电马达抗阻扭力控制暨电池放电保护电路制造技术

一种电马达抗阻扭力控制暨电池放电保护电路，至少由一推动电马达线路、一电马达工作电流侦测线路、一参考电压产生线路、一电马达最大电流设定线路，及一电马达抗阻扭力设定线路构成，由推动电马达线路接往电马达，且串接电马达工作电流侦测线路，又将电马达最大电流设定线路输入端接至电马达工作电流侦测线路和推动电马达线路之间，并将电马达最大电流设定线路接往集成电路的另一输出端，接往推动电马达线路的闸极控点，且参考电压产生线路的参考电压输出端接往电马达抗阻扭力设定线路。本发明专利技术达到精密扭力的控制，线路简单、成本低廉，精准功能较现有扭力调控电路大幅提升的目的。

Resistance torque control of electric motor and battery discharge protection circuit

An electrical discharge protection circuit of motor resistance torsion control and battery, comprises at least one electric motor drive circuit, motor current detection circuit, a reference voltage generating circuit, an electric motor and a maximum current setting circuit, the electric motor resistance torque setting circuit, driven by electric motor circuit connected to the electric motor, and connected the electric motor current detection circuit, and the electric motor between the maximum current setting circuit input end is connected to the electric motor current sensing circuit and electric motor drive circuit, and the electric motor is connected to the maximum current setting circuit sets into another output circuit, connected to the gate line driving electric motor control point, the reference voltage and the reference voltage generating circuit and the output end is connected with the electric motor resistance torque setting circuit. The invention achieves the control of precise torque; the utility model has the advantages of simple circuit, low cost and precise function, and greatly improves the existing torque regulation circuit.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电马达抗阻扭力控制曁电池放电保护电路。
技术介绍
