一种硬开关电动工具开机安全保护电路的制作方法

1.本发明涉及电动工具技术领域，特别涉及一种硬开关电动工具开机安全保护电路。


背景技术：

2.目前大部分硬开关的电动工具没有自我保护装置，当硬开关处于闭合状态上电时，机器会突然启动，此时由于操作人员还在手持插头，机器很难得到完全的控制，机器突然启动造成的一定的冲击力，存在巨大的安全隐患，本设计解决了这一难题，使用硬开关的机器也能安全可靠。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种硬开关电动工具开机安全保护电路，以克服现有技术中的不足。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：本发明公开了一种硬开关电动工具开机安全保护电路，包括主开关s1、光耦u1、二极管d1、电阻r1、电容c5、电阻r2、电容c1、电阻r3、电阻r4、微控制单元mcu1、辅助电源电路和驱动电路，所述光耦u1内发光二极管正极分别连接电阻r1和电容c5，所述电容c5另一端接地，所述电阻r1另一端连接二极管d1负极，所述二极管d1正极与主开关一端连接，所述光耦u1内发光二极管负极分别连接主开关s1另一端和220v交流电一端，所述光耦u1内光敏三极管集电极分别连接电阻r2、电容c1、电阻r3、电阻r4一端，所述电阻r2和电容c1另一端与所述辅助电源电路连接，所述电阻r3另一端接地，所述电阻r4另一端连接微控制单元mcu1，所述驱动电路的供电端和控制端分别与所述辅助电源电路和微控制单元mcu1连接。
5.作为优选地，低电平信号控制所述微控制单元mcu控制电动工具满足开机条件，高电平信号控制所述微控制单元mcu控制电动工具不满足开机条件。
6.作为优选地，所述辅助电源电路包括ac/dc降压电路，或者整流电路加dc/dc降压电路。
7.作为优选地，所述驱动电路包括微控制单元mcu2、微控制单元mcu3、igbt1、igbt2、igbt3、igbt4、电阻r5，所述微控制单元mcu2和微控制单元mcu3均与所述微控制单元mcu1连接，所述微控制单元mcu2分别连接所述igbt1和igbt3的门级连接，所述微控制单元mcu3分别连接所述igbt2和igbt4的门级连接，所述igbt1和igbt2的集电极均与所述辅助电源电路连接，所述igbt1和igbt2的发射极分别连接igbt3和igbt4的集电极，所述igbt3和igbt4的集电极之间连接电机m，所述igbt3和igbt4的发射极均与所述电阻r5一端连接，所述电阻r5另一端接地。
8.作为优选地，所述微控制单元mcu2和微控制单元mcu3，控制igbt2、igbt3和igbt1、igbt4两对分别导通，改变中间定子绕线线圈的电流方向，从而改变定子的磁场方向。
9.作为优选地，所述驱动电路内存在大容量电容c6，控制电动工具在断电状态下，驱
动电路内存在微弱电流。
10.作为优选地，所述微控制单元mcu1选用sn8p2712单片机，所述电阻r4连接所述微控制单元mcu1的检测端，所述驱动电路连接所述微控制单元mcu1的控制端。
11.本发明的有益效果：本发明一种硬开关电动工具开机安全保护电路，解决现有技术中的硬开关闭合状态时上电导致电动工具在没有控制状态下启动的问题，本装置安全可靠，使得机器主开关闭合时，盲目直接接通电源，并不会使机器直接启动，而是需要重新打开主开关然后闭合，才能使机器启动，此时机器已经被人为控制，使得机器使用更加安全，另外，由于主开关控制电源总线，当主开关处于打开状态，辅助电源电路和驱动电路没通电，所以待机状态的功率几乎为零。
附图说明
12.图1是本发明实施例的电路示意图；图2是本发明实施例芯片判断流程图。
具体实施方式
13.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
14.如图1所示，本发明实施例提供了一种硬开关电动工具开机安全保护电路，包括主开关s1、光耦u1、二极管d1、电阻r1、电容c5、电阻r2、电容c1、电阻r3、电阻r4、微控制单元mcu1、辅助电源电路和驱动电路，所述光耦u1内发光二极管正极分别连接电阻r1和电容c5，所述电容c5另一端接地，所述电阻r1另一端连接二极管d1负极，所述二极管d1正极与主开关一端连接，所述光耦u1内发光二极管负极分别连接主开关s1另一端和220v交流电一端，所述光耦u1内光敏三极管集电极分别连接电阻r2、电容c1、电阻r3、电阻r4一端，所述电阻r2和电容c1另一端与所述辅助电源电路连接，所述电阻r3另一端接地，所述电阻r4另一端连接微控制单元mcu1，所述驱动电路的供电端和控制端分别与所述辅助电源电路和微控制单元mcu1连接。
