專利名稱：大電流設(shè)備的驅(qū)動(dòng)裝置、控制裝置及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及大電流設(shè)備控制領(lǐng)域，尤其涉及大電流設(shè)備的驅(qū)動(dòng)裝置、控制裝置及控制方法。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)的發(fā)展，特別是大電流設(shè)備控制技術(shù)的提高，各種捆綁裝置或者起重裝置都被設(shè)計(jì)成電動(dòng)控制了，例如貨物捆綁中的電動(dòng)絞車、吉普車或越野車的電動(dòng)絞盤、直升機(jī)起落架等，給物流運(yùn)輸、吉普車或越野車救援或自救、直升機(jī)救援或貨物運(yùn)輸帶來了極大地方便，使工作效率大大提高。
現(xiàn)在市場(chǎng)上的貨物捆綁用的電動(dòng)絞車、越野車的電動(dòng)絞盤、直升機(jī)起落架等，所使用的大電流設(shè)備的控制裝置非常簡(jiǎn)單，控制裝置使用電磁繼電器控制，電磁繼電器直接與大電流設(shè)備相連，電磁繼電器一般由電磁鐵、銜鐵、彈簧片、觸點(diǎn)等組成，其工作電路由控制電路和工作電路兩部分構(gòu)成。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)(常開觸點(diǎn))吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的拉力返回原來的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)(常閉觸點(diǎn))釋放。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中導(dǎo)通以驅(qū)動(dòng)大電流設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)、切斷以停止大電流設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的目的。對(duì)于繼電器的“常開、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來區(qū)分繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。
使用電磁繼電器控制時(shí)，由于大電流設(shè)備的工作溫度范圍比較窄，在低于最低正常工作溫度的環(huán)境下，大電流設(shè)備的磁阻會(huì)增大，啟動(dòng)扭力會(huì)增大，減速齒輪的摩擦力也會(huì)增大，潤(rùn)滑油會(huì)變粘稠甚至凝固，使?jié)櫥饔脺p弱，此時(shí)如果使用電磁繼電器直接驅(qū)動(dòng)大電流設(shè)備正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)，將會(huì)導(dǎo)致大電流設(shè)備無法轉(zhuǎn)動(dòng)。而且，電磁繼電器的正常工作溫度范圍也比較窄，一般為-20°C 70°C，低于最低正常工作溫度時(shí)，電磁繼電器也無法工作。
此外，電磁繼電器在驅(qū)動(dòng)大電流設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱，若不將熱量散出，則無法長(zhǎng)時(shí)間使用?，F(xiàn)有的做法是使用巨大的散熱片，及時(shí)將熱量散出，而無法做到控制裝置的小型化。
而且，采用電磁繼電器控制時(shí)，控制方式是按鍵控制。例如，越野車的電動(dòng)絞盤上面有一根引出控制線，控制線的末端是按鍵，按鍵有3個(gè)檔，收緊、停止和放松，按下收緊按鈕，則電動(dòng)絞盤進(jìn)行收緊動(dòng)作，松開該按鍵，則按鍵自動(dòng)回到停止位置，按下放松按鈕，則電動(dòng)絞盤進(jìn)行放松動(dòng)作，松開此按鍵，則按鍵自動(dòng)回到停止位置。這樣只能手動(dòng)控制，且無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程、無線控制，也無法精確測(cè)量拉力并根據(jù)拉力的大小進(jìn)行控制。
綜上所述，現(xiàn)有大電流設(shè)備及其控制裝置無法在低溫時(shí)使用，而且控制裝置體積大、散熱系統(tǒng)復(fù)雜，只能實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制，不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無線控制，也無法實(shí)現(xiàn)精確的拉力測(cè)量并根據(jù)拉力的大小進(jìn)行控制。發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提出一種大電流設(shè)備的控制裝置，使得大電流設(shè)備可以在低溫時(shí)使用。
本發(fā)明的另一目的是提出一種大電流設(shè)備的驅(qū)動(dòng)裝置，使得大電流設(shè)備可以在低溫時(shí)使用。
本發(fā)明還提出一種大電流設(shè)備的控制方法，使得大電流設(shè)備可以在低溫時(shí)使用。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的
一種大電流設(shè)備的控制裝置，該裝置包括第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、電源管理模塊、以及微控制器，其中
第一溫度傳感器，用于檢測(cè)大電流設(shè)備所處的環(huán)境溫度，并將所述溫度信號(hào)發(fā)送給微控制器；
第二溫度傳感器，用于檢測(cè)大電流設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊的溫度，并將所述溫度信號(hào)發(fā)送給微控制器；
