电推剪转速控制装置及其控制方法与流程

本发明涉及理发工具技术领域，具体地，涉及一种电推剪转速控制装置及其控制方法。

背景技术：

目前市场上80％的电推剪产品都是转速不控制，转速随电能和负载的变化而高低变化，剩下20％的产品有可加速的、转速可调的和恒速的，现有恒速产品是利用光电传感器或者霍尔传感器来检测测转速并反馈给mcu(microcontrollerunit,即微控制单元)，如专利文献cn204414154u公开的一种电推剪的电机转速控制装置，涉及电推剪技术领域；它包括电机、主体线路板以及刀头，所述主体线路板上设有一控制ic，该控制ic上连有电机电压输入导线，电机电压输入导线的另一端则接入电机内；所述控制ic上分别电性连接有一光电元件发射极和一光电元件接收极，所述电机的后部设有通过电机带动而转动的转动端子，转动端子设置于光电元件发射极和光电元件接收极之间，该转动端子上具有遮挡部件，转动端子旋转时，遮挡部件可周期性的遮挡光电元件发射极发出的光线。

类似的现有技术需要额外引入光电传感器、霍尔传感器等元件，还需引入匹配的检测电路，造成电推剪整体结构复杂，可靠性降低，存在着维护风险上升、使用寿命下降的问题。因此，提供一种新型的电推剪转速控制装置及其控制方法具有较高的必要性和实用性。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种电推剪转速控制装置及其控制方法。

根据本发明提供的一种电推剪转速控制装置，包括电源模块、电机模块以及控制模块；

所述电机模块包括电机第一节点、电机第二节点、电机第三节点、电机第四节点以及电机第五节点；

所述控制模块包括控制第一引脚、控制第二引脚、控制第三引脚、控制第四引脚以及控制第五引脚；

所述电机模块通过电机第一节点接地，控制模块通过控制第一引脚接地；所述电源模块通过电机第二节点与电机模块电连接，通过控制第二引脚与控制模块电连接；所述电机第三节点、电机第四节点、电机第五节点分别与控制第三引脚、控制第四引脚、控制第五引脚电连接，从而使电机模块和控制模块电连接；

所述电机模块还包括电机第六节点、开关子模块以及工作子模块；

所述开关子模块通过电机第二节点与电源模块电连接，通过电机第五节点与控制模块电连接，通过电机第六节点与工作子模块电连接；

所述工作子模块通过电机第一节点接地；

所述电机第三节点、电机第四节点分别设置在工作子模块的两端；

所述开关子模块包括三极管t3和场效应管q2；

所述三极管t3的基极与电机第五节点电连接，并通过电机第五节点与控制模块电连接；三极管t3的发射极与电机第一节点电连接，并通过电机第一节点接地；三极管t3的集电极与场效应管q2的栅极电连接；所述场效应管q2的源极与电机第二节点电连接，并通过电机第二节点与电源模块电连接；场效应管q2的漏极与电机第六节点电连接，并且通过电机第六节点与工作子模块电连接；

所述工作子模块包括电动机m；所述电动机m一端与电机第六节点电连接，另一端与电机第一节点电连接，即电动机m一端与开关子模块电连接，另一端接地；

所述开关子模块还包括第一电阻r12、第二电阻r23、第三电阻r39以及第一二极管；

所述第一电阻r12设置在控制模块和电机第五节点之间；所述第二电阻r23设置在三极管t3的集电极和场效应管q2的栅极之间；所述第三电阻r39设置在电机第二节点和场效应管q2的源极之间；所述第一二极管反向并联在场效应管q2的源极和漏极之间；

所述工作子模块还包括第四电阻r6、第五电阻r5、第六电阻r31、第七电阻r32、第一电容c15、第二电容c14、第三电容c5以及第二二极管d5；

所述第四电阻r6、第一电容c15依次设置在电动机m的正极m+和地线之间；所述电机第四节点设置在第四电阻r6和第一电容c15之间；所述第二电容c14、第二二极管d5分别并联在电动机m的正极m+和负极m-之间；所述第五电阻r5、第三电容c5依次设置在电动机m的负极m-和电机第一节点之间；所述第六电阻r31、第七电阻r32分别并联在电动机m的负极m-和电机第一节点之间；

所述电源模块包括电源第一节点、电源第二节点、第三二极管d2、第四二极管d3、第五二极管d4、第八电阻r30、第四电容c9、第五电容c10、第六电容c11、第七电容c8、第一电感l1以及集成稳压器；

所述集成稳压器包括集成稳压器第一端口vin、集成稳压器第二端口vout以及集成稳压器第三端口gnd；

所述电源模块通过电源第一节点接地；

所述电源模块通过电源第二节点分别与电源正极bat+、输入电压vin电连接；其中，电源正极bat+和电源第二节点间设置有第三二极管d2，第三二极管d2的截止方向为自电源第二节点至电源正极bat+方向；输入电压vin和电源第二节点间依次设置有第八电阻r30和第四二极管d3，第四二极管d3的截止方向为自电源第二节点至输入电压vin方向；

