电机电路及包括电机电路的无人机的制作方法

本申请涉及玩具领域，具体涉及电机电路及包括电机电路的无人机。

背景技术：

电机在无人机、机器人等玩具中有广泛的应用，在电机被异物堵住，堵转的情况下，电机的电流迅速升高，易烧毁电机，甚至烧毁电路板。

技术实现要素：

本申请的目的在于提出一种电机电路及包括电机电路的无人机，来解决以上背景技术部分提到的技术问题。

第一方面，本申请提供了一种电机电路，所述电机电路包括：电机、场效应管、采样电阻、与门电路、比较器电路、基准电路、微控制单元MCU，具体的：所述电机与所述场效应管的漏极相连，所述场效应管的源极与所述采样电阻相连，所述采样电阻、基准电路分别与所述比较器电路相连，作为所述比较器电路的输入，所述比较器电路、 MCU分别与所述与门电路相连，作为所述与门电路的输入，所述与门电路与所述场效应管的栅极相连；所述MCU输出脉冲宽度调制PWM 信号控制电机的转动，所述采样电阻采集所述电机的电流，形成采样电压，所述基准电路用于提供基准电压，所述比较器电路将所述采样电压与所述基准电压进行比较，如果所述采样电压小于所述基准电压，所述比较器电路输出高电平，则所述与门电路的输出由所述PWM信号控制，所述场效应管漏极的电流即所述电机的电流随着所述PWM 信号的变化而变化；如果所述采样电压不小于所述基准电压，则所述比较器电路输出低电平，此时，所述与门电路输出低电平，控制所述场效应管截止，用于保护所述电机。

在一些实施例中，所述电机电路还包括电机插座，所述电机插座与所述场效应管的漏极相连，相应的，所述电机具有插头，所述电机的插头可插入所述电机插座中。

在一些实施例中，所述基准电路中具有分压电阻，调节所述分压电阻的比值及所述采样电阻的阻值，可重新设定基准电压。

第二方面，本申请还提供了一种无人机，所述无人机包括前述所述的电机电路。

在一些实施例中，所述无人机包括四个所述电机电路。

本申请提供的电机电路中，通过采样电阻采集电机的电流，形成采样电压，然后，比较器电路将采样电压与基准电路提供的基准电压进行比较，如果因流经电机的电流过大，造成采样电压大于等于基准电压，则通过与门电路，控制场效应管截止，有效保护由场效应管驱动的电机。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本申请的电机电路一个实施例的结构示意图；

图2是本申请的电机电路一个实施例的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

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申请。

图1示出了本申请的电机电路一个实施例的结构示意图。如图所示，电机电路由电机101、场效应管102、采样电阻103、基准电路104、比较器电路105、微控制单元MCU106、与门电路107组成。电机101 将电能转换成机械能，用于驱动无人机螺旋桨或遥控车轮胎的转动。场效应管102用于驱动电机101，为电机101提供大电流，场效应管 102具有导通与截止两种工作状态，场效应管102是电压控制元件，主要由栅极电压控制其工作状态。在导通状态时，漏极的电流随着栅极电压的变化而变化。栅极的平均电压越大，漏极的电流越大，继而电机101的转速越高。采样电阻103与场效应管102的源极相连，在场效应管102处于导通状态时，其源极的电流与漏极的电流相等，所以流经采样电路103的电流与流经电机101的电流相同。采样电阻103 用于采集电机101的电流。采样电阻103具有一定的阻值，形成采样电压。流经电机101的电流越大，相应的采样电压的值越大。为限定流经电机101的最大电流，设置一个基准电压，其中，基准电路104 用于提供基准电压。采样电阻103、基准电路104与比较器电路105 相连，作为比较器电路105的输入。比较器电路105用于比较采样电压与基准电压的大小，输出高电平或低电平。在本实施中，采样电压小于基准电压，比较器电路105输出高电平。微控制单元MCU输出脉冲宽度调制PWM信号。高电平与PWM信号作为与门电路107的输入，经逻辑与运算后，与门电路107输出PWM信号。PWM信号的占空比越大，场效应管102漏极的电流越大，电机101转速越高，反之PWM信号的占空比越小，电机101的转速越小。