電源管理模塊，用于對(duì)外部電源進(jìn)行分壓，為控制裝置的各部分提供電壓源；
微控制器，用于在大電流設(shè)備啟動(dòng)過程中時(shí)，采集電源管理模塊輸入的電源電壓， 當(dāng)所采集的電源電壓在其正常工作電壓范圍內(nèi)，且接收到的第一溫度傳感器的環(huán)境溫度小于預(yù)先設(shè)定的環(huán)境溫度閾值時(shí)，輸出預(yù)先設(shè)定的脈沖寬度調(diào)制PWM信號(hào)至大電流設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊；
大電流設(shè)備啟動(dòng)過程結(jié)束后，定時(shí)接收來自第二溫度傳感器的溫度信號(hào)，當(dāng)所述溫度值大于預(yù)先設(shè)定的驅(qū)動(dòng)模塊工作溫度閾值時(shí)，逐次增大當(dāng)前PWM信號(hào)的占空比，直至達(dá)到預(yù)先設(shè)定的PWM信號(hào)占空比最大值。
一種大電流設(shè)備的驅(qū)動(dòng)裝置，該裝置包括受控于如上所述大電流設(shè)備的控制裝置的驅(qū)動(dòng)模塊、電源輸入模塊、以及印制電路板PCB鋁基板，其中
驅(qū)動(dòng)模塊，用于接收來自控制裝置中的PWM脈沖信號(hào)，根據(jù)所述PWM脈沖信號(hào)輸出大電流設(shè)備所需的電壓和電流；
電源輸入模塊，用于將外部電源提供給大電流設(shè)備的驅(qū)動(dòng)模塊和所述控制裝置中的電源管理模塊；
所述大電流設(shè)備的驅(qū)動(dòng)模塊貼附在PCB鋁基板上。
一種大電流設(shè)備的控制方法，包括以下步驟
大電流設(shè)備啟動(dòng)過程中時(shí)，采集外部電源電壓，當(dāng)所采集的電源電壓在其正常工作電壓范圍內(nèi)，且檢測(cè)到大電流設(shè)備所處環(huán)境的溫度小于預(yù)先設(shè)定的環(huán)境溫度閾值時(shí)，輸出預(yù)先設(shè)定的脈沖寬度調(diào)制PWM信號(hào)；
大電流設(shè)備啟動(dòng)過程結(jié)束后，定時(shí)檢測(cè)大電流設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊的溫度，當(dāng)所述溫度值大于預(yù)先設(shè)定的驅(qū)動(dòng)模塊工作溫度閾值時(shí)，逐次增大當(dāng)前PWM信號(hào)的占空比，直至達(dá)到預(yù)先設(shè)定的PWM信號(hào)占空比最大值。
本發(fā)明的有益效果為，通過在大電流設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中根據(jù)當(dāng)前拉力值、環(huán)境溫度值和電源電壓來控制大電流設(shè)備的轉(zhuǎn)速或啟動(dòng)停止，使得大電流設(shè)備可以在低溫時(shí)使用，在電流出現(xiàn)異常時(shí)實(shí)現(xiàn)設(shè)備保護(hù)，可實(shí)現(xiàn)精確的拉力測(cè)量并根據(jù)拉力的大小控制大電流設(shè)備的使用，并且通過使用PCB鋁基板散熱結(jié)構(gòu)可以減少控制裝置的體積，還可實(shí)現(xiàn)無線、遠(yuǎn)程控制。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的裝置結(jié)構(gòu)圖2為本發(fā)明實(shí)施例的方法流程圖。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下通過具體實(shí)施例并參見附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
本發(fā)明通過檢測(cè)大電流設(shè)備所處的環(huán)境溫度，并根據(jù)所述環(huán)境溫度來調(diào)整PWM信號(hào)的輸出，使得大電流設(shè)備可以在低溫時(shí)使用，通過檢測(cè)流過大電流設(shè)備的電流大小，來控制大電流設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，可以在電流出現(xiàn)異常時(shí)實(shí)現(xiàn)設(shè)備保護(hù)，通過檢測(cè)大電流設(shè)備的輸出力矩，可實(shí)現(xiàn)精確的拉力測(cè)量并根據(jù)拉力的大小控制大電流設(shè)備的使用，并且，通過使用印制電路板PCB鋁基板散熱結(jié)構(gòu)可以減少控制裝置的體積。本發(fā)明還可實(shí)現(xiàn)無線、遠(yuǎn)程控制。
本發(fā)明實(shí)施例的裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示，一種大電流設(shè)備的控制裝置，包括第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、電源管理模塊、以及微控制器，其中
第一溫度傳感器，用于檢測(cè)大電流設(shè)備所處的環(huán)境溫度，并將所述溫度信號(hào)發(fā)送給微控制器；微控制器將所述溫度信號(hào)換算成實(shí)際的溫度值。
較佳地，第一溫度傳感器集成于微控制器，可以精確測(cè)量驅(qū)動(dòng)模塊的溫度以及減少控制裝置的體積。
第二溫度傳感器，用于檢測(cè)大電流設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊的溫度，并將所述溫度信號(hào)發(fā)送給微控制器。
較佳地，所述第二溫度傳感器貼附在印制電路板PCB鋁基板上。
電源管理模塊，用于對(duì)外部電源進(jìn)行分壓，為控制裝置的各部分提供電壓源。
