一種制動控制電路以及馬達系統的制作方法
【專利摘要】本發明屬于自動控制【技術領域】，具體涉及一種制動控制電路以及馬達系統。該制動控制電路，用于控制連接于馬達上的馬達制動器，包括制動控制輸入模塊以及制動控制主模塊，其中，所述制動控制輸入模塊包括控制信號輸入單元和N個繼電器，所述繼電器與所述控制信號輸入單元和所述制動控制主模塊電連接，其中，N為大于等于2的整數。該制動控制電路制動可靠性高、便于維修；采用該制動控制電路制動的馬達系統運行更穩定。
【專利說明】—種制動控制電路以及馬達系統
【技術領域】
[0001]本發明屬于自動控制【技術領域】，具體涉及一種制動控制電路以及馬達系統。
【背景技術】
[0002]馬達作為一種動力來源，廣泛使用于自動控制【技術領域】中，例如=TFT-1XD顯示器、汽車等多個產業中使用的機器人或機械手臂的各軸均采用馬達作為驅動。為了保證馬達能達到預定的動作，通常需要通過驅動電路使其運轉，并通過制動控制電路使其停止。
[0003]如圖1示出了現有技術中常用的一種馬達制動控制電路。其中，控制信號輸入單元11用于從外部引入制動控制信號，制動控制輸出單元23用于輸出制動控制信號，電源輸入單元21用于引入電源。電源輸入單元21引入的電源，在制動控制信號的控制下，經由整流單元22(圖1中為半波整流電路)，傳送給制動控制輸出單元23，進而傳送給馬達制動器，馬達制動器使得馬達停止運轉。
[0004]在馬達的控制過程中，在正常運轉的情況下，控制信號輸入單元11的輸出端處于高電平(無制動控制信號)，繼電器12的常開觸點閉合，電源經整流單元22整流后，制動控制輸出單元23輸出無需制動的維持電壓,馬達制動器不啟動，馬達不會有抱死動作；在停電或者緊急停止按鍵按下的情況下，外接的控制信號輸入單元11產生低電平制動信號，繼電器12的常開觸點斷開，電源被切斷，制動控制輸出單元23無輸出電壓，馬達制動器有效，馬達抱死。
[0005]在圖1中，整流單元22通常由多個獨立元器件構成，當整流單元22中的某一元器件老化、損壞或者失效等狀況時，將造成制動控制輸出單元23無法輸出電壓，導致馬達制動器誤生效，馬達抱死，機器人或機械手臂無法正常工作。出現該故障時，目前采用的解決辦法一是整體更換制動控制板，但是這種方法成本較高；二是拆卸更換或者維修整流單元22，這種方法由于需要查找損壞的元器件，很繁瑣，耗時較長，延長停機時間，增加生產成本。
[0006]同時，在圖1中，在電源波峰電壓不穩定、使用頻繁、元器件異常失效及選用的器件壽命限制等情況下時，還可能出現要求制動時，繼電器12的常開觸點不能及時斷開或無法斷開，從而造成制動控制輸出單元23處無法斷開維持電壓，致使馬達制動器失效，出現馬達無法抱死等狀況，對設備使用者的人身安全以及設備、生產造成巨大的損失。
[0007]為了防止以上情況的發生，設計一種制動可靠性高、便于維修的馬達制動控制電路成為目前亟待解決的任務。
【發明內容】
[0008]本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在的上述不足，提供一種制動控制電路以及馬達系統，該制動控制電路制動可靠性高、便于維修。
[0009]解決本發明技術問題所采用的技術方案是該制動控制電路，用于控制連接于馬達上的馬達制動器，包括制動控制輸入模塊以及制動控制主模塊，所述制動控制輸入模塊用于采集停電信號或輸入緊急停止信號，所述制動控制主模塊用于控制所述馬達制動器的起停，所述制動控制輸入模塊包括控制信號輸入單元和N個繼電器，所述繼電器與所述控制信號輸入單元和所述制動控制主模塊電連接，其中，N為大于等于2的整數。
[0010]進一步的，所述制動控制主模塊包括電源輸入單元、整流單元以及制動控制輸出單元，所述電源輸入單元、所述整流單元以及所述制動控制輸出單元依次電連接，所述制動控制輸出單元的輸出端與所述馬達制動器的輸入端電連接；N個所述繼電器的線圈并聯連接于所述控制信號輸入單元的輸出端，N個所述繼電器的觸點串聯連接在所述電源輸入單元與所述整流單元之間。
[0011]進一步的，所述電源輸入單元的正輸出端和負輸出端至少各設置有一個所述繼電器的觸點。
[0012]進一步的，所述電源輸入單元的正輸出端和負輸出端與所述繼電器的觸點之間設
置有保險絲。
[0013]進一步的，所述繼電器的觸點為常開觸點。