多电动工具例如电动起子、电动扳手等，其内部皆以直流电马达做 为旋转动力产生元件，驱转螺钉或螺丝锁接连接件到最终迫紧结合位置 时，应以额定的扭力值上紧，才不会因螺锁紧度不足容易松脱，或螺锁 紧度过量挤坏连接件，达到螺锁品管精确的工作要求。而直流电马达旋转做功遇到阻力时，具有转速会受阻降低，使内部 等效阻抗降低、电流增大，输出扭力也随的增大的特性，因此，理论上 电压不变，也不考虑电马达工作温度的影响下，电马达输出遇阻力由轻 负载到重负载的过程中，转速降低，电马达需求的输入功率会升高的特 性(供电电压不变，内部等效阻抗降低，则电流会增加)，能够借由侦测 转速或功率来对应电马达输出扭力，取得调控电马达最大最终旋锁扭力 的依据，而以侦测转速来对应电马达扭力，仍然存在很多变量，加上电 子线路对电马达转速的监控分辨率和实时性都不足，反不如侦测功率变 化来得有连续性，作为监控电马达扭力的因子更为恰当，也因此市面上 就有许多电子式扭力控制设计，就是用一线性线路侦侧流过电马达电流 的大小来对应电马达扭力变化。但是实际运作中，供给电马达的供电电压并非永远是固定的，尤其是使用电池电源的电动工具例如电动螺丝起子(screw driver)、电钻 (drill)、电槌(impact driver)等，以锂电池为例，其电池电压和输 出电流之间，呈一对应曲线，并非只以侦测流经电马达电流的大小，就 能以电子计算处理方式，得出电马达当时正确的功率，况且还有工作温 度此一重要因子，影响电马达效,(不同温度下的电马达，其扭力与电 流的对应曲线就会不同)，使其螺锁扭力调控常常因供电电压变化失准， 极不精确。以电马达的输入功率为调控扭力依据的标的，最理想的方式，莫如 在电马达旋转动态中，随时侦测电压、电流再换算为功率，而要执行这 样的功能，如果使用线性线路则会相当复杂，比较有效的方式应当是使用内含单芯片集成电路的线路，利用(AD， anlog to digital)pin，在动 态中随时侦测电池电压和流过电马达的电流，但在电马达运转过程中， 如同一般逻辑线路电压、电流，普遍存在很多、很大的噪声，非常容易 造成AD pin得到值不对而误判的问题，如果为了降低误判机率，就必须 加上复杂的滤波线路，如此将造成时间延迟，再加上电子计算处理需要 的时间，其实时的反应性就会非常差了。以侦测流经电马达电流，得出电马达当下功率换算成扭力的调控方 式，仍有不够精确的缺点，且随时侦测电压、电流再换算为功率的環辑 线路，仍有实时反应性差的缺点。
技术实现思路
本专利技术所要解决的主要技术问题在于，克服现有技术存在的以侦测 流经电马达电流，得出电马达功率换算成扭力的调控方式，存在不够精 确，且随时侦测电压、电流再换算为功率的逻辑线路，仍有实时反应性 差的缺点，而提供一种电马达抗阻扭力控制暨电池放电保护电路，达到 精密扭力的控制，线路简单、成本低廉，精准功能较现有扭力调控电路 大幅提升的目的。对螺锁的电动工具而言，电马达的功能是将输入的功率转换为一旋 转动能输出对螺丝的旋紧做功，螺丝最后被锁紧的程度会对应电马达最 后输出(等于电马达输入乘上效率)的平均功率。假使我们只以流过电马达的电流来对应需求的扭力，那以最后一小 时段的平均功率(IXV对时间积分)来看，就会因供应电压的不同而不 同，电马达输出的功转换为对螺丝的旋转力量(F)和螺丝旋进距离D的 乘积(FXD)，所以当电马达因输出阻力增大、转速下降，电流增大到达 一设定值后，如果能使供应电马达的电流维持在此设定值，那从电流到 达设定值后的一小段时间内，电马达会因螺丝旋锁阻力而停止，停止后 电马达固定的功率转换为旋转力量'F已不足以使螺丝再进一步旋紧，旋 锁螺丝达到最后紧度。本专利技术人从而思考以下数点进行改进1. 控制线路如果以一个定电流线路(调定限制最大工作电流值) 来控制电马达，螺丝在锁紧末段过程当中，经过电马达的电流到达预设 值后，会以定电流维持住一段时间，在这一小段时间中，螺丝会很快因 阻力停止旋锁，在螺丝最后停止时间点附近，电马达转速很慢，等效内 阻几乎是固定的，所以只要以固定的电流控制，电马达在很低的转速时， 其输出几乎处于固定的平均功率，而跟供电电压无关，在定电流线路下， 不论供应电压是多少，多余的功率将耗损在电路中的半导体开关上， 螺丝最后被锁紧的程度，可以只对应流过电马终的电流(扭力对应电流 的曲线)即可，所以以定电流线路扭力就可以排除供电电压的影响。2. 如前所述，电马达运转时会产生很多很大的噪声干扰AD pin抓正 确电流、电压值，而产生误判，以线性线路来侦测电马达电流，以达到 定电流管制是最好的方式。3. 温度此一因子，亦会影响电马达效率，在不同温度下的电马达扭 力与电流的对应曲线，就会有不同的扭力值设定及显示，因应温度带来 电马达扭力与电流复杂的对应曲线变化，以一微处理器作为指挥中心来 处理电马达工作温度，实时选出正确的对应曲线，是最恰当的。4. 再者，以定电流线路架构加上微处理器也可执行电池过电流保护 功能，于控制线路预先侦测电池电压，在内建数据中找出容许的最大电 流(类似需求的扭力)加以管制，就可以防止电池过电流放电。