所述電源管理模塊可由過壓過流保護(hù)電路、電源濾波電路和穩(wěn)壓電路構(gòu)成，因?yàn)榇箅娏髟O(shè)備的控制裝置主要用于汽車或者直升機(jī)上，所以電源管理模塊經(jīng)過了特殊設(shè)計(jì)， 可包含有負(fù)電壓沖擊保護(hù)電路、高壓脈沖保護(hù)電路、共模濾波電路、DC-DC降壓電路、線性穩(wěn)壓電路，以保證該模塊可以在比較惡劣的環(huán)境中工作。
微控制器，用于在大電流設(shè)備啟動(dòng)過程中時(shí)，采集電源管理模塊輸入的電源電壓， 當(dāng)所采集的電源電壓在其正常工作電壓范圍內(nèi)，且接收到的第一溫度傳感器的環(huán)境溫度小于預(yù)先設(shè)定的環(huán)境溫度閾值時(shí)，輸出預(yù)先設(shè)定的脈沖寬度調(diào)制PWM信號(hào)至大電流設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊；
大電流設(shè)備啟動(dòng)過程結(jié)束后，定時(shí)接收來自第二溫度傳感器的溫度信號(hào)，當(dāng)所述溫度值大于預(yù)先設(shè)定的驅(qū)動(dòng)模塊工作溫度閾值時(shí)，逐次增大當(dāng)前PWM信號(hào)的占空比，直至達(dá)到預(yù)先設(shè)定的PWM信號(hào)占空比最大值。
其中，所述電源管理模塊輸入的電源電壓為外部電源電壓，其正常工作電壓范圍為8V 16V。
所述環(huán)境溫度閾值由大電流設(shè)備和大電流設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊的特性標(biāo)定，具體為
若低于溫度X時(shí)，啟動(dòng)大電流設(shè)備正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)運(yùn)行后會(huì)導(dǎo)致大電流設(shè)備的磁阻增大、啟動(dòng)扭力增大、減速齒輪的摩擦力增大、潤(rùn)滑油變粘稠甚至凝固使?jié)櫥饔脺p弱、大電流設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊的驅(qū)動(dòng)能力降低，則將溫度X設(shè)定為環(huán)境溫度閾值。
例如，若環(huán)境溫度閾值為-10°C，當(dāng)環(huán)境溫度低于-10°C時(shí)，此時(shí)大電流設(shè)備驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)與高于-10°c相比有很大變化，包括大電流設(shè)備的磁阻增大、啟動(dòng)扭力增大和啟動(dòng)電流增大、減速齒輪的摩擦力增大、潤(rùn)滑油變粘稠使?jié)櫥饔脺p弱、大電流設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊的驅(qū)動(dòng)能力降低，驅(qū)動(dòng)模塊中MOS管或IGBT管因?yàn)樗查g大電流導(dǎo)致封裝無法承受劇烈的溫度變化而炸裂等，此時(shí)如果直接驅(qū)動(dòng)大電流設(shè)備正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)，將會(huì)導(dǎo)致大電流設(shè)備無法轉(zhuǎn)動(dòng)、瞬間電流過大導(dǎo)致MOS管或IGBT管炸裂或者燒毀線路等。
因此，本發(fā)明使用低脈寬PWM加熱大電流設(shè)備和大電流設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊，使大電流設(shè)備和大電流設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊的溫度上升到正常溫度，然后加寬PWM脈沖的寬度使大電流設(shè)備低速平緩的啟動(dòng)，待大電流設(shè)備運(yùn)行正常時(shí)繼續(xù)加寬PWM脈沖以增加大電流設(shè)備的輸出力矩。
預(yù)先設(shè)定的PWM信號(hào)就是上述的低脈寬PWM，用以加熱大電流設(shè)備和大電流設(shè)備驅(qū)動(dòng)MOS管或IGBT管，預(yù)先設(shè)定的PWM信號(hào)的占空比為使大電流設(shè)備處于啟動(dòng)的臨界狀態(tài)下的PWM信號(hào)占空比。使大電流設(shè)備處于啟動(dòng)的臨界狀態(tài)下運(yùn)行可以保護(hù)大電流設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊不至損壞。
然后，設(shè)定PWM寄存器，具體為
當(dāng)需要大電流設(shè)備正轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)，設(shè)定正轉(zhuǎn)模式PWM寄存器；當(dāng)需要大電流設(shè)備反轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)，設(shè)定反轉(zhuǎn)模式PWM寄存器。
PWM脈沖是通過微處理器內(nèi)部的PWM脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的，可以通過調(diào)整PWM脈沖發(fā)生器的寄存器來調(diào)整PWM脈沖的占空比。
大電流設(shè)備啟動(dòng)過程結(jié)束后，按預(yù)先設(shè)定的時(shí)間長(zhǎng)度，定時(shí)接收來自第二溫度傳感器的溫度信號(hào)，大電流設(shè)備運(yùn)行時(shí)，大電流設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊的溫度會(huì)逐漸升高，當(dāng)所述溫度值大于預(yù)先設(shè)定的驅(qū)動(dòng)模塊工作溫度閾值時(shí)，多次增大PWM信號(hào)占空比，直至達(dá)到所述預(yù)先設(shè)定的PWM信號(hào)占空比最大值。
