一种电机通信及控制电路的制作方法

本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种电机通信及控制电路。

背景技术：

现有技术中控制设备与被控制设备，例如电机等进行通信的往往采用RS232接口，但是直接采用RS232接口进行通信会存在电气干扰，从而影响通讯的准确性。目前在市场上同类产品，对外部控制设备与本系统通信主要通过RS232通信接口，采用专用的串口通信芯片，对两个系统相互影响没有采用隔离措施，容易造成对高空作业车设备的损坏。

进一步为了减少电子干扰，有的采用专用的隔离芯片，使两个系统隔离，但专用的隔离芯片一个价格贵，芯片的工作电压较低，芯片在系统电源不稳时容易损坏，另外，如果通信不稳定也会造成电机方向控制的不准确，这样就可能会造成电机运行方向的判断不准确，造成电机方向的切换出现错误的判断。

技术实现要素：

针对现有技术的的问题，本实用新型提供了一种电机通信及控制电路，给用户提供更多功能体验。

为解决上述问题，本实用新型提供的技术方案为：

一种电机通信及控制电路，其特征在于，包括：电机通信电路、电源电路、电机控制电路、电机方向控制电路和MCU，所述MCU分别与所述电机通信电路、所述电源电路、所述电机控制电路和所述电机方向控制电路相连，所述电机控制电路与所述电机方向控制电路相连，所述MCU的型号为PIC16F886；

所述电机控制电路包括：马达驱动电路和PWM信号控制电路，所述马达驱动电路用于根据PWM信号控制电机的控制信号工作；所述PWM信号控制电路包括：充电电容C43、充电电容C44、三极管Q15、三极管Q16、电阻R86、二极管D14、二极管D15；

所述PWM信号与所述充电电容C43的正极相连，所述充电电容C43的负极分别于所述三极管Q15的基极、所述二极管D14的阴极相连，所述二极管D14的阳极与所述三极管Q15 的发射极相连，所述三极管Q15的集电极分别与所述充电电容C44的正极、所述电阻R86 的一端以及所述二极管D15的阳极相连，所述电阻R86的另一端与工作电压Vcc相连，所述充电电容C44的阴极接地，所述二极管D15的阴极与所述三极管Q16的基极相连，所述三极管Q16的发射极接地、所述三极管Q16的集电极与电阻R15一端、以及电阻R14的一端相连并接入所述马达驱动电路，所述电阻R15的另一端与所述PWM信号相连，所述电阻R14 的另一端接地；

所述电机方向控制电路包括：电机方向控制信号与肖特基二极管D1的阴极连接，所述肖特基二极管D1的阳极与比较器U1A的正向输入端相连，且所述比较器U1A的反向输入端与工作电压相连，所述比较器U1A的输出端通过电阻R11的一端、电阻R10的一端、肖特基二极管D2的阳极相连，所述电阻R11的另一端与电机反向控制信号相连，所述肖特基二极管D2的阴极与工作电压相连；

所述比较器U1A的输出端通过电阻R17与放大器U3的反向输入端相连，所述放大器 U3的正向输入端通过电阻R27与工作电压相连、且通过电阻R20接地，所述放大器U3的输出端通过电阻R18与所述反向输入端相连，所述放大器U3的输出端与所述MCU相连；

所述电机通信电路包括数据接收电路：RS232接口的接地端分别与充电电容C45的负极、光耦U6另一输入端连接，S232接口的第一线路与二极管D19的阳极、二极管D18的阳极相连，所述二极管D18的阴极通过电阻R88与所述光耦U6的输入端相连，所述二极管D19的阴极与所述充电电容C45的正极、二极管D17的阴极相连，所述二极管D17的阳极与RS232 接口的第二线路相连，所述光耦U6的输出端通过电阻R76接入三极管Q8的基极，并通过所述三极管Q8的集电极发送数据；

所述电机通信电路还包括数据发送电路：第三线路与三极管Q18的发射极相连，所述三极管Q18的集电极通过电阻(R5)与所述三极管Q18的基极相连，且在所述三极管Q18的基极与发射极之间并联二极管D20、且所述二极管D20的阳极与所述三极管Q18的基极、光耦U5的另一输出端相连，所述光耦U5的输出端与所述充电电容C45的阳极相连，所述充电电容C45的阴极与充电电容C7的阳极相连，所述充电电容C7的阴极与所述三极管Q18的集电极相连，所述光耦U5的输入端通过电阻(R89)与工作电压相连，述光耦U5的另一输入端通过三极管Q13进行数据的接收；还包括二极管D21，所述二极管D21的阳极与所述三极管Q18的集电极相连，所述二极管D21的阴极与所述二极管D19的阳极相连，所述三极管Q8的集电极通过电阻R45与工作电压相连，所述三极管Q8的基极通过电阻R72接地，并在光耦U6输出端连接电阻R90的一端、电容C39的一端，所述电阻R90的另一端与工作电压相连，所述电容C39的另一端接地，所述三极管Q13的集电极与电阻R44的一端、电阻 R36的一端相连，所述电阻R44的另一端与工作电压相连，所述电阻R36的另一端接地，其中，所述三极管Q13的型号为：MUN5233；

