一种直流转向控制电路及直流转向控制器的制作方法

本实用新型涉及一种直流转向控制电路及直流转向控制器。

背景技术：

目前，电机正反转控制一般采用H桥式电机正反转换控制电路实现，其电路结构如图1所示，主要包括了两个P型场效应管Q1、Q2和两个N型场效应管Q3、 Q4组成的H桥电路，桥臂上的四个场效应管相当于4个开关，P型管在栅极为低电平时导通，高电平时关闭；N型管在栅极为高电平时导通，低电平时关闭。H 桥电路的工作原理是：控制臂1置低电平、控制臂2置高电平时，场效应管Q2、 Q3关闭，场效应管Q1、Q4导通，电机左端加载高电平，右端加载低电平，此时电机上的电流沿图1中箭头方向流动，设为电机反转；当控制臂1、2均为低电平时，场效应管Q1、Q2导通，场效应管Q3、Q4关闭，此时电机两端上均为高电平，电机不转动；当控制臂1、2均为高电平时，场效应管Q1、Q2关闭，场效应管Q3、Q4导通，此时电机两端上均为低电平，电机不转动。

利用H桥式电机正反转换控制电路实现电机的正反转控制，必须对加载于控制臂1、2上的工作时序进行严格控制，需要增加单片机产生电压信号，但由于单片机产生的电压信号较小，需要进行放大后再加载于场效应的栅极上，一般采用逻辑电路对单片机所输出的电压信号进行放大，用于控制H桥式电路中的场效应管导通与关闭，否则极易在极性切换过程引发电源短路故障。

技术实现要素：

为了解决现有H桥式电机正反转换控制电路所存在的问题，本实用新型在此的目的在于提供一种可保证加载于负载上的极性转换过程时序同步，避免极性切换过程引发电源短路故障的情况，且能够避免竞争与冒险现象发生的直流转向控制电路。

为实现本实用新型的目的，在此所提供的直流转向控制电路包括第一继电器 J1和第二继电器J2，所述第一继电器J1线圈的一端作为正转控制端CW，所述第二继电器J2线圈的一端作为反转控制端CCW，所述第一继电器J1线圈的另一端和所述第二继电器J2线圈的另一端作为公共地端；所述第一继电器J1的动触点和所述第二继电器J2的动触点分别作为正极输出端和负极输出端，用于连接负载，所述第一继电器J1中的一个静触点和所述第二继电器J2中的一个静触点作为正电源端，所述第一继电器J1中的另一个静触点和所述第二继电器J2中的另一个静触点作为负电源端；第一继电器J1的动触点和所述第二继电器J2的动触点分别与其各自的作为正电源端的静触点连接作为初始状态，或者所述第一继电器J1的动触点和所述第二继电器J2的动触点分别与其各自的作为负电源端的静触点连接作为初始状态；所述正转控制端CW上串联有第一单向导通开关，所述反转控制端CCW上串联有第二单向导通开关，所述正转控制端CW和所述反转控制端CCW上加载相同电压时电压时所述第一单向导通开关和所述第二单向导通开关同时导通或同时关闭。

为了防止继电器线圈断电时对记载于电机上的电源造成反电动势干扰，本实用新型提供的控制还包括了并联于所述第一继电器J1线圈两端的二极管D3和并联于所述第二继电器J2线圈两端的二极管D4。当加载于继电器线圈上的电源断电时，线圈与并联在其两端上的二极管构成回路，通过二极管将线圈接地，实现了放电，有效地防止了继电器线圈断电时对记载于电机上的电源造成反电动势干扰。

为了能够地避免加载于负载两端的电压尖峰对负载产生的影响，故在此设计一个电压尖峰吸收电路，该电路为连接于所述第一继电器J1动触点和所述第二继电器J2动触点之间的瞬态抑制二极管TVS1。

本实用新型在此的另一个目的在于提供一种直流转向控制器，该控制器包括接线台、盖板、罩壳、控制电路模块，所述接线台布设于所述罩壳上，所述控制电路模块安装于所述罩壳内，所述盖板盖合于所述罩壳上；所述控制电路模块上布设有本实用新型所提供的直流转向控制电路，所述接线台分别与直流转向控制电路上的正转控制端CW、反转控制端CCW、公共地端、正极输出端、负极输出端、正电源端和负电源端连接。

