一种电磁铁保护电路及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种电磁铁保护电路及其控制方法，属于电学技术领域。所述电磁铁保护电路包括微处理器U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、快恢复保险丝F1、P沟道MOSFET Q1、P沟道MOSFET Q2、三极管Q3、三极管Q4、二极管D1、钳位二极管D2、钳位二极管D3和电磁铁B1；所述控制方法通过调节Brake_L和Brake_H的占空比，能够控制施加在电磁铁B1上的平均电压大小，从而控制施加在电磁铁B1上的电流大小，可以满足各种电磁铁B1的需求，无需重新设计电路。本发明专利技术能够根据不同电磁铁或者同一电磁铁不同的工作状态产生不同大小的电流，且当电磁铁出现故障时候，能够第一时间对电路采取保护措施。

An Electromagnet Protection Circuit and Its Control Method

【技术实现步骤摘要】
一种电磁铁保护电路及其控制方法
本专利技术属于电学
，涉及一种电路及其控制方法，具体是指一种电磁铁保护电路及其控制方法。
技术介绍
电磁铁是机器人、数控机床等电气机构中的核心控制机构，常规的电磁铁是由含铁芯的线圈组成，当其中无电流通过时，铁芯被弹簧或弹片等机械件顶出或者磁铁吸附，当电磁铁通过较大的电流时，铁芯被线圈电磁力吸附，从而克服弹簧或弹片阻力或磁铁吸力，铁芯吸入线圈中。当前的电磁铁电路及控制方法存在的问题如下：1、在发送电磁铁指令后，电磁铁中的电流大小不再改变，无法根据电磁铁实际工作状态作调整，由于电磁铁克服弹簧弹力或者磁铁吸力瞬间要求的电流较大，因此这种情况下，始终维持一个较大的电流很容易让电磁铁发热从而导致电磁铁寿命缩短或者烧毁。2、当由于电磁铁或者电路故障导致电磁铁出现过流时，无法对电磁铁进行保护控制，从而无法针对该状况采取应对措施。3、传统的电磁铁控制电路加载在电磁铁上的电流恒定，无法根据不同电磁铁或同一电磁铁不同状态来作出调整，通用性不强。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种电磁铁保护电路及其控制方法，可以根据不同电磁铁或者同一电磁铁不同工作状态来控制通过电磁铁线圈的电流大小，当电磁铁出现故障时，第一时间采取应对措施。本专利技术提供一种电磁铁保护电路，包括微处理器U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、快恢复保险丝F1、P沟道MOSFETQ1、P沟道MOSFETQ2、三极管Q3、三极管Q4、二极管D1、钳位二极管D2、钳位二极管D3和电磁铁B1；微处理器U1具有三个端口，其中GPIO_0端口用于输出Brake_L信号，GPIO_1端口用于输出Brake_H信号，ADC_0端口用于检测Brake_Current处电压值。GPIO_0端口与三极管Q3的基极之间连接电阻R6，三极管Q3的基极与三极管Q3的发射极之间连接电阻R9，发射极接地GND；三极管Q3的集电极与Q1的栅级之间连接电阻R2，与电源VCC之间连接电阻R1；Q1的源极接电源VCC，Q1的漏极连接D1的阳极，D1的阴极通过F1连接电磁铁B1输入端。电磁铁B1的输出端连接电阻R7后接地GND；优选的，在电磁铁B1的输出端通过U2连接ADC_0端口，ADC_0端口连接二极管D3的阴极和D2的阳极，D3的阳极接地，D2的阴极接3.3V电源。GPIO_1端口与三极管Q4的基极之间连接电阻R5，三极管Q4的基极与三极管Q4的发射极之间连接电阻R8，发射极接地GND；三极管Q4的集电极串接R4和R3后接电源正极VP+；R3和R4之间连接Q2的栅极，Q2的源极接电源正极VP+，Q2的漏极接D1的阴极。本专利技术还提供一种电磁铁控制方法，所述控制方法包括如下步骤：1、原始状态，电磁铁B1中无任何电流通过，电磁铁B1内的铁芯被弹簧或弹片弹起或磁铁吸附，位于线圈外。