电机转动到位停止控制电路的制作方法

1.本实用新型属于电机控制领域，具体涉及一种电机转动到位停止控制电路。


背景技术：

2.随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，电机转动过程中的到位自动停止技术已经得到了广泛应用。
3.目前，常用的电机转动过程中的到位自动停止技术，一般均为在电机上安装编码器，并根据编码器的输出数据对电机进行到位自动停止的控制。该种方式，虽然控制精度高而且控制稳定性好，但是成本极其高昂，而且电路和控制负责，占用体积较大，不适用于小体积的应用场合。
4.此外，如果采用到位检测传感器(比如霍尔传感器)进行检测，并采用传感器的输出信号直接驱动电机转动或停止的技术方案，则存在传感器驱动电流不足、电机无法驱动的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种成本低廉、体积较小且稳定性高、可靠性好的电机转动到位停止控制电路。
6.本实用新型提供的这种电机转动到位停止控制电路，包括电机模块，还包括正转到位信号模块、正转开关管控制模块、正转开关管模块、反转到位信号模块、反转开关管控制模块和反转开关管模块；电机模块输入端的一端直接连接驱动电源的一端，电机模块输入端的另一端串接正转开关管模块后连接驱动电源的另一端；反转开关管模块并接在正转开关管模块两端；正转开关管控制模块的输入端连接驱动电源，正转开关管控制模块的输出端连接正转开关管模块；反转开关管控制模块的输入端连接驱动电源的另一端，反转开关管控制模块的输出端连接反转开关管模块；正转到位信号模块的输出端连接正转开关管控制模块的输出端；反转到位信号模块的输出端连接反转开关管控制模块的输出端；正转开关管控制模块和正转到位信号模块，均用于控制正转开关管模块的导通或关断；反转开关管控制模块和反转到位信号模块，均用于控制反转开关管模块的导通或关断；正转开关管模块导通时，电机模块输入端连接驱动电源，电机正转；反转开关管模块导通时，电机模块输入端连接驱动电源，电机反转；正转开关管模块关断且反转开关管模块关断时，电机模块输入端与驱动电源断开，电机停转。
7.所述的正转开关管控制模块包括正转控制单向保护二极管、正转控制限流电阻、正转控制电压保护二极管和正转控制滤波电容；正转控制单向保护二极管的阳极连接驱动电源的一端，正转控制单向保护二极管的阴极连接正转控制限流电阻的一端；正转控制单向保护二极管用于控制流入正转开关管控制模块的电流的方向；正转控制限流电阻的另一端为正转开关管控制模块的输出端，并连接正转开关管模块；正转控制限流电阻用于限制正转开关管控制模块输出的驱动信号的电流大小；正转控制电压保护二极管的阳极连接驱
动电源的另一端，正转控制电压保护二极管的阴极连接正转控制限流电阻的另一端；正转控制电压保护二极管用于限制正转开关管控制模块输出的驱动信号的电压大小；正转控制滤波电容连接在正转控制单向保护二极管的阴极和驱动电源的另一端之间，用于滤除输入到正转开关管控制模块的电源信号的杂波。
8.所述的正转开关管模块包括正转开关管、正转第一二极管和正转第二二极管；正转开关管的控制端为正转开关管模块的输入端，并连接正转开关管控制模块的输出端；正转开关管的活动端一端直接连接驱动电源的另一端；正转开关管的活动端另一端连接正转第一二极管的阴极，正转第一二极管的阳极连接电机模块输入端的另一端；正转第二二极管的阳极连接驱动电源的另一端，正转第二二极管的阴极连接正转开关管的活动端另一端；正转开关管用于控制电机模块的上电或断电；正转第一二极管和正转第二二极管均用于控制输入到电机模块中的电流的方向。
