专利名称：直流无刷电机驱动电路、通道闸的利记博彩app
技术领域：
本实用新型涉及电机技术领域，尤其是涉及一种直流无刷电机驱动电路和通道闸。
背景技术：
通道闸是一种可以自动实现通道开启和关闭的设备，广泛应用于现在的工业社会，关闭通道闸通常通过自锁的方式来实现。目前市面上的通道闸自锁基本上采用的是蜗轮加蜗杆进行机械传动实现或通过带齿电磁铁(电动离合器)的专用机构实现。现有技术使用蜗轮加蜗杆的机械传动机构实现自锁，其结构复杂，蜗轮和蜗杆对加工精度要求较高，且使用该机构的产品必须配置后备电源(例如电池或不间断电源UPS)才能在环境停电后实现自动解锁以达到消防安全的要求，成本较高。
发明内容本实用新型提供一种直流无刷电机驱动电路、包含直流无刷电机驱动电路的通道闸，其可以实现现有通道闸的开启或关闭，还可以在停电情况下自动解锁，且实现成本低。本实用新型提供一种直流无刷电机驱动电路，用于和直流无刷电机连接，所述电机驱动电路包括位置检测器、单片机、电平驱动转换芯片以及电机电流驱动器件；所述位置检测器用于检测所述直流无刷电机的转子的位置，并向所述单片机输出位置反馈信号；所述单片机用于接收所述位置反馈信号，根据所述位置反馈信号确定所述转子位置，根据所述转子位置向所述电平驱动转换芯片输出相位控制信号；所述电平驱动转换芯片用于接收所述相位控制信号，将所述相位控制信号转换为驱动所述电机电流驱动器件的驱动电平信号；所述电机电流驱动器件与所述电机的U、V、W三相以及电机的电源端连接，所述电机电流驱动器件根据输入的驱动电平信号导通或截止。本实施例还提供一种通道闸，包括直流无刷电机以及如上所述的直流无刷电机驱动电路。本实施例提供的直流无刷电机驱动电路可以使用在通道闸中，在通道闸正常使用时，单片机根据接收到的位置反馈信号确定转子位置，然后根据转子位置输出相位控制信号控制电机电流驱动器件的导通或截止，进而控制电机的电源端与电机的U、V、W三相线圈的接通或断开，通过电机转动即可实现通道闸的开启、关闭以及自锁。在环境停电后，电源端将不会有电流输入电机的U、V、W三相，电机的内部电磁力为零，外力可以自由驱动电机转动，实现电机的自动解锁。本实施例提供的直流无刷电机驱动电路和通道闸不仅可以实现现有通道闸的开启、关闭以及自锁，还可以在停电情况下自动解锁，且结构简单，成本低。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I是本实用新型提供的直流无刷电机驱动电路的结构示意图；图2是本实用新型提供的直流无刷电机驱动电路的电路原理图；图3是本实用新型实施例提供的通道闸的控制方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。参见图1，图I是本实用新型提供的直流无刷电机驱动电路的结构示意图。如图I所示，本实用新型提供的直流无刷电机驱动电路与直流无刷电机相连，电机驱动电路包括位置检测器10、单片机20、电平驱动转换芯片30以及电机电流驱动器件40。其中，位置检测器10用于检测直流无刷电机的转子的位置，并向相连的单片机20输出位置反馈信号。单片机20用于接收位置反馈信号，根据位置反馈信号确定转子位置，根据转子位置向电平驱动转换芯片30输出相位控制信号；其中，单片机输出的相位控制信号具体可以为脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)信号，该信号可以灵活调节占空比。需要指出的是，相位控制信号还可以为其它的脉冲信号，不限于上述PWM信号。电平驱动转换芯片30用于接收相位控制信号，将相位控制信号转换为驱动电机电流驱动器件40的驱动电平信号。电机电流驱动器件40与电机的U、V、W三相以及电机的电源端(图未示)连接，电机电流驱动器件40根据输入的驱动电平信号导通或截止。本实施例提供的直流无刷电机驱动电路可以使用在通道闸中，在通道闸正常使用时，单片机20根据接收到的位置反馈信号确定转子位置，然后根据转子位置输出相位控制信号控制电机电流驱动器件40的导通或截止，进而控制电机的电源端与电机的U、V、W三相接通或断开，电机的转子转动即可实现通道闸的开启、关闭及自锁。在环境停电后，上述电源端将不会有电流输入电机的U、V、W三相，电机的内部电磁力为零，外力可以自由驱动电机转动，实现电机的自动解锁。本实施例提供的直流无刷电机驱动电路和通道闸不仅可以实现现有通道闸的开启、关闭以及自锁，还可以在停电情况下自动解锁，且相对于蜗轮加蜗杆的机械传动机构，本实施例提供的直流无刷电机驱动电路结构简单，成本低。