专利名称：一种控制电路的制作方法
技术领域：
一种控制电路技术领域[0001]本实用新型涉及控制电路技术领域，特别是一种用于X线机等医疗设备中制动 器的控制电路。
背景技术：
[0002]在计算机X射线断层扫描(CT)设备、磁共振成像(MRI)设备、X线机等医疗 设备中，病床通常是可移动的。病床在各个方向上的移动通常由电机来驱动，并且由制 动器对电机进行制动。为了保证运动的安全性，需要同时控制制动器的动作和电机的驱 动，以保证一定的时序关系。由于制动器是感性负载，在断电的瞬间会产生很高的反 向电压。这个高电压会对制动器的控制电路中的触点开关产生火花放电，从而会损伤触 点。长期工作后，还会导致触点粘连，使得制动器失控，从而给病人的安全带来了严重 威胁。因此，如何消除这个风险，对于医疗设备的安全性是非常重要的。[0003]另外，出于安全的目的，需要对医疗设备提供双重安全设计。在出现非正常情 况的时候，控制电路应能立即切断电机的运动并进行制动。[0004]在目前市面所售的大多数X线机中，多采用变频器的输出来驱动电机运动，并 采用变频器内的继电器触点来控制制动器的通断，以保证电机运动和制动器动作一定的 时序关系。由于变频器内继电器受变频器体积和功率的限制，其触点的耐受电压和电流 都不大，在多次经受制动器反向高压的冲击和火花放电后，继电器触点会产生粘连。目 前市场上多采用抑制高压的办法，但是在制动器断电瞬间仍然有较高的电压和电流通过 继电器，同样会产生火花放电。那么，继电器长期工作后，仍存在继电器触点会产生粘 连的安全风险。[0005]申请日为1984年11月7日的德国专利DE3441096C公开了一种用在具有直 流制动系统的交流电机中的控制电路。为了抑制从制动到驱动过程中的火花放电， DE3441096C通过另一晶体管及其触发单元、以及二极管来激励用于控制继电器的线圈。实用新型内容[0006]有鉴于此，本实用新型提出了一种控制电路，其目的在于避免控制电路中的火 花放电。本实用新型进一步的目的是，在出现非正常情况时，使得控制器实现有效、及 时的制动。[0007]本实用新型提供了一种用于一制动器的控制电路，所述控制电路包括一变频 器，所述变频器包括一与所述制动器相连接的继电器，其中，所述继电器断开使得所述 制动器断电；所述控制电路还包括一个在所述继电器断开时相应地断开的无触点开关， 所述无触点开关连接在所述继电器和所述制动器之间。[0008]优选地，所述无触点开关为一光耦合开关。[0009]在一种实施方式中，所述光耦合开关包括一发光二极管和一光敏三极管，其 中，所述发光二极管与所述继电器串联连接，所述光敏三极管与所述制动器串联连接。[0010]优选地，所述控制电路还包括一个与所述无触点开关并联连接的第一电阻。[0011]优选地，所述光耦合开关还包括一个与所述发光二极管串联连接的第二电阻。[0012]优选地，所述光耦合开关还包括一个并联连接在所述光敏三极管的发射极和集 电极之间的第一稳压二极管。[0013]优选地，所述控制电路还包括一控制器，该控制器的第一输出端与一能够根据 来自所述第一输出端的控制信号使变频器断电的安全电路(K)相连接。[0014]在一种实施方式中，所述控制器与一位置传感器相连接，并且根据来自位置传 感器的信号从第一输出端输出控制信号。[0015]优选地，所述控制电路还包括一控制器和一个与所述无触点开关串联的制动器 开关，其中，所述控制器的第二输出端与所述制动器开关的输入端连接，并且所述制动 器开关根据来自所述第二输出端的控制信号使制动器断电。[0016]优选地，所述制动器开关包括一个第二三极管；其中，所述第二三极管的基极 与所述控制器的第二输出端相连接。[0017]优选地，所述制动器开关还包括一个并联连接在所述第二三极管发射极和集电 极之间的第二稳压二极管。[0018]优选地，所述控制器与一位置传感器相连接，并且根据来自位置传感器的信号 从第二输出端输出控制信号。[0019]从上述方案中可以看出，由于本实用新型在继电器和制动器之间连接了无触点 开关，该无触点开关承担了制动器的线圈回路的通断过程，不会产生火花放电，所以能 够有效地防止火花放电，能够大大延长开关器件的使用寿命。进一步避免了制动器由于 继电器触点粘连而导致的失控，保证了设备运行的安全性和可靠性。[0020]另外，本实用新型通过两个相对独立的开关串联的方式来控制制动器，并且采 用位置传感器的反馈构成闭环控制，实现了设备的双重安全和非正常情况的有效、及时 的致动。
[0021]下面将通过参照附图详细描述本实用新型的优选实施例，使本领域的普通技术 人员更清楚本实用新型的上述及其它特征和优点，附图中[0022]图1为根据本实用新型一实施例的控制电路的电路图。[0023]在附图中，所用附图标记如下[0024]Ul变频器Kl继电器[0025]Li，L2，L3交流电输入端U，V，W交流电输出端[0026]PE接地端K安全电路[0027]Ml电机Jl控制器[0028]VRl位置传感器 OUTl第一输出端[0029]OUT2第二输出端 Sl来自OUTl的控制信号[0030]幻来自OUT2的控制信号 V+电源正极[0031]V-电源负极Rl并联电阻[0032]K2无触点开关Dl发光二极管[0033]R2串联电阻Tl光敏三极管[0034]Vl第一稳压二极管Yl制动器[0035]V3双向稳压二极管K3制动器开关[0036]T2第二三极管V2第二稳压二极管具体实施方式
