切割机驱动控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及切割机驱动技术领域，具体涉及切割机驱动控制系统。


背景技术：

2.切割机控制系统一般包括控制单元、驱动单元及检测单元等硬件组成，控制单元根据检测单元采集的数据发送控制指令给驱动单元，使其控制切割机的电机转动或停机，电机可将电源供给的电信号转换为电机轴上的角位移或者角速度进行输出，使得切割机的刀片对材料实现切割操作，或者驱动电机停止切割操作。
3.市面上的部分驱动电路大多采用igbt驱动电路，不具有能量泄放控制功能，电机在制动时会产生高压电动势，如果不能对这部分能量进行消耗，会对控制系统及电机的使用造成威胁，更严重的可能会导致控制系统损坏及电机烧毁，影响控制系统及电机使用的安全性。


技术实现要素：

4.鉴于上述的分析，本实用新型提出的切割机驱动控制系统以解决现有技术的不足。
5.本实用新型主要通过以下技术方案来实现：
6.本实用新型提供的切割机驱动控制系统，包括供电单元、电机驱动单元、主控制单元以及电机；所述电机驱动单元包括驱动控制模块、驱动模块以及泄放模块，所述泄放模块包括相连接的泄放开关电路及泄放电阻，所述主控制单元分别与供电单元、泄放开关电路、驱动控制模块电连接，所述泄放电阻与供电单元电连接，所述驱动模块的输出端与电机电连接，并分别与供电单元、驱动控制模块电连接。
7.进一步地，所述泄放模块还包括保护电路，所述泄放开关电路通过保护电路与主控制单元电连接，所述泄放开关电路与供电单元电连接。
8.进一步地，所述供电单元包括交流输入模块、第一电压转换模块、第二电压转换模块，所述交流输入模块的输出端分别与第一电压转换模块的第一输入端、驱动模块、泄放电阻电连接，所述第一电压转换模块的第一输出端分别与驱动控制模块、泄放开关电路及第二电压转换模块的输入端电连接，所述第二电压转换模块的输出端与主控制单元电连接。
9.进一步地，还包括防高压单元，所述防高压单元包括开关模块、第一电压检测模块，所述开关模块分别与交流输入模块的第二输入端、第一电压转换模块的第二输入端、第一电压转换模块的第一输出端及主控制单元电连接，所述交流输入模块的第一输入端与电源线插头的火线电连接，所述开关模块与电源线插头的零线电连接，所述第一电压检测模块分别与第一电压转换模块的电压采集端、主控制单元电连接。
10.进一步地，所述防高压单元还包括第二电压检测模块，所述第二电压检测模块分别与主控制单元、交流输入模块的输出端电连接。
11.进一步地，还包括第三电压检测模块，所述第三电压检测模块分别与主控制单元、
开关模块的电压采集处电连接。
12.进一步地，所述开关模块包括第一继电器、第二继电器、第一二极管、第二二极管、第一开关管、第二开关管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻，所述第一电阻与第二电阻串接，所述第一电阻的第一端部与第二继电器的静触点电连接且两者之间为开关模块的电压采集处，所述第二电阻的第二端部分别与第一继电器的动触点、第一电压转换模块的第二输入端电连接，所述第一继电器线圈的第一端与第一二极管的负极电连接，所述第一继电器线圈的第二端与第一二极管的正极电连接，所述第一继电器线圈的第一端与第二继电器线圈的第二端之间串接第三电阻、第四电阻，所述第三电阻与第四电阻的连接处连接第一电压转换模块的第一输出端，所述第一继电器的静触点、第二继电器的动触点连接处与交流输入模块的第二输入端电连接，所述第一继电器的动触点与电源线插头的零线电连接，所述第一二极管的正极与接地端之间串接第一开关管，所述第一开关管的控制端与主控制单元之间串接第五电阻。
13.所述第二继电器线圈的第一端与第二二极管的正极电连接，所述第二继电器线圈的第二端与第二二极管的负极电连接，所述第二二极管的正极与接地端之间串接第二开关管，所述第二开关管的控制端与主控制单元之间串接第六电阻。
14.进一步地，所述驱动模块为三相六桥驱动电路。
