一種電動工具的調(diào)速開關的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電動工具的調(diào)速開關，包括鋰電池、穩(wěn)壓濾波電路、PWM調(diào)速控制電路、溫度采樣電路、調(diào)速采集電路、電流采樣電路、電壓采樣電路、MCU運算單元和LED照明電路。實施本發(fā)明實施例，不僅僅具有溫度保護功能，還具有過載、過壓以及欠壓保護功能，從而提高電動工具的可靠性。
【專利說明】
—種電動工具的調(diào)速開關

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電動工具【技術領域】，尤其涉及一種電動工具的調(diào)速開關。

【背景技術】
[0002]以電動機或電磁鐵為動力，通過傳動機構驅(qū)動工作頭的一種機械化工具稱為電動工具。由于電動工具具有設計輕巧、動力強勁、使用方便等優(yōu)點，因此，在各種場合得到了廣泛的應用，常見的電動工具有電鉆、電動砂輪機、電動扳手和電動螺絲刀、電錘和沖擊電鉆、混凝土振動器、電刨等。
[0003]電動工具一般采用手握持操作，通過開關來實現(xiàn)其啟動、停止以及轉(zhuǎn)速調(diào)整。具體地說，電動工具的調(diào)速開關的主要作用是先使電動工具的電機接通電源低速轉(zhuǎn)動，然后通過調(diào)速電路提速，最后使電機全速轉(zhuǎn)動。
[0004]當前，電動工具的調(diào)速開關雖然是使用單片機控制，但是其功能還不夠完善，不具備其它保護功能，特別是由于電動工具使用過程中，鋰電池內(nèi)阻會隨著溫度的變化而改變，使調(diào)速開關內(nèi)電路電流隨著工作環(huán)境溫度變化而改變，缺乏溫度保護功能，從而降低電動工具的可靠性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明實施例所要解決的技術問題在于，提供一種電動工具的調(diào)速開關，其不僅僅具有溫度保護功能，還具有過載、過壓以及欠壓保護功能，從而提高電動工具的可靠性。
[0006]為了解決上述技術問題，本發(fā)明實施例提供了一種電動工具的調(diào)速開關，包括鋰電池、穩(wěn)壓濾波電路、PWM調(diào)速控制電路、溫度采樣電路、調(diào)速采集電路、電流采樣電路、電壓采樣電路、MCU運算單元和LED照明電路。
[0007]其中，所述MCU運算單元包括AD型單片機U2。
[0008]其中，所述穩(wěn)壓濾波電路包括電阻R21、二極管D1、電阻R22、電阻R23、晶閘管Ul、電容Cl和穩(wěn)壓二極管ZD2 ;其中，
所述電阻R21的一端與所述鋰電池的正極相連，另一端依序與所述二極管D1、電阻R22、電阻R23相連后接地；
相串聯(lián)的電阻R22和電阻R23分別與所述晶閘管U1、電容Cl及穩(wěn)壓二極管ZD2相并聯(lián)，所述電阻R22和所述電阻R23之間的共同連接端與所述晶閘管Ul的控制極相連；
所述晶閘管Ul的陽極與所述電阻R23相連，陰極與所述電阻R22相連；
所述穩(wěn)壓二極管ZD2的陽極與所述電阻R23相連，陰極與所述電阻R22及所述AD型單片機U2的第I引腳相連。
[0009]本設置的穩(wěn)壓濾波電路可以給電動工具調(diào)速開關提供非常精準的工作電壓，具備精度聞，紋波小，響應速度快等特點，并具有以下優(yōu)點:
1.電壓精度高，能達到0.6%以內(nèi)，輸出紋波小，響應速度快。
[0010]2.可以通過R22及R23的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)電壓輸出可調(diào)整。
[0011]3.損耗小，對輸入電壓值要求較低。
[0012]其中，所述PWM調(diào)速控制電路包括電阻R12、電阻R13、電阻R14、電阻R18、穩(wěn)壓二極管ZD3、電容C2、三極管Ql、二極管D5、晶體管Q2和開關MOS管；其中，
