一种闸门用电机驱动电路的制作方法

1.本实用新型属于闸门技术领域，具体涉及一种闸门用电机驱动电路。


背景技术：

2.闸门作为水利系统基层的工程之一，在防洪抗灾中扮演了重要角色，闸门的可靠运行涉及到工程泄洪安全。现有的闸门控制系统中，存在驱动闸门用电机的启动电流大且缺乏监测装置的问题，从而无法保障闸门能够可靠运行，容易造成闸门开合偏差，存在巨大的安全隐患，此为现有技术的不足之处。
3.有鉴于此，本实用新型提供一种闸门用电机驱动电路；以解决现有技术中存在的上述缺陷，是非常有必要的。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于，针对现有技术中存在驱动闸门用电机的启动电流大且缺乏监测装置的缺陷，提供设计一种闸门用电机驱动电路，以解决现有技术中存在的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型给出以下技术方案：
6.一种闸门用电机驱动电路，包括主控芯片u1、正反转切换电路、电流采集电路、按键电路、蓝牙电路、485通信电路、第一外部接口p1以及用于向整个电机驱动电路供电的电源电路；
7.所述按键电路和485通信电路均连接到主控芯片u1，所述按键电路和485通信电路均连接到第一外部接口p1；
8.正反转切换电路的第一端连接到用于驱动闸门的电机，用于控制电机正转或反转；
9.正反转切换电路的第二端连接到主控芯片u1；
10.正反转切换电路的第三端连接到电流采集电路的一端，电流采集电路的另一端连接到主控芯片u1；
11.所述蓝牙电路连接到主控芯片u1，用于连接到移动终端。
12.作为优选，所述主控芯片u1采用型号为stm32f103c8t6的单片机，节约成本。
13.作为优选，所述正反转切换电路包括用于控制电机正转的继电器y1、与继电器y1连接的正转驱动电路、用于控制电机反转的继电器y2以及与继电器y2连接的反转驱动电路，其中，所述正转驱动电路由三极管q1以及分别与三极管q1连接的二极管d1、电阻r1、电阻r2组成，当三极管q1导通时，继电器y1导通，电机正转运行；所述反转驱动电路由三极管q2以及分别与三极管q2连接带二极管d2、电阻r3、电阻r4组成，当三极管q2导通时，继电器y2导通，电机反转运行，便于实现闸门的精准控制。
14.作为优选，所述电流采集电路包括电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11、电阻r12、第一比较器u2、电阻r13、电容c1、第二比较器u3、电阻r14；电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8并联后一端通过电阻r9连接到第一比较器u2的反相输入端，另一端
通过电阻r10连接到第一比较器u2的同相输入端，电阻r10远离第一比较器u2的一端通过电阻r11接地，第一比较器u2的反相输入端通过电阻r12连接到第一比较器u2的输出端，第一比较器u2的输出端通过电阻r13连接到第二比较器u3的同相输入端，第二比较器u3的同相输入端通过电容c1接地，第二比较器u3的反相输入端连接到第二比较器u3的输出端，第二比较器u3的输出端通过电阻r14连接到主控芯片u1引脚，利用该电流采集电路采集用于驱动电机的电流的大小。
15.作为优选，所述485通信电路包括485隔离芯片u4、485通信芯片u5、电阻r15、电阻r16、电阻r17、电阻r18、电阻r19、电容c2、瞬态二极管tvs1、瞬态二极管tvs2、瞬态二极管tvs3；485隔离芯片u4的3引脚、4引脚和5引脚分别连接到主控芯片u1的13引脚、11引脚和12引脚，485隔离芯片u4的7引脚和8引脚分别连接到第一外部接口p1的2引脚和1引脚；485通信芯片u5的1引脚和4引脚分别连接到主控芯片u1的22引脚和21引脚，485通信芯片u5的2引脚和3引脚共同连接到主控芯片u1的20引脚，485通信芯片u5的2引脚和3引脚均通过电阻r15接地；485通信芯片u5的8引脚和电容c2的第一端均连接到电源电路的3.3v电源，485通信芯片u5的6引脚通过电阻r16连接到电源电路的3.3v电源，电容c2的第二端接地，485通信芯片u5的7引脚通过电阻r17接地，485通信芯片u5的5引脚接地，485通信芯片u5的6引脚和7引脚通过瞬态二极管tvs1相连接，485通信芯片u5的6引脚通过瞬态二极管tvs2接地，485通信芯片u5的7引脚通过瞬态二极管tvs3接地，485通信芯片u5的6引脚通过电阻r18连接到第一外部接口p1的3引脚，485通信芯片u5的7引脚通过电阻r19连接到第一外部接口p1的4引脚，利用该485通信电路实现整个驱动电路的内部通信以及该驱动电路与外界的通信。