15.进一步地，所述保护电路包括第十一电阻，所述泄放开关电路包括第四开关管、第五开关管、第六开关管、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻和第十五电阻，所述第十一电阻串接在主控制单元与第四开关管的控制端之间，所述第四开关管的第一端部与第五开关管的控制端之间串接第十二电阻，所述第十二电阻与第一电压转换模块的第一输出端之间设有第十三电阻，所述第五开关管的第二端部与第一电压转换模块的第一输出端电连接，所述第五开关管的第一端部与第六开关管的第二端部之间依次串接第十四电阻、第十五电阻，所述第六开关管的控制端与第十四电阻、第十五电阻的连接处电连接，所述第六开关管的第一端部与交流输入模块的输出端之间串接泄放电阻，所述第四开关管的第二端部、第六开关管的第二端部接地。
16.进一步地，还包括显示器背光灯、第三电压转换模块，所述第三电压转换模块分别与第一电压转换模块的第二输出端电连接，所述第三电压转换模块的输出端、第二电压转换模块的输出端及主控制单元分别与显示器背光灯电连接。
17.与现有技术比较本实用新型技术方案的有益效果为：
18.本实用新型提供的切割机驱动控制系统，通过设置带泄放模块的电机驱动单元，使其能驱动电机正常工作，并在电机制动时通过泄放电阻对制动产生的高压电动势进行泄放，避免电机烧毁，以提高切割机驱动控制系统、电机使用的安全性及使用寿命。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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实用新型的一些实施例，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。
20.图1是本实用新型实施例提供的切割机驱动控制系统的结构原理框图（一）；
21.图2是本实用新型实施例提供的切割机驱动控制系统的结构原理框图（二）；
22.图3是本实用新型实施例提供的主控制单元、供电单元及防高压单元的电路原理图；
23.图4是本实用新型实施例提供的主控制单元、电机驱动单元、电流采集单元及泄放模块的电路原理图；
24.图5是本实用新型实施例提供的主控制单元、温度传感器、第二电压检测模块及显示器背光灯的电路原理图。
25.附图标记如下：
26.1、供电单元，11、交流输入模块，111、整流桥，112、滤波模块，12、第一电压转换模块，13、第二电压转换模块，14、第三电压转换模块，2、电机驱动单元，21、驱动控制模块，22、驱动模块，23、泄放模块，231、泄放开关电路，232、泄放电阻，233、保护电路，3、主控制单元，4、电机，5、防高压单元，51、开关模块，52、第一电压检测模块，53、第二电压检测模块，54、第三电压检测模块，6、显示器背光灯，7、电流采集单元，8、霍尔传感器，9、温度传感器。
具体实施方式
27.为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型，从而对本实用新型要求保护的范围作出更清楚地限定，下面就本实用新型的某些具体实施例对本实用新型进行详细描述。需要说明的是，以下仅是本实用新型构思的某些具体实施方式仅是本实用新型的一部分实施例，其中对于相关结构的具体的直接的描述仅是为方便理解本实用新型，各具体特征并不当然、直接地限定本实用新型的实施范围。本领域技术人员在本实用新型构思的指导下所作的常规选择和替换，均应视为在本实用新型要求保护的范围内。
28.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
29.实施例1
30.如图1、图2所示，本实用新型提供了一种切割机驱动控制系统，包括供电单元1、电机驱动单元2、主控制单元3以及电机4；电机驱动单元2包括驱动控制模块21、驱动模块22以及泄放模块23，泄放模块23包括相连接的泄放开关电路231及泄放电阻232，主控制单元3分别与供电单元1、泄放开关电路231、驱动控制模块21电连接，泄放电阻232与供电单元1电连接，驱动模块22的输出端与电机4电连接，并分别与供电单元1、驱动控制模块21电连接。
31.通过设置泄放模块23，使得电机4制动时，主控制单元3同时对驱动模块22中的开关单元及泄放开关电路231进行控制，通过泄放电阻232对制动产生的能量进行泄放，在电机4正常工作时，主控制单元3断开泄放开关电路231，适用性强。