9.所述的正转开关管模块包括正转n-mos管、正转第一二极管和正转第二二极管；正转n-mos管的栅极为正转开关管模块的输入端，并连接正转开关管控制模块的输出端；正转n-mos管的源极直接连接驱动电源的另一端；正转n-mos管的漏极连接正转第一二极管的阴极，正转第一二极管的阳极连接电机模块输入端的另一端；正转第二二极管的阳极连接驱动电源的另一端，正转第二二极管的阴极连接正转n-mos管的漏极；正转n-mos管用于控制电机模块的上电或断电；正转第一二极管和正转第二二极管均用于控制输入到电机模块中的电流的方向。
10.所述的反转开关管控制模块包括反转控制单向保护二极管、反转控制限流电阻、反转控制电压保护二极管和反转控制滤波电容；反转控制单向保护二极管的阴极连接驱动电源的一端，反转控制单向保护二极管的阳极连接反转控制限流电阻的一端；反转控制单向保护二极管用于控制流入反转开关管控制模块的电流的方向；反转控制限流电阻的另一端为反转开关管控制模块的输出端，并连接反转开关管模块；反转控制限流电阻用于限制反转开关管控制模块输出的驱动信号的电流大小；反转控制电压保护二极管的阴极连接驱动电源的另一端，反转控制电压保护二极管的阳极连接反转控制限流电阻的另一端；反转控制电压保护二极管用于限制反转开关管控制模块输出的驱动信号的电压大小；反转控制滤波电容连接在反转控制单向保护二极管的阳极和驱动电源的另一端之间，用于滤除输入到反转开关管控制模块的电源信号的杂波。
11.所述的反转开关管模块包括反转开关管、反转第一二极管和反转第二二极管；反转开关管的控制端为反转开关管模块的输入端，并连接反转开关管控制模块的输出端；反转开关管的活动端一端直接连接驱动电源的另一端；反转开关管的活动端另一端连接反转第一二极管的阳极，反转第一二极管的阴极连接电机模块输入端的另一端；反转第二二极管的阴极连接驱动电源的另一端，反转第二二极管的阳极连接反转开关管的活动端另一端；反转开关管用于控制电机模块的上电或断电；反转第一二极管和反转第二二极管均用于控制输入到电机模块中的电流的方向。
12.所述的反转开关管模块包括反转p-mos管、反转第一二极管和反转第二二极管；反转p-mos管的栅极为反转开关管模块的输入端，并连接反转开关管控制模块的输出端；反转p-mos管的源极直接连接驱动电源的另一端；反转p-mos管的漏极连接反转第一二极管的阳极，反转第一二极管的阴极连接电机模块输入端的另一端；反转第二二极管的阴极连接驱
动电源的另一端，反转第二二极管的阳极连接反转p-mos管的漏极；反转p-mos管用于控制电机模块的上电或断电；反转第一二极管和反转第二二极管均用于控制输入到电机模块中的电流的方向。
13.所述的正转到位信号模块为霍尔传感器；当霍尔传感器检测到正转到位信号时，霍尔传感器输出一路驱动信号，控制正转开关管模块关断。
14.所述的反转到位信号模块为霍尔传感器；当霍尔传感器检测到反转到位信号时，霍尔传感器输出一路驱动信号，控制反转开关管模块关断。
15.所述的正转到位信号模块为干簧管；当干簧管检测到正转到位信号时，干簧管输出一路驱动信号，控制正转开关管模块关断。
16.所述的反转到位信号模块为干簧管；当干簧管检测到反转到位信号时，干簧管输出一路驱动信号，控制反转开关管模块关断。
17.本实用新型提供的这种电机转动到位停止控制电路，利用巧妙的电路设计和简单的电路元件，实现了电机转动到位后自动停止，而且成本低廉、体积较小、稳定性高、可靠性好。
附图说明
18.图1为本实用新型的电机转动到位停止控制电路的功能模块示意图。
19.图2为本实用新型的电机转动到位停止控制电路的第一实施例的电路原理示意图。
20.图3为本实用新型的电机转动到位停止控制电路的第二实施例的电路原理示意图。
具体实施方式