为了简化电路结构及电路布线，在此所述控制电路模块为印制电路板。

为提高控制电路模块的防潮、防盐雾、防霉特性，本实用新型中的控制电路模块4的表面均匀涂覆有保护剂。

为提高直流换向控制器壳体的防护性能，本实用新型中的所述盖板和所述罩壳为铝合金。

本实用新型的有益效果是：利用继电器作为开关改变输出电源的极性，由于继电器的线圈在通入电流后即可改变动、静触点的闭合关系，同步性好，故保证了加载于电机上的极性转换过程时序同步，避免了极性切换过程引发电源短路故障的情况。此外，采用本实用新型的控制电路实现直流转向控制无需加入逻辑电路对电压信号进行放大，故避免了竞争与冒险现象的发生。

在正转控制端CW和反转控制端CCW上分别串联一个单向导通开关，利用单向导通开关的单向导通性，当加载于正转控制端CW和反转控制端CCW上的电源极性错误时，单向导通开关关闭，使电路处于保护状态不工作，避免了因电源极性接错而导致电路损坏的情况，实现了电源防反接。

本实用新型提供的控制电路和控制器用于直流电机负载的正反转控制时，无需外接续流二极管及瞬态电压抑制二极管。

附图说明

图1为现有的H桥式电机正反转换控制电路的电路原理图；

图2为本实用新型所提供的直流转向控制电路的电路原理图；

图3为本实用新型所提供的直流转向控制器的结构图；

附图标记说明：1-接线台，2-盖板，3-罩壳，4-控制电路模块，5-螺钉；

附图中+28V表示负载电源的正电源，-28V表示负载电源的负电源。

具体实施方式

在此结合附图和具体实施方式对本实用新型所要求保护的技术方案作进一步详细说明。

为了解决现有技术中直流转向控制电路存在的极性切换过程引发电源短路故障的问题，本实用新型的在此提供了一种保证了加载于负载上的极性转换过程时序同步，避免极性切换过程引发电源短路故障的情况，且能够避免竞争与冒险现象发生的直流转向控制电路。

如图2所示，本实用新型的直流转向控制电路包括了第一继电器J1和第二继电器J2，第一继电器J1线圈的一端作为正转控制端CW，第二继电器J2线圈的一端作为反转控制端CCW，第一继电器J1线圈的另一端和第二继电器J2线圈的另一端作为公共地端GND；第一继电器J1的动触点和第二继电器J2的动触点分别作为正极输出端和负极输出端，用于连接负载(如图2所示，连接电机M 的正极M+和负极M-)；第一继电器J1中的一个静触点与第二继电器J2中的一个静触点作为正电源端，用于连接负载电源；第一继电器J1中的另一个静触点与第二继电器J2中的另一个静触点作为负电源端，用于连接负载电源；第一继电器J1的动触点和第二继电器J2的动触点分别与其各自的作为正电源端的静触点连接作为初始状态，或者第一继电器J1的动触点和第二继电器J2的动触点分别与其各自的作为负电源端的静触点连接作为初始状态；正转控制端CW上串联有第一单向导通开关，反转控制端CCW上串联有第二单向导通开关，正转控制端 CW和反转控制端CCW上加载相同电压时电压时第一单向导通开关和第二单向导通开关同时导通或同时关闭。

其中，第一单向导通开关和第二单向导通开关可以采用现有的任何一种加载电源后即可导通的开关，在此采用二极管，串联于正转控制端CW上的为二极管 D1，阳极用于接电源，阴极接第一继电器J1线圈；串联于反转控制端CCW上的为二极管D2，阳极用于接电源，阴极接第二继电器J2线圈。