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种电马达抗阻扭力控制暨电池放电保护电路，其特征在于至少由一推动电马达线路、 一电马达工作电流侦测线路、 一参考电压产生线 路、 一电马达最大电流设定线路，及一电马达抗阻扭力设定线路构成， 由推动电马达线路接往电马达，且串接电马达工作电流侦测线路，又于 将电马达最大电流设定线路输入端接至电马达工作电流侦测线路和推动 电马达线路之间，并将电马达最大电流设定线路接往集成电路的另一输 出端，接往推动电马达线路的闸极控点，且参考电压产生线路的参考电 压输出端接往电马达抗阻扭力设定'线路。前述的电马达抗阻扭力控制暨电池放电保护电路，其中推动电马达线路是以一二极管并连电马达，再以一半导体功率元件串接在电马达和 电马达工作电流侦测线路之间，且该半导体功率元件的闸极接往电马达 最大电流设定线路。前述的电马达抗阻扭力控制暨电池放电保护电路，其中参考电压产 生线路与电马达抗阻扭力设定线路是以可变电阻一端接往电马达最大电 流设定线路对应端，及经由第十四电阻连接供电电压，而可变电阻接往 电马达最大电流设定线路另端接地。前述的电马达抗阻扭力控制暨电池放电保护电路，其中可变电阻的 调控部位为手转钮。 .前述的电马达抗阻扭力控制暨电池放电保护电路，其中可变电阻的 调控部位为拨杆。前述的电马达抗阻扭力控制暨电池放电保护电路，其中电马达工作 电流侦测线路为一低欧姆值功率电阻。前述的电马达抗阻扭力控制暨电池放电保护电路，其中半导体功率元件为金属半导体场效晶体管(M0SFET)。前述的电马达抗阻扭力控制暨电池放电保护电路，其中半导体功率 元件为双极性功率晶体管。前述的电马达最大电流设定线路，其中电马达最大电流设定线路由 两组运算放大线路组成，第一组运算放大电路由第一运算放大器负输入 端接地；正输入端和输出端之间，并接第二电阻、第一电容，且正输入 端串接第一电阻接到电马达工作电流侦测线路和推动电马达线路之间，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电马达抗阻扭力控制暨电池放电保护电路，其特征在于：至少由一推动电马达线路、一电马达工作电流侦测线路、一参考电压产生线路、一电马达最大电流设定线路，及一电马达抗阻扭力设定线路构成，由推动电马达线路接往电马达，且串接电马达工作电流侦测线路，又于将电马达最大电流设定线路输入端接至电马达工作电流侦测线路和推动电马达线路之间，并将电马达最大电流设定线路接往集成电路的另一输出端，接往推动电马达线路的闸极控点，且参考电压产生线路的参考电压输出端接往电马达抗阻扭力设定线路。

【技术特征摘要】
1.一种电马达抗阻扭力控制暨电池放电保护电路，其特征在于至少由一推动电马达线路、一电马达工作电流侦测线路、一参考电压产生线路、一电马达最大电流设定线路，及一电马达抗阻扭力设定线路构成，由推动电马达线路接往电马达，且串接电马达工作电流侦测线路，又于将电马达最大电流设定线路输入端接至电马达工作电流侦测线路和推动电马达线路之间，并将电马达最大电流设定线路接往集成电路的另一输出端，接往推动电马达线路的闸极控点，且参考电压产生线路的参考电压输出端接往电马达抗阻扭力设定线路。2.根据权利要求l所述的电马达抗阻扭力控制暨电池放电保护电 路，其特征在于所述推动电马达线路是以一二极管并连电马达，再以 一半导体功率元件串接在电马达和电马达工作电流侦测线路之间，且该 半导体功率元件的闸极接往电马达最大电流设定线路。3. 根据权利要求l所述的电马达抗阻扭力控制暨电池放电保护电路， 其特征在于所述参考电压产生线路与电马达抗阻扭力设定线路是以可 变电阻一端接往电马达最大电流设定线路对应端，及经由第十四电阻连 接供电电压，而可变电阻接往电马达最大电流设定线路另端接地。4. 根据权利要求3所述的电马达抗阻扭力控制暨电池放电保护电路，其特征在于所述可变电阻的调控部位为手转钮。5. 根据权利要求3所述的电马达抗阻扭力控制暨电池放电保护电路， 其特征在于所述可变电阻的调控部位为拨杆。6. 根据权利要求l所述的电马达抗阻扭力控制暨电池放电保护电路， 其特征在于所述电马达工作电流侦测线路为一低欧姆值功率电阻。7. 根据权利要求2所述的电马达抗阻扭力控制暨电池放电保护电路，其特征在于所述半导体功率元件为金属半导体场效晶体管(M0SFET)。8. 根据权利要求2所述的电马达抗阻扭力控制暨电池放电保护电路，其特征在于所述半导体功率元件为双极性功率晶体管。9. 