一种造浪器控制电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种造浪器控制电路，包括依次电连接的启动电路、单片机、驱动电路、马达电机、异常状态保护电路和过流保护电路。过流保护电路包括PWM转换基准电压电路，比较器，第一、第二锁定﹠屏蔽电路，第二继电器驱动电路和信号放大电路。通过过流保护电路的PWM转换基准电压电路将单片机输出的各档导通时间不同的PWM驱动信号均转化为比较器的基准输入电压，结合驱动电路对马达电机进行通断控制，从而实现多档PWM驱动信号共用一套保护电路的目的，使得保护电路结构较为简单，成本较低，且工作可靠性较高。
【专利说明】一种造浪器控制电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及造浪器，尤其是造浪器控制电路。
【背景技术】
[0002]在人工泳池中，常常用到造浪器，通过造流器模拟出波浪，以增加人工泳池的仿真度，提高娱乐效果。造浪器一般包括控制电路和造浪部件，控制电路包括启动电路、单片机、驱动电路和马达电机，通过启动电路给出触发信号，触发单片机发出PWM驱动信号，此PWM驱动信号送至驱动电路，再由驱动电路驱动马达电机工作，最后由马达电机带动造浪部件进行造浪动作。控制电路中一般还还设置有保护电路，当马达电机工作异常时，通过保护电路将马达电机的电源回路切断，保护马达电机不被烧坏。现在的这种造浪器控制电路，其单片机输出的PWM驱动信号一般设置有多档，人们可以根据需要选择档位，从而得到强度适合的波浪。对应于此多档的PWM驱动信号，分别设置相应的保护电路，每一档位单独设置一套保护电路，导致保护电路结构复杂，成本较高，且工作可靠性较低。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的是提供一种保护电路结构简单，成本较低，且工作可靠性较高的造浪器控制电路。
[0004]为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0005]一种造浪器控制电路，包括依次电连接的启动电路、单片机、驱动电路和马达电机，还包括控制所述马达电机的电源回路通断的异常状态保护电路和控制所述马达电机的工作回路通断的过流保护电路；
[0006]所述过流保护电路包括PWM转换基准电压电路、比较器、第一锁定&屏蔽电路、第二继电器驱动电路、第二锁定&屏蔽电路和信号放大电路，所述信号放大电路的输入端连接至马达电机的工作回路的电流反馈点，所述信号放大电路的输出端连接至所述比较器的同相输入端，所述PWM转换基准电压电路的输入端连接所述单片机的PWM驱动信号输出端，所述PWM转换基准电压电路的输出端连接至所述比较器的反相输入端，所述比较器的输出端分别连接所述第一锁定&屏蔽电路和所述第二锁定&屏蔽电路的输入端，所述第一锁定&屏蔽电路的输出端和所述单片机的一驱动输出端连接所述第二继电器驱动电路的驱动输入端，所述第二继电器驱动电路中的第二继电器的常开触点连接在马达电机的工作回路中，所述第二锁定&屏蔽电路的输出端连接至所述驱动电路的驱动端；
[0007]所述异常状态保护电路包括依次连接的异常状态信号输入电路、第三锁定&屏蔽电路、第一驱动三极管和第一继电器RY3，此第一继电器RY3的常开触点连接于电源与马达电机之间。
[0008]所述PWM转换基准电压电路包括三极管Q6、电阻R16、电阻R18、可调电阻R103和电解电容C10，三极管Q6的基极连接所述单片机的PWM驱动信号输出端，三极管Q6的集电极分别连接电阻R16和电阻R18的一端，电阻R16的另一端接电源，电阻R18的另一端为PWM转换基准电压电路的输出端，且连接可调电阻R103的一端和电解电容ClO的正极，可调电阻R103的另一端、三极管Q6的发射极和电解电容ClO的负极接地。
[0009]上述驱动电路采用N沟增强型MOS场效应晶体管。
