專利名稱：一種電動工具制動控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動工具的控制方法，尤其是一種電動工具制動(俗稱剎車)控制方法，屬于電動工具技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
手電鉆之類的電動工具使用時(shí)，在啟動、停止以及換向等操作時(shí)均需要經(jīng)過制動過程。申請?zhí)枮?01210262057. x的中國發(fā)明專利申請公開了《一種電動工具調(diào)速控制裝置及控制方法》，該發(fā)明當(dāng)需要正反轉(zhuǎn)控制時(shí)，只要兩對應(yīng)按鈕的手指分別加力即可，而需要調(diào)速時(shí)，只要加力的手指控制力度即可，十分方便，并且在整個(gè)操作過程中，不用改變握持姿態(tài)，因此可以確保安全。此類電動工具的電機(jī)驅(qū)動電路含有至少四只場效應(yīng)管，其中電源正極經(jīng)正轉(zhuǎn)前置場效應(yīng)管后，由電機(jī)的正極至負(fù)極，再通過正轉(zhuǎn)后置場效應(yīng)管至電源負(fù)極構(gòu)成正轉(zhuǎn)回路，電源正極經(jīng)反轉(zhuǎn)前置場效應(yīng)管后，由電機(jī)的負(fù)極至正極，再通過反轉(zhuǎn)后置場效應(yīng)管至負(fù)極構(gòu)成反轉(zhuǎn)回路。其控制電路含有正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)輸入檢測端分別接正反轉(zhuǎn)控制按鈕信號輸出端的微處理器，該微處理器的正、反轉(zhuǎn)導(dǎo)通信號輸出端通過驅(qū)動芯片分別接各場效應(yīng)管的受控端。當(dāng)需要制動時(shí)，只要微處理器按需向相應(yīng)的場效應(yīng)管輸出使正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)回路截止的持續(xù)制動控制信號即可。在實(shí)踐中申請人發(fā)現(xiàn)，由于電動工具使用時(shí)的啟停、換向操作十分頻繁，微處理器只簡單輸出持續(xù)制動控制信號雖然可以起到制動作用，但場效應(yīng)管的發(fā)熱嚴(yán)重，尤其當(dāng)環(huán)境溫度較高時(shí)，不僅容易因器件不穩(wěn)定而影響制動效果，而且明顯縮短了器件的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提出一種可以有效降低制動溫升的電動工具制動控制方法，從而使其具有理想的制動穩(wěn)定性，并延長器件的使用壽命。為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明的電動工具制動控制方法，在電源正極分別經(jīng)正、反轉(zhuǎn)前置場效應(yīng)管后通過電機(jī)及相應(yīng)的正、反轉(zhuǎn)后置場效應(yīng)管至電源負(fù)極的驅(qū)動回路中，各場效應(yīng)管的受控端分別與控制電路中微處理器相應(yīng)控制信號的驅(qū)動輸出端相連，所述微處理器的兩開關(guān)信號輸入端分別接開關(guān)組件的正反轉(zhuǎn)控制信號輸出端，并且所述微處理器的溫度信號輸入端接位于場效應(yīng)管附近溫度傳感器的溫度信號輸出端；所述微處理器的制動控制至少含有如下基本步驟
第一步、開機(jī)后，判斷輸入的正反轉(zhuǎn)控制信號是否大于預(yù)定值，如否則說明操作者沒有發(fā)出需要制動信號，繼續(xù)判斷，如是則說明收到制動信號，進(jìn)行下一步；
第二步、判斷輸入的溫度信號是否小于上限閾值，如否則說明已超溫，直接控制停機(jī)斷電；如是則進(jìn)行下一步；
第三步、輸出包括實(shí)現(xiàn)間歇制動脈沖在內(nèi)的制動控制信號，直至停機(jī)斷電。以上過程根據(jù)場效應(yīng)管的溫度選擇合理的制動模式，當(dāng)溫度過高時(shí)，迅速斷電停機(jī)，從而以最快的速度降溫；當(dāng)溫度較高時(shí)，以脈沖控制實(shí)現(xiàn)間隔制動，有效抑制溫升。這樣，可以有效控制場效應(yīng)管制動時(shí)的溫升，從而使電動工具的制動性能穩(wěn)定可靠，并延長其使用壽命。在上述基本步驟的基礎(chǔ)上，更好的控制步驟為
