一种用于无刷园林工具防堵转的控制方法与流程

1.本发明涉及无刷电机控制技术领域，具体涉及一种用于无刷园林工具防堵转的控制方法。


背景技术：

2.随着无刷电机技术的逐渐成熟，现在市场上出现了大量的无刷园林电动工具。而无刷园林电动工具在正常作业的时候，经常会碰到过密的草、干树枝、石头等物。这就是导致无刷电机堵转的罪魁祸首。
3.故而为了防止无刷电机堵转，市面上都是对无刷电机电流进行检测，检测到电流过大，就让电机停机，然后人工进行移除如杂草，干树枝、过粗过硬的树枝等物。但是这样的方案不高效，用户要自行移除难以作业的物体后，对机器进行手动重启，存在用户反复操作机器的动作位置，安全性欠缺并且体验感差的问题。


技术实现要素：

4.本发明提出的一种用于无刷园林工具防堵转的控制方法，可解决市面上对无刷电机堵转后处理方案的低效，费事的技术问题。
5.为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
6.一种用于无刷园林工具防堵转的控制方法，基于一种防堵转的无刷控制器，所述无刷控制器包括供电模块、开关模块、电机驱动模块、主控mcu，还包括电压检测模块、温度检测模块、电流检测模块，
7.所述供电模块与所述温度检测模块连接，
8.所述开关模块分别与所述电压检测模块、电机驱动模块、主控mcu的nc1引脚连接，
9.所述电压检测模块分别与所述主控mcu的vsen引脚、bv引脚连接，
10.所述电机驱动模块分别与所述电流检测模块、所述主控mcu的d引脚、p引脚连接，
11.所述温度检测模块分别与所述主控mcu的bs引脚、pt1引脚连接。
12.所述电流检测模块与所述主控mcu的isen引脚连接；
13.主控mcu通过vsen与bv点对电池包电压进行检测，通过isen对无刷控制器运行的电流大小进行检测，通过p对无刷电机的三相反应电动势进行检测，从而推算出电机当时的转速，利用d驱动deiver对无刷电机进行运行，通过mcu接受到的控制器的电流、电池包供电电压、无刷电机转速的变化曲线，来进行智能判断当时的工作情况，是否进行了堵转，以及堵转对的程度。
14.进一步的，通过变化曲线判断进入了堵转的无刷控制器会进行电机停机操作，随后无刷控制器会控制无刷电机进行反向重启运行，多次自动重启，来除去堵转的异物与杂草；
15.在进行这个操作的时候，无刷控制器依然会通过电流电压转速的变化曲线，进行智能分析，如堵转物过难去除，无刷控制器会通过分析曲线得知，进行电机停机的动作，让
人工安全去除，若是普通堵转，则通过智能防堵转动作进行异物的去除。
16.进一步的，所述控制方法具体步骤如下，
17.(1)启动
18.按下控制器开关，进行启动操作，此过程中mcu通过电压检测模块，检测电池包供电电压是否正常，电流检测模块，检测控制器电流是否过大，温度检测模块，检测电池包温度是否正常，上述检测正常与异常都会分别给mcu标志位，当电压,温度，电流均得到正常标志位，进行下一步电机运行，否则控制器蜂鸣报警，电机不运行；
19.(2)电机运行
20.当电机运行时，电压电流温度检测依然持续进行检测，当出现各个异常标志位置时，停机，并且进行换向中断检测；
21.(3)堵转计数器加1
22.系统初始化时，堵转计数器为0，进行此操作，就将堵转计数器加1。
23.(4)进入换相中断
24.对电机三相换相进行检测，判断是否进入换相中断，进入换相中断则代表电机正常工作，未进入换相中断，并且电压降低，电流增大，则代表电机堵转；
25.(5)堵转计数器清0
26.进入了换相中断，电机正常工作，将堵转计数器进行清0；
27.(6)堵转计数器大于2
28.为进入换相中断，则判断堵转计数器是否大于2，当电机堵转后，会进行2次电机运行，才会到达这一步，此操作是防止小堵转进行频繁促发防堵转功能，通常的小堵转，2次正常运行就可清除；
29.(7)开关松开
30.判断开关是否松开，进行这一步是为了判断操作人是否要停机，自清理堵转，还是进行防堵转操作。
31.进一步的，所述控制方法还包括以下步骤，
32.(8)自动重启
33.检测到开关未松开，控制器对电机进行反复多少的重新启动；以便于冲开堵塞物，恢复正常工作，重启过程，会让电机先小幅度反向转动，再进行正转；在进行此过程中，会进行对电池包供电电压，运行的电流，电机三相的信号的检测，通过这些进行判断堵塞物清除的难度。
34.进一步的，所述控制方法还包括以下步骤，
35.(9)堵转计数器大于7，顽固堵转标志位
36.当堵转计数器大于7，或者顽固堵转标志位置1，则进行下一步停机操作；堵转计数器大于7，代表控制器已经进行了5次防堵转操作，未解除堵转；判断再多次进行防堵转操作也无法解除堵转操作，则停机，让操作人，手动进行排除堵塞物；对电池包供电电压，运行的电流，电机三相的信号的检测的过程中，综合判断三则的曲线，当其中任意一项的值，过了设定的安全工作值，如电流超过设定值，就会使顽固堵转标志位置1，进行第10步停机操作。