所述第四电容c9一端与电源第一节点电连接，另一端与电源第二节点电连接；

所述第一电感l1一端与电源第二节点电连接，另一端与集成稳压器第一端口vin电连接；所述集成稳压器第二端口vout与并联电容的一端电连接，并联电容的另一端通过电源第一节点接地；所述集成稳压器第三端口gnd通过电源第一节点接地；

所述第五二极管d4并联在集成稳压器第一端口vin和集成稳压器第二端口vout与之间，第五二极管d4的截止方向为自集成稳压器第二端口vout至集成稳压器第一端口vin方向；

其中，并联电容是指并联的第五电容c10、第六电容c11以及第七电容c8。

根据本发明提供的一种电推剪转速控制装置，包括电源模块、电机模块以及控制模块；

所述电机模块包括电机第一节点、电机第二节点、电机第三节点、电机第四节点以及电机第五节点；

所述控制模块包括控制第一引脚、控制第二引脚、控制第三引脚、控制第四引脚以及控制第五引脚；

所述电机模块通过电机第一节点接地，控制模块通过控制第一引脚接地；所述电源模块通过电机第二节点与电机模块电连接，通过控制第二引脚与控制模块电连接；所述电机第三节点、电机第四节点、电机第五节点分别与控制第三引脚、控制第四引脚、控制第五引脚电连接，从而使电机模块和控制模块电连接。

优选地，所述电机模块还包括电机第六节点、开关子模块以及工作子模块；

所述开关子模块通过电机第二节点与电源模块电连接，通过电机第五节点与控制模块电连接，通过电机第六节点与工作子模块电连接；

所述工作子模块通过电机第一节点接地。

优选地，所述电机第三节点、电机第四节点分别设置在工作子模块的两端。

优选地，所述开关子模块包括三极管t3和场效应管q2；

所述三极管t3的基极与电机第五节点电连接，并通过电机第五节点与控制模块电连接；三极管t3的发射极与电机第一节点电连接，并通过电机第一节点接地；三极管t3的集电极与场效应管q2的栅极电连接；所述场效应管q2的源极与电机第二节点电连接，并通过电机第二节点与电源模块电连接；场效应管q2的漏极与电机第六节点电连接，并且通过电机第六节点与工作子模块电连接。

优选地，所述工作子模块包括电动机m；所述电动机m一端与电机第六节点电连接，另一端与电机第一节点电连接，即电动机m一端与开关子模块电连接，另一端接地。

优选地，所述开关子模块还包括第一电阻r12、第二电阻r23、第三电阻r39以及第一二极管；

所述第一电阻r12设置在控制模块和电机第五节点之间；所述第二电阻r23设置在三极管t3的集电极和场效应管q2的栅极之间；所述第三电阻r39设置在电机第二节点和场效应管q2的源极之间；所述第一二极管反向并联在场效应管q2的源极和漏极之间。

优选地，所述工作子模块还包括第四电阻r6、第五电阻r5、第六电阻r31、第七电阻r32、第一电容c15、第二电容c14、第三电容c5以及第二二极管d5；

所述第四电阻r6、第一电容c15依次设置在电动机m的正极m+和地线之间；所述电机第四节点设置在第四电阻r6和第一电容c15之间；所述第二电容c14、第二二极管d5分别并联在电动机m的正极m+和负极m-之间；所述第五电阻r5、第三电容c5依次设置在电动机m的负极m-和电机第一节点之间；所述第六电阻r31、第七电阻r32分别并联在电动机m的负极m-和电机第一节点之间。

优选地，所述电源模块包括电源第一节点、电源第二节点、第三二极管d2、第四二极管d3、第五二极管d4、第八电阻r30、第四电容c9、第五电容c10、第六电容c11、第七电容c8、第一电感l1以及集成稳压器；

所述集成稳压器包括集成稳压器第一端口vin、集成稳压器第二端口vout以及集成稳压器第三端口gnd；

所述电源模块通过电源第一节点接地；

所述电源模块通过电源第二节点分别与电源正极bat+、输入电压vin电连接；其中，电源正极bat+和电源第二节点间设置有第三二极管d2，第三二极管d2的截止方向为自电源第二节点至电源正极bat+方向；输入电压vin和电源第二节点间依次设置有第八电阻r30和第四二极管d3，第四二极管d3的截止方向为自电源第二节点至输入电压vin方向；

所述第四电容c9一端与电源第一节点电连接，另一端与电源第二节点电连接；

所述第一电感l1一端与电源第二节点电连接，另一端与集成稳压器第一端口vin电连接；所述集成稳压器第二端口vout与并联电容的一端电连接，并联电容的另一端通过电源第一节点接地；所述集成稳压器第三端口gnd通过电源第一节点接地；