[0014]進一步的，所述整流單元的輸出端與所述制動控制輸出單元的輸入端之間還并聯
有續流二極管。
[0015]進一步的，所述整流單元為可插拔式模塊。
[0016]進一步的，N個所述繼電器采用相同的型號。
[0017]進一步的，所述制動控制電路采用雙層布線設計。
[0018]本發明還提供一種馬達系統，包括馬達、馬達制動器以及制動控制電路，所述制動控制電路采用上述的制動控制電路。
[0019]本發明中制動控制電路的有益效果是:采用整流單元模塊化設計，在提高可靠性的同時，還便于更換；采用多繼電器線圈并聯、觸點串聯的設計，失效概率更低，可靠性更高；另外，還采用在整流單元輸出端并聯續流二極管的設計，能保護整個制動控制電路的安全。從而實現馬達制動控制電路中主電路與控制電路的雙重保護，以達到高可靠性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為現有技術中制動控制電路的原理圖；
[0021]圖2為本發明實施例1中制動控制電路的原理圖；
[0022]圖中:1 一制動控制輸入模塊；11-控制信號輸入單元；12-繼電器；KM-繼電器的線圈、觸點；2 —制動控制王t旲塊；21 —電源輸入單兀；22 —整流單兀；23-制動控制輸出單元；F-保險絲；D-續流二極管。
【具體實施方式】
[0023]為使本領域技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明制動控制電路以及馬達系統作進一步詳細描述。
[0024]一種制動控制電路，用于控制連接于馬達上的馬達制動器，包括制動控制輸入模塊以及制動控制主模塊，所述制動控制輸入模塊用于采集停電信號或輸入緊急停止信號，所述制動控制主模塊用于控制所述馬達制動器的起停，其中，所述制動控制輸入模塊包括控制信號輸入單元和N個繼電器，所述繼電器與所述控制信號輸入單元和所述制動控制主模塊電連接，其中，N為大于等于2的整數。
[0025]一種馬達系統，包括馬達、馬達制動器以及制動控制電路，其中，所述制動控制電路采用上述的制動控制電路。
[0026]實施例1:
[0027]本實施例提供一種制動控制電路，用于控制連接于馬達上的馬達制動器，該制動控制電路包括制動控制輸入模塊以及制動控制主模塊，制動控制輸入模塊用于采集停電信號或輸入緊急停止信號，制動控制主模塊用于控制馬達制動器的起停。如圖2所示，制動控制輸入模塊I包括控制信號輸入單兀11和N個繼電器12,繼電器12與控制信號輸入單兀11和制動控制主模塊2電連接，其中，N為大于等于2的整數。
[0028]其中，如圖2所示，制動控制主模塊2包括電源輸入單元21、整流單元22以及制動控制輸出單元23，電源輸入單元21、整流單元22以及制動控制輸出單元23依次電連接，制動控制輸出單元23的輸出端與馬達制動器的輸入端電連接。其中，N個繼電器12的線圈KM并聯連接在控制信號輸入單元11的輸出端，N個繼電器12的觸點KM串聯連接在電源輸入單元21與整流單元22之間，且電源輸入單元21的正輸出端和負輸出端至少各設置有一個繼電器12的觸點KM。
[0029]這里應該理解的是，根據電路設計的規則，將繼電器的線圈設置在流過較小電流的控制回路中，即制動控制輸入模塊中；而將繼電器的觸點設置在流過較大電流的制動控制主模塊中。同時，電路原理圖中的電器一般不表示空間的位置，同一電器的不同組成部分可不畫在一起，但文字符號應該標注一致。例如:在本實施例對應的附圖中，繼電器12的線圈與觸點不畫在一起，但都用相同的文字符號KM來標注。
[0030]其中，馬達制動器(圖2中未示出)也叫電磁剎車，通常是設置在馬達(Motor，也叫電機)的尾部的電磁抱死裝置，馬達通電時它也通電吸合，這時它對馬達不制動，當馬達斷電時它也斷電，抱剎在彈簧的作用下剎住馬達；本實施例中的制動控制電路即對馬達制動器控制的電路。在該制動控制電路中，控制信號輸入單元11的輸入端采集停電信號或輸入緊急停止信號，制動控制輸出單元23的輸出端與馬達制動器的輸入端電連接。具體的，控制信號輸入單元11的輸入端用于引入外接控制信號，通過輸入端(例如1，2端子處)引入制動控制信號(低電平有效)，輸出端提供控制信號電壓(一般為24V);電源輸入單兀21為整流單元22引入電源，電源經整流單元22整流后從制動控制輸出單元23的輸出端輸出至馬達制動器的輸入端。
