电子开关的控制器、电子开关及电子设备的制作方法

文档序号:6272057阅读:295来源:国知局
专利名称:电子开关的控制器、电子开关及电子设备的制作方法
技术领域
本实用新型涉及电动设备领域,具体而言,涉及一种电子开关的控制器、电子开关及电子设备。
背景技术
如图1所示,当前应用于锂电池电动工具中的电子开关中的主控部分主要是由微控制器(MCU/单片机)、DC稳压电源(LDO)以及PWM驱动电路组合而成的。该电子开关的主控部分中的微控制器、稳压电源以及PWM驱动电路是分离的,其工作原理如下:DC稳压电源(即LD0)为提供单片机提供稳定的工作供电电源,使得单片机可以正常的工作,单片机开始工作后,采集锂电池的电压信号、温度信号,调速电位器信号,负载电流信号等,并将采集到的信号进行处理,输出脉冲调制(PWM)信号,该脉冲调制(PWM)信号通过马达/负载PWM驱动模块来控制马达的运转速度,同时可以通过I/O端口控制工作照明灯的工作状态。但是上述电子开关的电子元器件多,电路设计复杂,使得电路板(PCBA)尺寸大、生产成本高。图2是根据现有技术的脉冲调制信号的示意图。如图2所示,现有电子开关的脉冲调制信号采用单段线性控制图中显示的单段为(xl,yl)到(x2,y2)。在图2中以开关 行程(travel)为X轴,脉冲调制占空比(PWM duty)输出为y轴,根据图2可以得出现有开关的脉冲调制(PWM)输出控制曲线I与X的关系如下:当(x〈xl)时:y=0%;当(xl( x〈x2)时:y=kl*x+bl ;其中 kl= (y2-yl) / (x2-xl);bl= (yl-kl*xl);当(x> x2)时:y=100%o由于这种脉冲调制输出控制曲线是单段线性控制,即图中的(xl,yl)到(x2,y2)的直线段,可以得出在调速电位器行程较短的时候脉冲调制占空比输出已经较大,造成马达的转速较高,带来了马达的抖动从而使得用户使用电动工具(如电钻、电锤)工作的目标点不准确,不方便用户使用。另外,使用现有的电子开关无法获知电池的电量信息,并且采集电池或负载参数的装置接口与电子开关输入接口不匹配的情况下,需要更多的成本更换接口或增加连接设备,与其他设备连接匹配性差且费时费力。由上可知,现有的电子开关中电子元件多,并且其控制曲线为单段线性控制,使得电子开关设计复杂、PCB布线难且开关低速行程短,从而导致电子开关体积大且无法控制电动设备在准确的工作点工作。针对现有技术中电子开关中电子元件多,并且其控制曲线为单段线性控制,使得电子开关设计复杂、PCB布线难且开关低速行程短,从而导致电子开关体积大且无法控制电动设备在准确的工作点工作的问题,目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容针对现有技术中电子开关中电子元件多,并且其控制曲线为单段线性控制,使得电子开关设计复杂、PCB布线难且开关低速行程短,从而导致电子开关体积大且无法控制电动设备在准确的工作点工作的问题,目前尚未提出有效的解决方案,为此本实用新型的提供了一种电子开关的控制器、电子开关及电子设备,以解决上述问题。为了实现上述目的,根据本实用新型的一个方面,提供了一种电子开关的控制器,该控制器包括:稳压电源、处理器以及驱动电路,其中,稳压电源,与供电电源连接,用于为处理器和驱动电路提供电能;处理器,连接于稳压电源和测量装置之间,用于获取脉冲调制信号,并将脉冲调制信号发送给驱动电路;驱动电路,连接于稳压电源与负载之间,用于使用驱动信号控制负载中的马达的转速。进一步地,测量装置测量到的供电电源、负载以及电子开关的工作参数为模拟信号,其中,处理器包括:输入端口,与测量装置连接,用于接收测量装置测量到的模拟信号;信号处理器,与输入端口连接,用于将模拟信号转换为数字信号;第一微处理器,与信号处理器连接,用于使用数字信号获取脉冲调制信号,并将脉冲调制信号发送给驱动电路。进一步地,工作参数包括:携带电子开关的扳机位置信息的电压信号,其中,第一微处理器包括:第一子处理器,与信号处理器连接,用于读取与携带电子开关的扳机位置信息的电压信号相匹配的电子开关的行程数据;第二子处理器,与第一子处理器连接,用于读取与当前行程数据相匹配的占空比参数;第一计算器,与第二子处理器连接,用于使用占空比参数和当前行程数据计算控 制信号的新占空比;第三子处理器,与第一计算器连接,用于调整当前控制信号的占空比为新占空比的调制脉冲信号;第一输出端口,与第三子处理器连接,用于将脉冲调制信号发送给驱动电路。进一步地,处理器还包括:第二微处理器,连接于输入端口与稳压电源之间,用于启动稳压电源为处理器和驱动电路提供电能。进一步地,稳压电源为两个,分别为第一子稳压电源和第二子稳压电源,其中,第一子稳压电源,连接于供电电源与处理器之间,用于为处理器提供电能;第二子稳压电源,连接于供电电源、处理器以及驱动电路之间,用于提供电能。