一种Z轴电机受压状态检测电路及Z轴电机控制系统的制作方法

一种z轴电机受压状态检测电路及z轴电机控制系统
技术领域
1.本技术涉及电气技术领域，尤其涉及一种z轴电机受压状态检测电路及z 轴电机控制系统。


背景技术：

2.z轴电机是一种常用的驱动电机，但是在实际使用中，电机会受到外来事物的压力，从而导致电机工作状态不同，最终影响电机的使用寿命。现有技术中，仍然是通过在电机上设置压力传感器来检测电机的受压状态，不仅电路设计复杂，而且测量的准确性较低。


技术实现要素：

3.本技术提供一种z轴电机受压状态检测电路及z轴电机控制系统，以解决现有技术中电路设计复杂，而且测量的准确性低的技术问题。
4.第一方面，提供一种z轴电机受压状态检测电路，所述电路包括：电压检测模块和控制模块；所述控制模块第一端与所述电压检测模块第一端连接，所述控制模块第二端分别与所述电压检测模块第二端、所述z轴电机第一端连接，所述控制模块用于控制所述z轴电机的工作状态；所述电压检测模块第三端与所述z轴电机第二端连接，所述电压检测模块用于检测所述z轴电机内的线圈基于所述工作状态所产生的感应电动势，所述感应电动势用于指示所述z轴电机的受压状态。
5.作为优选的是，所述电压检测模块包括第一电容、第一电阻、第二电阻以及第三电阻；所述第一电容一端与所述z轴电机第二端连接，所述第一电容另一端分别与所述第一电阻一端、第二电阻一端、所述控制模块第一端连接；所述第一电阻另一端与电源连接，所述第二电阻另一端分别与所述z轴电机第一端、所述控制模块第二端、所述第三电阻一端连接，所述第三电阻另一端接地。
6.作为优选的是，所述第一电阻、第二电阻以及第三电阻均为贴片电阻。
7.作为优选的是，所述电路还包括切换模块，所述切换模块一端分别与所述z 轴电机第一端、所述电压检测模块第二端连接，所述切换模块另一端与所述控制模块第二端连接，所述切换模块用于根据所述控制模块的控制指令切换所述z 轴电机的工作状态。
8.作为优选的是，所述切换模块包括mos管、第四电阻以及第五电阻；所述 mos管漏极分别与所述z轴电机第一端、所述电压检测模块第二端连接，所述 mos管源极接地，所述mos管栅极分别与所述第四电阻一端、第五电阻一端连接，所述第四电阻另一端与所述控制模块第二端连接，所述第五电阻另一端接地。
9.作为优选的是，所述电路还包括保护模块，所述保护模块一端分别与所述z 轴电机第二端、所述电压检测模块第三端连接；所述保护模块另一端分别与所述z轴电机第一端、所述电压检测模块第二端连接，所述保护模块用于保护所述电压检测模块。
10.作为优选的是，所述保护模块包括二极管，所述二极管阴极分别与所述z 轴电机第二端、所述电压检测模块第三端连接；所述二极管阳极分别与所述z 轴电机第一端、所述
电压检测模块第二端连接。
11.作为优选的是，所述控制模块为单片机。
12.第二方面，一种z轴电机控制系统，所述系统包括z轴电机以及与所述z 轴电机连接的如第一方面所述的任一项z轴电机受压状态检测电路。
13.本技术可以实现如下有益效果：通过设置电压检测模块，能够在控制模块控制z轴电机改变工作状态，从而改变z轴电机内的动子的运动状态时，检测到z轴电机内的线圈切割所述z轴电机内动子的磁感线所产生的感应电动势；感应电动势越大，说明z轴电机内动子复位回落的行程越长，从而说明z轴电机受到的压力越小；感应电动势越小，说明z轴电机内动子复位回落的行程越短，从而说明z轴电机受到的压力越大。因此，本技术通过设置电压检测模块能够准确的检测出z轴电机的受压状态，不需要额外设置压力传感器，电路设计简单。
附图说明
14.图1为本技术实施例提供的一种z轴电机的截面结构示意图；
15.图2为本技术实施例提供的一种z轴电机控制系统的结构示意图；
16.图3为本技术实施例提供的一种z轴电机受压状态检测电路的结构示意图；
17.图4为本技术实施例提供的一种z轴电机控制系统的结构示意图；
18.上述图中，100、胶体衬套，200、导磁底壳，210、复位导磁环套，300、定子线圈，400、永磁动芯，500、动子；
19.上述图中，10、z轴电机，11、z轴电机受压状态检测电路，111、电压检测模块，112、控制模块，113、切换模块，114、保护模块。
具体实施方式
20.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行描述。
21.在一个实施例中，为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本技术所述的一种z轴电机受压状态检测电路及一种z轴电机控制系统进行进一步详细说明。显然，所描述的实施例是本技术的一部分而不是全部的实施例。为了便于描述，附图中仅示出了与本技术相关的部分。