16.作为优选，所述485隔离芯片u4采用型号为iso485a的485隔离芯片，所述485通信芯片u5采用型号为sp3485en的485通信芯片u5，节约成本。
17.作为优选，所述按键电路包括6个按键单元，第一个所述按键单元包括电阻r20、电阻r21、光电耦合器op1，光电耦合器op1的发光端的正端通过电阻r20连接到电源电路的12v电源，光电耦合器op1的发光端的负端连接到第一外部接口p1的5引脚，光电耦合器op1的受光端的正端通过电阻r21连接到电源电路的3.3v电源，光电耦合器op1的受光端的正端还连接到主控芯片u1的26引脚，光电耦合器op1的受光端的负端接地，通过光电耦合器与主控芯片u1隔离，提高该电路的抗干扰能力。
18.作为优选，所述电源电路包括稳压二极管d6、电解电容c3、电源芯片u6、电解电容c4、电解电容c5、电容c6、电阻r32、电阻r33、降压转换芯片u7、电容c7、电阻r34、电感l1、电阻r35、电容c8、电容c9、电容c10、电解电容c11；稳压二极管d6的正极连接到外部24v电源，稳压二极管d6的负极连接到电源芯片u6的1引脚，电解电容c3的正极连接到电源芯片u6的1引脚，电解电容c3的负极和电源芯片u6的2引脚均接地，电解电容c4的正极、电解电容c5的正极、电容c6的第一端、电阻r32的第一端和降压转换芯片u7的3引脚均连接到电源芯片u6的4引脚，电阻r32第二端和电阻r33的第一端均连接到降压转换芯片u7的5引脚，电源芯片u6的3引脚、电解电容c4的负极、解电容c5的负极、电容c6的第二端和电阻r33的第二端均接地，降压转换芯片u7的6引脚连接到电容c7的第一端，电容c7的第二端和电感l1的同名端均连接到降压转换芯片u7的2引脚，电阻r34的第一端和电阻r35的第一端均连接到降压转换芯片u7的4引脚，电阻r35的第二端、电容c8的第一端、电容c9的第一端、电容c10的第一端和电解电容c11的正极均连接到电感l1的异名端，电阻r34的第二端、电容c8的第二端、电容c9
的第二端、电容c10的第二端、电解电容c11的负极和降压转换芯片u7的1引脚均接地，便于整合出为整个驱动电路供电的各个电源。
19.作为优选，所述电源芯片u6采用型号为sd0525_hv1.2的电源芯片，所述降压转换芯片u7采用型号为tps562201的降压转换芯片，节约成本。
20.本实用新型的有益效果在于，本实用新型通过设计两个继电器分别控制驱动闸门用的电机的正转和反转，提高控制精准度，同时，本实用新型能够通过电流采集电路精准获得电机的运行的实时电流，并反馈给主控芯片u1，由主控芯片u1进行电流调控，避免出现因电流异常造成闸门开合偏差，消除安全隐患。
21.此外，本实用新型设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
22.由此可见，本实用新型与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
23.图1为该电机驱动电路的关系框图。
24.图2为主控芯片的原理图。
25.图3为电源电路的原理图。
26.图4为正反转切换电路的原理图。
27.图5为电流采集电路的原理图。
28.图6为485通信电路的原理图。
29.图7为按键电路的原理图。
30.图8为蓝牙电路的原理图。
31.1为正反转切换电路，2为电流采集电路，3为按键电路，4为蓝牙电路，5为485通信电路，6为电机，7为电源电路。
具体实施方式