設(shè)定驅(qū)動(dòng)模塊工作溫度閾值是為了保證驅(qū)動(dòng)模塊中電子元器件有較佳的工作性能，所述驅(qū)動(dòng)模塊工作溫度閾值由大電流設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊中電子元器件的性能標(biāo)定，具體為 若高于溫度Y，所述驅(qū)動(dòng)模塊中電子元器件有較好的工作性能，則將溫度Y設(shè)定為驅(qū)動(dòng)模塊工作溫度閾值。
所述PWM信號(hào)占空比最大值的設(shè)定方法為
當(dāng)拉力設(shè)定值小于預(yù)先設(shè)定的拉力閾值時(shí)，所述PWM信號(hào)占空比最大值為所述拉力閾值對(duì)應(yīng)的PWM信號(hào)占空比；
當(dāng)拉力設(shè)定值大于或等于預(yù)先設(shè)定的拉力閾值時(shí)，所述PWM信號(hào)占空比最大值為 100% ；
所述拉力閾值為拉動(dòng)次數(shù)最多的物體的重量。
例如，大電流設(shè)備最常被使用來拉動(dòng)500kg左右的物體，這時(shí)，可以設(shè)定拉力閾值為500kg，將PffM信號(hào)占空比設(shè)定為80%時(shí)，剛好可以產(chǎn)生500kg的拉力，因此，若拉力設(shè)定值小于500kg，此時(shí)，設(shè)定PWM信號(hào)占空比為80%，若拉力設(shè)定值大于500kg，此時(shí)，需要設(shè)定 PWM信號(hào)占空比為100%，才可以產(chǎn)生超過500kg的拉力。
本發(fā)明裝置若用在直升機(jī)和起重機(jī)上面不需要拉力設(shè)定值，或者設(shè)定一個(gè)比實(shí)際需拉動(dòng)的物體重量大的拉力值就可以了。
PWM信號(hào)占空比最大值是根據(jù)實(shí)際測(cè)試得到的數(shù)據(jù)，例如，根據(jù)拉力設(shè)定值的大小設(shè)定PWM信號(hào)占空比的最大值，這樣既可以保證絞車能夠拉到設(shè)定拉力值，又不會(huì)因?yàn)镻WM 信號(hào)占空比太大而導(dǎo)致絞車轉(zhuǎn)速過高，可以節(jié)省用電。
所述多次增大PWM信號(hào)占空比，直至達(dá)到所述預(yù)先設(shè)定的PWM信號(hào)占空比最大值， 是為了保證逐步增加大電流設(shè)備的輸出力矩，避免因?yàn)橥蝗淮蠓仍龃驪WM脈沖而導(dǎo)致大電流設(shè)備及其驅(qū)動(dòng)模塊損壞。
較佳地，所述大電流的控制裝置進(jìn)一步包括電流傳感器，用于檢測(cè)流過大電流設(shè)備的電流，并將所述電流信號(hào)發(fā)送給微控制器；所述電流傳感器為霍爾型電流傳感器；
所述微控制器，進(jìn)一步用于在所述定時(shí)接收來自第二溫度傳感器的溫度信號(hào)之前，當(dāng)來自電流傳感器的電流大于0且小于大電流設(shè)備的最小工作電流，或者大于預(yù)先設(shè)定的大電流設(shè)備的最大工作電流時(shí)，關(guān)閉PWM脈沖輸出；當(dāng)來自電流傳感器的電流大于大電流設(shè)備的最小工作電流且小于預(yù)先設(shè)定的大電流設(shè)備的最大工作電流時(shí)，定時(shí)接收來自第二溫度傳感器的溫度信號(hào)。
即在大電流設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)微控制器一直檢測(cè)流過大電流設(shè)備的電流，當(dāng)流過大電流設(shè)備的電流大于預(yù)先設(shè)定的大電流設(shè)備的最大工作電流時(shí)，停止大電流設(shè)備并報(bào)警。所述大電流設(shè)備的最小工作電流和最大工作電流根據(jù)大電流設(shè)備的性能標(biāo)定。
較佳地，所述大電流的控制裝置進(jìn)一步包括
拉力傳感器，用于檢測(cè)大電流設(shè)備的拉力值，并將拉力模擬信號(hào)輸出至信號(hào)調(diào)理模塊；
信號(hào)調(diào)理模塊，用于為拉力傳感器提供激勵(lì)電壓，放大拉力傳感器發(fā)送的拉力模擬信號(hào)；
ADC采集器，用于從信號(hào)調(diào)理模塊采集放大后的拉力模擬信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，將所述拉力數(shù)字信號(hào)發(fā)送至微控制器供微處理器分析處理；ADC采集器就是模數(shù)轉(zhuǎn)換器；
所述微控制器，進(jìn)一步用于在所述達(dá)到預(yù)先設(shè)定的PWM信號(hào)占空比最大值之后， 根據(jù)接收到的外部指令判斷大電流設(shè)備當(dāng)前在正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，
若正轉(zhuǎn)，當(dāng)ADC采集器發(fā)送的拉力值小于拉力設(shè)定值時(shí)，定時(shí)接收來自第二溫度傳感器的溫度信號(hào)，當(dāng)所述溫度值大于預(yù)先設(shè)定的驅(qū)動(dòng)模塊工作溫度閾值時(shí)，逐次增大當(dāng)前PWM信號(hào)占空比，直至達(dá)到預(yù)先設(shè)定的PWM信號(hào)占空比最大值；
若反轉(zhuǎn)，當(dāng)反轉(zhuǎn)時(shí)間超過預(yù)先設(shè)定的時(shí)間長(zhǎng)度時(shí)，關(guān)閉PWM脈沖輸出，當(dāng)反轉(zhuǎn)時(shí)間沒有超過預(yù)先設(shè)定的時(shí)間長(zhǎng)度時(shí)，定時(shí)接收來自第二溫度傳感器的溫度信號(hào)，當(dāng)所述溫度值大于預(yù)先設(shè)定的驅(qū)動(dòng)模塊工作溫度閾值時(shí)，逐次增大當(dāng)前PWM信號(hào)占空比，直至達(dá)到預(yù)先設(shè)定的PWM信號(hào)占空比最大值。