进一步地,处理器还包括:第二输出端口,连接于信号处理器、第二子处理器以及第二微处理器之间,用于通过多功能接口与通讯设备和指示装置进行通讯。为了实现上述目的,根据本实用新型的一个方面,提供了一种电子开关,该电子开关包括:板机、测量装置、负载控制电路以及用于电子开关的控制器;板机,与供电电源连接,用于接通或断开供电电源与电子开关之间的电路,并产生电子开关的行程;测量装置,连接于供电电源、负载、板机以及控制器之间,用于测量供电电源、负载以及板机的工作参数,并将供电电源、负载以及板机的工作参数发送给控制器;控制器,连接于测量装置与负载之间,用于生成控制信号,并将控制信号发送给负载控制电路;负载控制电路,与控制器连接,用于使用控制信号控制负载中的马达的转速。进一步地,测量装置包括:第一温度传感器,与供电电源连接,用于测量供电电源的温度信号;电压传感器,与供电电源连接,用于测量供电电源的电压信号;调速电位器,与板机连接,用于测量携带电子开关的扳机位置信息的电压信号;电流传感器,与负载连接,用于测量负载的电流信号;第二温度传感器,与负载控制电路连接,用于测量负载控制电路的温度信号。进一步地,电子开关还包括:子开关,连接于负载控制电路与负载之间,用于接通或断开负载控制电路与负载之间的电路。为了实现上述目的,根据本实用新型的另一个方面,提供了一种电子设备,该电子设备包括:指示装置、电子开关,其中,指示装置,与电子开关中控制器的第二输出端口连接,用于指示供电电源、电子开关以及负载的工作状态。进一步地,指示装置包括:第一指示灯,用于指示供电电源的工作状态和电子开关的工作状态;照明灯,用于在电子设备处于工作状态时为用户照明。通过本实用新型,将稳压电源、驱动电路和处理器集成在控制器中,在获取供电电源、负载以及电子开关的工作参数之后,读取与工作参数相匹配的占空比参数,并计算新占空比,然后将脉冲调制信号的占空比调整为新占空比,然后使用调整后的脉冲调制信号利用驱动电路生成驱动信号,本申请的实施例使用多段曲线控制,改善低速行程,方便用户使用及人性化操作。通过本申请,解决了电子开关中控制曲线为单段线性控制,使得开关低速行程短,从而导致无法控制电动设备在准确的工作点工作的问题,实现了电子开关体积小,低速行程长的效果,使得用户可以使用电动设备在准确的工作点工作。

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解,构成本申请的一部分,本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:图1是根据现有技术的电子开关的示意`[0031]图2是根据现有技术的脉冲调制信号的示意图;图3是根据本实用新型实施例的用于电子开关的控制器的结构示意图;图4是根据本实用新型实施例的用于电子开关的控制器的详细结构示意图;图5是根据本实用新型实施例的二段线性脉冲调制信号输出曲线的示意图;图6是根据本实用新型实施例的三段线性脉冲调制信号输出曲线的示意图;图7是根据本实用新型实施例的控制器的内部结构示意图;以及图8是根据本实用新型实施例的用于电子开关的控制方法的流程图。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。图3是根据本实用新型实施例的用于电子开关的控制器的结构示意图。图4是根据本实用新型实施例的用于电子开关的控制器的详细结构示意图。如图3和图4所示,该控制器包括:稳压电源30、处理器50以及驱动电路10,其中,稳压电源30,与供电电源连接,用于为处理器50和驱动电路IO提供电能;处理器50,连接于稳压电源30和测量装置之间,用于获取脉冲调制信号,并将脉冲调制信号发送给驱动电路10 ;驱动电路10,连接于稳压电源30与负载之间,用于使用驱动信号控制负载中的马达的转速。采用本申请的用于电子开关的控制器,通过将稳压电源30、处理器50以及驱动电路10集成在控制器中,而不是使用电子元器件组成稳压电源30和驱动电路10,从而简化电路设计及器件空间,减小了控制器的体积,降低成本;另外,处理器50在获取供电电源、负载以及电子开关的工作参数之后,读取与工作参数相匹配的占空比参数,并计算新占空比,然后将脉冲调制信号的占空比调整为新占空比,然后使用调整后的脉冲调制信号利用驱动电路10生成驱动信号,本申请的实施例使用多段曲线控制,改善低速行程,方便用户使用及人性化操作。通过本申请解决了电子开关中电子元件多,并且其控制曲线为单段线性控制,使得电子开关设计复杂、PCB布线难且开关低速行程短,从而导致电子开关体积大且无法控制电动设备在准确的工作点工作的问题,实现了简化电路设计、低速行程长的效果,使得用户可以使用电动设备在准确地工作点工作。本实用新型将稳压电源30、驱动电路10 (即脉冲调制驱动电路)以及处理器50集成为芯片。