32.如图4所示，本实施例中，主控制单元3为单片机。驱动控制模块21为驱动ic芯片。电机4为无刷电机。
33.具体的，驱动模块22为三相六桥驱动电路，能减少电流波动和转矩脉动，使得电机4输出较大的转矩。
34.较佳地，三相六桥驱动电路中的六个开关管为绝缘栅双极型晶体管，三相六桥驱动电路包括第一绝缘栅双极型晶体管q3、第二绝缘栅双极型晶体管q4、第三绝缘栅双极型晶体管q5、第四绝缘栅双极型晶体管q6、第五绝缘栅双极型晶体管q7、第六绝缘栅双极型晶体管q8。
35.当电机4正常工作时，使用六个绝缘栅双极型晶体管控制输出电压，驱动ic芯片根据检测到的电机4转子位置（由霍尔传感器检测得到），利用绝缘栅双极型晶体管的开关特性，实现电机4的通电控制，例如，当第一绝缘栅双极型晶体管q3、第五绝缘栅双极型晶体管q7打开时，第一绕组u和第二绕组v相导通，此时电流的流向为电源正极
→
第一绝缘栅双极型晶体管q3
→
第一绕组u
→
第二绕组v
→
第五绝缘栅双极型晶体管q7
→
电源负极，以此类推，绝缘栅双极型晶体管的打开顺序可以为第一绝缘栅双极型晶体管q3和第五绝缘栅双极型晶体管q7打开，第一绕组u和第二绕组v相导通；或者第一绝缘栅双极型晶体管q3和第六绝缘栅双极型晶体管q8打开，第一绕组u和第三绕组w相导通；或者第二绝缘栅双极型晶体管q4和第四绝缘栅双极型晶体管q6打开，第一绕组u和第二绕组v相导通；或者第二绝缘栅双极型晶体管q4和第六绝缘栅双极型晶体管q8打开，第二绕组v和第三绕组w相导通；或者第三绝缘栅双极型晶体管q5和第四绝缘栅双极型晶体管q6打开，第一绕组u和第三绕组w相导通；或者第三绝缘栅双极型晶体管q5和第五绝缘栅双极型晶体管q7打开，第二绕组v和第三绕组w相导通；其打开方式只要在合适的时机进行准确换向，就可实现无刷直流电动机的连续运转。
36.当电机4制动时，主控制单元3发送制动信号给驱动控制模块21，驱动控制模块21控制第四绝缘栅双极型晶体管q6、第五绝缘栅双极型晶体管q7、第六绝缘栅双极型晶体管q8导通。
37.如图4所示，优选地，泄放模块23还包括保护电路233，泄放开关电路231通过保护电路233与主控制单元3电连接，泄放开关电路231与供电单元1电连接。
38.具体的，保护电路233包括第十一电阻r32，泄放开关电路231包括第四开关管q2、第五开关管q10、第六开关管q9、第十二电阻r90、第十三电阻r33、第十四电阻r91和第十五电阻r92，第十一电阻r32串接在主控制单元3与第四开关管q2的控制端之间，第四开关管q2的第一端部与第五开关管q10的控制端之间串接第十二电阻r90，第十二电阻r90与第一电压转换模块12的第一输出端之间设有第十三电阻r33，第五开关管q10的第二端部与第一电压转换模块12的第一输出端电连接，第五开关管q10的第一端部与第六开关管q9的第二端部之间依次串接第十四电阻r91、第十五电阻r92，第六开关管q9的控制端与第十四电阻r91、第十五电阻r92的连接处电连接，第六开关管q9的第一端部与交流输入模块11的输出端之间串接泄放电阻232，第四开关管q2的第二端部、第六开关管q9的第二端部接地。
39.本实施例中，泄放电阻232包括相串接第十六电阻r93、第十七电阻r94、第十八电阻r95、第十九电阻r96和第二十电阻r97，第十六电阻r93与第六开关管q9的第一端部连接，第二十电阻r97与310v电压源连接，第十六电阻r93、第十七电阻r94、第十八电阻r95、第十九电阻r96和第二十电阻r97可用一个与泄放电阻232总阻值等值的电阻代替，第六开关管q9的第一端部设有用于焊接泄放电阻232的焊接点，方便根据需要对泄放电阻232的数量进行调整。
40.当电机4制动时，主控制单元3控制驱动模块22对应的开关管导通，同时发送一个高电平给泄放模块23，使得第四开关管q2、第五开关管q10及第六开关管q9均导通，此时通过第十六电阻r93、第十七电阻r94、第十八电阻r95、第十九电阻r96和第二十电阻r97对制动能量进行泄放；当电机4正常工作时，主控制单元3发送一个低电平给泄放模块23，使得第四开关管q2、第五开关管q10及第六开关管q9均断开，避免浪费电能。