2、吸附状态，Brake_H和Brake_L交替产生高低电平脉冲序列，使得电磁铁B1中可以产生短时较大的电流而又不至于烧坏电磁铁B1，由此产生较大的力，从而使得电磁铁B1中的铁芯被吸附，位于线圈内。3、维持状态，当电磁铁B1的铁芯被吸附后，Brake_L保持为高电平，Brake_H则为低电平，由于VCC电压较小(小于15V)，则流过电磁铁B1的电流较小(小于1A)，产生的电磁力较小，从而使得电磁铁B1的吸附状态被维持。4、掉电状态，Brake_L和Brake_H均为低电平，从而使得电磁铁B1中没有电流，电磁铁内铁芯被弹簧弹起，恢复原始状态。本专利技术的优点在于：本专利技术所提供的电磁铁保护电路及控制方法，能够根据不同电磁铁或者同一电磁铁不同的工作状态产生不同大小的电流，且当电磁铁出现故障时候，能够第一时间对电路采取保护措施。附图说明图1为本专利技术所提供的一种电磁铁保护电路的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术所提供的一种电磁铁控制和保护电路及电磁铁控制和保护方法作进一步说明。如图1所示，本专利技术首先提供的一种电磁铁保护电路，包括微处理器U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、快恢复保险丝F1、P沟道MOSFETQ1、P沟道MOSFETQ2、三极管Q3、三极管Q4、二极管D1、钳位二极管D2、钳位二极管D3和电磁铁B1。其中R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8和R9为电阻，F1为快恢复保险丝，Q1和Q2为P沟道MOSFET，Q3和Q4为NPN三极管，D1为二极管，D2、D3为钳位二极管，U1为微处理器，U2为电压放大、跟随电路，其中U2根据需要选择性加入或不加。所述的微处理器U1具有两路I/O信号Brake_L和Brake_H，用来控制电磁铁B1。当Brake_L电平为高时，Q3导通，从而使得Q1导通，这样VCC回路电流通过D1和F1到电磁铁B1；当Brake_H为高时，Q4导通，从而使得Q2导通，这样VP+回路电流通过D1和F1到电磁铁B1。其中，VCC电压为3.3V-15V，VP+电压为24V-65V之间。如图1所示，本专利技术提供的一种电磁铁保护电路，选择微处理器U1型号为TMS320F28379的芯片，所述微处理器U1具有三个端口，其中GPIO_0端口用于输出Brake_L信号，GPIO_1端口用于输出Brake_H信号，ADC_0端口用于检测Brake_Current处电压值。GPIO_0端口与三极管Q3的基极之间连接电阻R6，三极管Q3的基极与三极管Q3的发射极之间连接电阻R9，发射极接地GND；三极管Q3的集电极与Q1的栅级之间连接电阻R2，与电源VCC之间连接电阻R1；Q1的源极接电源VCC，Q1的漏极连接D1的阳极，D1的阴极通过F1连接电磁铁B1输入端。电磁铁B1的输出端连接电阻R7后接地GND；优选的，在电磁铁B1的输出端通过U2连接ADC_0端口，ADC_0端口连接二极管D3的阴极和D2的阳极，D3的阳极接地，D2的阴极接3.3V电源。GPIO_1端口与三极管Q4的基极之间连接电阻R5，三极管Q4的基极与三极管Q4的发射极之间连接电阻R8，发射极接地GND；三极管Q4的集电极串接R4和R3后接电源正极VP+；R3和R4之间连接Q2的栅极，Q2的源极接电源正极VP+，Q2的漏极接D1的阴极。上述保护电路可以实现对电磁铁B1控制，控制方法如下：1、原始状态，电磁铁B1中无任何电流通过，电磁铁B1内的铁芯被弹簧或弹片弹起或磁铁吸附。2、吸附状态，Brake_H和Brake_L交替产生高低电平脉冲序列，使得电磁铁B1中可以产生短时较大的电流而又不至于烧坏电磁铁B1，由此产生较大的力，从而使得电磁铁B1中的铁芯被吸附。