CN103888031A - 一种制动控制电路以及马达*** - Google Patents
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Abstract
本发明属于自动控制技术领域，具体涉及一种制动控制电路以及马达***。该制动控制电路，用于控制连接于马达上的马达制动器，包括制动控制输入模块以及制动控制主模块，其中，所述制动控制输入模块包括控制信号输入单元和N个继电器，所述继电器与所述控制信号输入单元和所述制动控制主模块电连接，其中，N为大于等于2的整数。该制动控制电路制动可靠性高、便于维修；采用该制动控制电路制动的马达***运行更稳定。
Description
技术领域
本发明属于自动控制技术领域，具体涉及一种制动控制电路以及马达***。
背景技术
马达作为一种动力来源，广泛使用于自动控制技术领域中，例如：TFT-LCD显示器、汽车等多个产业中使用的机器人或机械手臂的各轴均采用马达作为驱动。为了保证马达能达到预定的动作，通常需要通过驱动电路使其运转，并通过制动控制电路使其停止。
如图1示出了现有技术中常用的一种马达制动控制电路。其中，控制信号输入单元11用于从外部引入制动控制信号，制动控制输出单元23用于输出制动控制信号，电源输入单元21用于引入电源。电源输入单元21引入的电源，在制动控制信号的控制下，经由整流单元22（图1中为半波整流电路），传送给制动控制输出单元23，进而传送给马达制动器，马达制动器使得马达停止运转。
在马达的控制过程中，在正常运转的情况下，控制信号输入单元11的输出端处于高电平（无制动控制信号），继电器12的常开触点闭合，电源经整流单元22整流后，制动控制输出单元23输出无需制动的维持电压，马达制动器不启动，马达不会有抱死动作；在停电或者紧急停止按键按下的情况下，外接的控制信号输入单元11产生低电平制动信号，继电器12的常开触点断开，电源被切断，制动控制输出单元23无输出电压，马达制动器有效，马达抱死。
在图1中，整流单元22通常由多个独立元器件构成，当整流单元22中的某一元器件老化、损坏或者失效等状况时，将造成制动控制输出单元23无法输出电压，导致马达制动器误生效，马达抱死，机器人或机械手臂无法正常工作。出现该故障时，目前采用的解决办法一是整体更换制动控制板，但是这种方法成本较高；二是拆卸更换或者维修整流单元22，这种方法由于需要查找损坏的元器件，很繁琐，耗时较长，延长停机时间，增加生产成本。
同时，在图1中，在电源波峰电压不稳定、使用频繁、元器件异常失效及选用的器件寿命限制等情况下时，还可能出现要求制动时，继电器12的常开触点不能及时断开或无法断开，从而造成制动控制输出单元23处无法断开维持电压，致使马达制动器失效，出现马达无法抱死等状况，对设备使用者的人身安全以及设备、生产造成巨大的损失。
为了防止以上情况的发生，设计一种制动可靠性高、便于维修的马达制动控制电路成为目前亟待解决的任务。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种制动控制电路以及马达***，该制动控制电路制动可靠性高、便于维修。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是该制动控制电路，用于控制连接于马达上的马达制动器，包括制动控制输入模块以及制动控制主模块，所述制动控制输入模块用于采集停电信号或输入紧急停止信号，所述制动控制主模块用于控制所述马达制动器的起停，所述制动控制输入模块包括控制信号输入单元和N个继电器，所述继电器与所述控制信号输入单元和所述制动控制主模块电连接，其中，N为大于等于2的整数。
进一步的，所述制动控制主模块包括电源输入单元、整流单元以及制动控制输出单元，所述电源输入单元、所述整流单元以及所述制动控制输出单元依次电连接，所述制动控制输出单元的输出端与所述马达制动器的输入端电连接；N个所述继电器的线圈并联连接于所述控制信号输入单元的输出端，N个所述继电器的触点串联连接在所述电源输入单元与所述整流单元之间。