其中,稳压电源30为集成LD0,当然集成的芯片中还包括运算放大器,定时器等。图4中示出的控制器7 (即专用集成芯片ASIC)可以作为本申请上述实施例中的控制器,将处理器50和稳压电源30以及驱动电路10集成到控制器中,可以实现传统电动工具所需要的马达转速的控制、电流保护、电压保护、温度保护、电池电量指示、工作照明、与其它产品或设备通信以及程序烧录功能、实现了减小电子开关设计难度,减小电子开关体积并且智能控制电子开关的效果。具体地,控制器7集成了一个或者多个晶圆,这其中包括:第一微处理器(即CPU)、可擦写程序存储器(即FLASH ROM)、可擦写数据存储器(即EEPR0M)、定时器(即HMER)、脉冲调制(PWM)驱动摸块(即PWM驱动模块)、直流稳压电源模块(LDO)以及输入输出端口。另外,图4·中所示的多功能接口 17可以是多功能复用接口,其可以用于电池电量指示、工作照明、与其它产品或设备通信、也可以对控制器7进行编程。根据本申请的上述实施例,测量装置测量到的供电电源、负载以及电子开关的工作参数为模拟信号,其中,处理器50可以包括:输入端口,与测量装置连接,用于接收测量装置测量到的模拟信号;信号处理器,与输入端口连接,用于将模拟信号转换为数字信号;第一微处理器,与信号处理器连接,用于使用数字信号获取脉冲调制信号,并将脉冲调制信号发送给驱动电路。具体地,第一微处理器读取与数字信号相匹配的占空比参数,并使用占空比参数和工作参数计算获取新占空比,在将当前控制信号调整为占空比为新占空比的脉冲调制信号之后,将脉冲调制信号发送给驱动电路10。具体地,处理器50可以包括:输入端口接收测量装置测量到的模拟信号,然后信号处理器将接收到的模拟信号转换为数字信号,第一微处理器读取与数字信号相匹配的占空比参数,并使用占空比参数和工作参数计算获取新占空比,在将当前控制信号调整为占空比为新占空比的脉冲调制信号之后,将脉冲调制信号发送给驱动电路10。其中,信号处理器可以为图4中的模拟信号处理器,可以包括多通道模拟信号转换器(即ADC)、模拟运算放大器(OPA)以及模拟比较器。在本实用新型的上述实施例中,工作参数可以包括:携带电子开关的扳机位置信息的电压信号,其中,第一微处理器包括:第一子处理器,与信号处理器连接,用于读取与携带电子开关的扳机位置信息的电压信号相匹配的电子开关的行程数据;第二子处理器,与第一子处理器连接,用于读取与当前行程数据相匹配的占空比参数;第一计算器,与第二子处理器连接,用于使用占空比参数和当前行程数据计算控制信号的新占空比;第三子处理器,与第一计算器连接,用于调整当前控制信号的占空比为新占空比的调制脉冲信号;第一输出端口,与第三子处理器连接,用于将脉冲调制信号发送给驱动电路。具体地,工作参数包括:携带电子开关的扳机位置信息的电压信号,其中,第一微处理器包括:第一子处理器,与信号处理器连接,用于读取与携带电子开关的扳机位置信息的电压信号相匹配的电子开关的行程数据;第二子处理器,与第一子处理器连接,用于读取与当前行程数据X相匹配的占空比参数,其中,占空比参数包括斜率参数k和截距参数b;第一计算器,与第二子处理器连接,用于对当前行程数据X通过如下公式进行线性计算,获取控制信号的占空比y,其中,公式为:y=kx+b;第三子处理器,与第一计算器连接,用于调整当前控制信号为占空比为y的调制脉冲信号;第一输出端口,与第三子处理器连接,用于将脉冲调制信号发送给驱动电路10。具体地,当按下开关3 (也即板机)时,驱动电路10接通供电电源,调速电位器同时联动,输入端口获取测量装置测量得模拟信号,这些信号包括:电池电压信号、电池温度信号、功率器件温度信号、调速电位器信号、负载电流信号,然后处理器50中的模拟信号处理器将这些模拟信号转换为数字信号,第一微处理器读取与该数字信号相匹配的占空比参数,然后使用占空比参数和工作参数计算获取新占空比,并将当前控制信号调整为占空比为新占空比的脉冲调制信号,然后将该信号发送给驱动电路10。图5是根据本实用新型实施例的二段线性脉冲调制信号输出曲线的示意图。图6是根据本实用新型实施例的三段线性脉冲调制信号输出曲线的示意图。具体地,如图5和图6所示,第一微处理器会根据不同的电动设备的规格和电子开关的规格使用不同的控制曲线。在图5中,以电子开 关的行程(即travel)为x轴,脉冲调制占空比(即PWM duty)为I轴,可以得出y与X的关系如下:当(x〈xl)时:y=0%;当(xl( x〈x2)时:y=kl*x+bl,其中,kl= (y2-yl)/(x2-xl),bl= (yl_kl*xl);当(x2^ x〈x3)时:y=k2*x+b2 ;其中 k2= (y3-y2) / (x3_x2),b2= (y2_k2*x2);当(x> x3)时:y=100%。