專(zhuān)利名稱(chēng)：直流電機(jī)步進(jìn)調(diào)速控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種直流電機(jī)步進(jìn)調(diào)速控制裝置，特別是可以控制直流電機(jī)的 旋轉(zhuǎn)角度和步進(jìn)速度的裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化是靠調(diào)整直流電機(jī)兩端的電壓，當(dāng)施加在直流電機(jī)兩端 的電壓提高時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速加快；當(dāng)施加在直流電機(jī)兩端的電壓降低時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速變慢。 同時(shí)當(dāng)負(fù)載變化時(shí)也會(huì)影響電機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)負(fù)載變重時(shí)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速變慢；當(dāng)負(fù)載變輕 時(shí)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速變快。為了穩(wěn)定直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，現(xiàn)有技術(shù)采用的是測(cè)速反饋系統(tǒng)，當(dāng)電 機(jī)轉(zhuǎn)速比預(yù)定值低或高時(shí)，測(cè)速系統(tǒng)輸出反饋信號(hào)給電壓調(diào)節(jié)器，電壓調(diào)節(jié)器根據(jù)反饋信 號(hào)的情況自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電壓的高低，從而達(dá)到穩(wěn)定電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。上述的直流電機(jī)測(cè)速 反饋系統(tǒng)裝置不能實(shí)現(xiàn)步進(jìn)效果，想要控制直流電機(jī)旋轉(zhuǎn)一定的角度后停止轉(zhuǎn)動(dòng)或步進(jìn)調(diào) 速，上述裝置是不可能實(shí)現(xiàn)的，同時(shí)由于上述裝置成本較高，應(yīng)用在小家電產(chǎn)品上沒(méi)有成本 優(yōu)勢(shì)。當(dāng)然如果采用步進(jìn)電機(jī)，是能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一定的角度后停止或步進(jìn)調(diào)速的控制， 但步進(jìn)電機(jī)的成本實(shí)在是太高了，步進(jìn)電機(jī)一般應(yīng)用在工業(yè)設(shè)備上。對(duì)于民用小家電出于 成本的控制絕大部分還是采用直流電機(jī)，而且絕大部份采用的是直流永磁電機(jī)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服上述的缺陷，提供一種成本低廉的直流 電機(jī)步進(jìn)調(diào)速裝置，使直流電機(jī)能控制旋轉(zhuǎn)一定的角度后停止轉(zhuǎn)動(dòng)或達(dá)到步進(jìn)調(diào)速的效
^ ο本實(shí)用新型采用以下方案實(shí)現(xiàn)一種直流電機(jī)步進(jìn)調(diào)速控制裝置，包括電機(jī)，其特 征在于所述電機(jī)的輸出軸設(shè)有用于切割光電耦合器的光柵，所述光電耦合器的輸出端與 微處理器相連，所述的微處理器經(jīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與電機(jī)相連；所述的微處理器還設(shè)置有與 電機(jī)相連的電機(jī)制動(dòng)電路。本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型能使普通的直流電機(jī)產(chǎn)生步 進(jìn)的效果，利用停留時(shí)間的長(zhǎng)短來(lái)控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，也能利用光電耦合器的輸出脈沖 信號(hào)個(gè)數(shù)來(lái)控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度或圈數(shù)，從而有效地控制負(fù)載的行程，同時(shí)與步進(jìn)電 機(jī)相比具有很好的成本優(yōu)勢(shì)。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的電路原理方框圖。圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例驅(qū)動(dòng)一個(gè)桶蓋的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的電路圖。圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的程序流程框圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型提供一種直流電機(jī)步進(jìn)調(diào)速控制裝置，包括電機(jī)，其特征 在于所述電機(jī)的前輸出軸設(shè)有用于切割光電耦合器的光柵，所述光電耦合器的輸出端與 微處理器相連，所述的微處理器經(jīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與電機(jī)相連。所述的電機(jī)制動(dòng)電路由二極 管、晶體管及電阻組成；所述的電機(jī)后輸出軸設(shè)有垃圾桶蓋的驅(qū)動(dòng)齒輪。