[发明专利]一种用于无刷直流电机过载保护与过流保护的电流检测电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于无刷直流电机过载保护与过流保护的电流检测电路。

背景技术

在电动执行机构中，力矩限制机构用于在负载力矩过大时切断电机控制电路，使电机停转，直至故障排除，以避免过载，从而保障电机物理结构完好和操作人员的安全。电子式力矩检测方法，通过计算即可得到较为准确的力矩值，因而在一些场合已经代替仅能定性反映力矩大小的机械式力矩限制机构，成为力矩检测的常用方法。

由电机基础理论可知其力矩值可通过电机电流、转速等量计算得到，而转速相对易于观测，因此能否准确检测电机的电流值，就成为能否得到准确力矩值的关键。

目前，常用的的电流检测电路多以电流互感器为核心；然而，该方法准确性欠佳，且互感器磁芯可能饱和，在一定程度上影响了控制精度，不适于长期使用在对电流检测精度要求较高的场合。

发明内容

鉴于现有技术的状况，本发明提供一种用于无刷直流电机过载保护与过流保护的电流检测电路，通过对电流进行采样，再经运算放大器将电流值线性地转变为电压值，并送入单片机进行A/D转换，用于过力矩保护；同时检测电流是否超过一定限值，用于过流保护，准确性较高，且成本较低，实现简单，适于推广。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种用于无刷直流电机过载保护与过流保护的电流检测电路，其特征在于：包括单片机、电流采样电路及功率模块，所述电流采样电路分别与单片机及功率模块连接；具体电路连接为：所述电流采样电路中的运算放大器芯片U9的1脚分别与单片机的22脚、电阻R48的一端连接，2脚分别与电阻R55的一端、电阻R48的另一端连接，3脚分别与电阻R50及电容C48的一端、运算放大器芯片U9的6脚连接，5脚分别与电阻R56、电阻R49的一端连接，7脚与单片机U10的9脚连接，4脚与公共地GND连接，8脚与芯片电源VCC连接；功率模块的22脚分别与直流电源+V、电容C10的一端连接，电容C10的另一端分别与功率模块的26脚、27脚、28脚以及电流采样电路的采样电阻R4的一端、电阻R50的另一端连接，电阻R4的另一端分别与电阻R55、电容C48、电阻R56的另一端以及公共地GND连接；电阻R49的1脚与电源VCC连接。

本发明的有益效果是：避免了电流互感器可能带来的磁芯饱和的影响，电流检测精度较高，电路结构较为简单，成本较低，易于实现，通过本发明可实现无刷直流电机的过载保护与过流保护。

附图说明

图1为本发明的电路连接框图；

图2为本发明的电流采样电路与单片机电路原理图，

图3为本发明的功率模块电路原理图。

具体实施方式

如图1、2、3所示，用于无刷直流电机过载保护与过流保护的电流检测电路，包括单片机、电流采样电路及功率模块，电流采样电路分别与单片机及功率模块连接；具体电路连接为：电流采样电路中的运算放大器芯片U9的1脚分别与单片机的22脚、电阻R48的一端连接，2脚分别与电阻R55的一端、电阻R48的另一端连接，3脚分别与电阻R50及电容C48的一端、运算放大器芯片U9的6脚连接，5脚分别与电阻R56、电阻R49的一端连接，7脚与单片机U10的9脚连接，4脚与公共地GND连接，8脚与芯片电源VCC连接；功率模块的22脚分别与直流电源+V、电容C10的一端连接，电容C10的另一端分别与功率模块的26脚、27脚、28脚以及电流采样电路的采样电阻R4的一端、电阻R50的另一端连接，电阻R4的另一端分别与电阻R55、电容C48、电阻R56的另一端以及公共地GND连接；电阻R49的1脚与电源VCC连接。

工作原理

正确接线并上电后，功率模块由直流电源供电，无刷直流电机由功率模块供电，待测电流流经采样电阻，即获得与电流值呈线性关系的电压降，运算放大器正向输入端与反向输入端的电压差值即为此电压降，经过比较与放大，在输出端即可得到与采样电阻上电压降呈线性关系的另一电压值，此值与采样电流仍为线性关系，再将其送至单片机进行A/D转换后得到电流值的对应数字量，用于计算力矩值，通过比较该值与其规定上限值大小，实现过载保护。

当检测到的电流值过高时，电流采样电路中运算放大器芯片U9的7脚还将输出报警信号IH，引发系统中断，实现过流保护。

综上所述，本发明实现了无刷直流电机的过力矩保护与过流保护。

以上结合附图对本发明的具体实施方式和工作原理作了说明，但其不能被理解为限制了本发明的范围，任何在本发明权利要求基础上的改动都是本发明的保护范围。