22.需要说明的是在本技术的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
23.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“设置”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
24.在一个实施例中，本技术提出的一种z轴电机受压状态检测电路适用于z 轴电机，如图1所示，图1为一种z轴电机的纵向截面图。其中，导磁底壳200 为一个凹形的安装腔，安装腔内设有定子线圈300，胶体衬套100的下端与导磁底壳200固定连接，永磁动芯400滑动设置于胶体衬套100内并连接有滑动伸出胶体衬套100顶端的动子500，导磁底壳200的底部
朝安装腔内环绕胶体衬套100的外壁设有用于使永磁动芯400滑动复位的复位导磁环套210。其中，动子 500也就是z轴电机的推杆。
25.在通电时，定子线圈300产生的磁力使永磁动芯400在自身磁力和定子线圈300磁力的共同作用下克服自身与复位导磁环套210间的磁吸力向与导磁底壳200的底部垂直相反的方向滑动，同时推动动子500向胶体衬套100外滑动，
26.在未通电时，永磁动芯400通过自身的磁力磁吸复位导磁环套210回落定位到胶体衬套100内的底部，同时带动动子500复位回落。在动子500复位回落的过程中，动子500的磁场随着动子500复位回落，定子线圈300切割动子 500的磁场中的磁感线产生电动势。根据电磁感应现象中导体切割磁感线时产生的感应电动势的大小计算公式可知，导体(定子线圈300)切割磁感线的有效长度越长，则产生的电动势越大；导体(定子线圈300)切割磁感线的有效长度越短，则产生的电动势越小。具体的，有效长度用动子500复位回落的行程长度来表示。
27.其中，导体切割磁感线时产生的感应电动势的大小计算公式为：
28.e＝blvsinθ
29.其中，e为感应电动势，b为磁感应强度，l为导体在垂直于磁场方向上的长度，v为导体切割磁感线的速度，θ为速度v方向与磁感应强度b方向间的夹角。在本技术中，动子500运动方向与定子线圈300产生的磁场中的线圈磁感线方向垂直，θ为90
°
。
30.在一个实施例中，本技术提出的一种z轴电机受压状态检测电路，适用于一种如图2所示的z轴电机控制系统，所述z轴电机控制系统包括z轴电机10 以及本技术提出的z轴电机受压状态检测电路11。其中，z轴电机10可以是如图1所示的z轴电机。
31.在具体的实施例中，z轴电机10还可以是由多个z轴电机10组成的z轴电机矩阵。在实际应用中，可以是每个z轴电机10都对应连接有一个电压检测模块111，每个电压检测模块111都连接有一个控制模块112；也可以是每个z 轴电机10都对应连接有一个电压检测模块111，多个电压检测模块111共同连接一个控制模块112。
32.在本实施例中，将单个的z轴电机10替换为z轴电机矩阵后，通过检测每个z轴电机10的受压状态，能够准确的勾勒出物体压在z轴电机矩阵的热区，从而能够准确的根据热区调节z轴电机10的工作状态。例如，若将所述z轴电机控制系统应用到按摩设备上，通过检测每个z轴电机10的受压状态，能够准确的勾勒出人与按摩设备之间的挤压区域，通过控制挤压区域z轴电机10的工作状态，精准的对人体进行按摩。
33.在一个实施例中，如图2所示，本技术提出一种z轴电机受压状态检测电路11，用于解决现有技术中通过压力传感器检测电机受压状态准确性低、电路设计复杂的问题。所述电路包括：电压检测模块111和控制模块112；控制模块 112第一端与电压检测模块111第一端连接，控制模块112第二端分别与电压检测模块111第二端、z轴电机10第一端连接，控制模块112用于控制z轴电机 10的工作状态；电压检测模块111第三端与z轴电机10第二端连接，电压检测模块111用于检测z轴电机10内的线圈基于所述工作状态所产生的感应电动势，所述感应电动势用于指示z轴电机10的受压状态。
34.其中，z轴电机10可以是如图1所示的z轴电机，z轴电机10内的动子可以是如图1所示的动子500，z轴电机10内的线圈可以是如图1所示的定子线圈300。
35.在本实施例中，z轴电机10第一端为电机负极，z轴电机10第二端为电机正极。
36.在本实施例中，控制模块112用于控制z轴电机10的工作状态，具体的，控制z轴电机10的通电与不通电。控制模块112控制z轴电机10通电时，z 轴电机10内的线圈充电，动子500向上运动；控制模块112控制z轴电机10 不通电时，z轴电机10内的线圈放电，动子500做复位回落的向下运动，定子线圈300切割动子500的磁感线产生电动势。电压检测模块111检测定子线圈 300产生的电动势，并输出电压信号给控制模块112。动子500做复位回落的行程越大，控制模块112接收到的电压信号越大，说明z轴电机10受到的压力越小；动子500做复位回落的行程越小，控制模块112接收到的电压信号越小，说明z轴电机10受到的压力越大。