所述電阻R12的一端與所述AD型單片機U2的第I引腳相連，另一端與所述AD型單片機U2的第3引腳及所述晶體管Q2的柵極相連；
所述電阻R13的一端與所述鋰電池I的正極相連，另一端與所述穩(wěn)壓二極管ZD3的負極、電容C2的一端、三極管Ql的集電極及電阻R14的一端相連；
所述穩(wěn)壓二極管ZD3的正極與所述電容C2的另一端及所述開關MOS管的源極相連；所述三極管Ql的基極與所述晶體管Q2的源極、電阻R14的另一端及二極管D5的陰極相連，發(fā)射極與所述二極管D5的陽極及所述電阻R18的一端相連；
所述電阻R18的另一端與所述開關MOS管的柵極相連；
所述開關MOS管的漏極與馬達相連。
[0013]本設置的PWM調(diào)速控制電路，包括電阻R13.穩(wěn)壓二極管ZD3.電容C2.三極管Ql.電阻R14.MOS管Q2.開關二極管D5.電阻R18.MOS管ME3205T等原器件。實施本發(fā)明范例，可以給電動工具調(diào)速開關提供迅速的PWM驅(qū)動，且能采用由電池電壓直接驅(qū)動，驅(qū)動能力強，截止時間快等特點，能降低MOS的發(fā)熱。并具有以下優(yōu)點:
1.電池電壓直接驅(qū)動，驅(qū)動力強，截止時間快。
[0014]2.MOS發(fā)熱量小。
[0015]其中，所述溫度采樣電路包括電阻R8、電阻R9、電容C3和溫度感應器NTC ;其中， 所述電阻R8的一端與所述AD型單片機U2的第I引腳相連，另一端與所述電阻R9的一端及所述溫度感應器NTC的一端相連；
所述電阻R9的另一端與所述電容C3的一端及所述AD型單片機U2的第4引腳相連； 所述電容C3的另一端與所述溫度感應器NTC的另一端相連且接地。
[0016]其中，所述調(diào)速采集電路包括電容C7和可變電阻R1-R7 ;其中，
所述電容C7的一端與所述AD型單片機U2的第5引腳及所述可變電阻R1-R7的中間可調(diào)端相連，另一端接地；
所述可變電阻R1-R7的第一端與所述AD型單片機U2的第I引腳相連，第二端接地。
[0017]其中，所述電流采樣電路包括電阻R15、電阻R16、電阻R17和電容C6 ;其中，
所述電阻R17的一端與所述AD型單片機U2的第7引腳及所述電容C6的一端相連，另一端與所述電阻R15的一端及所述電阻R16的一端相連；
所述電阻R16的另一端接地；
所述電阻R15的另一端與馬達相連。
[0018]其中，所述電壓采樣電路包括電阻R10、電阻R11、電阻R20和電容C4 ;其中，
所述電阻RlO的一端所述鋰電池的正極相連，另一端與所述電阻Rll的一端及所述電阻R20的一端相連；
所述電阻Rll的另一端與所述電容C4的一端及所述鋰電池的負極相連；
所述電阻R20的另一端與所述電容C4的另一端及所述AD型單片機U2的第6引腳相連。
[0019]其中，所述LED照明電路包括電阻R19和發(fā)光二極管LED ;其中，所述電阻R19的一端與所述鋰電池的正極相連，另一端與所述發(fā)光二極管LED相連。
[0020]本發(fā)明實施例還提供了一種電動工具的調(diào)速開關的穩(wěn)壓濾波電路，所述穩(wěn)壓濾波電路包括電阻R21、二極管D1、電阻R22、電阻R23、晶閘管U1、電容Cl和穩(wěn)壓二極管ZD2 ;其中，
所述電阻R21的一端與調(diào)速開關內(nèi)的鋰電池的正極相連，另一端依序與所述二極管D1、電阻R22、電阻R23相連后接地；
相串聯(lián)的電阻R22和電阻R23分別與所述晶閘管U1、電容Cl及穩(wěn)壓二極管ZD2相并聯(lián)，所述電阻R22和所述電阻R23之間的共同連接端與所述晶閘管Ul的控制極相連；
所述晶閘管Ul的陽極與所述電阻R23相連，陰極與所述電阻R22相連；
所述穩(wěn)壓二極管ZD2的陽極與所述電阻R23相連，陰極為信號輸出端。
[0021]實施本發(fā)明實施例，具有如下有益效果:
在本發(fā)明實施例中，調(diào)節(jié)可變電阻，且通過MCU運算單元判斷溫度采樣電路采集的溫度、電流采樣電路采集的電流以及電壓采樣電路采集的電壓是否符合設定的要求，從而利用PWM調(diào)速控制電路改變輸出信號的占空比，實現(xiàn)大范圍調(diào)整直流電馬達轉(zhuǎn)速的目的，并實現(xiàn)實時監(jiān)測溫度、電壓及電流，達到保護電機及鋰電池的目的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖仍屬于本發(fā)明的范疇。
[0023]圖1為本發(fā)明實施例提供的電動工具的調(diào)速開關的電路控制原理圖。

【具體實施方式】
[0024]為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明作進一步地詳細描述。
[0025]如圖1所示，本發(fā)明實施例中，為一種電動工具的調(diào)速開關，包括鋰電池1、穩(wěn)壓濾波電路2、PWM調(diào)速控制電路3、溫度采樣電路4、調(diào)速采集電路5、電流采樣電路6、電壓采樣電路7、MCU運算單元8和LED照明電路9。
[0026]MCU運算單元8包括AD型單片機U2。
[0027]穩(wěn)壓濾波電路2包括電阻R21、二極管Dl、電阻R22、電阻R23、晶閘管Ul、電容Cl和穩(wěn)壓二極管ZD2 ;其中，電阻R21的一端與鋰電池I的正極相連，另一端依序與二極管D1、電阻R22、電阻R23相連后接地；相串聯(lián)的電阻R22和電阻R23分別與晶閘管U1、電容Cl及穩(wěn)壓二極管ZD2相并聯(lián)，電阻R22和電阻R23之間的共同連接端與晶閘管Ul的控制極相連；晶閘管Ul的陽極與電阻R23相連，陰極與電阻R22相連；穩(wěn)壓二極管ZD2的陽極與電阻R23相連，陰極與電阻R22及所述AD型單片機U2的第I引腳相連。
[0028]PWM調(diào)速控制電路3包括電阻R12、電阻R13、電阻R14、電阻R18、穩(wěn)壓二極管ZD3、電容C2、三極管Q1、二極管D5、晶體管Q2和開關MOS管；其中，電阻R12的一端與AD型單片機U2的第I引腳相連，另一端與AD型單片機U2的第3引腳及述晶體管Q2的柵極相連；電阻R13的一端與鋰電池I的正極相連,另一端與穩(wěn)壓二極管ZD3的負極、電容C2的一端、三極管Ql的集電極及電阻R14的一端相連；穩(wěn)壓二極管ZD3的正極與電容C2的另一端及開關MOS管的源極相連；三極管Ql的基極與晶體管Q2的源極、電阻R14的另一端及二極管D5的陰極相連，發(fā)射極與二極管D5的陽極及電阻R18的一端相連；電阻R18的另一端與所述開關MOS管的柵極相連；開關MOS管的漏極與馬達相連。
[0029]溫度采樣電路4包括電阻R8、電阻R9、電容C3和溫度感應器NTC ;其中，電阻R8的一端與AD型單片機U2的第I引腳相連，另一端與電阻R9的一端及溫度感應器NTC的一端相連；電阻R9的另一端與電容C3的一端及AD型單片機U2的第4引腳相連；電容C3的另一端與溫度感應器NTC的另一端相連且接地。
[0030]調(diào)速采集電路5包括電容C7和可變電阻R1-R7 ;其中，電容C7的一端與AD型單片機U2的第5引腳及可變電阻R1-R7的中間可調(diào)端Kl相連，另一端接地；可變電阻R1-R7的第一端K2與AD型單片機U2的第I引腳相連，第二端K3接地。
[0031]電流采樣電路6包括電阻R15、電阻R16、電阻R17和電容C6 ;其中，電阻R17的一端與AD型單片機U2的第7引腳及電容C6的一端相連，另一端與電阻R15的一端及電阻R16的一端相連；電阻R16的另一端接地；電阻R15的另一端與馬達相連。
[0032]電壓采樣電路7包括電阻R10、電阻R11、電阻R20和電容C4 ;其中，電阻RlO的一端鋰電池I的正極相連，另一端與電阻Rll的一端及電阻R20的一端相連；電阻Rll的另一端與電容C4的一端及鋰電池I的負極相連；電阻R20的另一端與電容C4的另一端及AD型單片機U2的第6引腳相連。