处理器50在对电子开关进行控制时,第一微处理器会预设占空比参数(也即图中所示的kl、bl、k2以及b2的值),并且预设三个参考值(在图中为两个坐标值(xl,yl),(x2,y2))。在上述实施例中,第一子处理器读取与携带电子开关的扳机位置信息的电压信号相匹配的电子开关的行程数据,在本实施例中为电子开关当前的行程X,然后第二子处理器读取与当前行程数据X相匹配的占空比参数(其中包括斜率参数k和截距参数b):当(x〈xl)时,斜率参数k和截距参数b均为0,当(xl彡x〈x2)时,斜率参数k和截距参数b分别为kl和bl ;当(x2彡x<x3 )时,斜率参数k和截距参数b分别为k2和b2 ;当(X> x3)时:y=l ;[0064]第一计算器通过公式y=kx+b进行线性计算,获取控制信号的新占空比y,第三子处理器,调整当前控制信号为占空比为新占空比y的调制脉冲信号,然后通过第一输出端口将脉冲调制信号发送给驱动电路10。在图6中,也以开关行程(即travel)为X轴,脉冲调制占空比输出为y轴,可以得出y与X的关系如下:当(x〈xl)时:y=0%;当(xl( x〈x2)时:y=kl*x+bl ;其中 kl= (y2-yl) / (x2-xl),bl= (yl_kl*xl);当(x2^ x〈x3)时:y=k2*x+b2 ;其中 k2= (y3-y2) / (x3_x2),b2= (y2_k2*x2);当(x3( x〈x4)时:y=k3*x+b3 ;其中 k3= (y4-y3) / (χ4-χ3),b3= (y3_k3*x3);当(x> x4)时:y=100%o在图6所示的控制曲线中,处理器需要预存 三个预设参数值:(xl,yl), (x2, y2),(x3,y3)。第二子处理器读取与当前行程数据X相匹配的占空比参数(其中包括斜率参数k和截距参数b):当(x〈xl)时:斜率参数k和截距参数b均为O ;当(xl彡x<x2)时:斜率参数k和截距参数b分别为kl和bl ;当(x2彡x<x3)时:斜率参数k和截距参数b分别为k2和b2 ;当(x3彡x<x4)时:斜率参数k和截距参数b分别为k3和b3 ;当(X> x4)时:y=100%。然后第一计算器与第三子处理器的处理方法与上述实施例相同。图5和图6中示出地第一微处理器地控制方法,实现了开关输出曲线智能化,可以使得负载中马达的低速行程较长,更加方便用户在准确的工作点工作,方便用户使用。其中,当按下电子开关上的板机时,调速电位器也与板机联动,并使用调速电位器获取板机的行程。如图7所示,当板机从左往右推动时,主触点接通也就是驱动电路10接通供电电源,由于滑动片和板机杠杆是固定在一起的,从左往右推动板机,滑动片也将从左往右运动,并且滑动片分别和电位器(印刷电路板上的碳膜)及电位器输出点是紧贴在一起的,因此在电位器输出点将产生相应的电压变化,这个电压变化信号即为调速电位器采集至IJ的携带电子开关的扳机位置信息的电压信号,并且可以根据该电压信号计算出调速电位器的行程,也即电子开关的行程。图5和图6中示出输出的控制曲线是两段或者多段线性控制,当开关行程越大,处理器输出的脉冲调制占空比越大,驱动电路10通过负载驱动电路(即大功率驱动电路)驱动马达的转速也越大;当开关行程越小,处理器输出的脉冲调制占空比越小,驱动电路10通过大功率驱动电路驱动马达的转速也越小,开关在整个行程中可分别有两段或者多段线性曲线,其中的每一段线性曲线脉冲调制占空比与行程都有独立的线性关系,其所对应的线性关系斜率不一样,从而实现了开关输出曲线智能化。由于脉冲调制占空比和负载中的马达上的电流成比例关系,脉冲调制占空比较小,马达上的电流就较小,马达转速也就较低。两段或多段脉冲调制占空比(PWM duty)控制可以使低速行程时马达(负载)电流随着行程的增加而缓慢增加,从而使低速行程马达(即负载)转速变化较缓慢,更加方便用户使用,更方便用户准确使用电动工具定位到工作点且工作稳定。[0081]根据本申请的上述实施例,工作参数还可以包括:供电电源的电压信号、供电电源的温度信号、负载的电流信号以及负载控制电路的温度信号,其中,信号处理器包括:第一子信号处理器,连接于输入端口与微处理器之间,用于将供电电源的电压信号转换为供电电源的容量数据;第二子信号处理器,连接于输入端口与微处理器之间,用于将供电电源的温度信号转换为供电电源的温度数据;第三子信号处理器,连接于输入端口与微处理器之间,用于将负载的电流信号转换为负载的电流数据;第四子信号处理器,连接于输入端口与微处理器之间,用于将负载控制电路的温度信号转换为负载控制电路的温度数据。具体地,根据供电电源的电压信号转换为供电电源的容量数据,将供电电源的温度信号和温度传感器规格进行查表计算出供电电源的温度数据和功率器件的温度,用获取的负载的电流信号对应的电压信号计算出流过马达的电流数据等。