所述电源电路包括：输入电压通过电阻R57与开关管Q6的发射极、充电电容C43以及开关二极管D15的阴极相连，所述开关管Q6的集电极与工作电压相连，所述充电电容C43 的另一端接地，所述开关二极管D15的阴极与所述开关管Q6的基极、以及可控精密稳压源 U6的A端以及三极管Q11的集电极相连，所述可控精密稳压源U6的K端接地、R端通过电阻R70接地；所述三极管Q11的发射极通过电阻R16与电容C31的一端、电阻R65的一端相连，所述电容C31的另一端接地，所述电阻R65的另一端与所述三极管Q11的基极、以及电阻R71的一端相连，所述电阻R71的另一端与三极管Q12的集电极相连，所述的基极通过分别与电阻R69二极管D1、以及开关管Q17串联，并通过所述开关管Q17的基极与电阻 R66接入设备，且所述二极管D13的阴极与所述电阻R69的一端、电阻R60的一端相连，所述电阻R60的另一端与所述工作电压相连，所述二极管D13的阳极通过电阻R61与所述MCU 相连。

可选的，所述马达驱动电路包括：比较器U1B的正向输入端与所述电阻R14的一端相连，所述比较器U1B的反向输入端通过电阻R34与工作电压相连，所述比较器U1B的输出端与三极管Q1的基极、三极管Q3的基极相连，所述三极管Q1的发射机接地、所述三极管Q1 的集电极与三极管Q2的集电极相连，且所述三极管Q2的的基极与所述三极管Q3的发射极相连，所述三极管Q3的集电极与电解电容C5的正极相连、以及电阻R4的一端相连，解电容C5的负极接地，所述电阻R4的另一端接地。

可选的，所述比较器U1B的型号为：LM239、所述三极管Q3的型号为：MMBT4401、所述三极管Q2的型号为：MPS651。

可选的，所述电机反向控制信号与所述电阻R11、所述电阻R10、电阻R22的一端相连，所述电阻R22的另一端与所述MCU相连；所述电阻R22的另一端通过并联的电容C16、电阻R29与所述MCU相连，所述肖特基二极管D1的阴极与电机控制电路相连。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的电机通信及控制电路的第一种图；

图2为本实用新型实施例提供的电机通信及控制电路的第二种图；

图3为本实用新型实施例提供的电机通信及控制电路的第三种图；

图4为本实用新型实施例提供的电机通信及控制电路的第四种图；

图5为本实用新型实施例提供的电机通信及控制电路的第五种图。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图及实施例对本实用新型作详细描述。

参见图1，图1为本实用新型实施例提供的电机通信及控制电路的电路图，如图1所示，为电机通信及控制电路的组成方框图，所述MCU分别与所述电机通信电路、所述电源电路、所述电机控制电路和所述电机方向控制电路相连，所述电机控制电路与所述电机方向控制电路相连，所述MCU的型号为PIC16F886。

参见图2，为电机控制的电路图，当马达驱动口有PWM波型输出时，电容器C43在二极管D14的作用下一直在冲电而使三极管Q15的基极为高电平而处于导通状态下，Q16基极为低电平而处于截止状态，从而不影响U1B的第5脚信号输入，电机设备处在正常工作。当MCU 损坏或电机驱动口处在不正常状态下，如电机驱动口一直为高电平，此时电容器C43由于是隔直流通交流的作用，电容器C43、C44由于不能充电而使Q15基极处于低电平状态下，从而 Q15的发射极与集电极处于截止状态下，Q16基极为高电平而使Q16的发射极与集电极导通，从而使U1B的第5脚处于低电平状态，切断了信号的输入，保护了电机和设备。

可选的，马达驱动电路包括：比较器U1B的正向输入端与电阻R14的一端相连，比较器 U1B的反向输入端通过电阻R34与工作电压相连，比较器U1B的输出端与三极管Q1的基极、三极管Q3的基极相连，三极管Q1的发射机接地、三极管Q1的集电极与三极管Q2的集电极相连，且三极管Q2的基极与三极管Q3的发射极相连，三极管Q3的集电极与电解电容C5的正极相连、以及电阻R4的一端相连，解电容C5的负极接地，电阻R4的另一端接地。