第一步、開機(jī)后，判斷輸入的正反轉(zhuǎn)控制信號是否大于預(yù)定值，如否則說明操作者沒有發(fā)出需要制動信號，繼續(xù)判斷，如是則說明收到制動信號，進(jìn)行下一步；
第二步、判斷輸入的溫度信號是否小于上限閾值，如否則說明已超溫，直接控制停機(jī)斷電；如是則進(jìn)行下一步；
第三步、判斷輸入的溫度信號是否小于處于上限閾值與下限閾值之間的中間值，如否則說明溫度較高，輸出包括實(shí)現(xiàn)間歇制動第一脈沖在內(nèi)的制動控制信號，直至停機(jī)斷電；如是則進(jìn)行下一步；
第四步、判斷輸入的溫度信號是否小于下限閾值，如否則說明溫度有些高，輸出包括實(shí)現(xiàn)間歇制動第二脈沖在內(nèi)的制動控制信號，所述第二脈沖的頻率低于所述第一脈沖的頻率；如是則說明溫度較低，進(jìn)行下一步；
第五步、輸出包括第三制動信號在內(nèi)的制動控制信號，所述第三制動信號的頻率低于所述第二脈沖的頻率，直至停機(jī)斷電。以上過程根據(jù)場效應(yīng)管的溫度選擇合理的制動模式，當(dāng)溫度過高時(shí)，迅速斷電停機(jī)，從而以最快的速度降溫；當(dāng)溫度較高時(shí)，以相對較多的間隔制動，從而有效抑制溫升；當(dāng)溫度有些高時(shí)，以相對較少的間隔制動，從而適當(dāng)抑制溫升；當(dāng)溫度不高時(shí)，以更少的間隔乃至持續(xù)制動即可。這樣，可以有效控制不同環(huán)境溫度、散熱條件，場效應(yīng)管制動時(shí)的溫升，從而進(jìn)一步使電動工具的制動性能穩(wěn)定可靠，并延長其使用壽命。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電路原理圖。圖2為圖1實(shí)施例微處理器的控制邏輯圖。圖3為圖1實(shí)施例的微處理器輸出波形示意圖(反轉(zhuǎn)制動可依此類推)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一
本實(shí)施例的電動工具為一種電鉆(參見201210262057. X)，其中含有圖1所示的電路，電源正極B+經(jīng)正轉(zhuǎn)前置場效應(yīng)管Q3，通過電機(jī)正極M+至負(fù)極M-后，由正轉(zhuǎn)后置場效應(yīng)管Ql至電源負(fù)極B-，構(gòu)成正轉(zhuǎn)驅(qū)動回路，電源正極B+經(jīng)反轉(zhuǎn)前置場效應(yīng)管Q4，通過電機(jī)負(fù)極M-至正極M+后，由反轉(zhuǎn)后置場效應(yīng)管Q2至電源負(fù)極B-,構(gòu)成反轉(zhuǎn)驅(qū)動回路。各場效應(yīng)管的受控端PWMl—PWM4分別與控制電路中微處理器U3相應(yīng)控制信號的驅(qū)動輸出端相連。該微處理器的兩開關(guān)信號輸入端VR1_AD、VR2_AD分別接正反轉(zhuǎn)控制按鈕VR1、VR2的信號輸出端，并且其溫度信號輸入端NTC2_AD接位于場效應(yīng)管附近集中式散熱器上溫度傳感器T2的溫度信號輸出端。使用該電鉆時(shí)，微處理器U2如圖2所示，按以下步驟實(shí)現(xiàn)制動控制第一步、開機(jī)后，先判斷控制按鈕的輸入信號VRl或VR2是否小于預(yù)定阻值75K，如否，則說明正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)控制按鈕沒被觸發(fā)，保持待機(jī)狀態(tài)；如是，則說明正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)控制按鈕已被觸發(fā)，此時(shí)向Q3、Q1或Q4、Q2輸出高電平，導(dǎo)通正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)驅(qū)動電路，使電機(jī)輸出所需旋向的扭矩；電機(jī)轉(zhuǎn)動后，接著判斷控制按鈕的輸入信號VRl或VR2是否大于預(yù)定值100K，如否則說明操作者沒有發(fā)出需要制動信號，繼續(xù)判斷，如是則說明操作者開始松開按鈕，希望停機(jī)或換向，產(chǎn)生了制動信號，因此進(jìn)行下一步；
第二步、判斷輸入的溫度信號T2是否小于上限閾值100°C，如否則說明場效應(yīng)管已出現(xiàn)超溫現(xiàn)象，直接控制停機(jī)斷電，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，其波形如圖3A1或A2區(qū)域所示，正轉(zhuǎn)時(shí)控制信號PWMl、PWM3由高電平轉(zhuǎn)換為低電平，PWM2、PWM4始終處于低電平，反轉(zhuǎn)時(shí)PWM2、PWM4由高電平轉(zhuǎn)換為低電平，PWMU PWM3始終處于低電平，實(shí)現(xiàn)停機(jī)；如是則說明場效應(yīng)管溫度處在可容忍范圍，因此進(jìn)行下一步；