37.(10)停机
38.当开关松开，或者堵转计数器大于7，或者顽固标志位置1，进行停机，停止电机转
动。
39.进一步的，开关模块包括p 端口、tp 端口、st-端口、bs 端口、第一开关sw1、第二开关sw2、电阻r1、电阻r2、二极管d1，
40.上电池包的正极与所述p 端口连接，
41.所述p 端口分别与tp 端口、电压检测模块3、电机驱动模块4连接，
42.所述tp 端口分别与所述第一开关sw1、第二开关sw2连接，
43.所述第一开关sw1通过所述st-端口与二极管d1的阳极连接，
44.二极管d1的阴极与所述电压检测模块3连接，
45.所述第二开关sw2通过所述bs 端口与所述电阻r1的一端连接，
46.所述电阻r1的另一端一路通过电阻r2与地gnd连接，
47.电阻r1另一端的另一路与主控mcu的nc1引脚连接。
48.进一步的，电压检测模块包括第三开关sw3、二极管d2、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13、电源转换模块，
49.所述第三开关sw3一端与p 端口连接，第三开关sw3另一端的第一路与所述二极管d2的阴极连接，所述二极管d2的阳极与所述二极管d1的阴极连接，第三开关sw3另一端的第二路通过所述电源转换模块与电源vcc连接，第三开关sw3另一端的第三路与电阻r12的一端连接，电阻r12另一端的一路与主控mcu的bv引脚连接，电阻r12另一端的另一路通过电阻r13与地gnd连接。
50.进一步的，所述温度检测模块包括pt1端口，所述第battery1 pack的pt1与所述电阻r4的一端连接，所述电阻r4的另一端一路通过电阻r5与地gnd连接，电阻r1另一端的另一路与主控mcu的pt1引脚连接。
51.进一步的，所述电流检测模块包括运算放大器u1、电阻r9、电阻r3，所述运算放大器u1的反相输入端一路与所述电机驱动模块4连接，运算放大器u1的反相输入端另一路通过电阻r9与地gnd连接，所述运算放大器u1的输出端一路与主控mcu的isen引脚连接，运算放大器u1的输出端另一路通过电阻r3与运算放大器u1的正相输入端连接。
52.由上述技术方案可知，本发明的用于无刷园林工具防堵转的控制方法，利用检测到控制器工作的电流，电池包提供的电压与无刷电机的转速形成的变化曲线，进行智能化的控制无刷控制器，在无刷电机堵转，进行反向启动，对杂物进行反向切割，乃至进行多次反复反向启动，进而有效的解决市面上对无刷电机堵转后启动方案中的低效，费事的问题，高效，稳定，用户体验感好。
附图说明
53.图1是本发明的防堵转电路的系统框图；
54.图2是本发明的方法流程图。
具体实施方式
55.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
56.如图1所示，本实施例所述的用于无刷园林工具防堵转的控制方法，基于一种防堵转的无刷控制器，包括供电模块1、开关模块2、电机驱动模块4、主控mcu，还包括电压检测模块3、温度检测模块5、电流检测模块6，
57.所述供电模块1与所述温度检测模块5连接，
58.所述开关模块2分别与所述电压检测模块3、电机驱动模块4、主控mcu的nc1引脚连接，
59.所述电压检测模块3分别与所述主控mcu的vsen引脚、bv引脚连接，
60.所述电机驱动模块4分别与所述电流检测模块6、所述主控mcu的d引脚、p引脚连接，
61.所述温度检测模块5分别与所述主控mcu的bs引脚、pt1引脚连接。
62.所述电流检测模块6与所述主控mcu的isen引脚连接。
63.其中，
64.开关模块2包括p 端口、tp 端口、st-端口、bs 端口、第一开关sw1、第二开关sw2、电阻r1、电阻r2、二极管d1，
65.所述上电池包11的正极与所述p 端口连接，
66.所述p 端口分别与tp 端口、电压检测模块3、电机驱动模块4连接，
67.所述tp 端口分别与所述第一开关sw1、第二开关sw2连接，
68.所述第一开关sw1通过所述st-端口与二极管d1的阳极连接，
69.二极管d1的阴极与所述电压检测模块3连接，
70.所述第二开关sw2通过所述bs 端口与所述电阻r1的一端连接，
71.所述电阻r1的另一端一路通过电阻r2与地gnd连接，
72.电阻r1另一端的另一路与主控mcu的nc1引脚连接。
73.电压检测模块3包括第三开关sw3、二极管d2、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13、电源转换模块，