本实用新型中，PWM信号是从MCU中发出的，正常情况下，PWM信号通过电阻R15以及电阻R14的作用下输入到比较器U1B的正向输入端，并在反向输入端经过电阻R34分压后进行比较输出，输出结果经过电阻R1余电容C12进行RC铝箔后输入至三极管Q1的基极，根据 Q1处于截止或者导通的状态从而将信号输入至电机控制的较为J1中，另外在Q的基极和发射极之间并联三极管Q3，在三极管Q1截止的情况下耦合至三极管Q2的基极并经过集电极输出，电阻R4和电阻R5分别为三极管Q2的发射机提供15V电压，充电电容C5进行充电以改变三极管Q3的集电极电压。比较器U1B的型号为：LM239、三极管Q3的型号为：MMBT4401、三极管Q2的型号为：MPS651。

参见图3，本实用新型中，电机方向控制信号与肖特基二极管D1的阴极连接，肖特基二极管D1的阳极与比较器U1A的正向输入端相连，且比较器U1A的反向输入端与工作电压相连，比较器U1A的输出端通过电阻R11的一端、电阻R10的一端、肖特基二极管D2的阳极相连，电阻R11的另一端与电机反向控制信号相连，肖特基二极管D2的阴极与工作电压相连。

比较器U1A的输出端通过电阻R17与放大器U3的反向输入端相连，放大器U3的正向输入端通过电阻R27与工作电压相连、且通过电阻R20接地，放大器U3的输出端通过电阻R18 与反向输入端相连，放大器U3的输出端与MCU相连。将比较放大后的电机方向信号DR发送至MCU进行处理。

另外，电机反向控制信号与电阻R11、电阻R10、电阻R22的一端相连，电阻R22的另一端与MCU相连。可以结合现在电机的电流方向信号进行判断，确保MCU控制电机方向的准确性。电阻R22的另一端通过并联的电容C16、电阻R29与MCU相连。应用本实用新型，通过电机方向控制信号经过比较器的识别，将比发送至MCU，并将比较结果再次经过放大器进行放大处理同样发送至MCU进行信号的识别，避免MCU接收的信号错误，经过两次的比较能够提高电机方向控制的准确性，避免由于信号微弱且在信号噪声较大时造成的误操作。

另外的，肖特基二极管D1的阴极与电机控制电路相连，马达驱动电路和PWM信号控制电路，马达驱动电路，马达驱动电路用于根据PWM信号控制电机的工作；PWM信号控制电路包括：充电电容C43、充电电容C44、三极管Q15、三极管Q16、电阻R86、二极管D14、二极管 D15；PWM信号与充电电容C43的正极相连，充电电容C43的负极分别于三极管Q15的基极、二极管D14的阴极相连，二极管D14的阳极与三极管Q15的发射极相连，三极管Q15的集电极分别与充电电容C44的正极、电阻R86的一端以及二极管D15的阳极相连，电阻R86的另一端与工作电压Vcc相连，充电电容C44的阴极接地，二极管D15的阴极与三极管Q16的基极相连，三极管Q16的发射极接地、三极管Q16的集电极与电阻R15一端、以及电阻R14的一端相连并接入马达驱动电路，电阻R15的另一端与PWM信号相连，电阻R14的另一端接地。

本实用新型中，当MCU一直处在复位状态时，电机驱动口有可能一直处在高电平状态，使电机处在最大电流的驱动下工作，对电机和设备造成损坏。当电机驱动口因故障损坏时，电机驱动口有可能会被击穿与电源短路时，对电机和设备会造成损坏。在上述情况下，确保电机驱动口不会有任何信号输出，从而保护电机和设备不被损坏。

参见图4，图1为本实用新型实施例提供的基于RS232的数据传输电路的电路图，包括数据接收电路：RS232接口的接地端分别与充电电容C45的负极、光耦U6另一输入端连接， S232接口的第一线路与二极管D19的阳极、二极管D18的阳极相连，二极管D18的阴极通过电阻R88与光耦U6的输入端相连，二极管D19的阴极与充电电容C45的正极、二极管D17的阴极相连，二极管D17的阳极与RS232接口的第二线路相连，光耦U6的输出端通过电阻R76 接入三极管Q8的基极，并通过三极管Q8的集电极发送数据。

