一种手感应式多档变力矩螺丝刀控制系统及其控制方法与流程

1.本发明涉及螺丝刀技术领域，具体而言，涉及一种手感应式多档变力矩螺丝刀控制系统及其控制方法。


背景技术：

2.螺丝刀是一种用来拧转螺丝钉以迫使其就位的工具，通常有一个薄楔形头，可插入螺丝钉头的槽缝或凹口内，再通过旋转将螺丝固定于指定位置，现有螺丝刀主要有一字(负号)和十字(正号)两种，常见的还有六角螺丝刀等。传统的螺丝刀都是手动的，而随着科技的发展，螺丝刀已经变为电动形式，电动螺丝刀也已经逐步作为专业人士以及一般家庭所必备的工具。
3.但在现有的电动螺丝刀中，只需要按住电动螺丝刀上的正转启动开关或者反转启动开关，就能够驱动电动螺丝刀工作。而平时不使用电动螺丝刀时，电动螺丝刀都是平放的，若不小心碰触导致按在正转启动开关或者反转启动开关上，存在误启动的风险，特别是在没有规范存放的时候，小孩子会误启动电动螺丝刀，对操作者存在风险。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是：提供一种手感应式多档变力矩螺丝刀控制系统，解决现有技术中在工作过程中误碰档位开关会直接换挡造成损坏的问题。
5.本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种手感应式多档变力矩螺丝刀控制系统，包括主控芯片u1以及与主控芯片u1连接的电机驱动电路，还包括用于触发感应信号的电容单板s4和用于检测电容单板s4触发状态的触摸芯片u3，所述触摸芯片u3的感应输出端分别通过档位调节开关s1、正转启动开关s2和反转启动开关s3与主控芯片u1连接，所述电容单板s4固定于螺丝刀一侧侧壁上，所述正转启动开关s2和反转启动开关s3设置于螺丝刀相对于电容单板s4的另一侧侧壁上。
6.与现有技术相比，本发明的优点在于：操作者只有握住螺丝刀，在碰触电动单板的情况下，才能够启动螺丝刀进行工作，起到一层保护作用，防止操作者误启动螺丝刀。
7.优选的，所述主控芯片u1与多个用于显示档位开关档位选择的led连接。
8.这样，通过多个led来显示不同档位的选择，方便告知使用者，当前螺丝刀处于哪种档位。
9.优选的，所述电机驱动电路包括正转驱动电路和反转驱动电路，所述正转驱动电路包括三极管q3、场效应管q2和场效应管q6，所述主控芯片u1的正转控制端fz与三极管q3的基极连接，所述三极管q3的发射极接地，所述三极管q3的集电极通过电阻r2与驱动电源连接，所述三极管q3的集电极与场效应管q2的栅极连接，所述场效应管q2的漏极与电池电源bat 连接，所述场效应管q2的源极与电机驱动端m-连接，所述场效应管q2的源极与场效应管q6的漏极连接，所述场效应管q6的源极通过电阻r12接地，所述主控芯片u1的正转控制端fz与场效应管q6的栅极连接；所述反转驱动电路包括三极管q4、场效应管q1和场效应管
q5，所述主控芯片u1的反转控制端ff与三极管q4的基极连接，所述三极管q4的发射极接地，所述三极管q4的集电极通过电阻r1与驱动电源连接，所述三极管q4的集电极与场效应管q1的栅极连接，所述场效应管q1的漏极与电池电源bat 连接，所述场效应管q1的源极与电机驱动端m 连接，所述场效应管q1的源极与场效应管q5的漏极连接，所述场效应管q5的源极与场效应管q6的源极连接，所述主控芯片u1的反转控制端ff与场效应管q5的栅极连接。
10.这样，通过四个场效应管和两个三极管即可实现对螺丝刀电机的驱动，电机驱动的两端可实现正反电路连接，进而让螺丝刀电机实现正反转。