并且,通过本申请的上述实施例,可以得到当前的供电电源的电池容量,电池的温度,功率器件的温度,流过负载中的马达的电流数据等参数,控制器7根据这些参数控制或调整脉冲调制占空比(PWM duty)控制马达转速,电池电量指示,工作照明灯等。在本申请的上述实施例中,第二子处理器可以包括:第四子处理器,分别与第一子信号处理器、第二子信 号处理器、第三子信号处理器、第四子信号处理器连接,用于生成保护信号。具体地,第四子处理器可以分别与第一子信号处理器、第二子信号处理器、第三子信号处理器、第四子信号处理器连接,用于将供电电源的容量数据、供电电源的温度数据、负载的电流数据、负载控制电路的温度数据与预设条件进行对比,并在供电电源的容量数据、供电电源的温度数据、负载的电流数据、负载控制电路的温度数据符合预设条件的情况下,读取与当前行程数据X相匹配的占空比参数;在供电电源的容量数据、供电电源的温度数据、负载的电流数据、负载控制电路的温度数据不符合预设条件的情况下,生成保护信号。其中,预设条件包括:第一预设范围、第二预设范围、第三预设范围以及第四预设范围,其中,第四子处理器包括:第七子处理器,连接于第一子信号处理器与第五子处理器之间,用于生成电压保护信号;第八子处理器,连接于第二子信号处理器与第五子处理器之间,用于生成第一温度保护信号;第九子处理器,连接于第三子信号处理器与第五子处理器之间,用于生成电流保护信号;第十子处理器,连接于第四子信号处理器与第五子处理器之间,用于生成第二温度保护信号。具体地,第四子处理器包括:第七子处理器,连接于第一子信号处理器与第五子处理器之间,用于将供电电源的容量数据与第一预设范围进行对比,并在供电电源的容量数据不符合第一预设范围的情况下,生成电压保护信号;第八子处理器,连接于第二子信号处理器与第五子处理器之间,用于将供电电源的温度数据与第二预设范围进行对比,并在供电电源的温度数据不符合第二预设范围的情况下,生成保护信号;第九子处理器,连接于第三子信号处理器与第五子处理器之间,用于将负载的电流数据与第三预设范围进行对比,并在负载的电流数据不符合第三预设范围的情况下,生成电流保护信号;第十子处理器,连接于第四子信号处理器与第五子处理器之间,用于将负载控制电路的温度数据与第四预设范围进行对比,并在负载控制电路的温度数据不符合第四预设范围的情况下,生成第二温度保护信号。其中,第一/第二/第三/第四预设范围可以根据不同的电动设备和不同的电子开关而有所不同。根据本申请的上述实施例,第三子处理器可以包括:第六子处理器,连接于第五子处理器与驱动电路之间,用于根据保护信号将当前控制信号转换为停止信号,以使负载停止工作。具体地,第六子处理器连接于第五子处理器与驱动电路10之间,用于根据保护信号将当前控制信号转换为停止信号,并将停止信号发送至驱动电路10和/或稳压电源30,以使驱动电路10和/或稳压电源30停止工作,并使负载停止工作。具体地,第一 /第二 /第三/第四预设范围可以为电子开关正常工作的正常电压/电流/温度范围。其中,当负载的电流数据大于电子开关所设定的保护电流值,或者供电电源的电压数据低于设定的最低工作电压,或者供电电源的温度数据高于或低于设定的电池温度工作范围时,第四子处理器生成保护信号,然后第六子处理器获取到保护信号之后,将当前的控制信号转换为停止信号,这个停止信号可以发送给驱动电路10和/或稳压电源30,以使驱动电路10和/或稳压电源30停止工作,并使负载停止工作,从而实现了统电动工具所需要的电流保护,电压保护,温度保护。在本申请的上述实施例中,处理器还可以包括:第二微处理器,连接于输入端口与稳压电源之间,用于启动稳压电源为处理器和驱动电路提供电能。具体地,第二微处理器用于在输入端口接收测量装置测量到的供电电源以及负载的工作参数时,生成启动信号,启动稳压电源30为处理器和驱动电路10提供电能。
另外,稳压电源30为两个,分别为第一子稳压电源和第二子稳压电源,其中,第一子稳压电源,连接于供电电源与处理器之间,用于为处理器提供电能;第二子稳压电源,连接于供电电源、处理器以及驱动电路之间,用于提供电能。具体地,第一子稳压电源,连接于供电电源与处理器之间,用于为处理器提供电能;第二子稳压电源,连接于供电电源、处理器以及驱动电路10之间,用于在获取处理器的启动信号之后开始向驱动电路10提供电能;还用于在获取处理器的停止信号之后停止向驱动电路10提供电能。其中,稳压电源30可以是直流稳压电源。结合图4所示,第一直流稳压电源(即图中的LD0)为第一微处理器、包括其中的可擦写程序存储器、可擦写数据存储器、定时器以及模拟信号转换器、模拟运算放大器、模拟比较器提供工作供电电源;第二直流稳压电源为驱动电路10 (即图中所示的脉冲调制功率驱动电路)提供工作供电电源,以确保驱动电路10可靠有效地工作。具体地,第一子稳压电源为处理器提供电能,这个电能是很小的,第二子稳压电源,用于在获取处理器的启动信号之后开始向驱动电路10提供电能;还用于在获取处理器的停止信号之后停止向驱动电路10提供电能。