抱闸电路及其电机驱动器、驱动装置和自动化设备的制作方法

本发明涉及驱动器领域，特别涉及一种抱闸电路及其电机驱动器、驱动装置和自动化设备。

背景技术：

现有技术中，部分电机驱动器中会设置抱闸电路，所述抱闸电路用于突然断电时，对电机进行制动，使电机迅速停下来。

现有技术的一种抱闸电路，请参见图1，所述抱闸电路230包括第三光耦合器oc3’、抱闸接口br’、第二三极管vt2’、第五电阻r5’。第三光耦合器oc3’输入侧的第一端接直流电压，其输入侧的第二端用于与微处理器121’电连接，以用于接收微处理器输出的抱闸信号；所述抱闸接口br’用于与继电器k’电连接，所述继电器k’用于与电机中的抱闸器电连接；第二三极管vt2’基极与第三光耦合器oc3’输出侧的第一端电连接，其集电极与第三光耦合器oc3’输出侧的第二端电连接，并共同与抱闸接口br’电连接，其发射极接第一公共接口com1’；第五电阻r5’电连接在第二三极管vt2’的基极与发射极之间。当电机忽然断电时，此时微处理器不会发送抱闸信号给第三光耦合器oc3’，第三光耦合器oc3’关闭，进而继电器k’关闭，从而抱闸器处于常闭状态，电机轴处于锁死状态。

然而，现有技术的抱闸电路需要与继电器k’配合，而继电器k’一般成本比较昂贵，导致整体成本较高。更重要的是，继电器k’动作往往延时较大，可能造成电机抱死迟缓，从而引发安全事故。

技术实现要素：

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种抱闸电路及其电机驱动器、驱动装置和自动化设备。可低成本的使电机驱动器实现抱闸功能。

为了解决上述技术问题，本发明第一方面一实施例提供了一种抱闸电路，应用于电机驱动器中，包括：

第三光耦合器，其输入侧的第一端接直流电压，其输入侧的第二端用于接微处理器输出的抱闸信号；

抱闸接口、电源接口，所述电源接口用于外接电源的正极，所述抱闸接口和电源接口分别用于与电机中的抱闸器电连接；

第二三极管，其基极与第三光耦合器输出侧的第一端电连接，其集电极与第三光耦合器输出侧的第二端电连接，并共同与抱闸接口电连接，其发射极接第一公共接口；

第五电阻，其电连接在第二三极管的基极与发射极之间。

在本发明第一方面一实施例中，所述抱闸电路还包括第四二极管，所述第四二极管的阳极与抱闸接口电连接，所述第四二极管的阴极与电源接口电连接。

本发明第二方面一实施例提供一种电机驱动器，包括上述的抱闸电路。

在本发明第二方面一实施例中，所述电机驱动器还包括指令开关切换电路，所述指令开关切换电路包括至少一个信号切换电路；所述信号切换电路包括：

第一接口，其可用于接入不同电压值的指令信号；

变阻单元，其一端与第一接口电连接；

第一光耦合器，其输入侧第一端与变阻单元的另一端电连接；

第二接口，其与第一光耦合器输入侧第二端电连接；

其中，所述变阻单元根据第一接口接入指令信号的不同电压值切换匹配为不同的电阻值。

在本发明第二方面一实施例中，所述变阻单元包括至少一个切换开关和至少两个分别与切换开关对应连接的电阻；当切换开关切换到不同的位置时，所述切换开关与相应位置的电阻电连接，所述变阻单元输出不同的电阻值。

在本发明第二方面一实施例中，所述切换开关为单刀双掷切换开关。

在本发明第二方面一实施例中，所述指令信号为脉冲信号、方向信号、使能信号、复位信号中的其中一种或几种。

在本发明第二方面一实施例中，所述电机驱动器还包括至少一个指令兼容电路，所述指令兼容电路包括：

第三接口，其可用于接入不同电压值的指令信号；

第一三极管，其集电极与所述第三接口电连接；

第三电阻，其一端与第三接口电连接；

第二二极管，其正极与第三电阻的另一端电连接，其负极与第一三极管的基极电连接；

第四电阻，其一端与第一三极管的发射级电连接；

第二光耦合器，其输入侧的第一端与第四电阻的另一端电连接；

第四接口，其与第二光耦合器输入侧的第二端电连接；

稳压单元，其两端分别与第二二极管的正极、第二光耦合器输入侧的第二端电连接，稳压单元用于使其两端的电压值稳定。

在本发明第二方面一实施例中，所述指令兼容电路还包括第二电容，所述第二电容两端分别与所述第二光耦合器输入侧的第一端、第二端电连接。

在本发明第二方面一实施例中，所述指令兼容电路还包括防反向二极管，所述防反向二极管串联在第三接口、第一三极管的集电极、第一三极管的发射级、第四电阻、第二光耦合器、第四接口形成的电性回路上，所述防反向二极管的正极与第三接口电连接，所述防反向二极管的负极与第四接口电连接。