11.优选的，所述主控芯片u1与一稳压电路连接，所述稳压电路包括三极管q7、电感l1和稳压二极管z1，所述主控芯片u1的稳压信号控制端sy通过电阻r8与三极管q7的基极连接，所述三极管q7的发射极与电池电源bat 连接，所述三极管q7的集电极通过电感l1与二极管d3的正极连接，所述二极管d3的负极通过电阻r16输出驱动电源，所述驱动电源通过电容c3接地，所述驱动电源与稳压二极管z1的负极连接，所述稳压二极管z1的正极接地。
12.这样，通过稳压电路，将电池电源bat 稳压成需要的驱动电源，整个电路简单，易于实施。
13.优选的，所述主控芯片u1与一变力矩电路连接，所述变力矩电路包括场效应管q8，所述主控芯片u1的变力矩控制信号端pwm通过电阻r18与场效应管q8的栅极连接，所述场效应管q8的源极接地，所述场效应管q8的漏极与二极管d3的正极连接。
14.这样，主控芯片u1接收反馈信号接收端ad1的信号，进而检测电阻r12上的电流，在不同档位下电阻r12上的电流不同，主控芯片u1通过变力矩控制信号端pwm方波脉冲让场效应管q8触发导通，从而使电机驱动电路中的场效应管q4或场效应管q2失去供电而截止，场效应管q1或场效应管q2同时处于截止状态，实现了在不同的电流下让电机停下来，达到变力矩的目的。
15.优选的，还包括一充电电路，所述充电电路包括充电芯片u2，所述充电芯片u2的电池连接端与电池电源bat 连接，所述充电芯片u2的充电状态指示端与主控芯片u1连接。
16.这样，通过充电电路能够为电源bat进行充电，同时主控芯片u1还能够监控充电状态。
17.优选的，所述主控芯片u1还与一反馈电路连接，所述反馈电路包括电阻r11，所述电阻r11一端与场效应管q6的源极连接，所述电阻r11的另一端与主控芯片u1的反馈信号接收端ad1连接。
18.这样，主控芯片u1通过接收反馈信号接收端ad1的信号，再进过ad转换后，能够得到电机驱动的状态，对电机驱动状态进行监控。
19.优选的，所述主控芯片u1还与一照明灯连接。
20.这样，通过照明灯使得螺丝刀在黑暗等环境也能够使用，使螺丝刀能够在多种场景下运动，提高其适应性。
21.本发明为解决上述问题还提供了另一种技术方案：一种手感应式多档变力矩螺丝刀控制系统的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
22.步骤一：接通电源bat ，主控芯片u1上电复位，主控芯片u1的稳压信号控制端sy经过稳压电路输出驱动电源；
23.步骤二：在按住电容单板s4时，主控芯片u1根据档位选择开关s1按下的次数通过
led显示档位选择状态；
24.步骤三：在按住电容单板s4时，按下正转启动开关s2，主控芯片u1驱动螺丝刀电机正转；
25.步骤四：在按住电容单板s4时，按下反转启动开关s3，主控芯片u1驱动螺丝刀电机反转。
26.与现有技术相比，本发明的优点在于：只有在按住电容单板s4时，才能够对螺丝刀进行档位调节和启动，起到一个保护作用，防止误碰触开关直接启动。
27.优选的，在步骤二中，根据档位调节开关s1按下的次数，主控芯片u1的变力矩控制信号端pwm输出不同占空比信号，控制驱动电源工作时间，进行档位选择。
28.这样，主控芯片u1通过接收电机驱动电路中的反馈信号接收端ad1的信号，来检测电机驱动电路中的电阻r12上的电流，在不同档位下电阻r12上的电流不同，主控芯片u1通过变力矩控制信号端pwm方波脉冲让场效应管q8触发导通，从而使电机驱动电路中的场效应管q4或场效应管q2失去供电而截止，场效应管q1或场效应管q2同时处于截止状态，实现了在不同的电流下让电机停下来，达到变力矩的目的。
附图说明
29.图1为本发明一种手感应式多档变力矩螺丝刀控制系统的电路图。
具体实施方式
30.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