反轉(zhuǎn)時(shí)，大電流設(shè)備中有自動(dòng)離合裝置，使大電流設(shè)備反轉(zhuǎn)超過預(yù)先設(shè)定的時(shí)間長(zhǎng)度后停止轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)大電流設(shè)備起保護(hù)作用。
較佳地，所述大電流的控制裝置進(jìn)一步包括輸入輸出模塊，用于向微控制器發(fā)送指令，接收微控制器的指令并輸出。
所述輸入輸出模塊可以為按鍵、數(shù)碼管、指示燈，和/或，射頻收發(fā)模塊，其中
按鍵，用于向微控制器發(fā)送解鎖指令、拉力設(shè)定值和大電流設(shè)備正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)指令； 即可通過按鍵手動(dòng)設(shè)定拉力值，控制大電流設(shè)備正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)等；
數(shù)碼管，用于顯示微控制器發(fā)送的當(dāng)前拉力值、大電流設(shè)備控制的狀態(tài)、控制的模式及拉力設(shè)定值的大?。?br> 指示燈，可在大電流設(shè)備正轉(zhuǎn)時(shí)顯示紅色，反轉(zhuǎn)時(shí)顯示綠色；
射頻收發(fā)模塊，用于以遠(yuǎn)程、無線的方式向微控制器發(fā)送拉力設(shè)定值和大電流設(shè)備正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)指令，接收并顯示微控制器發(fā)送的當(dāng)前拉力值。
其中，射頻收發(fā)模塊可用于遠(yuǎn)程無線控制大電流設(shè)備的控制裝置，通過上位機(jī)或手持的設(shè)備進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)無線遠(yuǎn)程控制。而按鍵、數(shù)碼管、指示燈可用于手動(dòng)控制大電流設(shè)備的控制裝置，與包含微控制器的控制板的接口可以為排線方式、金手指焊接方式或者板對(duì)板接插件，同樣也可以與控制板合在一起使用一塊電路板進(jìn)行布局。
因?yàn)榘存I數(shù)量較少，所以按鍵可能被分配有不同功能，按鍵功能的劃分可以根據(jù)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行，例如，在大電流設(shè)備的控制裝置鎖定后，可以設(shè)定一個(gè)解鎖鍵，一個(gè)數(shù)碼管設(shè)定切換鍵，一個(gè)數(shù)字增加鍵，一個(gè)數(shù)字減小鍵，這樣就可以在按下解鎖鍵之后輸入密碼，數(shù)碼管切換鍵用來切換密碼設(shè)定位或確認(rèn)密碼輸入，數(shù)字增減鍵用來輸入數(shù)字；在該控制裝置解鎖后，按鍵的功能也進(jìn)行了切換，這時(shí)可以設(shè)定一個(gè)力值設(shè)定鍵，一個(gè)數(shù)字增加鍵，一個(gè)數(shù)字減小鍵，按下力值設(shè)定鍵，則進(jìn)入力值設(shè)定狀態(tài)，數(shù)字增減鍵用來增加或者減小所設(shè)定的力值；在該控制裝置解鎖后，按鍵的功能還可以這樣設(shè)定一個(gè)停止鍵，一個(gè)大電流設(shè)備正轉(zhuǎn)鍵，一個(gè)大電流設(shè)備反轉(zhuǎn)鍵，按下大電流設(shè)備正轉(zhuǎn)鍵或者反轉(zhuǎn)鍵，大電流設(shè)備進(jìn)入正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)狀態(tài)，按下停止鍵大電流設(shè)備停止。
較佳地，所述微控制器，進(jìn)一步包括
當(dāng)所采集的電源電壓不在其正常工作電壓范圍內(nèi)，和/或所述環(huán)境溫度不在工業(yè)級(jí)芯片正常工作溫度范圍內(nèi)時(shí)，禁止啟動(dòng)大電流設(shè)備，并輸出錯(cuò)誤提示信息。所述工業(yè)級(jí)芯片的正常工作溫度范圍為-40°C 85°C。
本發(fā)明實(shí)施例的大電流設(shè)備的驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示，該裝置包括受控于本發(fā)明實(shí)施例的大電流設(shè)備控制裝置的驅(qū)動(dòng)模塊、電源輸入模塊、以及印制電路板PCB鋁基板，其中
驅(qū)動(dòng)模塊，用于接收來自控制裝置中的PWM脈沖信號(hào)，根據(jù)所述PWM脈沖信號(hào)輸出大電流設(shè)備所需的電壓和電流。
所述驅(qū)動(dòng)模塊包括:M0S管或IGBT管H橋電路、H橋驅(qū)動(dòng)電路，其中
H橋驅(qū)動(dòng)電路，用于接收來自微控制器的PWM脈沖信號(hào)并根據(jù)所述PWM脈沖信號(hào)生成MOS管或IGBT管H橋電路所需的PWM脈沖信號(hào)，自身內(nèi)部的電荷泵將電源電壓提升產(chǎn)生 H橋上臂所需的高電壓，還提供MOS管或IGBT管門極上升沿所需的瞬間大電流。
MOS管或IGBT管H橋電路，用于根據(jù)H橋驅(qū)動(dòng)電路輸出的PWM脈沖信號(hào)控制大電流設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，并提供大電流設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)所需的電壓和電流；MOS管或IGBT管H橋電路提供大電流設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)所需的大電流，并能通過不同上下臂的組合控制大電流設(shè)備的正反轉(zhuǎn)，MOS 管或IGBT管H橋電路是主要的大電流設(shè)備功率驅(qū)動(dòng)部分，也是發(fā)熱量最嚴(yán)重的部分。
電源輸入模塊，用于將外部電源提供給大電流設(shè)備的驅(qū)動(dòng)模塊和所述控制裝置中的電源管理模塊。
