專利名稱：跑步機直流馬達控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及跑步機技術領域，尤其是一種跑步機直流馬達 控制器。
技術背景
跑步機作為一種健身運動產品，它的安全因素是十分重要的， 而用于控制跑步機馬達的直流馬達控制器，對跑步機的安全因素有 著直接的影響。現有的跑步機直流馬達控制器，其功率管和馬達一 般為串聯連接，當功率管由于某種原因短路，則高于馬達額定最高 電壓的直流電壓會直接加載到馬達上，使馬達突然高速運行，此時 使用者會有跌倒在高速運轉的跑步帶上的危險，存在較大的安全隱 患，而且，現有的跑步機直流馬達控制器多是采用模擬方式檢測數 據及控制馬達，其檢測的數據誤差較大，對馬達速度的穩定性控制 得不好，且功耗大。 實用新型內容
本實用新型的目的就是針對現有技術存在的不足而提供一種跑 步機直流馬達控制器，它能夠防止馬達突然失速而造成使用人員傷 害的情況出現。
為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是 它包括單片機、整流電路、變壓器、控制電源電路、電子表整流濾波電路，整流電路和變壓器的輸入端連接到市電輸入端，整流 電路的輸出端與馬達的電源輸入端連接，變壓器的輸出端分別與控 制電源電路和電子表整流濾波電路的輸入端連接，控制電源電路和 電子表整流濾波電路的輸出端與單片機連接，其特征在于它還包 括馬達驅動電路、馬達過流保護電路、與單片機連接的升降馬達控 制及檢測電路、用于防止因為功率管短路而造成馬達高速運行的功 率管短路檢測電路、繼電器和用于驅動繼電器的繼電器驅動電路， 馬達驅動電路的輸入端與單片機連接，馬達驅動電路的輸出端分別 與馬達和馬達過流保護電路的輸入端連接，馬達過流保護電路的輸 出端與單片機連接，功率管短路檢測電路接在馬達和單片機之間，繼電器接在市電輸入端和整流電路之間，繼電器驅動電路的輸入端 與單片機連接，其輸出端與繼電器連接。所述的單片機和控制電源電路之間設置有用于檢測市電電壓是 否過低的低壓電源檢測電路。所述的單片機和電子表整流濾波電路之間設置有用于傳遞信號 的光電耦合通信電路。所述的單片機連接有用于穩定馬達速度的馬達速度檢測電路。本實用新型有益效果在于本實用新型提供的跑步機直流馬達控制器，其在馬達和單片機 之間設置有用于防止因為功率管短路而造成馬達高速運行的功率管 短路檢測電路，單片機以16KHZ的頻率檢測功率管的電壓， 一旦發 現此電壓為零，單片機立即把輸出給繼電器驅動電路的信號切斷，以斷開繼電器，使馬達上的電壓變為零，從而防止馬達突然加速而
造成使用人員傷害的情況出現；所述的單片機和電子表整流濾波電 路之間設置有用于傳遞信號的光電耦合通信電路，其采用通信碼雙 向傳輸的方式，使單片機實現數字化檢測、控制及錯誤智能報警處 理；所述的單片機連接有用于穩定馬達速度的馬達速度檢測電路， 使馬達空載和負載時馬達速度保持不變，即使用者在跑步時，可保 持馬達速度的穩定。
附圖1是本實用新型的結構方框附圖2是本實用新型的馬達驅動電路的電路原理附圖3是本實用新型的馬達過流保護電路的電路原理附圖4是本實用新型的升降馬達控制及檢測電路的電路原理
附圖5是本實用新型的整流電路、功率管短路檢測電路、繼電