31.实施例一
32.如图1所示，一种手感应式多档变力矩螺丝刀控制系统，包括主控芯片u1以及与主控芯片u1连接的电机驱动电路，还包括用于触发感应信号的电容单板s4和用于检测电容单板s4触发状态的触摸芯片u3，触摸芯片u3的感应输出端分别通过档位调节开关s1、正转启动开关s2和反转启动开关s3与主控芯片u1连接，电容单板s4固定于螺丝刀一侧侧壁上，正转启动开关s2和反转启动开关s3设置于螺丝刀相对于电容单板s4的另一侧侧壁上。
33.整个触发电路具体电路结构如下：
34.触摸芯片u3的接地端(第一引脚)接地，触摸芯片u3的电荷收集电容输入端(第二引脚)通过电容接地，触摸芯片u3的灵敏度电容输入端(第三引脚)通过电容接地，触摸芯片u3的第一触摸检测端(第四引脚)通过串联电阻r23和电容接地，触摸芯片u3的第二触摸检测端(第五引脚)通过电阻r26与电容单板s4连接，触摸芯片u3的感应按键输出端(第六引脚)通过电阻r25与档位开关连接，档位开关与主控芯片u1连接，触摸芯片u3的模式设置端(第七引脚)与电池电源bat 连接，触摸芯片u3的电源端(第八引脚)与电池电源bat 连接，触摸芯片u3的电源端(第八引脚)还通过电阻r24与触摸芯片u3的感应按键输出端(第六引脚)连接。
35.在上述电路中，在电容单板s4施予触摸行为时，通过触摸芯片u3的感应按键输出端(第六引脚)输出低电平信号，此时若档位调节开关s1、正转启动开关s2或反转启动开关s3有按下的信号出现，主控芯片u1就能够检测到按下的信号。其中，触摸芯片u1为sc01触摸
芯片。
36.具体电路连接如下：
37.档位调节开关s1、正转启动开关s2和反转启动开关s3的一端共同通过电阻r25与触摸芯片u3的感应按键输出端(第六引脚)连接，档位调节开关s1、正转启动开关s2和反转启动开关s3的另一端分别与主控芯片u1的一个引脚连接。
38.通过这样设计，主控芯片u1就能够检测档位调节开关s1、正转启动开关s2和反转启动开关s3各个开关是否按下。
39.在本实施例中，主控芯片u1与多个用于显示各个档位选择状态的led连接。通过多个led来显示不同档位的选择，方便告知使用者，当前螺丝刀处于哪种档位。
40.在本实施例中，led包括分别用于显示三挡档位选择的发光二极管d4、发光二极管d5和发光二极管d6。具体的led连接电路如下：
41.主控芯片u1的三个引脚分别与发光二极管d4、发光二极管d5和发光二极管d6的负极连接，发光二极管d4的正极通过电阻r13与电池电源bat 连接，发光二极管d5的正极通过电阻r14与电池电源bat 连接，发光二极管d6的正极通过电阻r15与电池电源bat 连接。
42.通过三个发光二极管能够实现对三个档位的显示。具体的，可以是每个灯单独亮表示一种档位模式；也可以是通过一盏灯亮表示第一种档位模式，两盏灯表示第二种档位模式，三盏灯亮表示第三种档位模式。
43.在本实施例中，电机驱动电路包括正转驱动电路和反转驱动电路。
44.正转驱动电路包括三极管q3、场效应管q2和场效应管q6，主控芯片u1的正转控制端fz与三极管q3的基极连接，三极管q3的发射极接地，三极管q3的集电极通过电阻r2与驱动电源连接，三极管q3的集电极与场效应管q2的栅极连接，场效应管q2的漏极与电池电源bat 连接，场效应管q2的源极与电机驱动端m-连接，场效应管q2的源极与场效应管q6的漏极连接，场效应管q6的源极通过电阻r12接地，主控芯片u1的正转控制端fz与场效应管q6的栅极连接。