所述大電流設(shè)備的驅(qū)動(dòng)模塊貼附在PCB鋁基板上。
因?yàn)镸OS管或IGBT管在大電流設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱，現(xiàn)有的做法是使用巨大的散熱片，及時(shí)將MOS管或IGBT管所產(chǎn)生的熱量散出，而無法做到裝置的小型化，本發(fā)明使用PCB鋁基板，可以將該P(yáng)CB固定在大電流設(shè)備的外殼上面或者散熱片上面，將MOS管或 IGBT管、以及第二溫度傳感器貼附在PCB鋁基板上，以保證及時(shí)將MOS管或IGBT管所產(chǎn)生的熱量散出，PCB板體積小，安裝方便，易于與大電流設(shè)備的外殼集成，可減小設(shè)備的體積的同時(shí)保證MOS管或IGBT管在提供大電流時(shí)可以正常工作。
使用本發(fā)明裝置，可以控制峰值電流達(dá)120A的大電流設(shè)備，而使用大功率MOS管或IGBT管并聯(lián)的H橋電路，可以輸出300A甚至更大的電流，本發(fā)明裝置使用獨(dú)特的PCB鋁基板散熱結(jié)構(gòu)，與大電流設(shè)備融為一體，避免了添加大體積的散熱裝置。
本發(fā)明實(shí)施例的方法流程如圖2所示，一種大電流設(shè)備的控制方法，包括以下步驟
步驟201 大電流設(shè)備啟動(dòng)過程中時(shí)，采集外部電源電壓，當(dāng)所采集的電源電壓在其正常工作電壓范圍內(nèi)，且檢測(cè)到大電流設(shè)備所處環(huán)境的溫度小于預(yù)先設(shè)定的環(huán)境溫度閾值時(shí)，輸出預(yù)先設(shè)定的脈沖寬度調(diào)制PWM信號(hào)；
步驟202 大電流設(shè)備啟動(dòng)過程結(jié)束后，定時(shí)檢測(cè)大電流設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊的溫度，當(dāng)所述溫度值大于預(yù)先設(shè)定的驅(qū)動(dòng)模塊工作溫度閾值時(shí)，逐次增大當(dāng)前PWM信號(hào)的占空比， 直至達(dá)到預(yù)先設(shè)定的PWM信號(hào)占空比最大值。
較佳地，步驟202中所述定時(shí)檢測(cè)大電流設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊的溫度之前進(jìn)一步包括
檢測(cè)流過大電流設(shè)備的電流，當(dāng)所述電流大于0且小于大電流設(shè)備運(yùn)行的最小工作電流，或者大于預(yù)先設(shè)定的大電流設(shè)備的最大工作電流時(shí)，關(guān)閉PWM脈沖輸出；當(dāng)所述電流大于大電流設(shè)備運(yùn)行的最小工作電流且小于預(yù)先設(shè)定的大電流設(shè)備的最大工作電流時(shí)， 定時(shí)檢測(cè)大電流設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊的溫度。
較佳地，步驟202中所述達(dá)到預(yù)先設(shè)定的PWM信號(hào)占空比最大值之后進(jìn)一步包括， 檢測(cè)大電流設(shè)備的拉力值，
若大電流設(shè)備當(dāng)前在正轉(zhuǎn)，當(dāng)所述拉力值小于拉力設(shè)定值時(shí)，定時(shí)檢測(cè)大電流設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊的溫度，當(dāng)所述溫度值大于預(yù)先設(shè)定的驅(qū)動(dòng)模塊工作溫度閾值時(shí)，逐次增大當(dāng)前PWM信號(hào)占空比，直至達(dá)到預(yù)先設(shè)定的PWM信號(hào)占空比最大值；
若大電流設(shè)備當(dāng)前在反轉(zhuǎn)，當(dāng)反轉(zhuǎn)時(shí)間超過預(yù)先設(shè)定的時(shí)間長(zhǎng)度時(shí)，關(guān)閉PWM脈沖輸出，當(dāng)反轉(zhuǎn)時(shí)間沒有超過預(yù)先設(shè)定的時(shí)間長(zhǎng)度時(shí)，定時(shí)檢測(cè)大電流設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊的溫度，當(dāng)所述溫度值大于預(yù)先設(shè)定的驅(qū)動(dòng)模塊工作溫度閾值時(shí)，逐次增大當(dāng)前PWM信號(hào)占空比，直至達(dá)到預(yù)先設(shè)定的PWM信號(hào)占空比最大值。
較佳地，步驟201中所述采集外部電源電壓之后進(jìn)一步包括，當(dāng)所述電源電壓不在其正常工作電壓范圍內(nèi)，和/或所述環(huán)境溫度不在工業(yè)級(jí)芯片正常工作溫度范圍內(nèi)時(shí)， 禁止啟動(dòng)大電流設(shè)備，并輸出錯(cuò)誤提示信息。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種大電流設(shè)備的控制裝置，其特征在于，該裝置包括第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、電源管理模塊、以及微控制器，其中第一溫度傳感器，用于檢測(cè)大電流設(shè)備所處的環(huán)境溫度，并將所述溫度信號(hào)發(fā)送給微控制器；第二溫度傳感器，用于檢測(cè)大電流設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊的溫度，并將所述溫度信號(hào)發(fā)送給微控制器；電源管理模塊，用于對(duì)外部電源進(jìn)行分壓，為控制裝置的各部分提供電壓源；微控制器，用于在大電流設(shè)備啟動(dòng)過程中時(shí)，采集電源管理模塊輸入的電源電壓，當(dāng)所采集的電源電壓在其正常工作電壓范圍內(nèi)，且接收到的第一溫度傳感器的環(huán)境溫度小于預