进一步的，所述电源输入单元的正输出端和负输出端至少各设置有一个所述继电器的触点。
进一步的，所述电源输入单元的正输出端和负输出端与所述继电器的触点之间设置有保险丝。
进一步的，所述继电器的触点为常开触点。
进一步的，所述整流单元的输出端与所述制动控制输出单元的输入端之间还并联有续流二极管。
进一步的，所述整流单元为可插拔式模块。
进一步的，N个所述继电器采用相同的型号。
进一步的，所述制动控制电路采用双层布线设计。
本发明还提供一种马达***，包括马达、马达制动器以及制动控制电路，所述制动控制电路采用上述的制动控制电路。
本发明中制动控制电路的有益效果是：采用整流单元模块化设计，在提高可靠性的同时，还便于更换；采用多继电器线圈并联、触点串联的设计，失效概率更低，可靠性更高；另外，还采用在整流单元输出端并联续流二极管的设计，能保护整个制动控制电路的安全。从而实现马达制动控制电路中主电路与控制电路的双重保护，以达到高可靠性。
附图说明
图1为现有技术中制动控制电路的原理图；
图2为本发明实施例1中制动控制电路的原理图；
图中：1－制动控制输入模块；11-控制信号输入单元；12-继电器；KM-继电器的线圈、触点；2－制动控制主模块；21－电源输入单元；22－整流单元；23-制动控制输出单元；F-保险丝；D-续流二极管。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明制动控制电路以及马达***作进一步详细描述。
一种制动控制电路，用于控制连接于马达上的马达制动器，包括制动控制输入模块以及制动控制主模块，所述制动控制输入模块用于采集停电信号或输入紧急停止信号，所述制动控制主模块用于控制所述马达制动器的起停，其中，所述制动控制输入模块包括控制信号输入单元和N个继电器，所述继电器与所述控制信号输入单元和所述制动控制主模块电连接，其中，N为大于等于2的整数。
一种马达***，包括马达、马达制动器以及制动控制电路，其中，所述制动控制电路采用上述的制动控制电路。
实施例1：
本实施例提供一种制动控制电路，用于控制连接于马达上的马达制动器，该制动控制电路包括制动控制输入模块以及制动控制主模块，制动控制输入模块用于采集停电信号或输入紧急停止信号，制动控制主模块用于控制马达制动器的起停。如图2所示，制动控制输入模块1包括控制信号输入单元11和N个继电器12，继电器12与控制信号输入单元11和制动控制主模块2电连接，其中，N为大于等于2的整数。
其中，如图2所示，制动控制主模块2包括电源输入单元21、整流单元22以及制动控制输出单元23，电源输入单元21、整流单元22以及制动控制输出单元23依次电连接，制动控制输出单元23的输出端与马达制动器的输入端电连接。其中，N个继电器12的线圈KM并联连接在控制信号输入单元11的输出端，N个继电器12的触点KM串联连接在电源输入单元21与整流单元22之间，且电源输入单元21的正输出端和负输出端至少各设置有一个继电器12的触点KM。
这里应该理解的是，根据电路设计的规则，将继电器的线圈设置在流过较小电流的控制回路中，即制动控制输入模块中；而将继电器的触点设置在流过较大电流的制动控制主模块中。同时，电路原理图中的电器一般不表示空间的位置，同一电器的不同组成部分可不画在一起，但文字符号应该标注一致。例如：在本实施例对应的附图中，继电器12的线圈与触点不画在一起，但都用相同的文字符号KM来标注。
其中，马达制动器（图2中未示出）也叫电磁刹车，通常是设置在马达（Motor，也叫电机）的尾部的电磁抱死装置，马达通电时它也通电吸合，这时它对马达不制动，当马达断电时它也断电，抱刹在弹簧的作用下刹住马达；本实施例中的制动控制电路即对马达制动器控制的电路。在该制动控制电路中，控制信号输入单元11的输入端采集停电信号或输入紧急停止信号，制动控制输出单元23的输出端与马达制动器的输入端电连接。具体的，控制信号输入单元11的输入端用于引入外接控制信号，通过输入端（例如1,2端子处）引入制动控制信号（低电平有效），输出端提供控制信号电压（一般为24V）；电源输入单元21为整流单元22引入电源，电源经整流单元22整流后从制动控制输出单元23的输出端输出至马达制动器的输入端。