电机101本身的阻值比较小，一旦被异物堵住，流经电机101的电流会迅速升高，易烧坏电机101，甚至烧坏电路板。所以需要限定流经电机101的最大电流。将基准电路的基准电压设定为该最大电流对应的采样电阻的采样电压。一旦电机101堵转，电流升高，相应的采样电阻103的采样电压同时升高，如果采样电压大于等于基准电压，则比较器电路105输出低电平，与门电路107输出低电平。因场效应管102的栅极输入的是低电平，场效应管102变成截止的状态，漏极的电流变小。一旦漏极的电流变小，采样电阻103的采样电压变小，且小于基准电压，所以比较器电路105又会输出高电平，继而与门电路107输出PWM信号至场效应管102的栅极，控制电机101转动。如此，不断的循环上述过程，堵转时，比较器电路105交叉输出高电平与低电平，限制了场效应管输出的最大电流，所以一旦电机101解除堵转，电机101即刻恢复正常工作。

本实施例的电机电路，采用场效应管驱动电机，为电机提供大电流，同时，电机电路限定流经电机的最大电流，有效预防电机堵转时，电流升高，烧坏电机的情况，堵转时，比较器电路交叉输出高电平与低电平，限制了场效应管输出的最大电流，所以一旦电机解除堵转，电机即刻恢复正常工作。

在本实施例的其它可选的实现方式中，电机电路还包括电机插座，电机插座与场效应管的漏极相连。此时，电机具有插头，电机的插头可插入电机插座中。方便用户插拔更换电机。此外，该设计适用于电机独立的拼搭的无人机、机器人等玩具。

继续参考图2，该图是本申请的电机电路一个实施例的电路图。如图所示，Q6为场效应管，其型号是AON7524，D、S、G分别表示该场效应管的漏极、源极、栅极。R65为采样电阻，U12为与门电子元器件，其型号为SGM7SZ08YUDL6G/TR。U10是比较器电子元器件，其型号为SGM8711。R44、R14为分压电阻，C42为电容，R44、R14、 C42组成基准电路。电子元器件的具体连接关系如图所示，其中，场效应管Q6的漏极连接电机，该电机在图中未示出。场效应管Q6的源极与采样电阻R65相连。此外，采样电阻R65与比较器U10的6号管脚相连，采样电阻R65的采样电压作为比较器U10的一个输入。基准电路与比较器U10的1号管脚相连，基准电路提供的基准电压作为比较器U10的另一个输入，比较器U10比较采样电压与基准电压的大小输出低电平或高电平。比较器U10的输出管脚3与与门U12的输入管脚1相连，此外，MCU与与门U12的输入管脚2相连，其中，MCU 在图中未示出。与门U12将比较器U10输出的高电平或低电平与PWM 信号作逻辑与运算，与门U12的输出管脚通过电阻R17与场效应管 Q6的栅极相连。U12、R17、R25共同组成与门电路。

在本实施例中，限定电机的最大电流为3安，采样电阻R65的阻值为0.05欧，相应的采样电压为0.15伏。所以需要将基准电压设定为 0.15伏，但考虑到存在干扰，所以将基准电压设定为0.206伏，稍微大于0.15伏。其中，基准电路通过比较器U10的第5管脚为其提供内部参考电压Vref，该内部参考电压为1.2伏，分压电阻R44、R14的阻值分别是30千欧、6.2千欧，基准电压通过如下公式计算：

在本实施例的其它可选的实现方式中，可以调节分压电阻R44、 R14的阻值，进而调节基准电压的值。

在本实施例中，电机电路中采用的场效应管、与门电子元器件、比较器电子元器件的型号不唯一，在其它可选的实现方式中，可更换场效应管、与门电子元器件、比较器电子元器件的型号。

在本实施例中，对于不同的电机，其限定的最大电流不同，对应的基准电压不同，通过调节分压电阻的比值及选择不同阻值的采样电阻，得到相应的基准电压，对该电机进行保护。在选择不同阻值的采样电阻时，需要考虑采样电阻的功率。

基于以上实施例，本申请还提供了一种无人机。现有的电机驱动芯片的电流比较小，不适用无人机的螺旋桨电机，所以需要采用以上实施例的电机电路。上述电机电路采用场效应管驱动电机，可以为螺旋桨电机提供较大的电流。当无人机飞行时，很可能被树枝或其它障碍物等卡住螺旋桨，造成螺旋桨电机堵转，流经螺旋桨电机的电流过大。而以上实施例中的电机电路可有效防止流经螺旋桨电机的电流过大，对螺旋桨电机起到保护作用。无人机包括但不限于四翼无人机、六翼无人机、八翼无人机。相应的无人机包括四个电机电路、六个电机电路、八个电机电路。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于) 具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。