21.如图1所示为本实用新型的电机转动到位停止控制电路的功能模块示意图：本实用新型提供的这种电机转动到位停止控制电路，包括电机模块、正转到位信号模块、正转开关管控制模块、正转开关管模块、反转到位信号模块、反转开关管控制模块和反转开关管模块；电机模块输入端的一端直接连接驱动电源的一端(图中标示驱动电源输入1)，电机模块输入端的另一端串接正转开关管模块后连接驱动电源的另一端(图中标示驱动电源输入2)；反转开关管模块并接在正转开关管模块两端；正转开关管控制模块的输入端连接驱动电源，正转开关管控制模块的输出端连接正转开关管模块；反转开关管控制模块的输入端连接驱动电源的另一端，反转开关管控制模块的输出端连接反转开关管模块；正转到位信号模块的输出端连接正转开关管控制模块的输出端；反转到位信号模块的输出端连接反转开关管控制模块的输出端；正转开关管控制模块和正转到位信号模块，均用于控制正转开关管模块的导通或关断；反转开关管控制模块和反转到位信号模块，均用于控制反转开关管模块的导通或关断；正转开关管模块导通时，电机模块输入端连接驱动电源，电机正转；反转开关管模块导通时，电机模块输入端连接驱动电源，电机反转；正转开关管模块关断且反转开关管模块关断时，电机模块输入端与驱动电源断开，电机停转。
22.如图2所示为本实用新型的电机转动到位停止控制电路的第一实施例的电路原理示意图；在该电路中，正转到位信号模块和反转到位信号模块均采用常开型干簧管。
23.图中的s1和s2均为常开型干簧管；常开型干簧管s1连接在nmos管q1的栅极和驱动电源输入2之间；常开型干簧管s2连接在pmos管q2的栅极和驱动电源输入2之间。
24.正转开关管控制模块包括正转控制单向保护二极管(图中标示d1)、正转控制限流电阻(图中标示r1)、正转控制电压保护二极管(图中标示d7)和正转控制滤波电容(图中标示c1)；正转控制单向保护二极管的阳极连接驱动电源的一端，正转控制单向保护二极管的阴极连接正转控制限流电阻的一端；正转控制单向保护二极管用于控制流入正转开关管控制模块的电流的方向；正转控制限流电阻的另一端为正转开关管控制模块的输出端，并连接正转开关管模块；正转控制限流电阻用于限制正转开关管控制模块输出的驱动信号的电流大小；正转控制电压保护二极管的阳极连接驱动电源的另一端，正转控制电压保护二极管的阴极连接正转控制限流电阻的另一端；正转控制电压保护二极管用于限制正转开关管控制模块输出的驱动信号的电压大小；正转控制滤波电容连接在正转控制单向保护二极管的阴极和驱动电源的另一端之间，用于滤除输入到正转开关管控制模块的电源信号的杂波。
25.正转开关管模块包括正转开关管、正转第一二极管(图中标示d3)和正转第二二极管(图中标示d5)；正转开关管的控制端为正转开关管模块的输入端，并连接正转开关管控制模块的输出端；正转开关管的活动端一端直接连接驱动电源的另一端；正转开关管的活动端另一端连接正转第一二极管的阴极，正转第一二极管的阳极连接电机模块输入端的另一端；正转第二二极管的阳极连接驱动电源的另一端，正转第二二极管的阴极连接正转开关管的活动端另一端；正转开关管用于控制电机模块的上电或断电；正转第一二极管和正转第二二极管均用于控制输入到电机模块中的电流的方向。
26.在图2中的具体实施例中，正转开关管模块采用正转n-mos管(图中标示q1，为n-mos管)。
