一种不带电磁刹车的无刷电机轮椅的断电刹车装置的制作方法

1.本发明属于机电控制技术领域，特别涉及一种不带电磁刹车的无刷电机轮椅的断电刹车装置。


背景技术：

2.随着国内日渐严峻的社会老龄化问题，近些年内国家大力扶持发展养老、康养等行业，而轮椅特别是电动轮椅作为该行业不可或缺的一部分被大家广为关注。而电动轮椅一般是身体残疾或病患在使用，所以电动轮椅的行驶安全就变得尤为重要。不带电磁刹车的无刷电动轮椅在行驶过程中如果意外断电，车轮将没有任何制动力，在高速或上下坡行驶中意外断电可能会对使用者造成伤害，存在一定的安全隐患。所以，本发明设计了一种不带电磁刹车的无刷电机轮椅的断电刹车装置。


技术实现要素：

3.针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种不带电磁刹车的无刷电机轮椅的断电刹车装置，具有断电自动刹车功能、并且可以一键解除刹车状态。
4.本发明的技术方案是：一种不带电磁刹车的无刷电机轮椅的断电刹车装置，包括串联连接在轮椅控制器与轮椅电机之间的刹车控制板，所述轮椅电机包括左无刷电机和右无刷电机，所述刹车控制板包括：
5.继电器模块，与电源输入端口连接，继电器模块包括：
6.继电器控制电路，包括互相连接的mos管一、三极管一和多个电阻一；
7.继电器，包括与所述继电器控制电路分别连接的左继电器、右继电器，所述左继电器分别连接有左输入端口、左输出端口，所述左输入端口与所述轮椅控制器的左输出口连接，所述左输出端口与所述左无刷电机连接，所述右继电器分别连接有右输入端口、右输出端口，所述右输入端口与所述轮椅控制器的右输出口连接，所述右输出端口与所述右无刷电机连接；
8.备用电源模块，与所述继电器模块的继电器控制电路连接，用于在所述电源输入端口断电时为继电器模块供电，备用电源模块与所述继电器模块之间通过导线串联有状态切换按钮，用于切换备用电源模块与继电器模块的连接与断开状态。
9.进一步地，所述继电器模块与电源输入端口之间依次连接有：
10.过压保护电路，用于在电源输入端口电压异常时进行断电保护，避免因输入电压异常造成装置损坏；
11.电源转换电路，用于对电源输入端口的输入电源进行降压。
12.进一步地，所述过压保护电路包括稳压二极管、三极管二、mos管二和多个电阻二，其中，所述稳压二极管型号为smbj5363b，所述三极管二型号为mmbt5401，mos管二采用p沟道的nce01p18k，稳压二极管的导通电压为32v，当所述电源输入端口输入的电压低于32v时mos管二导通正常供电，当电源输入端口输入的电压高于32v时，mos管二关断断电，保护刹
车控制板。
13.进一步地，所述电源转换电路包括dc
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dc转换芯片、二极管、多个电容和电感，所述dc
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dc转换芯片型号为lm2596s
‑
5.0，其电压输入的宽电压范围为5.5v
‑
40v，输出5v，输出电流3a。
14.进一步地，所述电源转换电路还与所述备用电源模块通过锂电池充电模块连接，用于利用所述电源输入端口经过所述过压保护电路为备用电源模块充电，锂电池充电模块包括锂电池充电管理芯片和充放电保护电路，所述锂电池充电管理芯片采用核心为tc4056单节锂电池充电管理芯片的核心板。
15.进一步地，所述备用电源模块包括锂电池和电池座，所述锂电池连接设置在电池座内，所述电池座与所述电源转换电路经过所述锂电池充电模块连接，所述锂电池为3.7v、850mah的14500电池，所述电池座为直插式的14500电池座。
16.进一步地，所述mos管一型号为ao3401，三极管一型号为mmbt4401，所述左继电器、右继电器均采用型号为hf115f/005
‑
2zs4af的双通道常闭型继电器。
17.本发明的工作原理：
18.正常运行状态：电源输入端口向继电器模块供电，继电器通电打开，左继电器、右继电器从常闭触点切换到常开触点，左无刷电机和右无刷电机的uvw三相线从相互短路状态切换到相互断路状态，此时轮椅退出刹车状态，正常运行；
19.正常关机或意外断电状态：刹车控制板断电，左继电器、右继电器的触电在常闭状态，左无刷电机和右无刷电机的uvw三相线相互短路，此时电机处于制动状态；当轮椅正常关机状态下要推行时，只需要按下刹车控制板上的状态切换按钮，切换到备用电源模块供电，此时备用电源供电打开左继电器、右继电器，轮椅退出制动状态，左无刷电机和右无刷电机的uvw三相线从相互短路状态切换到相互断路状态，此时轮椅双轮处于自由状态，可以轻松推行，要退出自由推行状态，只需要再次按压状态切换按钮即可进入制动状态，实现轮椅从制动状态到自由状态的切换目的。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明提供的一种不带电磁刹车的无刷电机轮椅的断电刹车装置，它解决了现有某些不带电磁刹车的无刷电机轮椅在关机或意外断电情况下，车轮失去制动力，此时如果行驶在上下坡路段，轮椅会失速的问题，通过在刹车控制板上设置双通道常闭型继电器，利用继电器断电常闭的特点，利用继电器控制无刷电机运行状态，并且在刹车板上通过状态切换按钮连接有备用电源模块，在轮椅断电制动情况下通过备用电源供电解除制动状态，可以在轮椅关机状态下自由推行轮椅。总之，本发明具有设计合理、结构简单、安全性高、制动状态可调等优点，能够保证使用者的生命财产安全。
附图说明
21.图1为本发明的整体结构示意图；
22.图2是本发明的过压保护电路原理设计图；
23.图3是本发明的电源转换电路原理设计图；
24.图4是本发明的锂电池充电模块电路原理设计图；
25.图5是本发明的继电器模块控制电路原理设计图。
26.其中，1
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过压保护电路、11
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稳压二极管、12三极管二、13
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mos管二、14
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电阻二、2
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电源转换电路、21
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dc
‑
dc转换芯片、22
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二极管、23