在该实施例中,由于驱动电路10使用大量的电能才能驱动负载驱动电路,使用不同的稳压电源分别为驱动电路10和处理器提供电能,提高电路工作稳定性。另外,通过启动信号和停止信号控制第二子稳压电源的工作状态,可以在不需要大量电能驱动负载驱动电路的情况下,停止第二子稳压电源的工作,从而减少电能的浪费。在本申请的上述实施例中,处理器还可以包括:第二输出端口,连接于信号处理器、第二子处理器以及第二微处理器之间,用于通过多功能接口与通讯设备和指示装置进行通讯。具体地,第二输出端口连接于信号处理器、第二子处理器以及第二微处理器之间,用于通过多功能接口将数字信号、停止信号以及启动信号发送给指示装置,以显示供电电源、电子开关以及负载的工作状态,还用于通过多功能接口所述实现所述控制器与所述通讯设备的通讯。例如,可以通过多功能接口连接工作指示灯,用于指示电动设备是否处于工作状态,通过电量指示装置指示供电电源的电量状态、温度,以及负载的温度,并且第二输出端口还可以通过多功能接口连接通信装置,与通信装置进行通讯,例如通过多功能接口烧录或调试程序。控制器7通过多功能接口 17连接电量指示灯14和工作照明灯13,或者与其它产品或设备通信。其中,与其他产品或者设备进行通信包括与电池包,或具有RS-232标准接口的电气设备,或电脑等设备通信,以方便设计调试、生产测试及技术升级,信息管理。图4所示的实施例也示出了电子开关,该电子开关可以包括:板机、测量装置、负载控制电路以及用于电子开关的控制器;板机,与供电电源连接,用于接通或断开供电电源与电子开关之间的电路,并产生电子开关的行程;测量装置,连接于供电电源、负载、板机以及控制器之间,用于测量供电电源、负载以及板机的工作参数,并将供电电源、负载以及板机的工作参数发送给控制器;控制器,连接于测量装置与负载之间,用于生成控制信号,并将控制信号发送给负载控制电路;负载控制电路,与控制器连接,用于使用控制信号控制负载中的马达的转速。采用本申请的电子开关,通过将稳压电源、驱动电路以及处理器集成在控制器中,而不使用电子元器件组成稳压电源和驱动电路,从而简化电路设计及器件空间,减小了控制器的体积,降低成本;另外,处理器在获取供电电源、负载以及电子开关的工作参数之后,读取与工作参数相匹配的占空比参数,并计算新占空比,然后将脉冲调制信号的占空比调整为新占空比,然后使用调整后的脉冲调制信号利用驱动电路生成驱动信号,本申请的实施例使用多段曲线控制,改善低速行程,方便用户使用及人性化操作。通过本申请解决了电子开关中电子元件多,并且其控制曲线为单段线性控制,使得电子开关设计复杂、PCB布线难且开关低速行程短,从而导致电子开关体积大且无法控制电动设备在准确的工作点工作的问题,实现了简化电路设计、低速行程长的效果,使得用户可以使用电动设备在准确的工作点工作。其中,控制器接收测量装置测量到的供电电源、负载以及板机的工作参数,并在根据工作参数调整当前控制信号获取脉冲调制信号之后,使用脉冲调制信号生成控制信号,并将控制信号发送给负载控制电路;负载控制电路与控制器连接,用于使用控制信号控制负载中的马达的转速。根据本申请的上述实施例,测量装置包括:第一温度传感器,与供电电源连接,用于测量供电电源的温度信号;电压传感器,与供电电源连接,用于测量供电电源的电压信号;调速电位器,与板机连接,用于测量携带电子开关的扳机位置信息的电压信号;电流传感器,与负载连接,用于测量负载的电流信号;第二温度传感器,与负载控制电路连接,用于测量负载控制电路的温度信号。另外,电子开关还可以包括:子开关,具体地,子开关可以是一个双向的开关,连接于负载控制电路与负载之间,用于接通或断开负载控制电路与负载之间的电路和短路负载输出。采用此子开关 可以在按下板机接通负载控制电路供电电源,负载输出短路断开,在板机释放时断开负载电路供电电源并把马达输出两端接通(也就是负载输出短路),从而可以有效地控制马达刹车(也即使得马达立即停止转动),从而可以准确控制马达的工作。图4中还示出了一种电子设备,包括:指示装置和电子开关,其中,指示装置,与电子开关中控制器的第二输出端口连接,用于指示供电电源、电子开关以及负载的工作状态。具体地,供电电源为电子开关提供电能,电子开关控制负载的工作。具体地,指示装置可以包括:第一指示灯,用于指示供电电源的工作状态和电子开关的工作状态;照明灯,用于在电子设备处于工作状态时为用户照明。图8是根据本申请实施例的用于电子开关的控制方法的流程图,如图8所示,该方法包括:步骤S102,接收电子开关的当前工作参数。步骤S104,读取与当前工作参数相匹配的占空比参数。步骤S106,使用占空比参数和工作参数进行线性计算,以获取新占空比。步骤S108,将当前控制信号进行调整,以获取占空比为新占空比的脉冲调制信号。