74.所述第三开关sw3一端与p 端口连接，第三开关sw3另一端的第一路与所述二极管d2的阴极连接，所述二极管d2的阳极与所述二极管d1的阴极连接，第三开关sw3另一端的第二路通过所述电源转换模块与电源vcc连接，第三开关sw3另一端的第三路与电阻r12的一端连接，电阻r12另一端的一路与主控mcu的bv引脚连接，电阻r12另一端的另一路通过电阻r13与地gnd连接。
75.所述温度检测模块5包括pt1端口，所述第battery1 pack的pt1与所述电阻r4的一端连接，所述电阻r4的另一端一路通过电阻r5与地gnd连接，电阻r1另一端的另一路与主控mcu的pt1引脚连接。
76.所述电流检测模块6包括运算放大器u1、电阻r9、电阻r3，所述运算放大器u1的反相输入端一路与所述电机驱动模块4连接，运算放大器u1的反相输入端另一路通过电阻r9与地gnd连接，所述运算放大器u1的输出端一路与主控mcu的isen引脚连接，运算放大器u1的输出端另一路通过电阻r3与运算放大器u1的正相输入端连接。
77.mcu通过vsen与bv点对电池包电压进行检测，通过isen对无刷控制器运行的电流大小进行检测，通过p对无刷电机的三相反应电动势进行检测，从而推算出电机当时的转速，利用d驱动deiver对无刷电机进行运行。通过mcu接受到的控制器的电流、电池包供电电
压、无刷电机转速的变化曲线，来进行智能判断当时的工作情况，是否进行了堵转，以及堵转对的程度。通过变化曲线判断进入了堵转的无刷控制器会进行电机停机操作，随后无刷控制器会控制无刷电机进行反向重启运行，多次自动重启，来除去堵转的异物与杂草。在进行这个操作的时候，无刷控制器依然会通过电流电压转速的变化曲线，进行智能分析。如堵转物过难去除，强行去除会伤害电机，无刷控制器会通过分析曲线得知，进行电机停机的动作，让人工安全去除。而普通堵转，都可以通过智能防堵转动作，从而高效的进行异物的去除。
78.具体的说，本发明的控制过程如下：
79.(1)启动
80.按下控制器开关，进行启动操作，此过程中mcu通过电压检测模块，检测电池包供电电压是否正常。电流检测模块，检测控制器电流是否过大。温度检测模块，检测电池包温度是否正常。上述检测正常与异常都会分别给mcu标志位，当电压,温度，电流均得到正常标志位，进行下一步电机运行。否则控制器蜂鸣报警，电机不运行。
81.(2)电机运行
82.当电机运行时，电压电流温度检测依然持续进行检测，当出现各个异常标志位置1时，停机。并且进行换向中断检测。
83.(3)堵转计数器加1
84.系统初始化时，堵转计数器为0，进行此操作，就将堵转计数器加1。
85.(4)进入换相中断
86.对电机三相换相进行检测，判断是否进入换相中断。进入换相中断则代表电机正常工作，未进入换相中断，并且电压降低，电流增大，则代表电机堵转。
87.(5)堵转计数器清0
88.进入了换相中断，电机正常工作，将堵转计数器进行清0。避免第三步将堵转计数器一直加1误进入第6步
89.(6)堵转计数器大于2
90.为进入换相中断，则判断堵转计数器是否大于2。当电机堵转后，会进行2次电机运行，才会到达这一步。此操作是防止小堵转进行频繁促发防堵转功能，通常的小堵转，2次正常运行就可清除。
91.(7)开关松开
92.判断开关是否松开。进行这一步是为了判断操作人是否要停机，自清理堵转，还是进行防堵转操作。
93.(8)自动重启
94.检测到开关未松开，控制器对电机进行反复多少的重新启动。以便于冲开堵塞物，恢复正常工作。重启过程，会让电机先小幅度反向转动，再进行正转。这样可以更加有效的清理堵塞物。在进行此过程中，会进行对电池包供电电压，运行的电流，电机三相的信号的检测。通过这些进行判断堵塞物清除的难度，清除越困难，电流会被拉的越大，电压会被压的越低，三相电压波动会越大。
95.(9)堵转计数器大于7，顽固堵转标志位
96.当堵转计数器大于7，或者顽固堵转标志位置1，则进行第10步停机操作。堵转计数
器大于7，代表控制器已经进行了5次防堵转操作，未解除堵转。判断再多次进行防堵转操作也无法解除堵转操作，则停机，让操作人，手动进行排除堵塞物。对电池包供电电压，运行的电流，电机三相的信号的检测的过程中。综合判断三则的曲线，当其中任意一项的值，过了设定的安全工作值，如电流超过设定值，就会使顽固堵转标志位置1，进行第10步停机操作。此操作是为了，保护机器，防止机器因强行重启，从而造成损伤。实现智能不呆板的防堵转操作。
97.(10)停机
98.当开关松开，或者堵转计数器大于7，或者顽固标志位置1，进行停机。停止电机转动，方便操作人对堵塞物的清除，并且安全，防止机器启动对操作人造成伤害。
99.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。