[0010]采用上述方案后，本实用新型的造浪器控制电路，正常工作时，单片机输出控制信号给第一继电器RY3提供马达电源，同时单片机输出PWM驱动信号给驱动电路，马达以设定的档位工作。当异常状态出现时(M0S管或马达电机温度过高或急停触发)，保护电路动作，第三锁定&屏蔽电路输出控制信号切断继电器RY3，从而切断马达电机的电源回路，马达电机停止运转。当由马达电机的工作回路中采样到的反馈电流过大时，比较器输出高电平给第一锁定&屏蔽电路和第二锁定&屏蔽电路，第二锁定&屏蔽电路切断驱动电路的输入，同时第一锁定&屏蔽电路输出低电平给第二继电器驱动电路，第二继电器断开，切断马达电机的工作回路，马达电机停止运转。
[0011]本实用新型的造浪器控制电路，通过PWM转换基准电压电路将单片机输出的各档导通时间不同的PWM驱动信号均转化为比较器的基准输入电压，结合第一锁定&屏蔽电路、第二锁定&屏蔽电路、驱动电路和第二继电器驱动电路对马达电机进行通断控制，从而实现多档PWM驱动信号共用一套保护电路的目的，使得保护电路结构较为简单，成本较低，且工作可靠性较高。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型的电路原理示意图；
[0013]图2为图1第一、第二、第三锁定&屏蔽电路的电路原理图；
[0014]图3为图1中第二锁定&屏蔽电路的另一种电路原理图；
[0015]图4为图1中PWM转换基准电压电路的电路原理图；
[0016]图5为图1中PWM转换基准电压电路的另一种电路原理图。
【具体实施方式】
[0017]本实用新型的一种造浪器控制电路，如图1-5所示，包括依次电连接的启动电路
1、MCU单片机2、驱动电路3和马达电机4，还包括控制马达电机4的电源回路通断的异常状态保护电路和控制马达电机4的工作回路通断的过流保护电路。驱动电路3采用N沟增强型MOS场效应晶体管Q2。
[0018]异常状态保护电路包括异常状态信号输入电路51、第三锁定&屏蔽电路52、第一驱动三极管(NPN管)53和第一继电器RY3。
[0019]异常状态信号输入电路51的输出端连接第三锁定&屏蔽电路52的输入端，单片机2的一驱动输出端和第三锁定&屏蔽电路52的输出端共同连接至第一三极管54的基极，第一三极管54的发射极接地、集电极连接第一继电器RY3的线圈的一端，第一继电器RY3的线圈的另一端连接至马达电机的第一端，此第一继电器RY3的常开触点连接于电源与马达电机4的第一端之间。
[0020]所述过流保护电路包括PWM转换基准电压电路61、比较器62、第一锁定&屏蔽电路63、第二锁定&屏蔽电路64、第二驱动三极管(NPN管)65、信号放大电路66和第二继电器驱动电路。[0021]PWM转换基准电压电路61包括三极管Q6、电阻R16、电阻R18、可调电阻R103和电解电容C10，三极管Q6的基极连接所述单片机的PWM驱动信号输出端，三极管Q6的集电极分别连接电阻R16和电阻R18的一端，电阻R16的另一端接电源，电阻R18的另一端为PWM转换基准电压电路的输出端，且连接可调电阻R103的一端和电解电容ClO的正极，可调电阻R103的另一端、三极管Q6的发射极和电解电容ClO的负极接地。通过调节可调电阻R103的阻值，可根据不同区间的PWM占空比所产生的基准电压之分辨率来设定基准电阻值，以实现实际控制精度之需求。
[0022]当单片机2输出的PWM驱动信号为高电平时，三极管Q6导通，电解电容ClO通过电阻R18和三极管Q6及通过可调电阻R103进行放电，PWM转换基准电压电路61的输出端电压逐渐下降；当单片机2输出的PWM驱动信号为低电平时，三极管Q6截止，PWM转换基准电压电路61的输出端即为可调电阻R103的分压电压，且电解电容ClO通过电阻R16和电阻R18进行充电，PWM转换基准电压电路61的输出端逐渐上升。
[0023]如图5所示，可调电阻R103可用一自动可调电阻器来替代。此自动可调电阻器包括比较器U4C、档位基础电路、第一档位选择电路、第二档位选择电路和第三档位选择电路。比较器U4C的同相输入端连接所述单片机的PWM驱动信号输出端，比较器U4C的反相输入端连接至比较器U4C的输出端。