[0033]LED照明電路9包括電阻R19和發(fā)光二極管LED ;其中，電阻R19的一端與鋰電池
I的正極相連，另一端與發(fā)光二極管LED相連。
[0034]應當說明的是，電阻RU R2、R3、R4、R5、R6、R7、R9、R12、R15、R16、R17、R20、R22、R23和R24的型號規(guī)格為0603/10Κ/±1%，電阻R8的型號規(guī)格為0603/5.1Κ/+1%,電阻RlO的型號規(guī)格為0603/200Κ/±1%，電阻Rll的型號規(guī)格為0603/30Κ/土 1%，電阻R13的型號規(guī)格為0805/300 Ω /+1%,電阻R14和R26的型號規(guī)格為0603/1.2Κ/土 1%，電阻R18的型號規(guī)格為0805/100 Ω/土 1%，電阻R19的型號規(guī)格為0805/100 Ω /土 1%，電阻R21的型號規(guī)格為0805/470 Ω /+5%,電阻R25的型號規(guī)格為0603/1Κ/土5% ；電容Cl、C3、C4和C7的型號規(guī)格為104pF/50V/土 10%/0603封裝，電容C2的型號規(guī)格為4.7uF/25V/+10%/0805封裝，電容C5的型號規(guī)格為2.2uF/25V/+10%/0805封裝，電容C6的型號規(guī)格為103pF/50V/土 10%/0603封裝；二極管Dl、D4和D5的型號規(guī)格為1N4148/封裝:S0D_323 ;穩(wěn)壓二極管ZD2的型號規(guī)格為BZT52-C5V6S/5.6V+5%/封裝:S0D_323 UTC，穩(wěn)壓二極管ZD3的型號規(guī)格為BZT52-C18S/18V+5%/ 封裝:S0D_323 UTC ;三極管 Ql 的型號規(guī)格為 BC849C/NPN 型 / 封裝:S0T-23 UTC，三極管Q2的型號規(guī)格為2N7002/N溝道/封裝:S0T_23 UTC，三極管Q3的型號規(guī)格為T3423/P溝道/封裝:S0T-23 ；晶閘管Ul的型號規(guī)格為AZ431/±0.5%/封裝:SOD-23 ；AD型單片機的型號規(guī)格為MCU控制芯片S0P-8/FA021A-66C外部溫度保護/過流24-30A/10.8V。
[0035]實施本發(fā)明實施例，具有如下有益效果:
調(diào)節(jié)可變電阻，且通過MCU運算單元判斷溫度采樣電路采集的溫度、電流采樣電路采集的電流以及電壓采樣電路采集的電壓是否符合設定的要求，從而利用PWM調(diào)速控制電路改變輸出信號的占空比，實現(xiàn)大范圍調(diào)整直流電馬達轉(zhuǎn)速的目的，并實現(xiàn)實時監(jiān)測溫度、電壓及電流，達到保護電機及鋰電池的目的。
[0036]以上所揭露的僅為本發(fā)明一種較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發(fā)明之權利范圍，因此依本發(fā)明權利要求所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。
【權利要求】
1.一種電動工具的調(diào)速開關，其特征在于，包括鋰電池(I)、穩(wěn)壓濾波電路(2)、PWM調(diào)速控制電路(3)、溫度采樣電路(4)、調(diào)速采集電路(5)、電流采樣電路(6)、電壓采樣電路(7)、MCU運算單元(8)和LED照明電路(9)。
2.如權利要求1所述的電動工具的調(diào)速開關，其特征在于，所述MCU運算單元(8)包括AD型單片機U2。