本實(shí)施例中所述的 光柵實(shí)際上是在一個(gè)薄圓片上分割成若干個(gè)透光區(qū)及遮光區(qū)，該光柵套裝在直流電機(jī)的前 輸出軸上，并跟隨輸出軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，切割光電耦合器的光路，這樣光電耦合器就輸出電脈沖 信號(hào)，光柵每轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)透光區(qū)和遮光區(qū)的位置，光電耦合器就輸出一個(gè)電脈沖信號(hào)，該電脈 沖信號(hào)通過(guò)導(dǎo)線連接到微電腦控制器內(nèi)的計(jì)數(shù)器，用于控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度或圈數(shù)。所述 驅(qū)動(dòng)電路的功能在于控制直流電機(jī)的通斷和正反轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)電路的輸入控制端與微處理器的 接口連接，驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接直流電機(jī)。所述制動(dòng)電路的功能在于能使靠慣性轉(zhuǎn)動(dòng)的 直流電機(jī)快速停止，制動(dòng)電路實(shí)際上是一種把直流電機(jī)兩端短路的電路，當(dāng)施加在直流電 機(jī)兩端的電壓停止后，由于負(fù)載和電機(jī)轉(zhuǎn)子的慣性，電機(jī)不會(huì)馬上停下來(lái)，這時(shí)候電機(jī)將變 成發(fā)電機(jī)(根據(jù)電磁學(xué)原理)，此時(shí)將電機(jī)兩端短路后，電機(jī)內(nèi)部的線圈有電流通過(guò)并切割 磁力線產(chǎn)生阻力，使電機(jī)快速停止轉(zhuǎn)動(dòng)。直流電機(jī)步進(jìn)調(diào)速裝置的工作過(guò)程首先由微處理器的輸出端口控制驅(qū)動(dòng)電路打 開(kāi)，驅(qū)動(dòng)電路輸出電壓施加在電機(jī)的兩端，電機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)也帶動(dòng)光柵轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng) 光柵轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)透光區(qū)和遮光區(qū)的行程后，光電耦合器就輸出一個(gè)電脈沖信號(hào)給微處理器內(nèi) 的計(jì)數(shù)器，微處理器內(nèi)的計(jì)數(shù)器就在原來(lái)的基礎(chǔ)上加一，微處理器監(jiān)測(cè)到計(jì)數(shù)器加一個(gè)數(shù) 據(jù)后，立即改變輸出端口狀態(tài)，使驅(qū)動(dòng)電路施加在直流電機(jī)兩端的電壓消失，同時(shí)開(kāi)啟制動(dòng) 電路讓直流電機(jī)兩端形成回路(相當(dāng)于短路)，直流電機(jī)立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)，并保持一段停止時(shí) 間(以下簡(jiǎn)稱(chēng)停留時(shí)間)，然后在重復(fù)上述步驟，直流電機(jī)就產(chǎn)生一轉(zhuǎn)一停、一轉(zhuǎn)一停的步 進(jìn)效果。只要改變停留時(shí)間就能改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，通過(guò)計(jì)數(shù)器的數(shù)值能夠體現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn) 動(dòng)的角度或圈數(shù)，有利于通過(guò)微處理器來(lái)控制直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度或圈數(shù)，從而達(dá)到控制 負(fù)載的行程。為了讓一般技術(shù)人員更清楚的了解本實(shí)用新型，下面結(jié)合一實(shí)施例電路及相應(yīng)的 控制流程圖進(jìn)行說(shuō)明。請(qǐng)參照?qǐng)D3，本實(shí)施例子中所述驅(qū)動(dòng)電路2由三極管Q2-Q5和電阻R4-R7組成，制 動(dòng)電路3由二極管D1、D2、三極管Q3、Q5和電阻R5、R7組成，微電腦控制器1輸出接口腳⑴、 腳⑵、腳(17)、腳(18)通過(guò)電阻R4-R7分別控制三極管Q2-Q5的導(dǎo)通或截止，當(dāng)微處理器1的腳 ⑴和腳(17)為高電平、腳⑵和腳(18)為低電平時(shí)，三極管Q2和Q5導(dǎo)通、Q3和Q4截止，直流電機(jī) 4施加正向電壓，直流電機(jī)的輸出軸5順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)微處理器1的腳⑴和腳(17)為低電平、 腳⑵和腳(18)為低電平時(shí)，三極管Q2和Q5截止、Q3和Q4導(dǎo)通，直流電機(jī)4施加反向電壓，直 流電機(jī)的輸出軸5逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。光電耦合器7的內(nèi)部實(shí)際上是由一個(gè)紅外發(fā)射二極管和紅 外接收三極管組成，光電耦合器7的輸出端連接到微處理器1的腳⑶(輸入端)，腳⑶連接到 微處理器1內(nèi)部的計(jì)數(shù)器，當(dāng)光柵6的遮光區(qū)把光電耦合器7的光路遮住時(shí)，微處理器1腳 ⑶為高電平；當(dāng)沒(méi)有遮住時(shí)，微處理器1腳⑶為低電平，本例的光柵6有四個(gè)遮光片，直流電 機(jī)輸出軸5每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，在微處理器器1腳⑶上就有四個(gè)脈沖信號(hào)，所以本例的直流電機(jī)步 進(jìn)調(diào)速裝置的步進(jìn)角度為90°。