(yù)先設(shè)定的環(huán)境溫度閾值時(shí)，輸出預(yù)先設(shè)定的脈沖寬度調(diào)制PWM信號(hào)至大電流設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊；大電流設(shè)備啟動(dòng)過程結(jié)束后，定時(shí)接收來自第二溫度傳感器的溫度信號(hào)，當(dāng)所述溫度值大于預(yù)先設(shè)定的驅(qū)動(dòng)模塊工作溫度閾值時(shí)，逐次增大當(dāng)前PWM信號(hào)的占空比，直至達(dá)到預(yù)先設(shè)定的PWM信號(hào)占空比最大值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置進(jìn)一步包括電流傳感器，用于檢測(cè)流過大電流設(shè)備的電流，并將所述電流信號(hào)發(fā)送給微控制器；所述微控制器，進(jìn)一步用于在所述定時(shí)接收來自第二溫度傳感器的溫度信號(hào)之前，當(dāng)來自電流傳感器的電流大于0且小于大電流設(shè)備的最小工作電流，或者大于預(yù)先設(shè)定的大電流設(shè)備的最大工作電流時(shí)，關(guān)閉PWM脈沖輸出；當(dāng)來自電流傳感器的電流大于大電流設(shè)備的最小工作電流且小于預(yù)先設(shè)定的大電流設(shè)備的最大工作電流時(shí)，定時(shí)接收來自第二溫度傳感器的溫度信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置進(jìn)一步包括拉力傳感器，用于檢測(cè)大電流設(shè)備的拉力值，并將拉力模擬信號(hào)輸出至信號(hào)調(diào)理模塊；信號(hào)調(diào)理模塊，用于為拉力傳感器提供激勵(lì)電壓，放大拉力傳感器發(fā)送的拉力模擬信號(hào)；ADC采集器，用于從信號(hào)調(diào)理模塊采集放大后的拉力模擬信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)， 將所述拉力數(shù)字信號(hào)發(fā)送至微控制器；所述微控制器，進(jìn)一步用于在所述達(dá)到預(yù)先設(shè)定的PWM信號(hào)占空比最大值之后，根據(jù)接收到的外部指令判斷大電流設(shè)備當(dāng)前在正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，若正轉(zhuǎn)，當(dāng)ADC采集器發(fā)送的拉力值小于拉力設(shè)定值時(shí)，定時(shí)接收來自第二溫度傳感器的溫度信號(hào)，當(dāng)所述溫度值大于預(yù)先設(shè)定的驅(qū)動(dòng)模塊工作溫度閾值時(shí)，逐次增大當(dāng)前PWM 信號(hào)占空比，直至達(dá)到預(yù)先設(shè)定的PWM信號(hào)占空比最大值；若反轉(zhuǎn)，當(dāng)反轉(zhuǎn)時(shí)間超過預(yù)先設(shè)定的時(shí)間長(zhǎng)度時(shí)，關(guān)閉PWM脈沖輸出，當(dāng)反轉(zhuǎn)時(shí)間沒有超過預(yù)先設(shè)定的時(shí)間長(zhǎng)度時(shí)，定時(shí)接收來自第二溫度傳感器的溫度信號(hào)，當(dāng)所述溫度值大于預(yù)先設(shè)定的驅(qū)動(dòng)模塊工作溫度閾值時(shí)，逐次增大當(dāng)前PWM信號(hào)占空比，直至達(dá)到預(yù)先設(shè)定的PWM信號(hào)占空比最大值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置進(jìn)一步包括輸入輸出模塊，用于向微控制器發(fā)送指令，接收微控制器的指令并輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一溫度傳感器集成于微控制器；所述第二溫度傳感器貼附在印制電路板PCB鋁基板上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，當(dāng)拉力設(shè)定值小于預(yù)先設(shè)定的拉力閾值時(shí)，所述PWM信號(hào)占空比最大值為所述拉力閾值對(duì)應(yīng)的PWM信號(hào)占空比；當(dāng)拉力設(shè)定值大于或等于預(yù)先設(shè)定的拉力閾值時(shí)，所述PWM信號(hào)占空比最大值為 100% ；所述拉力閾值為拉動(dòng)次數(shù)最多的物體的重量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述微控制器，進(jìn)一步包括當(dāng)所采集的電源電壓不在其正常工作電壓范圍內(nèi)，和/或所述環(huán)境溫度不在工業(yè)級(jí)芯片正常工作溫度范圍內(nèi)時(shí)，禁止啟動(dòng)大電流設(shè)備，并輸出錯(cuò)誤提示信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述預(yù)先設(shè)定的PWM信號(hào)的占空比為使大電流設(shè)備處于啟動(dòng)的臨界狀態(tài)下的PWM信號(hào)占空比。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述環(huán)境溫度閾值由大電流設(shè)備和大電流設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊的特性標(biāo)定；所述驅(qū)動(dòng)模塊工作溫度閾值由大電流設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊中電子元器件的性能標(biāo)定。
