直流电机驱动电路的制作方法

文档序号:13290362阅读:236来源:国知局
技术领域本实用新型涉及焊接技术领域,特别是涉及一种直流电机驱动电路。

背景技术:
直流电机,是指能将直流电能转换成机械能或将机械能转换成直流电能的旋转电机。它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当直流电机作为电动机运行时便是直流电动机,它可以将电能转换为机械能。现有技术中,在使用非熔化极惰性气体钨极保护焊(TIG,TungstenInertGasWelding)焊枪进行焊接操作时,送丝机与直流驱动器连接,在焊接过程中焊枪的钨极对工件进行高压放电产生的高压低频信号会串入送丝机的电枢内,并进而沿直流电机驱动器的电源线进入直流电机驱动器内,从而造成直流电机驱动器的元器件被高压信号击穿,导致焊接设备的损坏,因而存在着焊接安全性差的问题。

技术实现要素:
本实用新型实施例解决的是焊接的安全性问题。为解决上述问题,本实用新型实施例提供了一种直流电机驱动电路,所述直流电机驱动电路包括抗高压低频共模干扰保护电路,所述抗高压低频共模干扰保护电路连接在送丝机与直流电机驱动器之间的电源线上,所述抗高压低频共模干扰保护电路包括:光耦隔离单元,适于将焊接电源产生的高压起弧信号进行光耦隔离和电压转换,以输出对应的低电平信号;适于当高压起弧结束时,输出对应的高电平信号;干扰保护单元,适于当所述光耦隔离单元输出低电平信号时,将串入所述送丝机的高压低频共模干扰信号导入大地;当所述光耦隔离单元输出高电平信号时,将所述直流电机驱动器与大地断开连接。可选地,所述直流电机驱动电路还包括限流滤波单元,适于在将所述高压起弧信号进行光耦隔离和电压转换之前,对所述高压起弧信号进行限流和滤波。可选地,所述限流滤波单元包括:第一电感、第四电容、第四电阻、第五电容和第五电阻;所述第一电感的第一端分别与所述高压起弧信号、所述第四电容的正极和所述第四电阻的第一端耦接,所述第四电阻的第二端分别与所述第五电容的正极和第五电阻的第一端耦接,作为所述限流滤波单元第一输出端;所述第四电容的负极、所述第五电容的负极、所述第五电阻的第二端均接地,并作为所述限流滤波单元的第二输出端。可选地,所述光耦隔离单元包括线性光耦、第一电容和第一电阻;所述线性光耦的二极管正极与所述限流滤波单元的第一输出端耦接,所述线性光耦的二极管负极与所述限流滤波单元的第二输出端耦接;所述线性光耦的电源输入端分别与第一电源耦接和所述第一电容的正极耦接,所述第一电容的负极接地,所述线性光耦的输出端分别与所述第一电阻的第二端和所述干扰保护单元的输入端耦接。可选地,所述干扰保护单元包括继电器、第二电容和第二电阻、第三电容和第三电阻;所述继电器的第八引脚与所述光耦隔离单元的输出端耦接,第七引脚与所述电源耦接,第一触点接地;所述第二电容的正极和所述第二电阻的第一端分别耦接于所述送丝机电枢的第一端与所述直流电机驱动器电枢的第二端的连接线上,所述第二电容的负极和所述第二电阻的第二端与所述继电器的第三触点耦接;所述第三电容的正极和所述第三电阻的第一端分别耦接于所述送丝机电枢的第二端与所述直流电机驱动器电枢的第一端的连接线上,所述第三电容的负极和所述第三电阻的第二端与所述继电器的第三触点耦接。可选地,所述直流电机驱动器还包括供电电路、单片机控制电路和H桥驱动电路;所述直流电机驱动器包括供电电路、单片机控制电路和H桥驱动电路;所述供电电路,适于为所述单片机控制电路提供电源;所述单片机控制电路,适于根据所获取的编码器的脉冲频率和所读取的直流电机电流值调制出对应的PMW占空比,以调节送丝机的转速;所述H桥驱动电路,包括H桥电路和驱动电路,适于对所述单片机控制电路输出的电压信号进行放大。可选地,所述直流电机驱动器还包括短路保护电路;所述短路保护电路,适于当检测到所述H桥电路的电流值大于预设的电流阈值时,关闭所述H桥电路的电源,当所述检测到所述H桥电路的电流值小于所述电流阈值时,开启所述H桥电路。与现有技术相比,本实用新型实施例的技术方案具有以下的优点:上述的方案,通过在送丝机与直流电机驱动器之间连接的电源线上引入所述抗高压低频共模干扰保护电路,可以消除焊枪高压起弧期间所产生的所述高压低频共模干扰信号对所述直流电机驱动器和送丝机的干扰,可以防止高压起弧产生高压低频共模干扰信号造成直流电机驱动器的损坏,因此,可以提高焊接的安全性。