[0014]下面結(jié)合圖2、圖3、圖4描述本例的工作過(guò)程其中圖2是一個(gè)直流電機(jī)步進(jìn)調(diào) 速裝置帶動(dòng)垃圾桶桶蓋9的結(jié)構(gòu)示意圖，直流電機(jī)4是一個(gè)兩頭出軸的永磁直流電機(jī)，一頭 連接光柵6，另一頭連接齒輪組8，齒輪組8是一組減速齒輪，其目的是將高速小扭矩旋轉(zhuǎn)的 直流電機(jī)輸出軸5的動(dòng)力轉(zhuǎn)換為低速大扭矩，從而帶動(dòng)桶蓋9的開(kāi)啟或關(guān)閉，桶蓋9在關(guān)閉 的過(guò)程中要求緩慢關(guān)蓋以減少噪音。在桶蓋9的關(guān)蓋過(guò)程中，直流電機(jī)4采用步進(jìn)緩慢轉(zhuǎn) 動(dòng)，同時(shí)采用計(jì)數(shù)器來(lái)判別桶蓋的行程，首先程序初始化后，微處理器1的輸出端腳⑴和腳 (18)為高電平、腳⑵和腳(17)為低電平，三極管Q2-Q5都截止，電機(jī)4不得電而保持靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng) 微處理器1改變輸出口后狀態(tài)后及微處理器1的腳⑴和腳(17)為高電平、腳⑵和腳(18)為低電 平時(shí)(給電機(jī)施加正向電壓)，三極管Q2和Q5導(dǎo)通、Q3和Q4截止，直流電機(jī)的輸出軸5順 時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)桶蓋開(kāi)始關(guān)閉，同時(shí)光柵7轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)光柵7轉(zhuǎn)動(dòng)90 °時(shí)，光電耦合器7輸出一 個(gè)脈沖信號(hào)給微處理器1的內(nèi)部計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器就加一，當(dāng)程序檢測(cè)到計(jì)數(shù)器加一后，微處 理器1的輸出口就改變狀態(tài)(微處理器1的腳⑴、腳⑵、腳(18)和腳(17)為高電平，使三極管Q3、 Q5導(dǎo)通，Q2、Q4截止，啟動(dòng)制動(dòng)電路3，使直流電機(jī)4快速停止轉(zhuǎn)動(dòng)(相當(dāng)于剎車(chē))，然后程序 進(jìn)入停留時(shí)間，在停留時(shí)間內(nèi)電機(jī)不動(dòng)，停留時(shí)間結(jié)束后程序判斷計(jì)數(shù)器是否已經(jīng)達(dá)到預(yù) 定值(及桶蓋的行程是否到位)，如果達(dá)到預(yù)定值就停止電機(jī)的工作，如果沒(méi)有達(dá)到預(yù)定值， 就重復(fù)上述步驟，直到計(jì)數(shù)器達(dá)到預(yù)定值，改變停留時(shí)間就可以改變電機(jī)的步進(jìn)速度，從而 改變桶蓋9的關(guān)蓋速度。本例中直流電機(jī)4每轉(zhuǎn)90度停止一下，但通過(guò)齒輪組8的減速， 桶蓋9的位移量很小，所以在視覺(jué)上感覺(jué)桶蓋7是慢慢關(guān)閉的，只要增加光柵6遮光片的個(gè) 數(shù)就能減小直流電機(jī)4的步進(jìn)角度，這里還要說(shuō)明的是，本實(shí)用新型的光柵6也可以安裝在 齒輪組8中的某一個(gè)齒輪上，來(lái)控制直流電機(jī)4的步進(jìn)角度，其與本實(shí)用新型技術(shù)應(yīng)該是等 同替換。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，凡依本實(shí)用新型申請(qǐng)專(zhuān)利范圍所做的均 等變化與修飾，皆應(yīng)屬本實(shí)用新型的涵蓋范圍。
權(quán)利要求一種直流電機(jī)步進(jìn)調(diào)速控制裝置，包括電機(jī)，其特征在于所述電機(jī)的輸出軸設(shè)有用于切割光電耦合器的光柵，所述光電耦合器的輸出端與微處理器相連，所述的微處理器經(jīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與電機(jī)相連；所述的微處理器還設(shè)置有與電機(jī)相連的電機(jī)制動(dòng)電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電機(jī)步進(jìn)調(diào)速控制裝置，其特征在于所述的電機(jī)制動(dòng) 電路由二極管、晶體管及電阻組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電機(jī)步進(jìn)調(diào)速控制裝置，其特征在于所述電機(jī)的輸出 軸還設(shè)有垃圾桶蓋的驅(qū)動(dòng)齒輪。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種直流電機(jī)步進(jìn)調(diào)速控制裝置，包括電機(jī)，其特征在于所述電機(jī)的輸出軸設(shè)有用于切割光電耦合器的光柵，所述光電耦合器的輸出端與微處理器相連，所述的微處理器經(jīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與電機(jī)相連。本實(shí)用新型電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使直流電機(jī)能控制旋轉(zhuǎn)一定的角度后停止轉(zhuǎn)動(dòng)或達(dá)到步進(jìn)調(diào)速的效果，具有較好的市場(chǎng)價(jià)值。
文檔編號(hào)H02P7/28GK201674451SQ20102019387
公開(kāi)日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月18日
發(fā)明者王昕 , 陳江群 申請(qǐng)人:王昕;陳江群