45.反转驱动电路包括三极管q4、场效应管q1和场效应管q5，主控芯片u1的反转控制端ff与三极管q4的基极连接，三极管q4的发射极接地，三极管q4的集电极通过电阻r1与驱动电源连接，三极管q4的集电极与场效应管q1的栅极连接，场效应管q1的漏极与电池电源bat 连接，场效应管q1的源极与电机驱动端m 连接，场效应管q1的源极与场效应管q5的漏极连接，场效应管q5的源极与场效应管q6的源极连接，主控芯片u1的反转控制端ff与场效应管q5的栅极连接。
46.通过四个场效应管和两个三极管即可实现对螺丝刀电机的驱动，电机驱动的两端可实现正反电路连接，进而让螺丝刀电机实现正反转。
47.其中，三极管q3的集电极与二极管d2的正极连接，二极管d2的负极与场效应管q2的栅极连接。三极管q4的集电极与二极管d1的正极连接，二极管d1的负极与场效应管q1的栅极连接。
48.螺丝刀电机驱动具体工作原理如下：
49.未启动状态：主控芯片u1的正转控制端fz和负转控制端ff均发送高电平信号，通过将场效应管q5和场效应管q6，将电机驱动端m 和电机驱动端m-均拉低到低电平，保证电机不启动。
50.正转状态：主控芯片u1的正转控制端fz发送低电平信号，三极管q3的集电极通过上拉电阻r2处于高电平，通过二极管d2作用在场效应管q2上，场效应管q2导通后，将电池电源bat 添加至电机驱动端m-上；同时，主控芯片u1的反转控制端ff发送高电平信号，使场效应管q5导通，进而将电机驱动端m 通过电阻r12接地，三级管q4也处于导通状态，使得场效应管q1的栅极也处于低电平状态，保证电机驱动端m 为低电平信号。这样就能够使电机处于正转状态。
51.反转状态：主控芯片u1的反转控制端ff发送低电平信号，三极管q4的集电极通过上拉电阻r1处于高电平，通过二极管d1作用在场效应管q1上，场效应管q1导通后，将电池电源bat 添加至电机驱动端m 上；同时，主控芯片u1的正转控制端fz发送高电平信号，使场效应管q6导通，进而将电机驱动端m-通过电阻r12接地，三级管q3也处于导通状态，使得场效应管q2的栅极也处于低电平状态，保证电机驱动端m-为低电平信号。这样就能够使电机处于反转状态。
52.在本实施例中，驱动电源由电池电源bat 经过稳压电路稳压得到。具体的，主控芯片u1与一稳压电路连接，稳压电路包括三极管q7、电感l1和稳压二极管z1，
53.主控芯片u1的稳压信号控制端sy通过电阻r8与三极管q7的基极连接，三极管q7的发射极与电池电源bat 连接，三极管q7的发射极通过电阻r7与三极管q7的基极连接，三极管q7的集电极通过电容c1接地，三极管q7的集电极通过电感l1与二极管d3的正极连接，二极管d3的负极通过电阻r16输出驱动电源，驱动电源通过电容c3接地，驱动电源与稳压二极管z1的负极连接，稳压二极管z1的正极接地。
54.通过稳压电路，将电池电源bat 稳压成需要的驱动电源，整个电路简单，易于实施。在本实施例中，驱动电源为 1.5v。
55.具体的，主控芯片u1的稳压信号控制端sy发送负方波信号，在经过三极管q7的导通和电感l1的半波整流滤波后，最后进过稳压二极管z1保证输出的驱动电源稳定。
56.其中，主控芯片u1还与一反馈电路连接，反馈电路包括电阻r11，电阻r11一端与场效应管q6的源极连接，电阻r11的另一端与主控芯片u1的反馈信号接收端ad1连接。
57.主控芯片u1通过接收反馈信号接收端ad1的信号，再进过ad转换后，能够得到电机驱动的电流值，对电机驱动状态进行监控。
58.在本实施例中，主控芯片u1与一变力矩电路连接，变力矩电路包括场效应管q8，主控芯片u1的变力矩控制信号端pwm通过电阻r18与场效应管q8的栅极连接，场效应管q8的源极接地，场效应管q8的漏极与二极管d3的正极连接。