本实用新型提供的直流电源转向控制电路能够改变输出端上的负载电源的极性，用于驱动任何负载，在此以驱动电机为例对该直流电源转向控制电路的工作原理进行说明。

如图2所示，将电机M的正极M+和负极M-分别连接于正极输出端和负极输出端上，同时在正电源端和负电源端上加载负载电源。此时将公共地GND接地。当正转控制端CW、反转控制端CCW均悬空或连接到GND时，第一继电器J1和第二继电器J2均不动作，电机M的正极M+和负极M-均与高电源或低电源接通，按照图2所示的连接关系，此时，电机M的正极M+和负极M-均与电源的28V-接通，正极M+与负极M-之间无电压输出，电机M不转动；当正转控制端CW、反转控制端CCW均连接到控制电源正极时(如28VDC)，第一继电器J1和第二继电器J2 均动作，电机M的正极M+和负极M-均与低电源或高电源接通，电机M的正极M+ 和负极M-均与电源的28V+接通，正极M+与负极M-之间无电压输出，电机M不转动；当正转控制端CW连接至控制电源正极(如28VDC)，反转控制端CCW连接至控制电源的GND(公共端)或悬空时，第一继电器J1动作、第二继电器J2不动作，电机M的正极M+与负极M-之间的电压为+28V，电机M正转(或电源正向输出)；当正转控制端CW连接至控制电源的GND(公共端)，反转控制端CCW连接至控制电源的正极(如28VDC)时，第一继电器J1不动作、第二继电器J2动作，电机M的正极M+与负极M-之间的电压为-28V，电机反转(或电源反向输出)。

在一些实施方式中，还包括并联于第一继电器J1线圈两端的二极管D3和并联于第二继电器J2线圈两端的二极管D4，二极管D3的阴极与第一继电器J1的线圈连接，阳极接公共端GND，二极管D4的阴极与第二继电器J4的线圈连接，阳极接公共端GND；二极管D3和二极管D4的设计用于防止继电器线圈断电时对控制回路中的电源造成反电动势干扰。

在一些实施方式，还包括连接于第一继电器J1动触点和第二继电器J2动触点之间的用于吸收负载两端的电压尖峰的瞬态抑制二极管TVS1。

本实用新型所记载的第一继电器J1和第二继电器J2可以采用现有的任何一种，在此采用负载能力为28V、10A的继电器；二极管D1～D4可以采用现有的任何一款二极管，在此采用1N4007-M7；瞬态抑制二极管TVS1为3KP43CA，功率为 5000W。

将本实用新型提供的控制电路集成于电路板上形成控制电路模块4，再配合罩壳3、盖板2和接线台1组装成直流转向控制器，如图3所示；其中控制电路模块4通过螺钉5安装于罩壳3内，盖板2同样通过螺钉5盖合于罩壳3上，使罩壳3形成密封的空腔，接线台1布设于罩壳3上，一端分别与直流转向控制电路上的正转控制端CW、反转控制端CCW、公共地端、正极输出端、负极输出端、正电源端和负电源端连接，用于控制电源、负载电源和转换输出信号对外电气连接，所记载的转换输出信号为正极输出端、负极输出端输出的信号。

为了减少罩壳3内的布线，在此将控制电路模块4采用印制电路板。

为提高控制电路模块4的防潮、防盐雾、防霉特性，控制电路模块4于罩壳 3装配之前在其表面均匀涂覆DCA-SCC3三防保护剂，并置于真空烘箱焙烘4h。

为提高直流换向控制器壳体的防护性能，盖板2和罩壳3均使用2A12铝合金加工并经阳极氧化处理后做喷砂处理，然后静电喷涂成黑色，以提高直流换向器的耐腐蚀和耐磨性能。

此外，控制电路模块4可以安装于所述罩壳3内任何位置，如安装于内侧底板上。

本实用新型提供的直流转向控制电路和直流转向控制器具有电源防反接、感性负载续流、瞬态电压抑制、控制信号防误操作等电路保护功能；可以用于控制直流电机正反转控制和直流电源的极性切换控制，该直流电源极性切换控制是指加载于电机上的直流电源。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的修改或等同替换，只要不脱离本实用新型的技术方案的精神和范围，均涵盖在本实用新型的权利要求范围内。