所述第五二极管d4并联在集成稳压器第一端口vin和集成稳压器第二端口vout与之间，第五二极管d4的截止方向为自集成稳压器第二端口vout至集成稳压器第一端口vin方向；

其中，并联电容是指并联的第五电容c10、第六电容c11以及第七电容c8。

根据本发明提供的一种电推剪转速控制方法，利用上述的电推剪转速控制装置，其特征在于，包括：

转速控制步骤：控制模块通过控制第五引脚将设定的控制信号输入电机模块；

自发电压检测步骤：当控制信号由高电平转换为低电平时，控制模块分别通过控制第三引脚、控制第四引脚检测电机第三节点、电机第四节点的电势，从而计算得到电动机m因惯性产生的自发电电压值。

控制信号调节步骤：控制模块计算第一比值，并将第一比值与预设比值比较，若第一比值不等于预设比值，则按照设定的标准调节控制信号的占空比

其中，所述控制信号为pwm，即脉冲宽度调制信号，当控制信号处于高电平状态时，电动机m工作；第一比值是指电动机m因惯性产生的自发电电压值和电动机m的转速值的比值。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明提供的电推剪转速控制装置，具有涉及元件少、电路结构简单、可靠性高以及使用寿命长的优点；

2、本发明提供的电推剪转速控制装置，解决了因电能高低变化和/或电机负载大小变化而引起的电机转速高低变化问题。

附图说明

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

图1为本发明提供的电推剪转速控制装置优选例中控制模块的示意图；

图2为本发明提供的电推剪转速控制装置优选例中电机模块的示意图；

图3为本发明提供的电推剪转速控制装置优选例中电源模块的示意图。

图中示出：

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

根据本发明提供的一种电推剪转速控制装置，包括电源模块(300)、电机模块200以及控制模块100；所述电机模块200包括电机第一节点201、电机第二节点202、电机第三节点203、电机第四节点204以及电机第五节点205；所述控制模块100包括控制第一引脚1、控制第二引脚、控制第三引脚27、控制第四引脚26以及控制第五引脚16；所述电机模块200通过电机第一节点201接地，控制模块100通过控制第一引脚1接地；所述电源模块300通过电机第二节点202与电机模块200电连接，通过控制第二引脚与控制模块100电连接；所述电机第三节点203、电机第四节点204、电机第五节点205分别与控制第三引脚27、控制第四引脚26、控制第五引脚16电连接，从而使电机模块200和控制模块100电连接；所述电机模块200还包括电机第六节点206、开关子模块以及工作子模块；

具体地，所述开关子模块通过电机第二节点202与电源模块300电连接，通过电机第五节点205与控制模块100电连接，通过电机第六节点206与工作子模块电连接；所述工作子模块通过电机第一节点201接地；所述电机第三节点203、电机第四节点204分别设置在工作子模块的两端；所述开关子模块包括三极管t3和场效应管q2；所述三极管t3的基极与电机第五节点205电连接，并通过电机第五节点205与控制模块100电连接；三极管t3的发射极与电机第一节点201电连接，并通过电机第一节点201接地；三极管t3的集电极与场效应管q2的栅极电连接；所述场效应管q2的源极与电机第二节点202电连接，并通过电机第二节点202与电源模块300电连接；场效应管q2的漏极与电机第六节点206电连接，并且通过电机第六节点206与工作子模块电连接；所述工作子模块包括电动机m；所述电动机m一端与电机第六节点206电连接，另一端与电机第一节点201电连接，即电动机m一端与开关子模块电连接，另一端接地；所述开关子模块还包括第一电阻r12、第二电阻r23、第三电阻r39以及第一二极管；所述第一电阻r12设置在控制模块100和电机第五节点205之间；所述第二电阻r23设置在三极管t3的集电极和场效应管q2的栅极之间；所述第三电阻r39设置在电机第二节点202和场效应管q2的源极之间；所述第一二极管反向并联在场效应管q2的源极和漏极之间；所述工作子模块还包括第四电阻r6、第五电阻r5、第六电阻r31、第七电阻r32、第一电容c15、第二电容c14、第三电容c5以及第二二极管d5；所述第四电阻r6、第一电容c15依次设置在电动机m的正极m+和地线之间；所述电机第四节点204设置在第四电阻r6和第一电容c15之间；所述第二电容c14、第二二极管d5分别并联在电动机m的正极m+和负极m-之间；所述第五电阻r5、第三电容c5依次设置在电动机m的负极m-和电机第一节点201之间；所述第六电阻r31、第七电阻r32分别并联在电动机m的负极m-和电机第一节点201之间；