器驅動電路的電路原理附圖6是本實用新型的低壓電源檢測電路的電路原理圖； 附圖7是本實用新型的光電耦合通信電路的電路原理圖； 附圖8是本實用新型的馬達速度檢測電路的電路原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步的說明，見附圖1所示， 本實用新型提供的跑步機直流馬達控制器包括單片機、整流電路1、 變壓器、控制電源電路2、電子表整流濾波電路3、馬達驅動電路4、馬達過流保護電路5、與單片機連接的升降馬達控制及檢測電路6、 用于防止因為功率管短路而造成馬達高速運行的功率管短路檢測電 路7、繼電器和用于驅動繼電器的繼電器驅動電路8，其中整流電路 1和變壓器的輸入端連接到市電輸入端，整流電路1的輸出端與馬達 的電源輸入端連接，變壓器的輸出端分別與控制電源電路2和電子 表整流濾波電路3的輸入端連接，控制電源電路2和電子表整流濾 波電路3的輸出端與單片機連接，馬達驅動電路4的輸入端與單片
的輸入端連接，馬達過流保護電路5的輸出端與單片機連接，功率 管短路檢測電路7接在馬達和單片機之間，繼電器接在市電輸入端 和整流電路1之間，繼電器驅動電路8的輸入端與單片機連接，其 輸出端與繼電器連接。
參考附圖2，所述的馬達驅動電路4包括驅動集成電路U8、功 率管Q7,其由單片機U4產生脈寬調制信號，通過動集成電路U8 和功率管Q7將脈寬調制信號傳送給馬達，以調節馬達的速度，在馬 達的正負端并聯有反相的快速恢復二極管D12,在脈寬調制信號斷 開時使馬達內部的存儲內能釋放。
參考附圖3，所述的馬達過流保護電路5包括電阻RT2、比較運 算集成電路U9B，其輸出端out接功率管Q7的S端，在流過馬達的 線路上串連0.01歐姆的電阻RT2，則通過馬達內的電流同樣流過此 電阻并產生一個電壓，此電壓通過比較運算集成電路U9B后輸入到 單片機U4，單片機U4通過檢測此信號來判斷馬達是否過流，從而保護馬達不至于超過額定的電流而燒毀。參考附圖4，所述的升降馬達控制及檢測電路6包括繼電器 RLY2、 RLY3、升降馬達內部的電位器VR1，其通過升降馬達內部 電機的轉動帶動電位器VR1轉動，給電位器VR1兩端5V的電壓， 電位器VR1轉動時，其中間抽頭會輸出變化的電壓，此電壓輸入到 單片機U4中，通過單片機U4內部的A/D轉換，以確定升降馬達的 位置，且單片機U4可輸出信號控制升降馬達的繼電器，把升降馬達 控制在使用者需要的坡度。參考附圖5，所述的功率管短路檢測電路7包括電阻RIO、 R40、 R51和電容C20，此電路主要是防止功率管因某種原因短路時，市 電經過整流電路1后的所有電壓會全部加載到直流馬達上，造成馬 達突然高速運行，導致使用者跌倒的情況出現。功率管短路檢測電 路7實際是接在功率管Q7和馬達負極處的分壓濾波電路，并把此處 的電壓輸入到單片機U4，單片機U4以16KHZ的頻率檢測此電壓， 一旦發現此電壓為零，單片機U4立即把輸出給繼電器驅動電路8 的信號切斷，以斷開繼電器RLY1，使馬達上的電壓變為零，從而防 止馬達突然加速而造成使用者跌倒的情況出現。另外，繼電器驅動 電路8采用充放電方式，即單片機U4輸出的信號不是高低電平，而 是輸出一個4KHZ左右的方波信號，此信號通過電容C7和二極管 D2、 D3對電容C6充電的方式驅動繼電器RLY1，只有單片機U4 輸出脈沖信號才可以使最后一個電容C6充電，以驅動繼電器RLY1 ， 啟動馬達，這樣消除了單片機U4死機時馬達仍然運行的安全隱患。參考附圖6，所述的單片機和控制電源電路2之間設置有用于檢 測市電電壓是否過低的低壓電源檢測電路21,所述的低壓電源檢測 電路21包括電阻R53、 R54，穩壓二極管ZD3，此電路通過檢測變 壓器輸出給控制電路的12V直流電壓，判斷市電電壓是否過低，如 果過低則關閉馬達運行，從而保護馬達不至于欠壓運行而燒毀。