步骤S110,使用脉冲调制信号控制负载中马达的转速。采用本申请的方法,通过在获取供电电源、负载以及电子开关的工作参数之后,读取与工作参数相匹配的占空比参数,并计算新占空比,然后将脉冲调制信号的占空比调整新占空比,然后使用调整后的脉冲调制信号利用驱动电路生成驱动信号,本申请的实施例使用多段曲线控制,改善低速行程,方便用户使用及人性化操作。通过本申请,解决了电子开关中控制曲线为单段线性控制,使 得开关低速行程短,从而导致无法控制电动设备在准确的工作点工作的问题,实现了低速行程长的效果,使得用户可以使用电动设备在准确的工作点工作。根据本申请的上述实施例,当前工作参数可以包括电子开关的当前行程数据,其中,读取与当前工作参数相匹配的占空比参数的步骤包括:读取与当前行程数据相匹配的占空比参数,其中,占空比参数包括斜率参数和截距参数;对当前行程数据通过如下公式进行线性计算,获取新占空比,其中,公式为:y=kx+b,y为新占空比,k为斜率参数,b为截距参数,X为当前行程数据。然后第一计算器与第三子处理器的处理方法与上述实施例相同。图5和图6中示出的第一微处理器地控制方法,实现了开关输出曲线智能化,可以使得负载中马达的低速行程较长,更加方便用户在准确的工作点工作,方便用户使用。在本申请的上述实施例中,当前工作参数可以包括:供电电源的容量数据、供电电源的温度数据、负载的电流数据以及负载控制电路的温度数据,其中,在读取与当前工作参数相匹配的占空比参数之前,方法包括:将供电电源的电压信号/供电电源的温度信号/负载的电流信号/负载控制电路的温度信号分别转换为供电电源的容量数据/供电电源的温度数据/负载的电流数据/负载控制电路的温度数据;将供电电源的容量数据、供电电源的温度数据、负载的电流数据、负载控制电路的温度数据与预设条件进行对比,并在供电电源的容量数据、供电电源的温度数据、负载的电流数据、负载控制电路的温度数据符合预设条件的情况下,读取与当前行程数据X相匹配的占空比参数。根据本申请的上述实施例,当前工作参数包括:供电电源的容量数据、供电电源的温度数据、负载的电流数据以及负载控制电路的温度数据,其中,在读取与当前工作参数相匹配的占空比参数之前,在将供电电源的容量数据、供电电源的温度数据、负载的电流数据、负载控制电路的温度数据与预设条件进行对比之后,方法还包括:在供电电源的容量数据、供电电源的温度数据、负载的电流数据、负载控制电路的温度数据不符合预设条件的情况下,生成保护信号;根据保护信号将当前控制信号转换为停止信号,并将停止信号发送至驱动电路和/或稳压电源,以使驱动电路和/或稳压电源停止工作,并使负载停止工作。需要说明的是,在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行,并且,虽然在流程图中示出了逻辑顺序,但是在某些情况下,可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。从以上的描述中,可以看出,本实用新型实现了如下技术效果:通过在获取供电电源、负载以及电子开关的工作参数之后,读取与工作参数相匹配的占空比参数,并计算新占空比,然后将脉冲调制信号的占空比调整新占空比,然后使用调整后的脉冲调制信号利用驱动电路生成驱动信号,本申请的实施例使用多段曲线控制,改善低速行程,方便用户使用及人性化操作。通过本申请地方法解决了电子开关中控制曲线为单段线性控制,使得开关低速行程短,从而导致无法控制电动设备在准确的工作点工作的问题,实现了低速行程长的效果,使得用户可以使用电动设备在准确地工作点工作。通过本申请使用专用集成芯片设计(集成LDO,MCU,运算放大器,定时器,模拟信号转换器,脉冲调制驱 动模块等),集成锂电电动工具保护功能并简化开关制作工艺和电动工具制作工艺,从而简化电路设计及器件空间,降低成本,并且可以控制马达转速,保护锂电池包(包括电流,电压及温度保护);并且,改善马达控制曲线,使用多段曲线控制,改善低速行程,方便用户使用及人性化操作;另外,增加电池电量指示,多功能接口,方便功能扩展及应用。本申请所要保护的控制器以及构成该控制器的各个组件都是一种具有确定形状、构造且占据一定空间的实体产品。例如,微处理器、信号处理器、子处理器等都是可以独立运行的、具有具体硬件结构的计算机设备、终端或服务器。以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已,并不用于限制本实用新型,对于本领域的技术人员来说,本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种电子开关的控制器,其特征在于,包括:稳压电源、处理器以及驱动电路,其中, 所述稳压电源,与供电电源连接,用于为所述处理器和所述驱动电路提供电能; 所述处理器,连接于所述稳压电源和测量装置之间,用于获取脉冲调制信号,并将所述脉冲调制信号发送给所述驱动电路; 所述驱动电路,连接于所述稳压电源与负载之间,用于使用驱动信号控制所述负载中的马达的转速。