为了避免现有技术的制动控制电路中，在出现制动要求时，继电器12的常开触点不能及时断开或无法断开，从而造成制动控制输出单元23处无法断开维持电压，致使马达制动器失效，出现马达无法抱死的情况，在图2中，本实施例以N=2为例，两个继电器12（即图2中的第一继电器KM1和第二继电器KM2）的线圈并联连接，两个继电器12的触点串联连接在电源输入单元21与整流单元22之间。这样，相比现有技术，在引入外界的控制信号输入端处，通过设置一个相同功能的第二继电器KM2，并将第二继电器KM2的线圈与第一继电器KM1的线圈并联，将第二继电器KM2的触点与第一继电器KM1的触点串联在主电路。当第二继电器KM2或第一继电器KM1中的其中一个继电器失效时，另一个继电器仍将继续正常工作；而在主模块中任何一个继电器的触点断开都将使整个主模块的电路断开，从而启动马达制动器。
继电器12的触点包括常开（动合）触点和常开（动断）触点，在无外力作用而处于静止状态时，触点间是断开状态的，称为常开触点，反之称为常开触点。本实施例中，第一继电器KM1和第二继电器KM2的触点均为常开触点。优选的是，本实施例制动控制电路中两个继电器12采用相同的型号。
为了进一步保障制动控制电路的安全，在整流单元22的输出端与制动控制输出单元23的输入端之间还并联有续流二极管D6。这样，当马达制动器因工作异常而出现浪涌电流时，能通过续流二极管回路放电，而不致于烧坏制动控制电路中的其他元器件。
同时，为了保证继电器12的安全，每一继电器均并联连接有续流二极管，例如：图2中与第一继电器并联的续流二极管D4和与第二继电器并联的续流二极管D5。在制动控制主模块中，电源输入单元21的正输出端和负输出端与继电器12的触点之间设置有保险丝，即电源输入单元21和整流单元22之间还串联连接有保险丝F1和保险丝F2。
为了解决现有技术制动控制电路中，当整流单元22中的某一元器件老化、损坏或者失效，造成制动控制输出单元23无法输出电压，导致马达制动器误生效的情况的发生，本实施例中的整流单元22采用了可插拔式模块设计，例如：可选用型号为MH-23的整流模块。其中，MH-23整流模块的输入端为200-220V的交流电源，而输出端为90-115V的直流电源，为马达制动器提供制动所需电压。采用可插拔式模块的整流模块，不仅能可靠地输出马达制动器抱死所需的直流电压；而且，如若整流模块发生故障，可方便地进行插拔更换，不仅降低制动控制板整体更换所产生的成本，而且减少由此导致的停机时间。
本实施例制动控制电路在工作中：当紧急停止键按下时，制动控制输入模块1中的第一继电器和第二继电器的线圈同时失电，第一继电器和第二继电器的常开触点断开，马达停止工作，马达制动器抱死，防止马达掉落。及时并准确地控制马达制动器将马达抱死，这对于垂直方向上的马达尤其具有重要的作用。
为了节约制动控制电路的电路板面积，优选该制动控制电路的电路布线采用双层布线设计，提高电路可靠性；例如：在印刷电路板的上层设计整流模块的管脚、续流二极管的管脚；在印刷电路板的下层设计保险丝的管脚等。同时，为了使得线路电流增大，可以相应地将线宽做得更宽。
相比现有技术，本实施例中制动控制电路能将制动控制的失效概率减少为现有技术中制动控制电路的失效概率的2次方。假设继电器的失效概率为X（0<X<1），则本实施例所示例的制动控制电路的失效概率为X2。
这里应该理解的是，本实施例的制动控制电路中，不局限于上述的整流模块的型号，只要能使得整流模块按图2所示例的方式可靠地输出所需规格的直流电压、方便插拔更换即可；同时不局限于上述的继电器类型及相关元器件型号、各模块或单元之间的电路连接方式或电路板安装形式，只要能使得制动控制电路按图2所示例的方式根据输入信号对马达制动器进行可靠地控制即可。