进一步地,当高压起弧结束时,所述抗高压低频共模干扰保护电路还适于消除来自大地的干扰信号对所述直流电机驱动器的干扰,可以进一步避免来自大地的干扰信号对直流电机驱动器的损坏,因而可以进一步提高焊接的安全性。附图说明图1是现有技术中的焊接系统的连接示意图;图2是本实用新型实施例中的一种直流电机驱动电路的结构示意图;图3是本实用新型实施例中的抗高压低频共模干扰电路的结构示意图;图4是本实用新型实施例中的抗高压低频共模干扰电路的电路图。具体实施方式如图1所示,在使用为焊接设计的全位置管板专用焊枪4进行焊接操作时,被焊接的工件安装于工件固定装置2上,焊接过程中,焊枪4的钨极1对工件进行高压放电达到引弧的目的。其中,高压放电的持续时间最长为三秒,此时会有高压低频信号5串入送丝机3的电枢内,并进而沿直流电机驱动器的电源线进入直流电机驱动器6内,其脉冲宽度达到几十毫秒。这样的脉冲持续引起对大地的高电压波动,从而造成直流电机驱动器6的元器件被高压信号5击穿,导致焊接设备的损坏,因而存在着焊接安全性差的问题。为解决上述问题,本实用新型实施例采用的技术方案通过在送丝机与直流电机驱动器之间连接的电源线上引入所述抗高压低频共模干扰保护电路,可以消除焊枪高压起弧期间所产生的所述高压低频共模干扰信号对所述直流电机驱动器和送丝机的干扰,提高焊接的安全性。为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。图2示出了本实用新型实施例中的一种直流电机驱动电路的结构示意图。如图2所示的直流电机驱动电路,可以包括直流电机驱动器21和抗高压低频共模干扰保护电路22,抗高压低频共模干扰保护电路22耦接在送丝机(图中未示出)和直流电机驱动器21之间的电枢(电源线上),其中:抗高压低频共模干扰保护电路22,适于将分别消除焊枪产生的高压起弧信号引起的高压低频共模干扰信号和高压起弧结束时来自大地的干扰信号对直流电机驱动器的干扰。在本实用新型一实施例中,直流电机驱动器21可以包括供电电路211、单片机控制电路212和H桥驱动电路213,其中:供电电路211,适于为单片机控制电路302提供稳定的电源电压,同时可有效抑制由电源或输电线空间耦合的共模干扰信号。单片机控制电路212,根据捕获速度编码器脉冲的频率及所获取的直流电机的电流,对脉宽调制(PWM)占空比进行实时调整,以控制送丝机的运动速度。H桥驱动电路213,适于对所述单片机控制电路输出的电压信号进行放大,包括所述H桥电路及预驱动电路组成,包括所述预驱动电路将PWM信号分为高端MOS和低端MOS驱动,高端MOS驱动将单片机控制电路203输出的高电平上拉至电荷泵电压,以控制H桥电路的上桥壁MOS管的开和闭;低端MOS驱动信号将单片机控制电路203输出的高电平上拉至VCC,以控制H桥电路的下桥壁MOS管的开和闭。在本实用新型一实施例中,设置电荷泵电为VCC+12V。在本实用新型一实施例中,直流电机驱动器还包括短路保护电路214,其中:供电电路211,还适于为所述短路保护电路304提供稳定的电源电压;短路保护电路214,适于采用精密电阻检测H桥驱动电路中的H桥电路的电流并进行放大,再与基准值比较;当确定所述H桥电路的电流当大于基准值时,断开H桥的供电电源;当小于基准值时,给H桥驱动电路提供工作电源。整个电路的反应时间为纳秒级别可以有效保护H桥驱动电路。请参见图3,在具体实施中,本实用新型实施例中的抗高压低频共模干扰保护电路300,可以包括相互耦接的光耦隔离单元301和干扰保护单元302,其中:光耦隔离单元301,适于将所述焊枪产生的高压起弧信号进行光耦隔离和电压转换,以输出对应的低电平信号;适于当高压起弧结束时,输出对应的高电平信号;干扰保护单元302,适于当所述光耦隔离单元输出低电平信号时,将串入所述送丝机的高压低频共模干扰信号导入大地;当所述光耦隔离单元输出高电平信号时,将所述直流电机驱动器与大地断开连接。在本实用新型一实施例中,为了对电路进行保护,所述抗高压低频共模干扰保护电路还包括限流滤波单元303,适于在将所述高压起弧信号进行光耦隔离和电压转换之前,对所述高压起弧信号进行限流和滤波。