41.如图3所示，优选地，供电单元1包括交流输入模块11、第一电压转换模块12、第二电压转换模块13，交流输入模块11的输出端分别与第一电压转换模块12的第一输入端、驱动模块22、泄放电阻232电连接，第一电压转换模块12的第一输出端分别与驱动控制模块21、泄放开关电路231及第二电压转换模块13的输入端电连接，第二电压转换模块13的输出端与主控制单元3电连接。
42.如图5所示，具体的，还包括显示器背光灯6、第三电压转换模块14，第三电压转换模块14分别与第一电压转换模块12的第二输出端电连接，第三电压转换模块14的输出端、第二电压转换模块13的输出端及主控制单元3分别与显示器背光灯6电连接。
43.本实施例中，图5中的cn6为接口，显示器背光灯6通过该接口与第一电压转换模块12的15v-f输出端连接。
44.较佳地，交流输入模块11包括变压器l1、整流桥111、滤波模块112，系统正常启动时，交流输入模块11输入220v交流电，经整流桥111整流形成310v直流电，滤波模块112将310v直流电滤波形成平直稳定的310v直流电输出，310v直流电分别输入至第一电压转换模块12的dc/dc模块、驱动模块22的310v输入端、泄放电阻232的310v输入端及第二电压检测模块53的310v输入端，dc/dc模块将310v直流电转换得到15v直流电和15v-f直流电，15v直流电分别输入至第二电压转换模块13的输入端、驱动控制模块21的输入端、防高压单元5的15v输入端以及泄放开关电路231的15v输入端，第二电压转换模块13将15v直流电转换得到3.3v直流电，3.3v直流电输入至主控制单元3、显示器背光灯6、电流采集单元7、霍尔传感器8及温度传感器9，15v-f直流电输入至接口cn6，第三电压转换模块14将15v-f直流电转换得到3v3直流电，3.3v直流电输入至显示器背光灯6。
45.本实施例中，交流输入模块11还包括保险丝f1和保险丝f2，用于当交流电输入过大时发生熔断，以保护整体驱动控制系统不被损坏，即使一个损坏，另外一个也可正常工作，更加保险。
46.如图3、图5所示，具体的，还包括防高压单元5，防高压单元5包括开关模块51、第一电压检测模块52，开关模块51分别与交流输入模块11的第二输入端、第一电压转换模块12的第二输入端、第一电压转换模块12的第一输出端及主控制单元3电连接，交流输入模块11的第一输入端与电源线插头的火线电连接，开关模块51与电源线插头的零线电连接，第一电压检测模块52分别与第一电压转换模块12的电压采集端、主控制单元3电连接。通过第一电压检测模块52对第一电压转换模块12的电压采集端进行电压检测，确定此时接入的电压值。
47.较佳地，防高压单元5还包括第二电压检测模块53，第二电压检测模块53分别与主控制单元3、交流输入模块11的输出端电连接。通过第二电压检测模块53对交流输入模块11的输出端进行电压检测，判断交流输入模块11是否正常输出。
48.较佳地，还包括第三电压检测模块54，第三电压检测模块54分别与主控制单元3、开关模块51的电压采集处电连接。用于检测交流电是否正常接入控制系统。
49.本实施例中，第三电压检测模块54的输入端与第二继电器j2的静触点电连接。
50.第三电压检测模块54对开关模块51、交流输入模块11的输入端是否通电进行检测，不通电则电路处于停机状态，如果通电，第一电压检测模块52检测交流输入模块11的输入端是否插错高压，如果没有插错380v，则通过第一电压检测模块52判断第一电压转换模
块12的电压采集端是否为220v。
51.初始状态，开关模块51断开，通过第一电压检测模块52对第一电压转换模块12的电压采集端进行电压检测，判断此时接入的电压值，当检测到插错高压时，开关模块51保持断开状态，交流输入模块11不通无法正常输出，高电压从第一电压转换模块12的第二输入端输入，经第二电压转换模块13转换成低电压后给主控制单元3供电，使其控制电机4及相关元件不工作；当检测到没插错高压时，第一电压检测模块52检测第一电压转换模块12的电压采集端为220v时，交流输入模块11的输入端经电压转换后为主控制单元3供电，使开关模块51导通，当第二电压检测模块53检测到交流输入模块11正常输出310v时，交流输入模块11的输入端及交流输入模块11的输出端均可以通过电压转换给主控制单元3供电，主控制单元3控制电机4及相关元件正常工作，能及时检测到插错电源的情况。