[0024]档位基础电路设有基准电阻R025，一端直接接地，另一端连接至电阻R18 ；
[0025]第一档位选择电路设有比较器U10B，比较器UlOB的反相输入端通过电阻R015连接至比较器U4C的输出端，比较器UlOB的同相输入端连接R013和R014的一端，R014的另一端接5V电源，R013的另一端接地。比较器UlOB的输出端连接三极管S06的基极，三极管S06的集电极接电阻R020，电阻R020的另一端连接至电阻R18。
[0026]第二档位选择电路设有比较器U10A，比较器UlOA的反相输入端通过电阻R016连接至比较器U4C的输出端，比较器UlOA的同相输入端连接R017和R018的一端，R017的另一端接5V电源，RO18的另一端接地。比较器UlOA的输出端连接三极管S07的基极，三极管S07的集电极接电阻R022，电阻R022的另一端连接至电阻R18。
[0027]第三档位选择电路包括三极管S08、电阻R024、三极管S09、电阻R023和电阻R025，三极管S08的基极连接档位机械控制信号，发射极接地，集电极连接电阻R024的一端和三极管S09的基极，电阻R024的另一端连接5V电源，三极管S09的集电极通过电阻R023连接至电阻R18，发射极接地。
[0028]当电阻R020支路，电阻R021支路，电阻R022支路等，其中有一个或多个支路导通时，与电阻R025形成并联组合回路，从而实现自动改变电阻值功能。
[0029]上述第一、二档位选择电路中，通过选择电阻R013、R014,以及电阻R017、RO18的阻值，使得比较器UlOA和比较器UlOB的基准电压不同。
[0030]当档位机械控制信号输入为高电平时，三极管S08导通，三极管S09截止，电阻R025的阻值就是自动可调电阻器的阻值。
[0031]当档位机械控制信号输入为低电平时，三极管S09导通。进入自动控制模式，此时比较器U4C的同相输入端接收到某一档位的PWM驱动信号，与此档位相对应的比较器UlOA或比较器UlOB输出高电平，三极管S06或S07导通，电阻R025、电阻R023和电阻R020/或者电阻R025、电阻R023和电阻R022并联后的阻值就是自动可调电阻器的阻值。[0032]图5中，通过上述原理使得第一、二、三档位选择电路可自动调节电阻阻值。
[0033]第一锁定&屏蔽电路63和第二锁定&屏蔽电路64的电路原理如图2所示，第三锁定&屏蔽电路52的电路原理如图2、3所示。参考图2，当触发信号为高电平时，可控硅Q2导通，控制信号输出被拉至低电平。参考图3，当触发信号为低电平时，三极管S4、三极管S5导通,控制信号输出被拉至低电平。
[0034]第二继电器驱动电路包括第二驱动三极管S6 (65)和继电器RY2。
[0035]单片机2的PWM信号输出端分别连接至PWM转换基准电压电路61的输入端和场效应晶体管Q2的栅极，所述PWM转换基准电压电路61的输出端连接至所述比较器62的反相输入端，信号放大电路66的输入端连接至马达电机4的工作回路的电流反馈点，所述信号放大电路66的输出端连接至所述比较器62的同相输入端，所述比较器62的输出端分别连接第一锁定&屏蔽电路63和第二锁定&屏蔽电路64的输入端，第一锁定&屏蔽电路63的输出端连接和单片机2的一驱动输出端均连接至第二驱动三极管65的基极，第二驱动三极管65的发射极接地、集电极连接第二继电器RY2的线圈的一端，第二继电器RY2的线圈的另一端接电源，第二继电器RY2的常开触点并接于场效应晶体管Q2 (3)的漏极与源极之间，场效应晶体管Q2的漏极连接至马达电机4的第二端、源极通过电阻RS接地。第二锁定&屏蔽电路64的输出端连接至场效应晶体管Q2的栅极。