2.根据权利要求1所述的控制器,其特征在于,所述测量装置测量到的所述供电电源、负载以及电子开关的工作参数为模拟信号,其中,所述处理器包括: 输入端口,与所述测量装置连接,用于接收所述测量装置测量到的所述模拟信号; 信号处理器, 与所述输入端口连接,用于将所述模拟信号转换为数字信号; 第一微处理器,与所述信号处理器连接,用于使用数字信号获取脉冲调制信号,并将所述脉冲调制信号发送给所述驱动电路。
3.根据权利要求2所述的控制器,其特征在于,所述工作参数包括:携带所述电子开关的扳机位置信息的电压信号,其中,所述第一微处理器包括: 第一子处理器,与所述信号处理器连接,用于读取与所述携带所述电子开关的扳机位置信息的电压信号相匹配的所述电子开关的行程数据; 第二子处理器,与所述第一子处理器连接,用于读取与当前行程数据相匹配的占空比参数; 第一计算器,与所述第二子处理器连接,用于使用占空比参数和当前行程数据计算控制信号的新占空比; 第三子处理器,与所述第一计算器连接,用于调整所述当前控制信号的占空比为所述新占空比的调制脉冲信号; 第一输出端口,与所述第三子处理器连接,用于将所述脉冲调制信号发送给所述驱动电路。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的控制器,其特征在于,所述处理器还包括: 第二微处理器,连接于所述输入端口与所述稳压电源之间,用于启动所述稳压电源为所述处理器和所述驱动电路提供电能。
5.根据权利要求4所述的控制器,其特征在于,所述稳压电源为两个,分别为第一子稳压电源和第二子稳压电源,其中, 所述第一子稳压电源,连接于所述供电电源与所述处理器之间,用于为所述处理器提供所述电能; 所述第二子稳压电源,连接于所述供电电源、所述处理器以及所述驱动电路之间,用于提供所述电能。
6.根据权利要求1所述的控制器,其特征在于,所述处理器还包括: 第二输出端口,连接于所述信号处理器、第二子处理器以及第二微处理器之间,用于通过多功能接口与通讯设备和指示装置进行通讯。
7.一种电子开关,其特征在于,包括:板机、测量装置、负载控制电路以及权利要求1至6中任一项所述的用于电子开关的控制器; 所述板机,与供电电源连接,用于接通或断开所述供电电源与电子开关之间的电路,并产生所述电子开关的行程; 所述测量装置,连接于所述供电电源、负载、板机以及所述控制器之间,用于测量所述供电电源、负载以及板机的工作参数,并将所述供电电源、负载以及板机的工作参数发送给所述控制器; 所述控制器,连接于所述测量装置与负载之间,用于生成控制信号,并将所述控制信号发送给所述负载控制电路; 所述负载控制电路,与所述控制器连接,用于使用所述控制信号控制所述负载中的马达的转速。
8.根据权利要求7所述的电子开关,其特征在于,所述测量装置包括: 第一温度传感器,与所述供电电源连接,用于测量所述供电电源的温度信号; 电压传感器,与所述供电电源连接,用于测量所述供电电源的电压信号; 调速电位器,与所述板机连接,用于测量携带所述电子开关的扳机位置信息的电压信号; 电流传感器,与所述负载连接,用于测量所述负载的电流信号; 第二温度传感器,与所述负载控制电路连接,用于测量所述负载控制电路的温度信号。
9.根据权利要求7所述的电子开关,其特征在于,所述电子开关还包括: 子开关,连接于所述负载控制电路与负载之间,用于接通或断开所述负载控制电路与负载之间的电路。
10.一种电子设备,其特征在于,包括:指示装置、权利要求7至9中任一项所述的电子开关,其中, 所述指示装置,与所述电子开关中控制器的第二输出端口连接,用于指示所述供电电源、电子开关以及负载的工作状态; 所述指示装置还包括: 第一指示灯,用于指示所述供电电源的工作状态和电子开关的工作状态; 照明灯,用于在所述电子设备处于工作状态时为用户照明。
专利摘要本实用新型公开了一种电子开关的控制器、电子开关及电子设备。其中,控制器包括稳压电源、处理器以及驱动电路;处理器,连接于稳压电源和测量装置之间,用于获取脉冲调制信号,并将脉冲调制信号发送给驱动电路;驱动电路,连接于稳压电源与负载之间,用于控制负载中的马达的转速。通过本申请,减小电子开关的体积,实现了低速行程长的效果,使得用户可以使用电动设备在准确的工作点工作。
文档编号G05B19/042GK203133528SQ20122065350
公开日2013年8月14日 申请日期2012年11月30日 优先权日2012年11月30日
发明者刘征兵 申请人:上海拜骋电器有限公司
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