15.在本实施例中，所述辅助电源电路为ac/dc降压电路，也可使用整流电路加dc/dc降压电路，辅助电源电路的输出端vcc的电压为5v；所述微控制单元mcu1用选用sn8p2712单片机，所述电阻r4连接所述微控制单元mcu1的检测端，所述驱动电路连接所述微控制单元mcu1的控制端，所述辅助电源电路连接所述微控制单元mcu1的mcu1_vcc端，为微控制单元mcu1供电；当ac220v通电后，若主开关s1闭合，则光耦u1内发光二极管被主开关s1短路，从而不导通，既而光耦u1内光敏三极管不导通，辅助电源电路输出端vcc经过电阻r2和电阻r3接地，电阻r2和电阻r3对输出电压vcc进行分压，微控制单元mcu1的检测端电压此时为高电平，则表示电动工具不满足开机条件，微控制单元mcu1的控制端不给驱动电路提供开机的电信号，驱动电路不启动；当ac220v通电后，若主开关s1断开，光耦u1内发光二极管导通，既而光耦u1内光敏三极管导通，辅助电源电路输出端vcc经过电阻r2接地，微控制单元mcu1的检测端电压被拉低，此时为低电平，则表示电动工具满足开机条件，微控制单元mcu1的控制
端给驱动电路提供开机的电信号，辅助电源给驱动电路供电，驱动电路正常启动。
16.所述驱动电路包括微控制单元mcu2、微控制单元mcu3、igbt1、igbt2、igbt3、igbt4、电阻r5，所述微控制单元mcu2和微控制单元mcu3均与所述微控制单元mcu1连接，所述微控制单元mcu2分别连接所述igbt1和igbt3的门极连接，所述微控制单元mcu3分别连接所述igbt2和igbt4的门极连接，所述igbt1和igbt2的集电极均与所述辅助电源电路连接，所述igbt1和igbt2的发射极分别连接igbt3和igbt4的集电极，所述igbt3和igbt4的集电极之间连接电机m，所述igbt3和igbt4的发射极均与所述电阻r5一端连接，所述电阻r5另一端接地。
17.低电平信号控制所述微控制单元mcu1控制电动工具满足开机条件，高电平信号控制所述微控制单元mcu1控制电动工具不满足开机条件。
18.如图2所示，所述微控制单元mcu1判断流程具体为：通电后，微控制单元mcu1检测与电阻r4连接的芯片脚位是否为高电平，若为低电平则满足开机条件，微控制单元mcu1驱动微控制单元mcu2和微控制单元mcu3，驱动电路正常启动，开机；若脚位为高电平，表示不符合开机条件，微控制单元mcu1的控制端不给驱动电路提供开机的电信号，驱动电路不启动，不开机。
19.所述驱动电路内存在大容量电容c6，控制电动工具在断电状态下，驱动电路内存在微弱电流。
20.另外，驱动电路控制电机启动的流程具体为：辅助电源电路给驱动电路供电，mcu1分别控制mcu2和mcu3，mcu2交替控制igbt1和igbt3导通，mcu3交替控制igbtq2和igbt4导通，其中控制igbt1导通时，igbt4导通，igbt2和igbt3不导通，控制igbt2导通时，igbt3导通，igbt1和igbt4不导通，图中m表示电机，电机定子由一根漆包线绕成，漆包线的首尾端分别对应图中电机m 的左右两端，通过四个igbt（绝缘栅双极型晶体管）来控制定子的电流流向，由此控制无刷电机定子产生交变磁场，控制转子转动。
21.在本实施例中：二极管d1：作用是单向导通，防止电流回流，只能从一个方向流动；电阻r1：是分压电阻，使光耦处于正常工作电压；电阻r2和电阻r3：是上下调压电阻，调整电容c1两端的电压；电阻r4：是mcu1的缓冲电阻，用来保护mcu1；电容c1：作用是储能延时，在开关闭合的时候，会保持一定时间的低电平来延迟5v，达到开机条件；电容c5：作用是为光耦器件提供能量的储能元件，主要作用是滤波，它能使稳压器的输出均匀化，降低负载需求，使电流更加平稳；主开关：模拟电动工具上硬开关的打开和闭合状态；当主开关闭合时上电，驱动电路通电，辅助电源电路会有5v电压通向电阻r2和电容c1，将主开关断开，驱动电路不通电，检测端5v变为0v。
22.本发明的电路原理如下：当主开关处于打开状态时上电，驱动电路中存在的微弱电流将二极管d1、电阻r1、电容c5以及光耦内部二极管导通，此时光耦u1内二极管发光，控制三极管ce端导通，此时辅助电源电路的vcc电压经过电阻r2和光耦u1接地，即mcu1检测为低电平，符合开机条件；然
后再闭合主开关，主开关闭合后电容c1开始进行储能延时，会使高电平得到延时，使得mcu1保持一定时间的低电平，维持一段时间的开机条件，待电动工具开机后，mcu1不再对开机条件进行影响。
23.当主开关处于闭合状态时上电，但此时a和b两端被主开关短路，这时光耦u1不工作，此时光耦u1的ce端不通，另外，此时辅助电源电路的vcc电压经过电阻r2和电阻r3接地，由于电阻r3分压，使得mcu1检测为高电平则不符合开机条件，电动工具不工作；需要将主开关关闭，使得整个电路变为上述当主开关处于打开状态时上电的情况，再闭合主开关，按照上述的原理进行开机。
24.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。