37.在具体的实施例中，控制模块112为单片机mcu，具体的可以是型号为 sn8f570320的单片机芯片。
38.在具体的实施例中，如图3所示，电压检测模块111包括第一电容c1、第一电阻r1、第二电阻r2以及第三电阻r3；第一电容c1一端与z轴电机10第二端连接，第一电容c1另一端分别与第一电阻r1一端、第二电阻r2一端、控制模块112第一端连接；第一电阻r1另一端与电源连接，第二电阻r2另一端分别与 z轴电机10第一端、控制模块112第二端、第三电阻r3一端连接，第三电阻r3另一端接地。
39.在具体的实施例中，z轴电机10在未通电时，z轴电机10内的动子500做复位回落的向下运动，定子线圈300切割动子500的磁感线产生电动势，并给第一电容c1充电，第一电容c1两端产生电位差，从而使得电压检测模块111完成对动子500产生的电动势的检测，并输出电压信号给控制模块112。
40.在具体的实施例中，第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3均为贴片电阻。第一电阻r1为100k、第二电阻r2为1k、第三电阻r3为100k、第一电容c1为1 μm。在生产上采用贴片电阻，同一批贴片电阻阻值的误差是接近的，刚好可以相互抵消，减小了电阻阻值带来的测量误差。
41.在具体的实施例中，如图4所示，所述电路还包括切换模块113，切换模块 113一端分别与z轴电机10第一端、电压检测模块111第二端连接，切换模块 113另一端与控制模块112第二端连接，切换模块113用于根据控制模块112的控制指令切换z轴电机10的工作状态。
42.在具体的实施例中，如图3所示，切换模块113包括mos管q1、第四电阻 r4以及第五电阻r5；mos管q1漏极分别与z轴电机10第一端、电压检测模块 111第二端连接，mos管q1源极接地，mos管q1栅极分别与第四电阻r4一端、第五电阻r5一端连接，第四电阻r4另一端与控制模块112第二端连接，第五电阻r5另一端接地。
43.在具体的实施例中，mos管q1可以是型号为lbss139lteg的n沟道场效应晶体管。可以理解的，在实际应用中，mos管q1可以使用三极管等晶体管进行替代。
44.在本实施例中，当mos管q1接收到的电机控制信号为高电平时，mos管q1导通，z轴电机10通电；当mos管q1接收到的电机控制信号为低电平时，mos 管q1断开，z轴电机10不通电。
45.在本实施例中，mos管q1能够快速的响应单片机输出的pwm信号，使得单片机能够快速、及时的调节所述z轴电机10的运行状态。
46.在具体的实施例中，如图4所示，所述电路还包括保护模块114，保护模块114一端分别与z轴电机10第二端、电压检测模块111第三端连接；保护模块 114另一端分别与z轴电
机10第一端、电压检测模块111第二端连接，保护模块114用于保护电压检测模块111。
47.在具体的实施例中，如图3所示，保护模块114包括二极管d1，二极管d1阴极分别与z轴电机10第二端、电压检测模块111第三端连接；二极管d1阳极分别与z轴电机10第一端、电压检测模块111第二端连接。
48.在具体的实施例中，二极管d1可以是型号为1n4148的续流二极管。
49.在本实施例中，在mos管q1关闭的瞬间，z轴电机10线圈产生反向电压，续流二极管d1可以在z轴电机10线圈产生反向电压时，平缓电流，从而避免因所述反向电压过高而对电压检测模块111的元器件造成损坏。
50.本技术通过设置电压检测模块111，能够在控制模块112控制z轴电机10 改变工作状态，从而改变z轴电机10内的动子500的运动状态时，检测到z轴电机10内的定子线圈300切割所述z轴电机10内动子500的磁感线所产生的感应电动势；感应电动势越大，说明z轴电机10内动子500复位回落的行程越长，从而说明z轴电机10受到的压力越小；感应电动势越小，说明z轴电机 10内动子500复位回落的行程越短，从而说明z轴电机10受到的压力越大。因此，本技术通过设置电压检测模块111能够准确的检测出z轴电机10的受压状态，不需要额外设置压力传感器，电路设计简单。
51.虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本技术，但是应该理解的是，这些实施例仅是本技术的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本技术的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。