请参见图4,在本实用新型一实施例中,限流滤波单元303包括第一电感L1、第四电容C4、第四电阻R4、第五电容C5和第五电阻R5;其中:所述第一电感L1的第一端分别与所述高压起弧信号S、所述第四电容C4的正极和所述第四电阻R4的第一端耦接,所述第四电阻R4的第二端分别与所述第五电容C5的正极和第五电阻R5的第一端耦接,作为所述限流滤波单元第一输出端;所述第四电容C4的负极、所述第五电容C5的负极、所述第五电阻R5的第二端均接地,并作为所述限流滤波单元的第二输出端。在本实用新型一实施例中,所述光耦隔离单元301包括线性光耦U1、第一电容C1和第一电阻R1;所述线性光耦U1的二极管正极VF+与所述限流滤波单元203的第一输出端耦接,所述线性光耦U1的二极管负极VF-与所述限流滤波单元203的第二输出端耦接;所述线性光耦U1的电源输入端VCC1分别与第一电源VCC1耦接和所述第一电容C1的正极耦接,所述第一电容C1的负极接地,所述线性光耦U1的输出端分别与所述第一电阻R1的第二端和所述干扰保护单元302的输入端耦接。在本实用新型一实施例中,所述干扰保护单元302包括继电器K1、第二电容C2和第二电阻R2、第三电容C3和第三电阻R3;其中:所述继电器K1的第八引脚8与所述光耦隔离单元301的输出端耦接,第七引脚7与所述第一电源VCC1耦接,第一触点1接地;所述第二电容C2的正极和所述第二电阻R2的第一端分别耦接于所述送丝机401电枢的第一端与所述直流电机驱动器402电枢的第二端的连接线上,所述第二电容C2的负极和所述第二电阻R2的第二端与所述继电器K1的第三触点3耦接;所述第三电容C3的正极和所述第三电阻R3的第一端分别耦接于所述送丝机401电枢的第二端与所述直流电机驱动器402电枢的第一端的连接线上,所述第三电容C3的负极和所述第三电阻R3的第二端与所述继电器K1的第三触点3耦接。下面将参照图4,对的抗高压低频共模干扰电路的工作原理做进一步详细介绍。在焊枪的高压起弧开始之后,由焊接电源内部引出高压起弧信号S,通过限流滤波单元203中的电容C4、L1、C5、R5的滤波及R4的限流之后,经过限流滤波之后的高压起弧信号S接入光耦隔离单元301。光耦隔离单元301中的线性光耦U1对经过限流和滤波之后的进行光耦隔离及电压转换,输出与所述高压起弧信号S对应的高电平相反的低电平,并输入继电器K1。输入继电器K1的低电平信号接入继电器K1的第八引脚8,使得继电器K1的线圈通电,即继电器K1的第三触点3与第一触点1连接,由于继电器K1的第一触点1接地。此时,送丝机401的电枢第一端串入高压低频共模干扰信号和电枢第二端的高压低频干扰信号均可以通过第二电容C2与第二电阻R2与大地形成回路,导入大地,从而可以避免送丝机401的电枢串入高压低频共模干扰信号流入直流电机驱动器402。与此同时,送丝机401的电枢第二端的高压低频干扰信号通过电容C3与第三电阻R3与大地形成回路,因此,可以避免高压起弧过程中产生的共模干扰信号流入直流电机驱动器402。当高压起弧结束时,高压起弧信号S对应的电平信号为低电平信号,经过光耦隔离单元301中的线性光耦U1进行光耦隔离和电压转换后,输出对应的高电平信号。光耦隔离单元301输出的高电平信号,使得继电器K1的线圈断电,即使得继电器K1的第三触点3与第一触点1断开。此时,第二电容C2、第二电阻R2、第三电容C3和第三电阻R3由原来的并联结构转换为两个并联结构第二电容C2、第二电阻R2及第三电容C3和第三电阻R3的串联,与大地断开连接,从而保证送丝机401在送丝过程中,来自大地的干扰信号不会进入直流电机驱动器402,使得直流电机驱动不受外界信号干扰。综上所述,本实用新型中的直流电机驱动电路中,由于增加设置了抗高压低频共模干扰保护电路,在焊接过程中,通过高压起弧信号来控制继电器K1的吸合及断开,从而改变电路结构使得在高压起弧和送丝机送丝这两个功能工作时均不受外界干扰信号的干扰,可以提高焊接的安全性。以上对本实用新型实施例的方法及系统做了详细的介绍,本实用新型并不限于此。任何本领域技术人员,在不脱离本实用新型的精神和范围内,均可作各种更动与修改,因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
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