32.下面结合附图并通过具体实施例对本实用新型进行详细阐述，以下实施例是对本实用新型的解释，而本实用新型并不局限于以下实施方式。
33.如图1所示，本实用新型提供一种闸门用电机驱动电路，包括主控芯片u1、正反转切换电路1、电流采集电路2、按键电路3、蓝牙电路4、485通信电路5、第一外部接口p1以及用于向整个电机驱动电路供电的电源电路6。
34.如图2所示，所述主控芯片u1采用型号为stm32f103c8t6的单片机，所述主控芯片u1的外围还连接有复位电路、晶振电路、下载接口p3以及其他外围电路，其中，复位电路包括电阻r37、电容c12，晶振电路包括晶振y1、电容c13和电容c14，下载接口p3的2引脚通过电阻r38连接到主控芯片u1的34引脚，下载接口p3的3引脚通过电阻r39连接到主控芯片u1的37引脚，其他外围电路包括电容c15、电容c16、电容c17、电容c18、电阻r40，主控芯片u1用于接收电流采集电路2采集到的电流信号、控制电机6在合适的电流范围内运行。
35.如图3所示，所述电源电路7包括稳压二极管d6、电解电容c3、电源芯片u6、电解电容c4、电解电容c5、电容c6、电阻r32、电阻r33、降压转换芯片u7、电容c7、电阻r34、电感l1、电阻r35、电容c8、电容c9、电容c10、电解电容c11，所述电源芯片u6采用型号为sd0525_
hv1.2的电源芯片，所述降压转换芯片u7采用型号为tps562201的降压转换芯片；稳压二极管d6的正极连接到外部24v电源，稳压二极管d6的负极连接到电源芯片u6的1引脚，电解电容c3的正极连接到电源芯片u6的1引脚，电解电容c3的负极和电源芯片u6的2引脚均接地，电解电容c4的正极、电解电容c5的正极、电容c6的第一端、电阻r32的第一端和降压转换芯片u7的3引脚均连接到电源芯片u6的4引脚，电阻r32第二端和电阻r33的第一端均连接到降压转换芯片u7的5引脚，电源芯片u6的3引脚、电解电容c4的负极、解电容c5的负极、电容c6的第二端和电阻r33的第二端均接地，降压转换芯片u7的6引脚连接到电容c7的第一端，电容c7的第二端和电感l1的同名端均连接到降压转换芯片u7的2引脚，电阻r34的第一端和电阻r35的第一端均连接到降压转换芯片u7的4引脚，电阻r35的第二端、电容c8的第一端、电容c9的第一端、电容c10的第一端和电解电容c11的正极均连接到电感l1的异名端，电阻r34的第二端、电容c8的第二端、电容c9的第二端、电容c10的第二端、电解电容c11的负极和降压转换芯片u7的1引脚均接地，便于整合出为整个驱动电路供电的各个电源。
36.如图4所示，所述正反转切换电路1包括用于控制电机正转的继电器y1、与继电器y1连接的正转驱动电路、用于控制电机反转的继电器y2以及与继电器y2连接的反转驱动电路，正反转切换电路的第一端通过第二外部接口p2连接到用于驱动闸门的电机，用于控制电机正转或反转，正反转切换电路的第二端连接到主控芯片u1，正反转切换电路的第三端连接到电流采集电路的一端，电流采集电路的另一端连接到主控芯片u1；其中，所述正转驱动电路由三极管q1以及分别与三极管q1连接的二极管d1、电阻r1、电阻r2组成，当三极管q1导通时，继电器y1导通，电机正转运行；所述反转驱动电路由三极管q2以及分别与三极管q2连接带二极管d2、电阻r3、电阻r4组成，当三极管q2导通时，继电器y2导通，电机反转运行；同时，继电器y1的常开触点和继电器y2的常开触点通过二极管d5连接到电流采集电路2，继电器y1的常闭触点和继电器y2的常闭触点分别通过二极管d4和二极管d3连接到电流采集电路2，继电器y1的活动触点和继电器y2的活动触点分别连接到第二外部接口p2的3引脚和4引脚，第二外部接口p2的2引脚接地，第二外部接口p2的1引脚通过熔断器f1连接到外部24v电源，便于实现闸门的精准控制。