在本发明第二方面一实施例中，所述指令兼容电路接入的指令信号为脉冲信号、方向信号、使能信号、复位信号的一种或几种。

本发明第三方面一实施例提供一种驱动装置，包括电机，所述驱动装置包括上述的电机驱动器。

本发明第四方面一实施例提供一种自动化设备，包括上述的驱动装置。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

由于抱闸电路包括抱闸接口、电源接口、第三光耦合器、第二三极管，所述抱闸接口和电源接口分别用于与电机中的抱闸器的两端电连接，第三光耦合器输入侧的第一端接直流电压，第三光耦合器输入侧的第二端用于电连接微处理器；第二三极管基极与第三光耦合器输出侧的第一端电连接，其集电极与第三光耦合器输出侧的第二端电连接，并共同与抱闸接口电连接，其发射极接第一公共接口。从而，当通电时所述微处理器发送抱闸信号给所述第三光耦单元，第三光耦合器工作，第二三极管工作，经由抱闸接口发送抱闸信号给抱闸器，从而使抱闸器的内部线圈有电流通过，线圈电流产生的磁场使电机轴处于自由状态，电机可以自由转动。当电机驱动器忽然断电时，微处理器不会发送抱闸信号给第三光耦合器，第三光耦合器关闭，从而第二三极管不工作，抱闸接口不会发送抱闸信号给抱闸器，抱闸器的内部线圈没有电流经过，抱闸器处于常闭状态，电机轴处于锁死状态，电机迅速停止工作。与现有技术相比，本发明实施例的抱闸电路省去了中继继电器，因此，其成本较低，而且延时较少，抱闸迅速，不容易引发安全事故；而且，抱闸电路外侧不需要接继电器，直接接抱闸器，接线较少，降低维护工作难度，非常适合推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术一种电机驱动器的抱闸电路的示意图；

图2是本发明一实施例抱闸电路的示意图；

图3是本发明一实施例电机驱动器的模块图；

图4是本发明一实施例信号切换电路的电路图；

图5是本发明一实施例指令兼容电路的电路图；

图示标号：

oc3’-第三光耦合器；br’-抱闸接口；com1’-第一公共接口；vt2’-第二三极管；r5’-第五电阻；k’-继电器；121’-微处理器；du1-第一接口；du2-第二接口；du3-第三接口；du4-第四接口；r1-第一电阻；r2-第二电阻；r3-第三电阻；r4-第四电阻；r5-第五电阻；r6-第六电阻；d1-第一二极管；d2-第二二极管；d3-防反向二极管；d4-第四二极管；c1-第一电容；c2-第二电容；oc1-第一光耦合器；oc2-第二光耦合器；oc3-第三光耦合器；zd-稳压管；s-切换开关；vt1-第一三极管；vt2-第二三极管；com1-第一公共接口；br-抱闸接口；dc-电源接口；110-报警单元；121-微处理器；130-抱闸单元；210-指令开关切换电路；211-信号切换电路；211a-变阻单元；220-指令兼容电路。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请说明书、权利要求书和附图中出现的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同的对象，而并非用于描述特定的顺序。

本发明实施例提供一种抱闸电路，所述抱闸电路应用于电机驱动器中，所述电机驱动器可以是步进电机驱动器或者伺服电机驱动器。请参见图2，所述抱闸电路包括第一公共接口com1、抱闸接口br、电源接口dc、第三光耦合器oc3、第二三极管、第五电阻r5。

在本实施例中，所述第一公共接口com1为公共端子，可以用来接地，或者接电源的负极等。

在本实施例中，所述抱闸接口br用于向外部的抱闸器输出抱闸信号，所述电源接口dc用于外接电源的正极，所述抱闸接口br与电源接口dc分别用于与电机中的抱闸器的两端电连接。

在本实施例中，所述第三光耦合器oc3的输入侧第一端经由第六电阻r6接直流电压，所述直流电压由电机驱动器供应，所述第三光耦合器oc3的输入侧第二端用于电连接微处理器121(请结合参见图3)，微处理器121发送抱闸信号给第三光耦合器oc3的输入侧第二端，当微处理器121发送抱闸信号时，此时第三光耦合器oc3工作，当微处理器121未发送抱闸信号时(例如断电)，此时第三光耦合器oc3不工作。