參考附圖7，所述的單片機和電子表整流濾波電路3之間設置有 用于傳遞信號的光電耦合通信電路31,所述的光電耦合通信電路31 包括光電耦合器U5、 U7，此電路由光電耦合器U5、 U7隔離控制電 路和電子表，使電子表上的電壓符合安全標準，同時電子表和控制 電路上的信號傳輸采用通信碼雙向傳輸的方式，這樣避免了傳統電 子表和控制電路之間采用模擬信號或脈寬調制信號通信而造成的誤 差或外部干擾。
參考附圖8，所述的單片機連接有用于穩定馬達速度的馬達速度 檢測電路9，所述的馬達速度檢測電路9包括三極管Q5、安裝在馬 達上的光電感應器U6，為了檢測馬達的轉速，其在馬達的轉動軸上 安裝一個轉盤，且在此轉盤四周開孔，當馬達轉動時，光電感應器 U6 ft會輸出0或5V電壓，此電壓輸入到單片機U4內，當單片機 U4得到電子表的設定某個速度命令時，單片機U4通過比較設定的 速度和檢測的馬達速度，然后由PID (比例積分微分)算法得到控制 馬達對應的脈寬調制信號，從而控制馬達在空載或負載時都能保持 穩定的速度。
當然，以上所述僅是本實用新型的較佳實施例，故凡依本實用新型專利申請范圍所述的構造、特征及原理所做的等效變化或修飾， 均包括于本實用新型專利申請范圍內。
權利要求1、 跑步機直流馬達控制器，它包括單片機、整流電路、變壓器、 控制電源電路、電子表整流濾波電路，整流電路和變壓器的輸入端 連接到市電輸入端，整流電路的輸出端與馬達的電源輸入端連接， 變壓器的輸出端分別與控制電源電路和電子表整流濾波電路的輸入 端連接，控制電源電路和電子表整流濾波電路的輸出端與單片機連 接，其特征在于它還包括馬達驅動電路、馬達過流保護電路、與 單片機連接的升降馬達控制及檢測電路、用于防止因為功率管短路 而造成馬達高速運行的功率管短路檢測電路、繼電器和用于驅動繼 電器的繼電器驅動電路，馬達驅動電路的輸入端與單片機連接，馬 達驅動電路的輸出端分別與馬達和馬達過流保護電路的輸入端連 接，馬達過流保護電路的輸出端與單片機連接，功率管短路檢測電 路接在馬達和單片機之間，繼電器接在市電輸入端和整流電路之間， 繼電器驅動電路的輸入端與單片機連接，其輸出端與繼電器連接。
2、 根據權利要求1所述的跑步機直流馬達控制器，其特征在于 所述的單片機和控制電源電路之間設置有用于檢測市電電壓是否過 低的低壓電源檢測電路。
3、 根據權利要求1所述的跑步機直流馬達控制器，其特征在于 所述的單片機和電子表整流濾波電路之間設置有用于傳遞信號的光 電耦合通信電路。
4、 根據權利要求1所述的跑步機直流馬達控制器，其特征在于所述的單片機連接有用于穩定馬達速度的馬達速度檢測電路。
專利摘要本實用新型涉及跑步機技術領域，尤其是一種跑步機直流馬達控制器，它包括單片機、整流電路、變壓器、控制電源電路、電子表整流濾波電路、馬達驅動電路、馬達過流保護電路、與單片機連接的升降馬達控制及檢測電路、用于防止因為功率管短路而造成馬達高速運行的功率管短路檢測電路、繼電器和用于驅動繼電器的繼電器驅動電路，其在馬達和單片機之間設置有用于防止因為功率管短路而造成馬達高速運行的功率管短路檢測電路，單片機以16KHZ的頻率檢測功率管的電壓，一旦發現此電壓為零，單片機立即把輸出給繼電器驅動電路的信號切斷，以斷開繼電器，使馬達上的電壓變為零，從而防止馬達突然加速而造成使用人員傷害的情況出現。
文檔編號A63B24/00GK201156713SQ200820043688
公開日2008年11月26日 申請日期2008年1月31日 優先權日2008年1月31日
發明者謝文才 申請人:東莞市志海電子科技有限公司