[0031]為了避免現有技術的制動控制電路中，在出現制動要求時，繼電器12的常開觸點不能及時斷開或無法斷開，從而造成制動控制輸出單元23處無法斷開維持電壓，致使馬達制動器失效，出現馬達無法抱死的情況，在圖2中，本實施例以N=2為例，兩個繼電器12(SP圖2中的第一繼電器KMl和第二繼電器KM2)的線圈并聯連接，兩個繼電器12的觸點串聯連接在電源輸入單元21與整流單元22之間。這樣，相比現有技術，在引入外界的控制信號輸入端處，通過設置一個相同功能的第二繼電器KM2，并將第二繼電器KM2的線圈與第一繼電器KMl的線圈并聯，將第二繼電器KM2的觸點與第一繼電器KMl的觸點串聯在主電路。當第二繼電器KM2或第一繼電器KMl中的其中一個繼電器失效時，另一個繼電器仍將繼續正常工作；而在主模塊中任何一個繼電器的觸點斷開都將使整個主模塊的電路斷開，從而啟動馬達制動器。[0032]繼電器12的觸點包括常開(動合)觸點和常開(動斷)觸點，在無外力作用而處于靜止狀態時，觸點間是斷開狀態的，稱為常開觸點，反之稱為常開觸點。本實施例中，第一繼電器KMl和第二繼電器KM2的觸點均為常開觸點。優選的是，本實施例制動控制電路中兩個繼電器12采用相同的型號。
[0033]為了進一步保障制動控制電路的安全，在整流單元22的輸出端與制動控制輸出單元23的輸入端之間還并聯有續流二極管D6。這樣，當馬達制動器因工作異常而出現浪涌電流時，能通過續流二極管回路放電，而不致于燒壞制動控制電路中的其他元器件。
[0034]同時，為了保證繼電器12的安全，每一繼電器均并聯連接有續流二極管，例如:圖2中與第一繼電器并聯的續流二極管D4和與第二繼電器并聯的續流二極管D5。在制動控制主模塊中，電源輸入單元21的正輸出端和負輸出端與繼電器12的觸點之間設置有保險絲，即電源輸入單元21和整流單元22之間還串聯連接有保險絲Fl和保險絲F2。
[0035]為了解決現有技術制動控制電路中，當整流單元22中的某一元器件老化、損壞或者失效，造成制動控制輸出單元23無法輸出電壓，導致馬達制動器誤生效的情況的發生，本實施例中的整流單元22采用了可插拔式模塊設計，例如:可選用型號為MH-23的整流模塊。其中，MH-23整流模塊的輸入端為200-220V的交流電源，而輸出端為90-115V的直流電源，為馬達制動器提供制動所需電壓。采用可插拔式模塊的整流模塊，不僅能可靠地輸出馬達制動器抱死所需的直流電壓；而且，如若整流模塊發生故障，可方便地進行插拔更換，不僅降低制動控制板整體更換所產生的成本，而且減少由此導致的停機時間。
[0036]本實施例制動控制電路在工作中:當緊急停止鍵按下時，制動控制輸入模塊I中的第一繼電器和第二繼電器的線圈同時失電，第一繼電器和第二繼電器的常開觸點斷開，馬達停止工作，馬達制動器抱死，防止馬達掉落。及時并準確地控制馬達制動器將馬達抱死，這對于垂直方向上的馬達尤其具有重要的作用。
[0037]為了節約制動控制電路的電路板面積，優選該制動控制電路的電路布線采用雙層布線設計，提高電路可靠性；例如:在印刷電路板的上層設計整流模塊的管腳、續流二極管的管腳；在印刷電路板的下層設計保險絲的管腳等。同時，為了使得線路電流增大，可以相應地將線寬做得更寬。
[0038]相比現有技術，本實施例中制動控制電路能將制動控制的失效概率減少為現有技術中制動控制電路的失效概率的2次方。假設繼電器的失效概率為X(0〈X〈1)，則本實施例所示例的制動控制電路的失效概率為X2。
[0039]這里應該理解的是，本實施例的制動控制電路中，不局限于上述的整流模塊的型號，只要能使得整流模塊按圖2所示例的方式可靠地輸出所需規格的直流電壓、方便插拔更換即可；同時不局限于上述的繼電器類型及相關元器件型號、各模塊或單元之間的電路連接方式或電路板安裝形式，只要能使得制動控制電路按圖2所示例的方式根據輸入信號對馬達制動器進行可靠地控制即可。
[0040]本實施例的制動控制電路，采用整流單元模塊化設計，在提高可靠性的同時，還便于更換；采用雙繼電器線圈并聯、觸點串聯的設計，失效概率更低，可靠性更高；另外，還采用在整流單元輸出端并聯續流二極管的設計，能保護整個制動控制電路的安全。進而實現馬達制動控制電路中主電路與控制電路的雙重保護，以達到高可靠性。
[0041]實施例2:[0042]本實施例提供一種制動控制電路，與實施例1相比，本實施例中的繼電器的數量N大于等于3個。