3.如權利要求2所述的電動工具的調(diào)速開關，其特征在于，所述穩(wěn)壓濾波電路(2)包括電阻R21、二極管D1、電阻R22、電阻R23、晶閘管U1、電容Cl和穩(wěn)壓二極管ZD2 ;其中， 所述電阻R21的一端與所述鋰電池(I)的正極相連，另一端依序與所述二極管D1、電阻R22、電阻R23相連后接地； 相串聯(lián)的電阻R22和電阻R23分別與所述晶閘管U1、電容Cl及穩(wěn)壓二極管ZD2相并聯(lián)，所述電阻R22和所述電阻R23之間的共同連接端與所述晶閘管Ul的控制極相連； 所述晶閘管Ul的陽極與所述電阻R23相連，陰極與所述電阻R22相連； 所述穩(wěn)壓二極管ZD2的陽極與所述電阻R23相連，陰極與所述電阻R22及所述AD型單片機U2的第I引腳相連。
4.如權利要求2所述的電動工具的調(diào)速開關，其特征在于，所述PWM調(diào)速控制電路(3)包括電阻R12、電阻R13、電阻R14、電阻R18、穩(wěn)壓二極管ZD3、電容C2、三極管Q1、二極管D5、晶體管Q2和開關MOS管；其中， 所述電阻R12的一端與所述AD型單片機U2的第I引腳相連，另一端與所述AD型單片機U2的第3引腳及所述晶體管Q2的柵極相連； 所述電阻R13的一端與所述鋰電池I的正極相連，另一端與所述穩(wěn)壓二極管ZD3的負極、電容C2的一端、三極管Ql的集電極及電阻R14的一端相連； 所述穩(wěn)壓二極管ZD3的正極與所述電容C2的另一端及所述開關MOS管的源極相連；所述三極管Ql的基極與所述晶體管Q2的源極、電阻R14的另一端及二極管D5的陰極相連，發(fā)射極與所述二極管D5的陽極及所述電阻R18的一端相連； 所述電阻R18的另一端與所述開關MOS管的柵極相連； 所述開關MOS管的漏極與馬達相連。
5.如權利要求2所述的電動工具的調(diào)速開關，其特征在于，所述溫度采樣電路(4)包括電阻R8、電阻R9、電容C3和溫度感應器NTC ;其中， 所述電阻R8的一端與所述AD型單片機U2的第I引腳相連，另一端與所述電阻R9的一端及所述溫度感應器NTC的一端相連； 所述電阻R9的另一端與所述電容C3的一端及所述AD型單片機U2的第4引腳相連； 所述電容C3的另一端與所述溫度感應器NTC的另一端相連且接地。
6.如權利要求2所述的電動工具的調(diào)速開關，其特征在于，所述調(diào)速采集電路(5)包括電容C7和可變電阻R1-R7 ;其中， 所述電容C7的一端與所述AD型單片機U2的第5引腳及所述可變電阻R1-R7的中間可調(diào)端(Kl)相連，另一端接地； 所述可變電阻R1-R7的第一端(K2)與所述AD型單片機U2的第I引腳相連，第二端(K3)接地。
7.如權利要求2所述的電動工具的調(diào)速開關，其特征在于，所述電流采樣電路(6)包括電阻R15、電阻R16、電阻R17和電容C6 ;其中， 所述電阻R17的一端與所述AD型單片機U2的第7引腳及所述電容C6的一端相連，另一端與所述電阻R15的一端及所述電阻R16的一端相連； 所述電阻R16的另一端接地； 所述電阻R15的另一端與馬達相連。
8.如權利要求2所述的電動工具的調(diào)速開關，其特征在于，所述電壓采樣電路(7)包括電阻R10、電阻R11、電阻R20和電容C4 ;其中， 所述電阻RlO的一端所述鋰電池(I)的正極相連，另一端與所述電阻Rll的一端及所述電阻R20的一端相連； 所述電阻Rll的另一端與所述電容C4的一端及所述鋰電池(I)的負極相連； 所述電阻R20的另一端與所述電容C4的另一端及所述AD型單片機U2的第6引腳相連。
9.如權利要求2所述的電動工具的調(diào)速開關，其特征在于，所述LED照明電路(9)包括電阻R19和發(fā)光二極管LED ;其中，所述電阻R19的一端與所述鋰電池(I)的正極相連，另一端與所述發(fā)光二極管LED相連。
【文檔編號】G05B19/042GK104407543SQ201410629228
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月10日 優(yōu)先權日:2014年11月10日
【發(fā)明者】王和遠, 賀習海, 貴以勇 申請人:樂清市杰拉華電器有限公司