更具体地，所述电源模块300包括电源第一节点301、电源第二节点302、第三二极管d2、第四二极管d3、第五二极管d4、第八电阻r30、第四电容c9、第五电容c10、第六电容c11、第七电容c8、第一电感l1以及集成稳压器；所述集成稳压器包括集成稳压器第一端口vin、集成稳压器第二端口vout以及集成稳压器第三端口gnd；所述电源模块300通过电源第一节点301接地；所述电源模块300通过电源第二节点302分别与电源正极bat+、输入电压vin电连接；其中，电源正极bat+和电源第二节点302间设置有第三二极管d2，第三二极管d2的截止方向为自电源第二节点302至电源正极bat+方向；输入电压vin和电源第二节点302间依次设置有第八电阻r30和第四二极管d3，第四二极管d3的截止方向为自电源第二节点302至输入电压vin方向；所述第四电容c9一端与电源第一节点301电连接，另一端与电源第二节点302电连接；所述第一电感l1一端与电源第二节点302电连接，另一端与集成稳压器第一端口vin电连接；所述集成稳压器第二端口vout与并联电容的一端电连接，并联电容的另一端通过电源第一节点301接地；所述集成稳压器第三端口gnd通过电源第一节点301接地；所述第五二极管d4并联在集成稳压器第一端口vin和集成稳压器第二端口vout与之间，第五二极管d4的截止方向为自集成稳压器第二端口vout至集成稳压器第一端口vin方向；其中，并联电容是指并联的第五电容c10、第六电容c11以及第七电容c8。

根据本发明提供的一种电推剪转速控制方法，利用上述的电推剪转速控制装置，其特征在于，包括：

转速控制步骤：控制模块100通过控制第五引脚16将设定的控制信号输入电机模块200；

自发电压检测步骤：当控制信号由高电平转换为低电平时，控制模块100分别通过控制第三引脚27、控制第四引脚26检测电机第三节点203、电机第四节点204的电势，从而计算得到电动机m因惯性产生的自发电电压值。

控制信号调节步骤：控制模块100计算第一比值，并将第一比值与预设比值比较，若第一比值不等于预设比值，则按照设定的标准调节控制信号的占空比

其中，所述控制信号为pwm，即脉冲宽度调制信号，当控制信号处于高电平状态时，电动机m工作；第一比值是指电动机m因惯性产生的自发电电压值和电动机m的转速值的比值。

进一步地，现有电机转速控制电路结构多采用霍尔传感器或光电传感器来检测电机转速，使得电推剪内部结构复杂，空间受限，电子元件增加带来产品装配负载和成本增加。本发明的优选例是运用直流电机的发电特性来检测自身的转速，将转速反馈给mcu，这样电机本身即是动力部件也是检测部件。本发明优选例的技术方案如下：

电推剪智能转速控制电路包括电机控制电路和mcu处理电路两部分组成；电机控制电路将转速信息传递给mcu处理电路；mcu处理电路将控制信息传递给电机控制电路。

电机控制电路：在电能供给q2后，转速控制信号<motor>为pwm信号，当<motor>为高电平时电机开始工作，电机的圆周旋转通过偏心轮带动刀头左右往复旋转，电机转速通过<vmoto1>和<vmoto2>反馈给mcu，电机的转速就是刀头的转速；c14和d5为消除电机两端部分干扰使电机电压检测准确；r31、r32为电机负载电流检测，通过<vmoto1>反馈到mcu，c5为<vmoto1>滤除干扰杂波使电机负载电流检测准确。

mcu处理电路：mcu处理电路通过<vmoto1>和<vmoto2>接收电机转速反馈，通过软件固有算法计算后发出转速控制信号到<motor>端。

更进一步地，本发明优选例的工作原理如下：

在一个工作周期开始时控制信号(motor)为高电平，三极管t3的基极高电位使三极管t3集电极与发射极导通，三极管t3导通后拉低场效应管q栅极电位使场效应管q2漏极与源极导通，场效应管q2导通后电动机m的m+与m-两端得电开始旋转，电动机m工作到一定比例的时间后控制信号(motor)变为低电平，t3截至，q2也截至，电动机m的m+与m-断电，断电后mcu立即通过<vmoto1>和<vmoto2>检测电机因惯性产生的自发电电压的高低，电机转速高低与电机自发电的高低是电机在设计时形成的固有比例，mcu采集到电机自发电电压后通过软件来计算电机自发电电压与转速的比例是否达到预设值，如果mcu计算出来转速偏低，在下一个周期软件将(motor)信号的pwm占空比改变，使q2导通时间延长，电机m+与m-两端电压升高从而使电机转速升高；如果mcu计算出来转速偏高，在下一个周期软件将(motor)信号的pwm占空比改变，使场效应管q2导通时间变短，电机m+与m-两端电压下降从而使电机转速下降。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。