27.反转开关管控制模块包括反转控制单向保护二极管(图中标示d2)、反转控制限流电阻(图中标示r2)、反转控制电压保护二极管(图中标示d8)和反转控制滤波电容(图中标示c2)；反转控制单向保护二极管的阴极连接驱动电源的一端，反转控制单向保护二极管的阳极连接反转控制限流电阻的一端；反转控制单向保护二极管用于控制流入反转开关管控制模块的电流的方向；反转控制限流电阻的另一端为反转开关管控制模块的输出端，并连接反转开关管模块；反转控制限流电阻用于限制反转开关管控制模块输出的驱动信号的电流大小；反转控制电压保护二极管的阴极连接驱动电源的另一端，反转控制电压保护二极管的阳极连接反转控制限流电阻的另一端；反转控制电压保护二极管用于限制反转开关管控制模块输出的驱动信号的电压大小；反转控制滤波电容连接在反转控制单向保护二极管的阳极和驱动电源的另一端之间，用于滤除输入到反转开关管控制模块的电源信号的杂波。
28.反转开关管模块包括反转开关管、反转第一二极管(图中标示d4)和反转第二二极管(图中标示d6)；反转开关管的控制端为反转开关管模块的输入端，并连接反转开关管控制模块的输出端；反转开关管的活动端一端直接连接驱动电源的另一端；反转开关管的活动端另一端连接反转第一二极管的阳极，反转第一二极管的阴极连接电机模块输入端的另一端；反转第二二极管的阴极连接驱动电源的另一端，反转第二二极管的阳极连接反转开关管的活动端另一端；反转开关管用于控制电机模块的上电或断电；反转第一二极管和反
转第二二极管均用于控制输入到电机模块中的电流的方向。
29.在图2中的实施例中，反转开关管模块为反转p-mos管(图中标示q2)。
30.图2中的实施例，具体工作流程如下：
31.图中的电机为直线电机或推杆电机，该电机可以正反供电。
32.工作状态1，电机正转：驱动电源输入1为电源正极，驱动电源输入2为电源负极；此时电源正极通过二极管d1和电阻r1给n-mos管供电，此时n-mos管的栅极为高电平，而源极为低电平，此时n-mos管q1导通；然后，电机m1的输入端一端连接电源正极，输入端另一端通过二极管d3和n-mos管q1连接电源负极，此时电机上电，并正转；当电机转动时，干簧管实时检测电机转动是否到位(比如，可以在推杆电机的推杆上安装一块磁铁；当推杆电机转动到位时，推杆上的磁铁使得用于正转到位检测的干簧管s1直接吸合)；当电机转动到位时，此时干簧管s1检测到到位信号，此时输出一路低电平驱动信号到n-mos管的栅极(本质为常开型干簧管s1受到磁力而吸合，此时n-mos管的栅极直接与电源负极短接)，此时n-mos管的栅极和源极均为低电平，此时n-mos管截止，电机的输入端另一端与驱动电源负极断开，此时电机掉电，电机停止工作。此外，若驱动电源的电压水平太高，或者出现异常状态，使得n-mos管的栅极电压水平升高至异常值，此时该高电压将直接击穿保护二极管d7，保护二极管d7将把n-mos管的栅极电压水平箝位(保护)至设定的水平，从而保护电路和器件的安全。
33.此外，此时由于驱动电源输入1为正极，正极电源被二极管d2阻拦；同时驱动电源输入2为负极，电机反转部分的电路均不得电。
34.工作状态2，电机反转：驱动电源输入1为电源负极，驱动电源输入2为电源正极；p-mos管的源极为高电平，栅极为电平，此时p-mos管导通；此时电机m1的输入端一端连接驱动电源负极，输入端另一端则通过二极管d4和p-mos管连接驱动电源正极，此时电机反转；当电机转动时，干簧管s2实时检测电机转动是否到位(比如，可以在推杆电机的推杆上安装一块磁铁；当推杆电机转动到位时，推杆上的磁铁使得用于反转到位检测的干簧管s2直接吸合)；当电机转动到位时，此时干簧管s2检测到到位信号，此时输出一路高电平驱动信号到p-mos管的栅极(本质为常开型干簧管s2受到磁力而吸合，此时p-mos管的栅极直接与电源正极短接)，此时p-mos管截止；电机的输入端另一端与驱动电源正极断开，此时电机掉电，电机停止工作。
35.此外，若驱动电源的电压水平太高，或者出现异常状态，使得p-mos管的栅极电压水平升高至异常值，此时该高电压将直接击穿保护二极管d8，保护二极管d8将把p-mos管的栅极电压水平箝位(保护)至设定的水平，从而保护电路和器件的安全。