37.如图5所示，所述电流采集电路2包括电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11、电阻r12、第一比较器u2、电阻r13、电容c1、第二比较器u3、电阻r14；电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8并联后一端通过电阻r9连接到第一比较器u2的反相输入端，另一端通过电阻r10连接到第一比较器u2的同相输入端，电阻r10远离第一比较器u2的一端通过电阻r11接地，第一比较器u2的反相输入端通过电阻r12连接到第一比较器u2的输出端，第一比较器u2的输出端通过电阻r13连接到第二比较器u3的同相输入端，第二比较器u3的同相输入端通过电容c1接地，第二比较器u3的反相输入端连接到第二比较器u3的输出端，第二比较器u3的输出端通过电阻r14连接到主控芯片u1引脚，利用该电流采集电路采集用于驱动电机的电流的大小。
38.如图6和图7所示，所述按键电路3和485通信电路5均连接到主控芯片u1，所述按键电路3和485通信电路5均连接到第一外部接口p1,该电机驱动电路通过第一外部接口p1连接到其他外部电路；所述485通信电路5包括485隔离芯片u4、485通信芯片u5、电阻r15、电阻r16、电阻r17、电阻r18、电阻r19、电容c2、瞬态二极管tvs1、瞬态二极管tvs2、瞬态二极管tvs3；所述485隔离芯片u4采用型号为iso485a的485隔离芯片，所述485通信芯片u5采用型
号为sp3485en的485通信芯片u5；485隔离芯片u4的3引脚、4引脚和5引脚分别连接到主控芯片u1的13引脚、11引脚和12引脚，485隔离芯片u4的7引脚和8引脚分别连接到第一外部接口p1的2引脚和1引脚；485通信芯片u5的1引脚和4引脚分别连接到主控芯片u1的22引脚和21引脚，485通信芯片u5的2引脚和3引脚共同连接到主控芯片u1的20引脚，485通信芯片u5的2引脚和3引脚均通过电阻r15接地；485通信芯片u5的8引脚和电容c2的第一端均连接到电源电路的3.3v电源，485通信芯片u5的6引脚通过电阻r16连接到电源电路的3.3v电源，电容c2的第二端接地，485通信芯片u5的7引脚通过电阻r17接地，485通信芯片u5的5引脚接地，485通信芯片u5的6引脚和7引脚通过瞬态二极管tvs1相连接，485通信芯片u5的6引脚通过瞬态二极管tvs2接地，485通信芯片u5的7引脚通过瞬态二极管tvs3接地，485通信芯片u5的6引脚通过电阻r18连接到第一外部接口p1的3引脚，485通信芯片u5的7引脚通过电阻r19连接到第一外部接口p1的4引脚，利用该485通信电路实现整个驱动电路的通信。
39.所述按键电路3包括6个按键单元，第一个所述按键单元包括电阻r20、电阻r21、光电耦合器op1，光电耦合器op1的发光端的正端通过电阻r20连接到电源电路的12v电源，光电耦合器op1的发光端的负端连接到第一外部接口p1的5引脚，光电耦合器op1的受光端的正端通过电阻r21连接到电源电路的3.3v电源，光电耦合器op1的受光端的正端还连接到主控芯片u1的26引脚，光电耦合器op1的受光端的负端接地；按键电路中的其余5个按键单元均与第一个所述按键单元相对应，并对应连接到第一外部接口p1和主控芯片u1，第一外部接口p1的11引脚通过熔断器f2连接到电源电路的12v电源，按键电路中还包括电阻r22、电阻r23、电阻r24、电阻r25、电阻r26、电阻r27、电阻r28、电阻r29、电阻r30、电阻r31、光电耦合器op2、光电耦合器op3、光电耦合器op4、光电耦合器op5、光电耦合器op6，按键电路通过第一外部接口p1连接有6个外部按键， 6个外部按键分别是上限位按键、下限为按键、急停按键、停止按键、上升按键和下降按键，6个外部按键还通过光电耦合器与主控芯片u1进行隔离，提高该电路的抗干扰能力。
40.如图8所示，所述蓝牙电路4连接到主控芯片u1，所述蓝牙电路包括蓝牙芯片ble和电阻排r36，所述蓝牙芯片ble通过电阻排r36连接到主控芯片u1，用于与移动终端通讯。
41.以上公开的仅为本实用新型的优选实施方式，但本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的没有创造性的变化，以及在不脱离本实用新型原理前提下所作的若干改进和润饰，都应落在本实用新型的保护范围内。