根据权利要求2所述的电马达最大电流设定线路，其特征在于所述电马达最大电流设定线路由两组运算放大线路组成，第一组运算放大电路由第一运算放大器负输入端接地；正输入端和输出端之间，并接 第二电阻、第一电容，且正输入端串接第一电阻接到电马达工作电流侦 测线路和推动电马达线路之间，又于第一运算放大器输出端串接第三电 阻经第二电容接地，于第二电容和第三电阻之间，叉连接到第二组运算 放大电路，而第二组运算放大电路即以第二运算放大器正输入端接往第 三电阻；负输入端接经参考电压产生线路，接受参考电压产生线路传来 的参考电压，第二运算放大器输出端串接第二晶体管基极，而第二晶体 管射极接地，第二晶体管集极接往半导体功率元件闸极。10. —种电马达抗阻扭力控制暨电池放电保护电路，其特征在于 主要由一推动电马达线路、 一电马达工作电流侦测线路、 一参考电压产 生线路、 一电马达最大电流设定线路、 一电马达抗阻扭力设定线路、一 讯息输出线路、 一稳压供电线路，及一控制线路构成，由稳压供电线路 输出供电电压，而由控制线路以集成电路负责向讯息侦测来源探读、处 理、命令控制扭力执行所有功能，将参考电压产生线路、电马达最大电 流设定线路、电马达工作温度侦测线路，与电马达抗阻扭力设定线路的 输出端，分别接至集成电路对应输入接点，且集成电路分别对推动电马 达线路，参考电压产生线路传讯控制，并向讯息输出线路输出实时的电 马达扭力数值，而推动电马达线路接往电马达，且串接电马达工作电流 侦测线路，又于将电马达最大电流设定线路输入端接至电马达工作电流 侦测线路，和推动电马达线路之间，并将电马达最大电流设定线路接往 集成电路的另一输出端，接往推动电马达线路的闸极控点。11. 根据权利要求10所述的电马达抗阻扭力控制暨电池放电保护电 路，其特征在于所述推动电马达线路是以一二极管并连电马达，再以一半导体功率元件串接在电马达和电马达工作电流侦测线路之间，且该 半导体功率元件的闸极接往电马达最大电流设定线路，及控制线路对应 输出端。12. 根据权利要求10所述的电马达抗阻扭力控制暨电池放电保护电路，其特征在于所述电马达抗阻扭力设定线路为具有供手调外露调旋钮的可变电阻，接在参考电压产生线路参考电压输入端。13. 根据权利要求10所述的电马达抗阻扭力控制暨电池放电保护电路，其特征在于所述电马达工作电流侦测线路为一低欧姆值功率电阻。14. 根据权利要求10所述的电马达抗阻扭力控制暨电池放电保护电路，其特征在于所述扭力设定线路、讯息输出线路，及控制线路完全 整合在单一控制面板内。15. 根据权利要求10所述的电马达抗阻扭力控制暨电池放电保护电路，其特征在于所述扭力设定线路为数字逻辑按控调变扭力的调控接 口结构。16. 根据权利要求10所述的电马达抗阻扭力控制暨电池放电保护电路，其特征在于所述讯息输出线路为完全取代扭力设定线路实体，具 触控调整扭力设定的显示屏幕调控接口结构。17. 根据权利要求10所述的电马达抗阻扭力控制暨电池放电保护电 路，其特征在于所述参考电压产生线路由第一晶体管的基极串接第六 电阻接至控制线路对应输出端；集极串接第五电阻至电马达最大电流设 定线路对应接点；射极接地，又于第一晶体管与第六电阻之间，叉接第 七电阻，并于第五电阻至控制线路对应输入端叉分接第三电容接地，及 叉接第四电阻R4连接供电电压。18. 根据权利要求10所述的电马达抗阻扭力控制暨电池放电保护电 路，其特征在于所述电马达抗阻扭力设定线路是以可变电阻一端接往 控制线路对应输入端，及经由第十四电阻连接供电电压，而可变电阻接 往控制线路另端接地。19. 根据权利要求10所述的电马达抗阻扭力控制暨电池放电保护电 路，其特征在于所述讯息输出线路为STN规格的显示幕加上驱动晶体管、接口和控制线路连结而成。20. 根据权利要求10所述的电马达抗阻扭力控制暨电池放电保护电路，其特征在于所述稳压供电线路由第十六电阻串接第四电容接地， 且第四电容连接第十六电阻之间，叉接齐纳二极管接地，且另叉接到控 制线路对应输入供电电压接点。21. 根据权利要求ll所述的电马达抗阻扭力控制暨电池放电保护电路，其特征在于所述电马达最大电流设定线路由两组运算放大线路组 成第一组运算放大电路是由第一运...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏成榖，
申请(专利权)人：车王电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]