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电容、24
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电感、3
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锂电池充电模块、31
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锂电池充电管理芯片、32
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充放电保护电路、4
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备用电源模块、41
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锂电池、42
‑
电池座、5
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继电器模块、51
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继电器控制电路、511
‑
mos管一、512
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三极管一、513
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电阻一、52
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继电器、521
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左继电器、522
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右继电器、6
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状态切换按钮、7
‑
电源输入端口。
具体实施方式
27.下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
28.实施例：如图1所示，一种不带电磁刹车的无刷电机轮椅的断电刹车装置，包括串联连接在轮椅控制器与轮椅电机之间的刹车控制板，轮椅电机包括左无刷电机和右无刷电机，刹车控制板包括：
29.继电器模块5，与电源输入端口7连接，继电器模块5包括：
30.继电器控制电路51，包括互相连接的mos管一511、三极管一512和多个电阻一513，mos管一511型号为ao3401，三极管一512型号为mmbt4401；
31.继电器52，包括与继电器控制电路51分别连接的左继电器521、右继电器522，左继电器521、右继电器522均采用型号为hf115f/005
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2zs4af的双通道常闭型继电器，左继电器521分别连接有左输入端口8、左输出端口9，左输入端口8与轮椅控制器的左输出口连接，左输出端口9与左无刷电机连接，右继电器522分别连接有右输入端口10、右输出端口11，右输入端口10与轮椅控制器的右输出口连接，右输出端口11与右无刷电机连接；
32.继电器模块5与电源输入端口7之间依次连接有：
33.过压保护电路1，用于在电源输入端口7电压异常时进行断电保护，过压保护电路1包括稳压二极管11、三极管二12、mos管二13和多个电阻二14，其中，稳压二极管11型号为smbj5363b，三极管二12型号为mmbt5401，mos管二13采用p沟道的nce01 p18k，稳压二极管11的导通电压为32v，当电源输入端口7输入的电压低于32v时mos管二13导通正常供电，当电源输入端口7输入的电压高于32v时，mos管二13关断断电，保护刹车控制板，原理如图2所示；
34.电源转换电路2，用于对电源输入端口7的输入电源进行降压，电源转换电路2包括dc
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dc转换芯片21、二极管22、多个电容23和电感24，dc
‑
dc转换芯片21型号为lm2596s
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5.0，其电压输入的宽电压范围为5.5v
‑
40v，输出5v，输出电流3a，原理如图3所示；
35.备用电源模块4，与继电器模块5的继电器控制电路51连接，用于在电源输入端口7断电时为继电器模块5供电，备用电源模块4与继电器模块5之间通过导线串联有状态切换按钮6，用于切换备用电源模块4与继电器模块5的连接与断开状态；
36.电源转换电路2还与备用电源模块4通过锂电池充电模块3连接，用于利用电源输入端口7经过过压保护电路1为备用电源模块4充电，锂电池充电模块3包括锂电池充电管理芯片31和充放电保护电路32，锂电池充电管理芯片31采用核心为tc4056单节锂电池充电管理芯片的核心板，原理如图4所示，备用电源模块4包括锂电池41和电池座42，锂电池41连接设置在电池座42内，电池座42与电源转换电路2经过锂电池充电模块3连接，锂电池41为3.7v、850mah的14500电池，电池座42为直插式的14500电池座。
37.上述实施例的工作原理是：
38.正常运行状态：电源输入端口7向继电器模块5供电，继电器52通电打开，左继电器521、右继电器522从常闭触点切换到常开触点，左无刷电机和右无刷电机的uvw三相线从相互短路状态切换到相互断路状态，此时轮椅退出刹车状态，正常运行；
39.正常关机或意外断电状态：刹车控制板断电，左继电器521、右继电器522的触电在常闭状态，左无刷电机和右无刷电机的uvw三相线相互短路，此时电机处于制动状态；当轮椅正常关机状态下要推行时，只需要按下刹车控制板上的状态切换按钮6，切换到备用电源模块4供电，此时备用电源供电打开左继电器521、右继电器522，轮椅退出制动状态，左无刷电机和右无刷电机的uvw三相线从相互短路状态切换到相互断路状态，此时轮椅双轮处于自由状态，可以轻松推行，要退出自由推行状态，只需要再次按压状态切换按钮6即可进入制动状态，实现轮椅从制动状态到自由状态的切换目的，原理如图5所示。
40.上述一些电子元件的具体型号未作特殊指定，均可以选用市售的普通产品，只要能够满足本发明的使用需求即可。
41.以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。