第三步、判斷輸入的溫度信號T2是否小于中間值70°C (該中間值處于上限閾值與下限閾值之間)，如否則說明溫度較高，輸出包括第一脈沖的制動控制信號——圖3的BI區(qū)域PWM2或B2區(qū)域的PWMl，分別與相應(yīng)的PWMl或PWM2高電平共同實(shí)現(xiàn)間歇制動，直至停機(jī)斷電，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)；如是則進(jìn)行下一步；
第四步、判斷輸入的溫度信號是否小于下限閾值40°C，如否則說明溫度有些高，輸出包括第二脈沖的制動控制信號——圖3的Cl區(qū)域PWM2或C2區(qū)域的PWMl，分別與相應(yīng)的PWMl或PWM2高電平共同實(shí)現(xiàn)間歇制動，直至停機(jī)斷電，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)；此第二脈沖制動信號的頻率低于第一脈沖制動信號，但兩者累積脈寬相等，因此制動效果基本一致；如是則說明溫度較低，進(jìn)行下一步；
第五步、輸出包括第三制動信號的制動控制信號，該制動信號既可以是持續(xù)制動控制信號，也可以是第三脈沖——圖3的Dl區(qū)域PWM2或D2區(qū)域PWMl，分別與相應(yīng)的PWMl或PWM2高電平共同實(shí)現(xiàn)間歇制動，直至停機(jī)斷電，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)；該第三脈沖制動信號的頻率小于第二脈沖制動信號，但兩者累積脈寬相等，因此制動效果不變，直至停機(jī)斷電，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。以上過程，由反轉(zhuǎn)后置場效應(yīng)管與正轉(zhuǎn)后置場效應(yīng)管配合完成，也可以由反轉(zhuǎn)前置場效應(yīng)管與正轉(zhuǎn)前置場效應(yīng)管配合完成。本實(shí)施例進(jìn)一步的完善是，多次制動的相鄰兩次中，前次制動過程由反轉(zhuǎn)后置場效應(yīng)管與正轉(zhuǎn)后置場效應(yīng)管配合實(shí)現(xiàn)，后次制動過程由反轉(zhuǎn)前置場效應(yīng)管與正轉(zhuǎn)前置場效應(yīng)管配合實(shí)現(xiàn)，這樣循環(huán)切換可以使各場效應(yīng)管的溫度趨于均衡。試驗(yàn)證明，本實(shí)施例具有如下顯著優(yōu)點(diǎn)
1)采用“脈沖制動”即使溫度溫度較高，也能有效抑制MOS管的溫升，從而保護(hù)了相關(guān)器件；
2)即使操作時(shí)頻繁正、反轉(zhuǎn)切換，也能由于通過合理的“脈沖制動”以及交替剎車抑制MOS管的溫度，減少發(fā)熱，從而確保了機(jī)器的操控可靠性；
3)通過對溫度的監(jiān)控選擇不同頻率脈寬進(jìn)行制動確保了器件始終處于安全可靠狀態(tài)，避免了操作危險(xiǎn)，同時(shí)延長了使用壽命。除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式。例如，溫度控制的梯次還可以進(jìn)一步細(xì)化；場效應(yīng)管不限于四只，也可以是三對六只；電機(jī)不限于有刷電機(jī)，也可以是無刷電機(jī)。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種電動工具制動控制方法，在電源正極分別經(jīng)正、反轉(zhuǎn)前置場效應(yīng)管后通過電機(jī)及相應(yīng)的正、反轉(zhuǎn)后置場效應(yīng)管至電源負(fù)極的驅(qū)動回路中，各場效應(yīng)管的受控端分別與控制電路中微處理器相應(yīng)控制信號的驅(qū)動輸出端相連，所述微處理器的兩開關(guān)信號輸入端分別接開關(guān)組件的正反轉(zhuǎn)控制信號輸出端，并且所述微處理器的溫度信號輸入端接位于場效應(yīng)管附近溫度傳感器的溫度信號輸出端；所述微處理器的制動控制至少含有如下步驟:第一步、開機(jī)后，判斷輸入的正反轉(zhuǎn)控制信號是否大于預(yù)定值，如否則繼續(xù)判斷，如是則進(jìn)行下一步；第二步、判斷輸入的溫度信號是否小于上限閾值，如否則直接控制停機(jī)斷電；如是則進(jìn)行下一步；第三步、輸出包括實(shí)現(xiàn)間歇制動脈沖在內(nèi)的制動控制信號，直至停機(jī)斷電。