[0037]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本实用新 型进一步详细说明。[0038]图1为根据本实用新型一实施例的控制电路的电路图。如图1所示，控制电路 用于一制动器Y1，而制动器Yl用于制动一待制动设备Ml。在本实施例中，待制动设 备Ml例如是一个电机Ml。[0039]控制电路包括一变频器U1，该变频器Ul包括交流电输入端Li，L2, L3、交流 电输出端U，V，W、接地端PE以及一个继电器Kl。其中，变频器Ul将从交流电输入 端Li，L2，L3输入的三相交流电变频后，从交流电输出端U，V，W输出给电机Ml。 电机Ml不仅与交流电输出端U，V，W相连接，还与变频器的接地端PE相连接。[0040]继电器Kl与制动器Yl相连接。继电器Kl断开，使得制动器Yl失电，从而 对电机Ml制动。在本实施例中，控制电路还包括一个无触点开关K2，该无触点开关K2 连接在继电器Kl和制动器Yl之间。当继电器Kl断开时，无触点开关K2相应地断开， 从而使得制动器Yl失电而制动。由于无触点开关K2承担了制动器Yl的线圈回路的通 断过程，因而能够有效地防止火花放电。[0041]优选地，控制电路还包括一个与无触点开关K2 (本实施例中为光耦合开关K2) 并联连接的第一电阻R1，以分担电路中的电流，保护无触点开关K2。[0042]在本实施例中，无触点开关K2具体用一个光耦合开关K2来实现。如图1所 示，光耦合开关K2包括一个发光二极管Dl和一个光敏三极管Tl，其中，发光二极管Dl 与继电器Kl串联连接，光敏三极管Tl与制动器Yl串联连接。在继电器Kl闭合时，电 流流经发光二极管D1，则发光二极管Dl发光，光敏三极管Tl基于发光二极管Dl发出 的光向制动器Yl供电。当继电器Kl断开时，没有电流流经发光二极管D1，则发光二 极管Dl不发出光，相应地光敏三极管Tl由于没有发光二极管Dl发出的光而不能向制动 器Yl供电，导致制动器Yl失电，因此制动器Yl对电机Ml制动。[0043]在本实施例中，光耦合开关K2还包括一个与发光二极管Dl串联连接的第二电 阻R2，以分担发光二极管Dl上的电压和功率，保护发光二极管D1。[0044]在本实施例中，光耦合开关K2还包括一个并联连接在光敏三极管Tl的发射极 和集电极之间的第一稳压二极管VI。其中，第一稳压二极管Vl的正极与光敏三极管Tl 的发射极相连接，负极与光敏三极管Tl的集电极相连接。[0045]如图1所示，控制电路还包括一个控制器Jl。该控制器Jl的输入端与一位置传 感器VRl相连接，位置传感器(具体例如为一电位器)将电机Ml运行的位置实时反馈到 控制器J1，控制器Jl据此可以计算出电机Ml的速度和位置，并进行监视。当出现异常 的时候，控制器Jl从第一输出端OUTl和第二输出端OUT输出控制信号Sl和S2。其 中，控制器Jl的第一输出端OUTl与一能够使变频器Ul断电的安全电路K相连接。[0046]如图1所示，控制电路还可以包括一个与无触点开关K2串联连接的制动器开关 K3，而控制器Jl的第二输出端OUT2则与该制动器开关K3的输入端连接。在本实施例 中，制动器开关K3包括一个第二三极管T2，相应地，第二三极管T2的基极与控制器Jl 的第二输出端OUT2相连接。控制器Jl的第二输出端OUT2输出的控制信号幻使得制 动器开关K3断开，进一步确保制动器Yl失电而制动。[0047]制动器开关K3还包括一个并联连接在第二三极管T2发射极和集电极之间的第 二稳压二极管V2。其中，第二稳压二极管V2的正极与第二三极管T2的集电极相连接， 负极与第二三极管T2的发射极相连接。[0048]基于以上描述的控制电路，接着介绍本申请的电机启动和制动过程。在启动 时，控制器Jl的第二输出端OUT2输出的控制信号幻使制动器开关K3导通，同时控制 器Jl的第一输出端OUTl输出的控制信号Sl使得安全电路K闭合，变频器Ul在交流电 输出端为电机Ml供电，使电机Ml得电运行。然后，变频器Ul在一定的时序下控制继 电器Kl闭合得电，使无触点开关K2导通，从而使制动器Yl得电，释放制动器Y1，因 而电机得以启动。[0049]正常制动时，首先控制器Jl的第一输出端OUTl输出控制信号Sl使安全电路K 断开，停止驱动变频器U1，则电机Ml进入制动状态。相应地，无触点开关K2断开， 制动器Yl的制动器线圈失电，制动器Yl制动。延时一段时间后，控制器Jl的第二输 出端OUT2输出控制信号幻才使得制动器开关K3断开。由于电机Ml具有惯性且制动 器Yl及时响应，能保证制动过程的安全。从上面的制动过程可以看出，无触点开关K2 承担了制动器Yl的线圈回路的通断过程，能够有效防止火花放电。[0050]基于上面的描述，进一步分析一下基于本实施例的运动过程的闭环控制。