36.此外，此时由于驱动电源输入1为负极，负极电源被二极管d1阻拦；同时驱动电源输入2为正极，电机正转部分的电路均不得电。
37.如图3所示为本实用新型的电机转动到位停止控制电路的第二实施例的电路原理示意图；在该电路中，正转到位信号模块和反转到位信号模块均采用霍尔传感器。
38.图中的ic1为正转到位信号模块，具体采用霍尔传感器；霍尔传感器的1脚连接二极管d1的阴极并取电，霍尔传感器的3脚则直接连接驱动电源输入2，霍尔传感器的2脚为输出端，输出驱动信号到开关管的控制端(图中为n-mos管q1的栅极)；当霍尔传感器检测到正转到位信号时，霍尔传感器输出一路驱动信号，控制正转开关管模块关断。
39.图中的ic2为反转到位信号模块，具体采用霍尔传感器；霍尔传感器的1脚直接连
接驱动电源输入2并取电，霍尔传感器的3脚则直接连接二极管d2的阳极，霍尔传感器的2脚为输出端，输出驱动信号到开关管的控制端(图中为p-mos管q2的栅极)；当霍尔传感器检测到反转到位信号时，霍尔传感器输出一路驱动信号，控制反转开关管模块关断。
40.图3中的实施例，具体工作流程如下：
41.图中的电机为直线电机或推杆电机，该电机可以正反供电。
42.工作状态1，电机正转：驱动电源输入1为电源正极，驱动电源输入2为电源负极；此时电源正极通过二极管d1和电阻r1给n-mos管供电，此时n-mos管的栅极为高电平，而源极为低电平，此时n-mos管q1导通；然后，电机m1的输入端一端连接电源正极，输入端另一端通过二极管d3和n-mos管q1连接电源负极，此时电机上电，并正转；当电机转动时，霍尔传感器实时检测电机转动是否到位(比如，可以在推杆电机的推杆上安装一块磁铁；当推杆电机转动到位时，推杆上的磁铁使得用于正转到位检测的霍尔传感器输出信号)；当电机转动到位时，此时霍尔传感器ic1检测到到位信号，此时输出一路驱动信号out(为低电平)到n-mos管的栅极，此时n-mos管的栅极和源极均为低电平，此时n-mos管截止，电机的输入端另一端与驱动电源负极断开，此时电机掉电，电机停止工作。此外，若驱动电源的电压水平太高，或者出现异常状态，使得n-mos管的栅极电压水平升高至异常值，此时该高电压将直接击穿保护二极管d7，保护二极管d7将把n-mos管的栅极电压水平箝位(保护)至设定的水平，从而保护电路和器件的安全。
43.此外，此时由于驱动电源输入1为正极，正极电源被二极管d2阻拦；同时驱动电源输入2为负极，电机反转部分的电路均不得电。
44.工作状态2，电机反转：驱动电源输入1为电源负极，驱动电源输入2为电源正极；p-mos管的源极为高电平，栅极为电平，此时p-mos管导通；此时电机m1的输入端一端连接驱动电源负极，输入端另一端则通过二极管d4和p-mos管连接驱动电源正极，此时电机反转；当电机转动时，霍尔传感器实时检测电机转动是否到位(比如，可以在推杆电机的推杆上安装一块磁铁；当推杆电机转动到位时，推杆上的磁铁使得用于正转到位检测的霍尔传感器输出信号)；当电机转动到位时，此时霍尔传感器ic2检测到到位信号，此时输出一路驱动信号out(为高电平)到p-mos管的栅极，此时p-mos管截止；电机的输入端另一端与驱动电源正极断开，此时电机掉电，电机停止工作。
45.此外，若驱动电源的电压水平太高，或者出现异常状态，使得p-mos管的栅极电压水平升高至异常值，此时该高电压将直接击穿保护二极管d8，保护二极管d8将把p-mos管的栅极电压水平箝位(保护)至设定的水平，从而保护电路和器件的安全。
46.此外，此时由于驱动电源输入1为负极，负极电源被二极管d1阻拦；同时驱动电源输入2为正极，电机正转部分的电路均不得电。