59.主控芯片u1通过接收反馈信号接收端ad1的信号来检测电阻r12上的电流，在不同档位下电阻r12上的电流不同，主控芯片u1通过变力矩控制信号端pwm方波脉冲让场效应管q8触发导通，从而使电机驱动电路中的场效应管q4或场效应管q2失去供电而截止，场效应管q1或场效应管q2同时处于截止状态，实现了在不同的电流下让电机停下来，达到变力矩的目的。
60.在本实施例中，一种手感应式多档变力矩螺丝刀控制系统还包括一充电电路，充电电路包括充电芯片u2，充电芯片u2的电池连接端与电池电源bat 连接，充电芯片u2的充电状态指示端与主控芯片u1连接，充电芯片u2的芯片使能输入端与充电电源vcc连接。
61.整个充电电路具体如下：
62.充电芯片u2的电池温度检测输入端(第一引脚)接地，充电芯片u2的充电电流监控端(第二引脚)通过电阻r22接地，充电芯片u2的接地端(第三引脚)接地，充电芯片u2的电源端(第四引脚)与充电电源vcc连接，充电芯片u2的电池连接端(第五引脚)与电池电源bat 连接，电池电源bat 通过电容c5接地，充电芯片u2的充电状态指示端(第七引脚)通过电阻r21与主控芯片u1的充电状态监控端p9连接，充电芯片u2的芯片使能输入端(第八引脚)与充电电源vcc连接。
63.通过充电电路能够为驱动电源bat进行充电，同时在对电池电源bat 进行充电时，充电芯片u2的充电状态指示端(第七引脚)处于低电平状态，主控芯片u1的充电状态监控端p9能够监控充电状态。
64.其中，充电电源vcc通过电阻r20与主控芯片u1的电压检测端p7连接。通过电压检测端p7检测充电电源vcc的电压值。
65.进一步的，在本实施例中，主控芯片u1还与一照明灯连接。照明灯为发光二极管d7，发光二极管d7的正极通过电阻r19与电池电源bat 连接，发光二极管d7的负极与主控芯片u1连接。
66.通过照明灯使得螺丝刀在黑暗等环境也能够使用，使螺丝刀能够在多种场景下运动，提高其适应性。
67.实施例二
68.一种手感应式多档变力矩螺丝刀控制系统的控制方法，包括如下步骤：
69.步骤一：接通电源bat ，主控芯片u1上电复位，主控芯片u1的稳压信号控制端sy经过稳压电路输出驱动电源；
70.步骤二：在按住电容单板s4时，主控芯片u1根据档位选择开关s1按下的次数通过led显示档位选择状态；
71.步骤三：在按住电容单板s4时，按下正转启动开关s2，主控芯片u1驱动螺丝刀电机正转；
72.步骤四：在按住电容单板s4时，按下反转启动开关s3，主控芯片u1驱动螺丝刀电机反转。
73.只有在按住电容单板s4时，才能够对螺丝刀进行档位调节和启动，起到一个保护作用，防止误碰触开关直接启动。
74.在步骤二中，根据档位调节开关s1按下的次数，主控芯片u1的变力矩控制信号端pwm输出不同占空比信号，控制驱动电源工作时间，进行档位选择。
75.主控芯片u1通过接收电机驱动电路中的反馈信号接收端ad1的信号，来检测电机驱动电路中的电阻r12上的电流，在不同档位下电阻r12上的电流不同，主控芯片u1通过变力矩控制信号端pwm方波脉冲让场效应管q8触发导通，从而使电机驱动电路中的场效应管q4或场效应管q2失去供电而截止，场效应管q1或场效应管q2同时处于截止状态，实现了在不同的电流下让电机停下来，达到变力矩的目的。
76.本发明的有益效果为：只有在手动碰触电容单板后才能够进行档位开关的调节，起到了一层保护作用，防止直接误操作对档位进行调节。
77.上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、
修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
78.虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。