在本实施例中，所述第二三极管vt2的基极与第三光耦合器oc3输出侧的第一端电连接，第二三极管vt2的集电极与第三光耦合器oc3输出侧的第二端电连接，并共同与抱闸接口br电连接，第二三极管vt2的发射极接第一公共接口com1。在本实施例中，所述第二三极管vt2用于对第三光耦合器oc3传输过来的抱闸信号进行放大，经由抱闸接口br输出给抱闸器，从而可以使抱闸器的内部线圈有电流通过，线圈电流产生的磁场使电机的电机轴处于自由状态。

在本实施例中，所述第五电阻r5电连接在第二三极管vt2的基极与发射极之间。

在本实施例中，当通电时所述微处理器121发送抱闸信号给所述第三光耦单元，第三光耦合器oc3工作，以使所述第三光耦合器oc3驱动所述第二三极管vt2工作，经由抱闸接口br发送抱闸信号给抱闸器，从而使抱闸器的内部线圈有电流通过，线圈电流产生的磁场使电机轴处于自由状态，电机可以自由转动。当电源切断时，微处理器121不会发送抱闸信号给第三光耦合器oc3，所述第三光耦合器oc3关闭，从而第二三极管vt2不工作，抱闸接口br不会发送抱闸信号给抱闸器，抱闸器的内部线圈没有电流经过，抱闸器处于常闭状态，电机轴处于锁死状态，电机迅速停止工作。与现有技术相比，本发明实施例的抱闸电路省去了中继继电器，因此，其成本低，且结构简化，而且延时较少，抱闸迅速，不容易引发安全事故；此外，抱闸电路外侧不需要接继电器，直接接抱闸器，接线较少，降低维护工作难度，非常适合推广。

在本实施例中，所述抱闸电路还包括第四二极管d4，所述第四二极管d4的阳极与抱闸接口br电连接，所述第四二极管d4的阴极与电源接口dc电连接。通过第四二极管d4的设置，当第三光耦合器oc3未接到抱闸信号时，此时抱闸接口br上的电压可以通过第四二极管d4释放掉，从而可以防止第三光耦合器oc3未接到信号时抱闸接口br瞬间大电压造成抱闸器、第二三极管vt2损坏。

本发明实施例还提供一种电机驱动器，所述电机驱动器可以为步进电机驱动器或者伺服电机驱动器。请参见图3，所述电机驱动器包括指令开关切换电路210，所述指令开关切换电路210包括至少一个信号切换电路211。

请参见图4，在本实施例中，所述信号切换电路211包括第一接口du1、第二接口du2、变阻单元211a和第一光耦合器oc1。

在本实施例中，所述第一接口du1可用于接入不同电压值的指令信号，不同电压的指令信号可以为两种不同电压值的指令信号、三种不同电压值的指令信号、四种不同电压值的指令信号或者更多种不同电压值的指令信号。指令信号可以为脉冲信号、方向信号和使能信号的其中一种或几种。

在本实施例中，第一接口du1用于接入两种不同电压值的脉冲信号，两种脉冲信号的电压值分别为5v和24v，脉冲信号最终会转变为电机的角位移。在本实施例中，所述第一接口du1是电机驱动器用于外接其他的控制系统，所述控制系统发送脉冲信号给所述第一接口du1，由于不同厂家的控制系统输出的脉冲信号的电压值不同，而本实施例的第一接口du1可以用来接入不同电压值大小的脉冲信号，从而本发明的第一信号切换电路211可以兼容不同厂家的控制系统。例如一个厂家的控制系统输出的脉冲信号的电压值是5v，另外一个厂家的控制系统输出的脉冲信号的电压值是24v，此时通过本发明的第一信号切换电路211，可以兼容这两个厂家提供的控制系统。

在本实施例中，所述变阻单元211a分别与所述第一接口du1和第一光耦合器oc1的输入侧的第一端电连接，所述变阻单元211a根据第一接口du1接入指令信号的不同电压值手动或者自动切换匹配为不同的电阻值，例如当第一接口du1接入的脉冲信号的电压值是5v时，此时所述变阻单元211a切换成电阻值比较小，当第一接口du1接入的脉冲信号的电压值是24v时，为了防止与第一信号切换电路211电连接的第一光耦合器oc1损坏，此时所述变阻单元211a切换成电阻值比较大。在本实施例中，所述变阻单元211a通过机械开关手动调整为不同的电阻值。