3、维持状态，当电磁铁B1的铁芯被吸附后，Brake_L保持为高电平，Brake_H则为低电平，由于VCC电压较小，则流过电磁铁B1的电流较小，产生的电磁力较小，从而使得电磁铁B1的吸附状态被维持。4、掉电状态，Brake_L和Brake_H均为低电平，从而使得电磁铁B1中没有电流，电磁铁内铁芯被弹簧弹起，恢复原始状态。由于在吸附状态和维持状态电磁铁B1的电流不同，因此，该控制方式及电路解决了常规电磁铁发送指令后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电磁铁保护电路，其特征在于：包括微处理器U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、快恢复保险丝F1、P沟道MOSFET Q1、P沟道MOSFET Q2、三极管Q3、三极管Q4、二极管D1、钳位二极管D2、钳位二极管D3和电磁铁B1；微处理器U1具有三个端口，其中GPIO_0端口用于输出Brake_L信号，GPIO_1端口用于输出Brake_H信号，ADC_0端口用于检测Brake_Current处电压值；GPIO_0端口与三极管Q3的基极之间连接电阻R6，三极管Q3的基极与三极管Q3的发射极之间连接电阻R9，发射极接地GND；三极管Q3的集电极与Q1的栅级之间连接电阻R2，与电源VCC之间连接电阻R1；Q1的源极接电源VCC，Q1的漏极连接D1的阳极，D1的阴极通过F1连接电磁铁B1输入端；电磁铁B1的输出端连接电阻R7后接地GND；ADC_0端口连接钳位二极管D3的阴极和钳位D2二极管的阳极，钳位二极管D3的阳极接地，钳位二极管D2的阴极接3.3V电源；GPIO_1端口与三极管Q4的基极之间连接电阻R5，三极管Q4的基极与三极管Q4的发射极之间连接电阻R8，发射极接地GND；三极管Q4的集电极串接R4和R3后接电源正极VP+；R3和R4之间连接Q2的栅极，Q2的源极接电源正极VP+，Q2的漏极接D1的阴极。...

【技术特征摘要】
1.一种电磁铁保护电路，其特征在于：包括微处理器U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、快恢复保险丝F1、P沟道MOSFETQ1、P沟道MOSFETQ2、三极管Q3、三极管Q4、二极管D1、钳位二极管D2、钳位二极管D3和电磁铁B1；微处理器U1具有三个端口，其中GPIO_0端口用于输出Brake_L信号，GPIO_1端口用于输出Brake_H信号，ADC_0端口用于检测Brake_Current处电压值；GPIO_0端口与三极管Q3的基极之间连接电阻R6，三极管Q3的基极与三极管Q3的发射极之间连接电阻R9，发射极接地GND；三极管Q3的集电极与Q1的栅级之间连接电阻R2，与电源VCC之间连接电阻R1；Q1的源极接电源VCC，Q1的漏极连接D1的阳极，D1的阴极通过F1连接电磁铁B1输入端；电磁铁B1的输出端连接电阻R7后接地GND；ADC_0端口连接钳位二极管D3的阴极和钳位D2二极管的阳极，钳位二极管D3的阳极接地，钳位二极管D2的阴极接3.3V电源；GPIO_1端口与三极管Q4的基极之间连接电阻R5，三极管Q4的基极与三极管Q4的发射极之间连接电阻R8，发射极接地GND；三极管Q4的集电极串接R4和R3后接电源正极VP+；R3和R4之间连接Q2的栅极，Q2的源极接电源正极VP+，Q2的漏极接D1的阴极。2.根据权利要求1所述的一种电磁铁保护电路，其特征在于：在电磁铁B1的输出端通过U2连接ADC_0端口。3.根据权利要求1所述的一种电磁铁保护电路的电磁铁控制方法，其特征在于：所述控制方法包括如下步骤：第一步、原始状态，电磁铁B1中无任何电流通过，电磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨砾，李庚益，胡永璐，程小猛，陈宏伟，
申请(专利权)人：中科新松有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31