本实用新型中，第一线路、接地端、第二线路和第三线路分别为RS232接口的3、5、4 和2脚位，外部设备RS232通信接口，通过二极管D18、电阻R88输入到光耦U6的输入端，光耦U6的另一输入端为接地输入端，分别于充电电容C45的阴极相连并接地。并通过光耦 U6的输出端通过电阻R76与三极管Q8连接，并通过三极管Q8的集电极输出，电阻R76的两端分别通过电容C39、电阻R72接地，且三极管Q8的集电极通过电阻R45与工作电压相连。

利用光耦U6隔离开与高空作业车相互之间的电气影响，当外部设备需要发送信息给系统时，由于外部设备的发送数据线会根据设定的通信波特率，会发送一定时间宽度的高低电平以代表数据0或1，当发送的数据为1时，RS232的发送信号线会输出高电平，而发送的数据为0时，RS232的发送信号线会输出低电平，利用这特性，使RS232送出的高，低电平通过二极管和限流电阻，接到光耦的红外发射脚上，实现数据的发送。

另外，当MCU需要发送信息至RS232端(对于RS232端为接收)，还包括数据发送电路，包括：第三线路与三极管Q18的发射极相连，三极管Q18的集电极通过电阻R5与三极管Q18 的基极相连，且在三极管Q18的基极与发射极之间并联二极管D20、且二极管D20的阳极与三极管Q18的基极、光耦U5的另一输出端相连，光耦U5的输出端与充电电容C45的阳极相连，充电电容C45的阴极与充电电容C7的阳极相连，充电电容C7的阴极与三极管Q18的集电极相连，光耦U5的输入端通过电阻R89与工作电压相连，述光耦U5的另一输入端通过三极管Q13进行数据RX的接收。同理，当TX为需要发送的数据时，通过电阻R52经三极管Q13 的集电极进行耦合发送，三极管Q13的集电极经过电容C36、电阻R44进行RC滤波，并发送至光耦U5的一个输入端，光耦U5的另一输入端通过电阻R89接入工作电压，经光耦U5耦合输出后，通过二极管D20发送至三极管Q18的基极，并传送至RS232的引脚2。

因此相比较RX信号的传送利用二极管和三极管组成的开关电路，接收光耦端的红外信号 0，或1。

优选的，还包括二极管D21，二极管D21的阳极与三极管Q18的集电极相连，二极管D21 的阴极与二极管D19的阳极相连。利用二极管D21维持RS232接口电压的平衡，即充电电容 C7与充电电容C45之间的电压差。

本实用新型中的，三极管Q8的集电极通过电阻R45与工作电压相连，三极管Q8的基极通过电阻R72接地，并在光耦U6输出端连接电阻R90的一端、电容C39的一端，电阻R90的另一端与工作电压相连，电容C39的另一端接地。通过三极管Q8将Rx信号进行耦合输出给 MCU，提高信号输出的放大倍数，已获得更稳定的信号。

另外，三极管Q13的集电极与电阻R44的一端、电阻R36的一端相连，电阻R44的另一端与工作电压相连，电阻R36的另一端接地，其中，三极管Q13的型号为：MUN5233。进一步提高Tx信号发送至RS232接口的稳定性。

参见图5，示例性的外部的设备输入的为1VC，经过通过电阻R57至开关管Q6形成开关电路，另外由于D15和开关管Q6的变化对充电电容C33进行充电，从而进行Q6的开关进行控制。另外，开关管Q6的基极通过可控稳压电源U6以后可以得到一个输出的电压，并由此作为三极管Q11的集电极，在三极管Q11打通的情况下1VC电压传输到三极管Q11的基极，还可以经过二极管D12和RC滤波器(电阻R65和电容C42)后传输至三极管Q12的集电极，三极管Q12导通的情况下二极管D14的一端为1VC的电压。因此，外部设备KSI 信号通过接口端P3输入到开关管Q17基极，Q17此时作一个开关作用，Q17的C，E极导通通，D14正极电压为1VC，设备处于工作状态；外部设备KSI信号可以在12V到72V之间， Q17的C，E极都会导通，设备正常工作。这样就可达到外部信号的宽范围输入，可以适应不同外部设备的灵活配置使用。

本实用新型首先可以利用达林顿管BDW93CFP作设备的信号开关管作用，使真正的信号通过外部输入设备对达林顿管BDW93CFP的开，关控制实现信号的接通与关断，外部设备输入的控制信号因只对达林顿管BDW93CFP的基极控制，因此可能达到很宽的输入范围。

本实用新型根据实际的应用新增加了更可靠与安全的保护一个达林顿管BDW93CFP，可以隔离外部信号对系统的参数影响，外部参数只作一个门阀值的信号输入。

另外，外部的设备输入的信号可以有一个很宽的参数，不必局限于需要对应本系统的1VC 信号。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。