52.较佳地，开关模块51包括第一继电器j1、第二继电器j2、第一二极管d5、第二二极管d16、第一开关管q1、第二开关管q11、第一电阻r11、第二电阻r12、第三电阻r17、第四电阻r88、第五电阻r20和第六电阻r98，第一电阻r11与第二电阻r12串接，第一电阻r11的第一端部与第二继电器j2的静触点电连接且两者之间为开关模块51的电压采集处，第二电阻r12的第二端部分别与第一继电器j1的动触点、第一电压转换模块12的第二输入端电连接，第一继电器j1线圈的第一端与第一二极管d5的负极电连接，第一继电器j1线圈的第二端与第一二极管d5的正极电连接，第一继电器j1线圈的第一端与第二继电器j2线圈的第二端之间串接第三电阻r17、第四电阻r88，第三电阻r17与第四电阻r88的连接处连接第一电压转换模块12的第一输出端，第一继电器j1的静触点、第二继电器j2的动触点连接处与交流输入模块11的第二输入端电连接，第一继电器j1的动触点与电源线插头的零线电连接，第一二极管d5的正极与接地端之间串接第一开关管q1，第一开关管q1的控制端与主控制单元3之间串接第五电阻r20。
53.第二继电器j2线圈的第一端与第二二极管d16的正极电连接，第二继电器j2线圈的第二端与第二二极管d16的负极电连接，第二二极管d16的正极与接地端之间串接第二开关管q11，第二开关管q11的控制端与主控制单元3之间串接第六电阻r98。
54.电源正常接通且开关模块51导通时，310v瞬间高压输入至滤波模块112，此时第一继电器j1、第二继电器j2工作，与电阻r11、r12配合对输入310v上电瞬间高压进行缓冲，以起到对滤波模块112上的电容进行保护，使得系统使用性能更佳。
55.电源接通前，第一继电器j1、第二继电器j2处于断开状态，当接错高压380v时，由于第一继电器j1、第二继电器j2均断开，使得交流输入模块11无法正常整流、滤波输出，高压380v经第三二极管d17进入第一电压转换模块12的第二输入端，并转换为15v给开关模块51供电，然后经第二电压转换模块13转换为3.3v给主控制单元3供电，同时，第一电压检测模块52检测到电压采集端处为380v，并将对应的信号发送给主控制单元3，使其控制电机4及相关元件不工作。
56.当接入是220v交流电时，220v经第三二极管d17进入第一电压转换模块12的第二输入端，并转换为15v给开关模块51供电，然后经第二电压转换模块13转换为3.3v给主控制单元3供电，第一电压检测模块52检测到电压采集端处为220v，并将对应的信号发送给主控制单元3，使其控制第一继电器j1闭合，给滤波模块112中的电容充电，当即将充满时控制第二继电器j2闭合，交流输入模块11正常输出，进入第一电压转换模块12的第一输入端，并依
次经第一电压转换模块12、第二电压转换模块13转换电压后，给主控制单元3、电机4及相关元件供电，同时，第二电压检测模块53检测到交流输入模块11正常输出310v并将对应的信号发送给主控制单元3，使其控制电机4及相关元件正常工作。
57.如图4所示，较佳地，还包括电流采集单元7，电流采集单元7分别与驱动模块22、主控制单元3电连接。通过电流采集单元7对驱动模块22的驱动电流进行采集并发送给主控制单元3，当主控制单元3根据采集的驱动电流，求得驱动模块22的输入电压大于310v时，整体系统被控制停机，起到过流保护的作用。
58.较佳地，还包括霍尔传感器8，霍尔传感器8分别与主控制单元3、第二电压转换模块13的输出端电连接。
59.霍尔传感器8安装在无刷电机上，用于检测转子的转速及停机时转子的位置。较佳地，还包括温度传感器9，温度传感器9分别与主控制单元3、第二电压转换模块13的输出端电连接。
60.温度传感器9优选设有两个，一个安装在电机4上，另一个安装在驱动系统的pcb板上，驱动控制系统的所有电路集成设置于pcb板上，当电机4或pcb板的温度高于主控制单元3内预设温度时停机。
61.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。