[0036]正常工作时，操作启动电路1，启动电路I输出启动信号给单片机2，单片机2输出相应的驱动信号给第一驱动三极管53的基极，第一驱动三极管53导通，第一继电器RY3得电，其常开触点闭合，同时单片机2输出相应档别的PWM信号给场效应晶体管Q2，场效应晶体管Q2导通，输出相应的驱动信号给马达电机4，控制马达电机4按既定方式工作。需要换档时，操作启动电路1，启动电路I输出相应的换档信号给单片机2，由单片机2输出相应的PWM信号给场效应晶体管Q2，控制马达电机4按相应的档位进行运转。当档位达到最大值时，单片机2输出驱动信号给第二驱动三极管65,第二继电器闭合,马达电机按最大档位工作。
[0037]异常状态信号输入电路51采集造浪器的各种信号(如马达温度，MOS管温度，危险应急信号等)，当出现异常时，异常状态信号输入电路51输出异常状态信号(高电平或低电平)给第三锁定&屏蔽电路52，第三锁定&屏蔽电路52输出低电平使第一三极管53截止，第一继电器RY3失电，切断马达电机4的电源回路，马达电机4停止运转。
[0038]PWM转换基准电压电路61将单片机2输出的PWM信号转换成基准电压送至比较器62的反相输入端，由马达电机4的工作回路中采样到的反馈电流经信号放大电路66放大处理后送至比较器62的同相输入端。当马达电机4的工作回路电流高于设定值时，比较器62输出高电平给第一锁定&屏蔽电路63和第二锁定&屏蔽电路64，第二锁定&屏蔽电路64输出低电平使得场效应晶体管Q2截止，同时第一锁定&屏蔽电路63输出低电平使第二驱动三极管65截止，第二继电器RY2失电，切断马达电机4的工作回路，马达电机4停止运转。
[0039]本实用新型将各档导通时间不同的PWM驱动信号转化为比较器62的基准输入电压，并结合第一锁定&屏蔽电路63、第二锁定&屏蔽电路64、驱动电路3和第二继电器驱动电路对马机电机进行通断控制，从而实现多档PWM驱动信号共用一套保护电路的目的。
【权利要求】
1.一种造浪器控制电路，包括依次电连接的启动电路、单片机、驱动电路和马达电机，还包括控制所述马达电机的电源回路通断的异常状态保护电路和控制所述马达电机的工作回路通断的过流保护电路； 所述过流保护电路包括PWM转换基准电压电路、比较器、第一锁定&屏蔽电路、第二继电器驱动电路、第二锁定&屏蔽电路和信号放大电路，所述信号放大电路的输入端连接至马达电机的工作回路的电流反馈点，所述信号放大电路的输出端连接至所述比较器的同相输入端，所述PWM转换基准电压电路的输入端连接所述单片机的PWM驱动信号输出端，所述PWM转换基准电压电路的输出端连接至所述比较器的反相输入端，所述比较器的输出端分别连接所述第一锁定&屏蔽电路和所述第二锁定&屏蔽电路的输入端，所述第一锁定&屏蔽电路的输出端和所述单片机的一驱动输出端连接所述第二继电器驱动电路的驱动输入端，所述第二继电器驱动电路中的第二继电器的常开触点连接在马达电机的工作回路中，所述第二锁定&屏蔽电路的输出端连接至所述驱动电路的驱动端； 所述异常状态保护电路包括依次连接的异常状态信号输入电路、第三锁定&屏蔽电路、第一驱动三极管和第一继电器RY3，此第一继电器RY3的常开触点连接于电源与马达电机之间。
2.根据权利要求1所述的一种造浪器控制电路，其特征在于:所述PWM转换基准电压电路包括三极管Q6、电阻R16、电阻R18、可调电阻R103和电解电容ClO，三极管Q6的基极连接所述单片机的PWM驱动信号输出端，三极管Q6的集电极分别连接电阻R16和电阻R18的一端，电阻R16的另一端接电源，电阻R18的另一端为PWM转换基准电压电路的输出端，且连接可调电阻R103的一端和电解电容ClO的正极，可调电阻R103的另一端、三极管Q6的发射极和电解电容ClO的负极接地。
3.根据权利要求1所述的一种造浪器控制电路，其特征在于:上述驱动电路采用N沟增强型MOS场效应晶体管。
【文档编号】E04H4/14GK203800847SQ201420136817
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年3月25日 优先权日:2014年3月25日
【发明者】林华乡, 许耀元 申请人:明达实业(厦门)有限公司