10.一種大電流設(shè)備的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，該裝置包括受控于如權(quán)利要求1至9 的任一控制裝置的驅(qū)動(dòng)模塊、電源輸入模塊、以及印制電路板PCB鋁基板，其中驅(qū)動(dòng)模塊，用于接收來自控制裝置中的PWM脈沖信號(hào)，根據(jù)所述PWM脈沖信號(hào)輸出大電流設(shè)備所需的電壓和電流；電源輸入模塊，用于將外部電源提供給大電流設(shè)備的驅(qū)動(dòng)模塊和所述控制裝置中的電源管理模塊；所述大電流設(shè)備的驅(qū)動(dòng)模塊貼附在PCB鋁基板上。
11.一種大電流設(shè)備的控制方法，其特征在于，包括以下步驟大電流設(shè)備啟動(dòng)過程中時(shí)，采集外部電源電壓，當(dāng)所采集的電源電壓在其正常工作電壓范圍內(nèi)，且檢測(cè)到大電流設(shè)備所處環(huán)境的溫度小于預(yù)先設(shè)定的環(huán)境溫度閾值時(shí)，輸出預(yù)先設(shè)定的脈沖寬度調(diào)制PWM信號(hào)；大電流設(shè)備啟動(dòng)過程結(jié)束后，定時(shí)檢測(cè)大電流設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊的溫度，當(dāng)所述溫度值大于預(yù)先設(shè)定的驅(qū)動(dòng)模塊工作溫度閾值時(shí)，逐次增大當(dāng)前PWM信號(hào)的占空比，直至達(dá)到預(yù)先設(shè)定的PWM信號(hào)占空比最大值。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述定時(shí)檢測(cè)大電流設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊的溫度之前進(jìn)一步包括檢測(cè)流過大電流設(shè)備的電流，當(dāng)所述電流大于0且小于大電流設(shè)備運(yùn)行的最小工作電流，或者大于預(yù)先設(shè)定的大電流設(shè)備的最大工作電流時(shí)，關(guān)閉PWM脈沖輸出；當(dāng)所述電流大于大電流設(shè)備運(yùn)行的最小工作電流且小于預(yù)先設(shè)定的大電流設(shè)備的最大工作電流時(shí)，定時(shí)檢測(cè)大電流設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊的溫度。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述達(dá)到預(yù)先設(shè)定的PWM信號(hào)占空比最大值之后進(jìn)一步包括，檢測(cè)大電流設(shè)備的拉力值，若大電流設(shè)備當(dāng)前在正轉(zhuǎn)，當(dāng)所述拉力值小于拉力設(shè)定值時(shí)，定時(shí)檢測(cè)大電流設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊的溫度，當(dāng)所述溫度值大于預(yù)先設(shè)定的驅(qū)動(dòng)模塊工作溫度閾值時(shí)，逐次增大當(dāng)前PWM 信號(hào)占空比，直至達(dá)到預(yù)先設(shè)定的PWM信號(hào)占空比最大值；若大電流設(shè)備當(dāng)前在反轉(zhuǎn)，當(dāng)反轉(zhuǎn)時(shí)間超過預(yù)先設(shè)定的時(shí)間長(zhǎng)度時(shí)，關(guān)閉PWM脈沖輸出，當(dāng)反轉(zhuǎn)時(shí)間沒有超過預(yù)先設(shè)定的時(shí)間長(zhǎng)度時(shí)，定時(shí)檢測(cè)大電流設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊的溫度，當(dāng)所述溫度值大于預(yù)先設(shè)定的驅(qū)動(dòng)模塊工作溫度閾值時(shí)，逐次增大當(dāng)前PWM信號(hào)占空比，直至達(dá)到預(yù)先設(shè)定的PWM信號(hào)占空比最大值。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述采集外部電源電壓之后進(jìn)一步包括，當(dāng)所述電源電壓不在其正常工作電壓范圍內(nèi)，和/或所述環(huán)境溫度不在工業(yè)級(jí)芯片正常工作溫度范圍內(nèi)時(shí)，禁止啟動(dòng)大電流設(shè)備，并輸出錯(cuò)誤提示信息。
全文摘要
本發(fā)明公開了大電流設(shè)備的控制裝置，包括第一溫度傳感器，檢測(cè)大電流設(shè)備所處的環(huán)境溫度并發(fā)給微控制器；第二溫度傳感器，檢測(cè)驅(qū)動(dòng)模塊的溫度并發(fā)給微控制器；電源管理模塊，為控制裝置各部分提供電源；微控制器，在設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，當(dāng)采集的電源管理模塊的電源在其工作電壓內(nèi)，且環(huán)境溫度小于其閾值時(shí)，輸出預(yù)先設(shè)定的PWM信號(hào)至驅(qū)動(dòng)模塊；設(shè)備啟動(dòng)結(jié)束后，定時(shí)接收第二溫度傳感器的溫度，當(dāng)該溫度大于驅(qū)動(dòng)模塊工作溫度閾值時(shí)，逐次增大當(dāng)前PWM占空比，直至達(dá)到PWM占空比最大值.本發(fā)明還公開了大電流設(shè)備的控制方法及驅(qū)動(dòng)裝置。本發(fā)明使得大電流設(shè)備可在低溫時(shí)使用。
文檔編號(hào)H02P3/06GK102497161SQ201110356119
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月8日
發(fā)明者唐智斌, 張俊輝, 高作鵬 申請(qǐng)人:無錫必創(chuàng)傳感科技有限公司, 浙江雙友物流器械股份有限公司