[0043]與實施例1類同，N個繼電器的線圈并聯連接在控制信號輸入單元的輸出端，N個繼電器的觸點串聯連接在電源輸入單元與整流單元之間。同樣優選的是，N個繼電器采用相同的型號；且制動控制電路采用雙層布線設計。
[0044]在本實施例中，采用繼電器多重保護，使得制動控制電路的失效概率為X的(N+1)次方。即隨著繼電器數量的增加，制動控制電路的失效概率將呈下降趨勢；但是，隨著繼電器數量的增加，會相應地增加控制電路的成本。因此，應綜合考慮控制效果與成本之間的利弊，合理選擇繼電器的數量。
[0045]本實施例中制動控制電路的其他電路結構與實施例1中制動控制電路的相應電路結構相同，這里不再贅述。
[0046]實施例1、2中的制動控制電路，相比現有技術中的制動控制電路設計，采用多繼電器線圈并聯、觸點串聯的設計，只要馬達制動器正常、且采用的N個繼電器沒有同時失效的情況下，都能有效地保證馬達制動的可靠性，使馬達制動失效發生的隱患大大減少。
[0047]實施例3:
[0048]本實施例提供一種馬達系統，包括馬達、馬達制動器以及制動控制電路，其中，制動控制電路采用實施例1或實施例2中的制動控制電路。
[0049]該制動控制電路適用于作為TFT-1XD顯示器、汽車等多個產業中使用的機器人或機械手臂的各軸采用的馬達驅動，同時可擴展至其他帶有抱閘功能的馬達制動器的馬達系統中。
[0050]本實施例中的馬達系統，由于采用了高可靠性的制動控制電路，因此能有效保證設備的穩定運行，避免馬達制動失誤對人身造成的傷害，減少對設備和生產所造成的損失，避免了設備維護過程中所發生的設備維護費用。
[0051]可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發明的原理而采用的示例性實施方式，然而本發明并不局限于此。對于本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本發明的精神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種制動控制電路，用于控制連接于馬達上的馬達制動器，包括制動控制輸入模塊以及制動控制主模塊，所述制動控制輸入模塊用于采集停電信號或輸入緊急停止信號，所述制動控制主模塊用于控制所述馬達制動器的起停，其特征在于，所述制動控制輸入模塊包括控制信號輸入單元和N個繼電器，所述繼電器與所述控制信號輸入單元和所述制動控制主模塊電連接，其中，N為大于等于2的整數。
2.根據權利要求1所述的制動控制電路，其特征在于，所述制動控制主模塊包括電源輸入單元、整流單元以及制動控制輸出單元，所述電源輸入單元、所述整流單元以及所述制動控制輸出單元依次電連接，所述制動控制輸出單元的輸出端與所述馬達制動器的輸入端電連接； N個所述繼電器的線圈并聯連接于所述控制信號輸入單元的輸出端，N個所述繼電器的觸點串聯連接在所述電源輸入單元與所述整流單元之間。
3.根據權利要求2所述的制動控制電路，其特征在于，所述電源輸入單元的正輸出端和負輸出端至少各設置有一個所述繼電器的觸點。
4.根據權利要求3所述的制動控制電路，其特征在于，所述電源輸入單元的正輸出端和負輸出端與所述繼電器的觸點之間設置有保險絲。
5.根據權利要求2所述的制動控制電路，其特征在于，所述繼電器的觸點為常開觸點。
6.根據權利要求2所述的制動控制電路，其特征在于，所述整流單元的輸出端與所述制動控制輸出單元的輸入端之間還并聯有續流二極管。
7.根據權利要求2所述的制動控制電路，其特征在于，所述整流單元為可插拔式模塊。
8.根據權利要求1-7任一項所述的制動控制電路，其特征在于，N個所述繼電器采用相同的型號。
9.根據權利要求1-7任一項所述的制動控制電路，其特征在于，所述制動控制電路采用雙層布線設計。
10.一種馬達系統，包括馬達、馬達制動器以及制動控制電路，其特征在于，所述制動控制電路采用權利要求1-9任一項所述的制動控制電路。
【文檔編號】H02P3/24GK103888031SQ201410084132
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月7日 優先權日:2014年3月7日
【發明者】郭惠選, 繆紅林, 芮銀龍, 孫濤 申請人:京東方科技集團股份有限公司, 北京京東方光電科技有限公司