在运 动过程中，位置传感器VRl将电机Ml运行的位置实时反馈到控制器J1，控制器Jl通过 计算来监控病床(经由电机Ml驱动)运动的速度和位置。然后在输出端OUTl和OUT2 输出控制信号Sl和幻来分别控制安全电路K和制动器开关K3，从而控制变频器Ul和 制动器Y1，构成闭环系统。运行过程中，一旦控制器Jl监测到异常，则通过第二输出 端OUT2输出控制信号幻直接切断制动器开关K3，同时通过第一输出端OUTl输出控制 信号Sl来断开安全电路K，使变频器Ul断电，从而切断制动器Yl的供电和电机Ml的 驱动，达到双重安全和快速制动的良好效果。[0051]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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1.一种用于一制动器(Yl)的控制电路，所述控制电路包括一变频器(Ul)，所述变频 器(Ul)包括一与所述制动器(Yl)相连接的继电器(Kl)，其中，所述继电器(Kl)断开 使得所述制动器(Yi)断电；其特征在于，所述控制电路还包括一个在所述继电器(Kl)断开时相应地断开的无触 点开关(K2)，所述无触点开关连接在所述继电器(Kl)和所述制动器(Yl)之间。
2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述无触点开关为一光耦合开关 (K2)。
3.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述光耦合开关0^)包括一发光 二极管(Dl)和一光敏三极管(Tl)，其中，所述发光二极管(Dl)与所述继电器(Kl)串 联连接，所述光敏三极管(Tl)与所述制动器(Yl)串联连接。
4.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括一个与所述无 触点开关(K2)并联连接的第一电阻(Rl)。
5.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述光耦合开关0^)还包括一个 与所述发光二极管(Dl)串联连接的第二电阻(R2)。
6.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述光耦合开关0^)还包括一个 并联连接在所述光敏三极管(Tl)的发射极和集电极之间的第一稳压二极管(VI)。
7.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括一控制器 (Jl)，该控制器的第一输出端(OUTl)与一能够根据来自所述第一输出端(OUTl)的控制 信号61)使变频器(Ul)断电的安全电路(K)相连接。
8.根据权利要求7所述的控制电路，其特征在于，所述控制器(Jl)与一位置传感器 (VRl)相连接，并且根据来自位置传感器(VRl)的信号从第一输出端(OUTl)输出控制 信号(Si)。
9.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括一控制器(Jl) 和一个与所述无触点开关0^)串联的制动器开关(K； )，其中，所述控制器(Jl)的第二 输出端(OUT2)与所述制动器开关(Κ3)的输入端连接，并且所述制动器开关根据来自所 述第二输出端(OUT2)的控制信号62)使制动器(Yl)断电。
10.根据权利要求9所述的控制电路，其特征在于，所述制动器开关(K； )包括一个第 二三极管(Τ2)；其中，所述第二三极管(Τ2)的基极与所述控制器的第二输出端(OUT2) 相连接。
11.根据权利要求9所述的控制电路，其特征在于，所述制动器开关(K； )还包括一个 并联连接在所述第二三极管C^)发射极和集电极之间的第二稳压二极管(V2)。
12.根据权利要求9所述的控制电路，其特征在于，所述控制器(Jl)与一位置传感器 (VRl)相连接，并且根据来自位置传感器(VRl)的信号从第二输出端(OUT2)输出控制 信号(S2)。
专利摘要本申请公开了一种用于一制动器(Y1)的控制电路，所述控制电路包括一变频器(U1)，所述变频器(U1)包括一与所述制动器(Y1)相连接的继电器(K1)，其中，所述继电器(K1)断开使得所述制动器(Y1)断电；所述控制电路还包括一个在所述继电器(K1)断开时相应地断开的无触点开关(K2)，所述无触点开关连接在所述继电器(K1)和所述制动器(Y1)之间。从上述方案中可以看出，由于本实用新型在继电器和制动器之间连接了无触点开关，该无触点开关承担了制动器的线圈回路的通断过程，不会产生火花放电，所以能够有效地防止火花放电，能够大大延长开关器件的使用寿命。进一步避免了制动器由于继电器触点粘连而导致的失控，保证了设备运行的安全性和可靠性。
文档编号H02P3/26GK201813338SQ201020534870
公开日2011年4月27日 申请日期2010年9月19日 优先权日2010年9月19日
发明者汪大任, 郭灿 申请人:上海西门子医疗器械有限公司