2.一種電動工具制動控制方法，在電源正極分別經(jīng)正、反轉(zhuǎn)前置場效應(yīng)管后通過電機(jī)及相應(yīng)的正、反轉(zhuǎn)后置場效應(yīng)管至電源負(fù)極的驅(qū)動回路中，各場效應(yīng)管的受控端分別與控制電路中微處理器相應(yīng)控制信號的驅(qū)動輸出端相連，所述微處理器的兩開關(guān)信號輸入端分別接開關(guān)組件的正反轉(zhuǎn)控制信號輸出端，并且所述微處理器的溫度信號輸入端接位于場效應(yīng)管附近溫度傳感器的溫度信號輸出端；所述微處理器的制動控制至少含有如下步驟:第一步、開機(jī)后，判斷輸入的正反轉(zhuǎn)控制信號是否大于預(yù)定值，如否則繼續(xù)判斷，如是則進(jìn)行下一步；第二步、判斷輸入的溫度信號是否小于上限閾值，如否則直接控制停機(jī)斷電；如是則進(jìn)行下一步；第三步、判斷輸入的溫度信號是否小于處于上限閾值與下限閾值之間的中間值，如否則輸出包括實(shí)現(xiàn)間歇制動第一脈沖在內(nèi)的制動控制信號，直至停機(jī)斷電；如是則進(jìn)行下一步；第四步、判斷輸入的溫度信號是否小于下限閾值，如否則輸出包括實(shí)現(xiàn)間歇制動第二脈沖在內(nèi)的制動控制信號，所述第二脈沖的頻率低于所述第一脈沖的頻率；如是則進(jìn)行下一步；第五步、輸出包括第三制動信號在內(nèi)的制動控制信號，所述第三制動信號的頻率低于所述第二脈沖的頻率，直至停機(jī)斷電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電動工具制動控制方法，其特征在于:多次制動的相鄰兩次中，前次制動過程由反轉(zhuǎn)后置場效應(yīng)管與正轉(zhuǎn)后置場效應(yīng)管配合實(shí)現(xiàn)，后次制動過程由反轉(zhuǎn)前置場效應(yīng)管與正轉(zhuǎn)前置場效應(yīng)管配合實(shí)現(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動工具制動控制方法，其特征在于:所述第一脈沖的脈寬小于第二脈沖的脈寬且第一脈沖的累積脈寬等于第二脈沖的累積脈寬。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動工具制動控制方法，其特征在于:所述第三制動信號為第三脈沖，所述第二脈沖的脈寬小于第三脈沖的脈寬且第二脈沖的累積脈寬等于第三脈沖的累積脈寬。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動工具制動控制方法，其特征在于:所述第三制動信號為持續(xù)制動控制信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電動工具的制動控制方法，屬于電動工具技術(shù)領(lǐng)域。該方法在電源正極分別經(jīng)正、反轉(zhuǎn)前置場效應(yīng)管后通過電機(jī)及相應(yīng)的正、反轉(zhuǎn)后置場效應(yīng)管至電源負(fù)極的驅(qū)動回路中，各場效應(yīng)管的受控端分別與微處理器的驅(qū)動輸出端相連，微處理器的兩開關(guān)信號輸入端分別接開關(guān)組件的正反轉(zhuǎn)控制信號輸出端，并且溫度信號輸入端接位于場效應(yīng)管附近溫度傳感器的溫度信號輸出端。根據(jù)場效應(yīng)管的溫度選擇合理的制動模式，當(dāng)溫度過高時(shí)，迅速斷電停機(jī)；當(dāng)溫度較高時(shí)，以相對較長的時(shí)間間隔制動；當(dāng)溫度有些高時(shí)，以相對較端的時(shí)間間隔制動；當(dāng)溫度不高時(shí)，持續(xù)制動。這樣，可以有效控制場效應(yīng)管制動時(shí)的溫升，從而電動工具的制動性能穩(wěn)定可靠，并延長其使用壽命。
文檔編號B25F5/00GK103072125SQ201310011550
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月14日
發(fā)明者盧志學(xué) 申請人:南京久馳機(jī)電實(shí)業(yè)有限公司