1、c2、c3均为所述纹波滤波电容。
69.在具体实施方式二的基础上，进一步对所述电机通断组件k1做限定，得到具体实施方式三，其电路结构示意图如图3所示，包括电机通断组件k1、电机电流采样电阻r3、第一运算放大器u1a及第二运算放大器u1b；
70.所述电机通断组件k1连接于受控电机m1的输入端，用于控制所述受控电机m1供电电流的通断；
71.所述电机电流采样电阻r3与所述受控电机m1串联；
72.所述第一运算放大器u1a用于放大所述电机电流采样电阻r3的分压值，得到第一放大分压值；
73.所述第二运算放大器u1b用于接收所述第一放大分压值，并根据所述第一放大分压值与预设的标准分压值确定所述直流电机的工作状态，当确定所述受控电机m1堵转时，所述第二运算放大器u1b的输出端发送断电信号，使所述电机通断组件k1切断所述受控电机m1的供电；
74.还包括纹波滤波电容；
75.所述纹波滤波电容与所述电机电流采样电阻r3并联；
76.所述电机通断组件k1包括分压电阻r8、主动三极管q2及被动场效应管q1；
77.外部电源的正极分别连接于所述分压电阻r8的第一端及所述被动场效应管q1的漏极；
78.所述被动场效应管q1的源极连接于所述受控电机m1的电源输入端；
79.所述分压电阻r8的第二端分别连接于所述主动三极管q2的集电极及所述被动场效应管q1的栅极；
80.所述主动三极管q2的基极连接于所述第二运算放大器u1b的输出端，所述主动三极管q2的发射极接地。
81.本具体实施方式中，进一步限定了所述电机通断组件k1的具体结构，即通过控制所述主动三极管q2的通断，调节所述分压电阻r8的电压，进而控制所述被动场效应管q1栅极和漏极之间的电压，实现对所述受控电机m1通断电的控制，结构简单易行，控制通断的元器件少，响应速度快，且电路全固态无机械结构，可靠性高。
82.本发明同时还提供了一种具有上述有益效果的一种直流电机设备，所述直流电机设备包括如上述任一种所述的直流电机堵转检测电路。本发明所提供的直流电机堵转检测电路，包括电机通断组件k1、电机电流采样电阻r3、第一运算放大器u1a及第二运算放大器u1b；所述电机通断组件k1连接于受控电机m1的输入端，用于控制所述受控电机m1供电电流的通断；所述电机电流采样电阻r3与所述受控电机m1串联；所述第一运算放大器u1a用于放大所述电机电流采样电阻r3的分压值，得到第一放大分压值；所述第二运算放大器u1b用于接收所述第一放大分压值，并根据所述第一放大分压值与预设的标准分压值确定所述直流电机的工作状态，当确定所述受控电机m1堵转时，所述第二运算放大器u1b的输出端发送断电信号，使所述电机通断组件k1切断所述受控电机m1的供电。本发明获取所述采样电阻的电压后，直接通过逻辑电路进行控制，经过放大
‑
比较
‑
输出控制信号三步完成操作，反应速度接近光速，在电机出现大电流或者短路情下，快速自动断电，极大提升直流电机运行的安全性及稳定性；而且不依赖mcu等处理器，不用担心软件跑飞导致直流电机失去保护，进一步提升工作稳定性。
83.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
84.需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和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。
85.以上对本发明所提供的直流电机堵转检测电路及直流电机设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用
于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。