本实施例的制动控制电路，采用整流单元模块化设计，在提高可靠性的同时，还便于更换；采用双继电器线圈并联、触点串联的设计，失效概率更低，可靠性更高；另外，还采用在整流单元输出端并联续流二极管的设计，能保护整个制动控制电路的安全。进而实现马达制动控制电路中主电路与控制电路的双重保护，以达到高可靠性。
实施例2：
本实施例提供一种制动控制电路，与实施例1相比，本实施例中的继电器的数量N大于等于3个。
与实施例1类同，N个继电器的线圈并联连接在控制信号输入单元的输出端，N个继电器的触点串联连接在电源输入单元与整流单元之间。同样优选的是，N个继电器采用相同的型号；且制动控制电路采用双层布线设计。
在本实施例中，采用继电器多重保护，使得制动控制电路的失效概率为X的（N+1）次方。即随着继电器数量的增加，制动控制电路的失效概率将呈下降趋势；但是，随着继电器数量的增加，会相应地增加控制电路的成本。因此，应综合考虑控制效果与成本之间的利弊，合理选择继电器的数量。
本实施例中制动控制电路的其他电路结构与实施例1中制动控制电路的相应电路结构相同，这里不再赘述。
实施例1、2中的制动控制电路，相比现有技术中的制动控制电路设计，采用多继电器线圈并联、触点串联的设计，只要马达制动器正常、且采用的N个继电器没有同时失效的情况下，都能有效地保证马达制动的可靠性，使马达制动失效发生的隐患大大减少。
实施例3：
本实施例提供一种马达***，包括马达、马达制动器以及制动控制电路，其中，制动控制电路采用实施例1或实施例2中的制动控制电路。
该制动控制电路适用于作为TFT-LCD显示器、汽车等多个产业中使用的机器人或机械手臂的各轴采用的马达驱动，同时可扩展至其他带有抱闸功能的马达制动器的马达***中。
本实施例中的马达***，由于采用了高可靠性的制动控制电路，因此能有效保证设备的稳定运行，避免马达制动失误对人身造成的伤害，减少对设备和生产所造成的损失，避免了设备维护过程中所发生的设备维护费用。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种制动控制电路，用于控制连接于马达上的马达制动器，包括制动控制输入模块以及制动控制主模块，所述制动控制输入模块用于采集停电信号或输入紧急停止信号，所述制动控制主模块用于控制所述马达制动器的起停，其特征在于，所述制动控制输入模块包括控制信号输入单元和N个继电器，所述继电器与所述控制信号输入单元和所述制动控制主模块电连接，其中，N为大于等于2的整数。
2.根据权利要求1所述的制动控制电路，其特征在于，所述制动控制主模块包括电源输入单元、整流单元以及制动控制输出单元，所述电源输入单元、所述整流单元以及所述制动控制输出单元依次电连接，所述制动控制输出单元的输出端与所述马达制动器的输入端电连接；
N个所述继电器的线圈并联连接于所述控制信号输入单元的输出端，N个所述继电器的触点串联连接在所述电源输入单元与所述整流单元之间。
3.根据权利要求2所述的制动控制电路，其特征在于，所述电源输入单元的正输出端和负输出端至少各设置有一个所述继电器的触点。
4.根据权利要求3所述的制动控制电路，其特征在于，所述电源输入单元的正输出端和负输出端与所述继电器的触点之间设置有保险丝。
5.根据权利要求2所述的制动控制电路，其特征在于，所述继电器的触点为常开触点。
6.根据权利要求2所述的制动控制电路，其特征在于，所述整流单元的输出端与所述制动控制输出单元的输入端之间还并联有续流二极管。
7.根据权利要求2所述的制动控制电路，其特征在于，所述整流单元为可插拔式模块。
8.根据权利要求1-7任一项所述的制动控制电路，其特征在于，N个所述继电器采用相同的型号。
9.根据权利要求1-7任一项所述的制动控制电路，其特征在于，所述制动控制电路采用双层布线设计。
10.一种马达***，包括马达、马达制动器以及制动控制电路，其特征在于，所述制动控制电路采用权利要求1-9任一项所述的制动控制电路。
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