在本实施例中，所述第二接口du2与所述第一光耦合器oc1输入侧的第二端电连接。

在本实施例中，变阻单元211a可形成两个电阻值，两个电阻值分别对应第一接口du1接入的脉冲信号的两种不同电压值。另外，在本发明的其他实施例中，所述变阻单元211a可形成多个电阻值，多个所述电阻值分别对应第一接口du1接入的脉冲信号的多种不同电压值。

请继续参见图2，在本实施例中，所述变阻单元211a包括一个切换开关s和两个分别与切换开关s对应连接的第一电阻r1、第二电阻r2，第一电阻r1、第二电阻r2的电阻值不同，在本实施例中第一电阻r1的电阻值小于第二电阻r2的电阻值，第一电阻r1对应第一接口du1接入的脉冲信号的电压值为5v，第二电阻r2对应第一接口du1接入的脉冲信号的电压值为24v。另外，在本发明的其他实施例中，所述变阻单元211a还可以包括多个切换开关s和更多个分别与切换开关s对应连接的电阻。在本实施例中，当切换开关s切换到不同的位置时，所述切换开关s与相应位置的电阻电连接，所述变阻单元211a输出不同的电阻值，例如，当第一接口du1将要接入的脉冲信号的电压值为5v时，此时用户可以拨动切换开关s使切换开关s与第一电阻r1电连接，此时变阻单元211a的电阻值为第一电阻r1的电阻值，当第一接口du1将要接入的脉冲信号的电压值为24v时，此时用户可以拨动切换开关s使切换开关s与第二电阻r2电连接，此时变阻单元211a的电阻值为第二电阻r2的电阻值。在本实施例中，所述切换开关s为单刀双掷切换开关。当然，在本发明的其他实施例中，当变阻单元211a具有更多个不同电阻值的电阻时，此时所述切换开关s为单刀多掷切换开关。

请继续参见图2，在本实施例中，所述信号切换电路211还包括第一电容c1，所述第一电容c1两端分别与第一光耦合器oc1输入侧第一端和第二端电连接，也即所述第一电容c1与第一光耦合器oc1并联连接。由于增加了第一电容c1，从而变阻单元211a、第一电容c1能够形成rc滤波电路，可以提高第一信号切换电路211的抗干扰性能。

在本实施例中，所述信号切换电路211还包括第一二极管d1，所述第一二极管d1两端分别与所述第一光耦合器oc1输入侧的第一端和第二端电连接。其中，所述第一二极管d1的正极与所述第一光耦合器oc1输入侧的第二端电连接，第一二极管d1的负极与所述第一光耦合器oc1输入侧的第一端电连接。从而，当脉冲信号接反了时，例如电压值为5v或者24v的脉冲信号接到第二接口du2时，此时第一二极管d1直接导通，由于第一光耦合器oc1是与第一二极管d1并联的，从而施加到第一光耦合器oc1上的电压很小，从而第一光耦合器oc1不会损坏，从而当脉冲信号接反时通过接入的第一二极管d1有利于保护第一光耦合器oc1。

请继续参见图3，所述电机驱动器包括至少一个指令兼容电路220，电机驱动器可以包括一个指令兼容电路220、两个指令兼容电路220、三个指令兼容电路220或者更多个指令兼容电路220，在本实施例中，电机驱动器包括一个指令兼容电路220。

请参见图5，所述指令兼容电路220包括第三接口du3、第一三极管vt1、第三电阻r3、第二二极管d2、第四电阻r4、第二光耦合器oc2、第四接口du4和和稳压管zd。

在本实施例中，所述第三接口du3可用于接入不同电压值的指令信号，不同电压值的指令信号可以为两种不同电压值的指令信号、三种不同电压值的指令信号、四种不同电压值的指令信号或者更多种不同电压值的指令信号。所述指令信号为脉冲信号、方向信号、使能信号中的一种或几种，例如，信号切换电路211的第一接口du1接入的不同电压值的脉冲信号时，此时第三接口du3接入不同电压值的方向信号或者不同电压值的使能信号；或者，信号切换电路211的第一接口du1接入不同电压值的方向信号时，此时第三接口du3接入不同电压值的脉冲信号或者不同电压值的使能信号；或者，信号切换电路211的第一接口du1接入不同电压值的使能信号时，此时第三接口du3接入不同电压值的脉冲信号或者不同电压值的方向信号。

在本实施例中，第三接口du3用于接入两种不同电压值的使能信号，两种使能信号的电压值分别为5v、24v，此两种电压值的使能信号为用户常用的使能信号。在本实施例中，所述第三接口du3是电机驱动器用于外接其他的控制系统，所述控制系统发送使能信号给所述第三接口du3，由于不同厂家的控制系统输出的使能信号的电压值不同，而本实施例的第三接口du3可以用来接入不同电压值大小的使能信号，从而本实施例的指令兼容电路220可以兼容不同厂家的控制系统。例如一个厂家的控制系统输出的使能信号的电压值是5v，另外一个厂家的控制系统输出的使能信号的电压值是24v，此时通过本发明的指令兼容电路220，可以兼容这两个厂家提供的控制系统，从而扩大了本发明的电机驱动器的应用范围。

在本实施例中，所述第一三极管vt1的集电极与所述第三接口du3电连接，所述第三电阻r3的第一端与第三接口du3电连接，第三电阻r3的第二端分别与第二二极管d2的正极、稳压管zd的负极电连接，第二二极管d2的负极与第一三极管vt1的基极电连接，第一三极管vt1的发射级与第四电阻r4的第一端电连接，第四电阻r4的第二端与光耦合器输入侧的第一端电连接，光耦合器输入侧的第二端与稳压管zd的正极电连接，且光耦合器输入侧的第二端与稳压管zd的正极共同电连接到第四接口du4。

在本实施例中，稳压管zd用于使稳压管zd两端的电压比较稳定，例如使稳压管zd两端的电压维持在5v左右，举例说来，当第三接口du3输入的使能信号的电压值为5v时，此时所述稳压管zd两侧的电压维持在略低于5v，当第三接口du3输入的使能信号的电压值为24v时，此时所述稳压管zd两侧的电压维持在5v左右。从而稳压管zd两侧的电压维持比较稳定，从而第一三极管vt1的基极与第二光耦合器oc2输入侧第二端之间的电压比较稳定，进而第一三极管vt1的发射级与第二光耦合器oc2输入侧第二端之间的电压比较稳定，通过调节第四电阻r4的大小，可以确定流过第二光耦合器oc2输入侧第一端和第二端之间的电流比较稳定，即使第三接口du3接入不同大小电压的信号，流过第二光耦合器oc2输入侧的电流整体比较稳定。从而，通过稳压管zd的设置，且本发明的第二光耦合器oc2输入侧的第一端、第二端位于稳压管zd的两端，从而本发明的指令兼容电路220是恒压电路，经过稳压管zd对第三接口du3输入的指令信号的电压值进行降压，从而可以降低第三接口du3处指令信号的电压值的波动，可以使稳压管zd两侧的电压比较稳定，有利于提升指令兼容电路220的抗干扰能力；本发明的指令兼容电路220可以接入不同电压值的指令信号。且，在本实施例中，由于第一三极管vt1的基极与第二二极管d2电连接，从而可以提升第一三极管vt1的阈值电压，从而稳压管zd两端的电压受到干扰而引起小的波动时，第二二极管d2也可以抵消掉这些波动，从而本实施例的指令兼容电路220抗干扰能力进一步增强。在本实施例中，所述第三电阻r3用于分压作用，从而使稳压管zd两端的电压比较稳定。

在本实施例中，所述指令兼容电路220还包括第二电容c2，所述第二电容c2的两端分别与第二光耦合器oc2输入侧的第一端、第二端电连接，也即所述第二电容c2与所述第二光耦合器oc2的输入侧并联，通过设置第二电容c2，所述第二电容c2与所述第四电阻r4构成rc电路，从而进一步提升了指令兼容电路220的抗干扰能力。

在本实施例中，所述指令兼容电路220还包括防反向二极管d3，所述防反向二极管d3串联在第三接口du3、第一三极管vt1的集电极、第一三极管vt1的发射级、第四电阻r4、第二光耦合器oc2、第四接口du4形成的电性回路上，所述防反向二极管d3的正极与第三接口du3直接或间接电连接，所述防反向二极管d3的负极与第四接口du4直接或间接电连接。在本实施例中，所述防反向二极管d3的正极与第三接口du3直接电连接，也即所述第三电阻r3的第一端与防反向二极管d3的正极共同电连接到第三接口du3，防反向二极管d3的负极与第一三极管vt1的集电极电连接，当电压信号接到第四接口du4时，此时防反向二极管d3可以阻止第二光耦合器oc2工作，进而防止第二光耦合器oc2损坏。另外，在本发明的其他实施例中，防反向二极管d3还可以串联在第一三极管vt1的发射级与第四电阻r4之间、第四电阻r4与第二光耦合器oc2之间、或者第二光耦合器oc2与第四接口du4之间。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。