在本实施例提供的直流无刷电机驱动电路中，单片机20还可以包括控制信号输入端，控制信号输入端用于接收外部输入的电机控制信号，单片机20根据该控制信号向电平驱动转换芯片30输出相位控制信号。例如，外部输入的控制信号可以为自锁控制信号，单片机20根据该自锁控制信号来控制电机电流驱动器件40的导通，在电机的不同相位上按照特定的相序通以合适的电流，使其自动锁紧以达到控制相应的通道闸产品不被非法通行的目的。参见图2，图2是本实施例提供的直流无刷电机驱动电路的电路原理图。如图所示，直流无刷电机驱动电路包括单片机ICl (微控制器)、电平驱动转换芯片IC2，位置检测器S以及电机电流驱动器件。在本实施例中，直流无刷电机Ml包括3相线圈，分别为U、V和W相。位置检测器S输出的位置反馈信号包括U相位置反馈信号、V相位置反馈信号以及W相位置反馈信号，单片机ICl根据该三相位置反馈信号即可确定电机Ml转子的位置。由于位置检测器S可以实时监测电机Ml的转子位置，因而单片机ICl根据该三相位置反馈信号还可以确定电机的转动方向，例如正向旋转或反向旋转或电机Ml的转子当前是否存在加速度。其中，电平驱动转换芯片IC2与单片机ICI的PWM信号输出端连接，电平转换芯片将接收到的PWM信号转换为六路驱动电平信号输出，六路驱动电平信号分别为U相高电平信号、U相低电平信号、V相高电平信号、V相低电平信号、W相高电平信号、W相低电平信号。具体的，本实施例中与电机Ml相连的电机电流驱动器件包括第一场效应管Ql、第二场效应管Q2、第三场效应管Q3、第四场效应管Q4、第五场效应管Q5、第六场效应管Q6。其中，第一场效应管Ql的栅极、第二场效应管Q2的栅极、第三场效应管Q3的栅极、第四场效应管Q4的栅极、第五场效应管Q5的栅极、第六场效应管Q6的栅极分别与电平驱动转换芯片IC2的六路驱动电平信号输出端HU0、HV0、HW0、LU0、LV0、LW0——对应连接；第一场效应管Ql的漏极、第二场效应管Q2的漏极、第三场效应管Q3的漏极均连接到电机Ml的电源端HVCC，第一场效应管Ql的源极、第二场效应管Q2的源极、第三场效应管Q3的源极分别与第四场效应管Q4的漏极、第五场效应管Q5的漏极、第六场效应管Q6的漏极一一对应连接，第一场效应管Ql的源极、第二场效应管Q2的源极、第三场效应管Q3的源极还分别与电机Ml的U、V、W三相一一对应连接；第四场效应管Q4的源极、第五场效应管Q5的源极、第六场效应管Q6的源极均接地。在本实施例中，当直流无刷电机Ml的位置检测器S传回的位置反馈信号从单片机ICl的SU、SV、SW端口输入，经单片机ICl中的程序译码后即可确定电机转子所处的位置。单片机程序按照相应的相序从HU、HV、HW、LU、LV、Lff端口输出信号，经电平驱动转换芯片IC2转换成适合于驱动大功率场效应管Ql Q6的电平信号,从而驱动大功率场效应管Ql Q6的导通与截止，实现控制直流无刷电机Ml转动或自锁紧。当本实施例提供的电机驱动电路需要驱动电机正向转动时，通过单片机ICl的HU、LW端口输出PWM脉冲信号，通过电平驱动转换芯片IC2电平转换后驱动Ql、Q6导通，从而使经过PWM调制后的电流从电机Ml的U相流入，从电机Ml的W相流出(以下简称为U — W)，此时Ml的转子随之正向旋转60°角，位置检测器S检测到Ml的转子正向旋转60°角后输出相应的位置反馈信号到单片机IC1，单片机ICl经解码后输出PWM脉冲信号使经过PWM调制后的电流从电机Ml的V相流入W相流出，即V — W，依此类推，经过U — W、V — W、V —U、W —U、W —V、U —V共六个相位变换后，Ml的转子随之正向旋转360°角。反之，经过V — U、V — W、U — W、U — V、W — V、W — U共六个相位变换后，电机Ml的转子随之反向旋转360。角。以上对本实用新型实施例提供的直流无刷电机驱动电路进行了详细介绍，本实施例还提供一种包括直流无刷电机以及上述直流无刷电机驱动电路的通道闸，通道闸的类型可以为挡闸、翼闸以及摆闸等产品，此类产品不需长时间大力矩自锁，且均具有停电自恢复功能，因此使用本实施例提供的通道闸不必担心直流无刷电机长时间通过较大电流导致自身发热的问题，且能简化机械结构的设计，大幅降低产品成本。参见图3，图3是本实用新型实施例提供的通道闸的控制方法的流程图。在本实用新型实施例提供的通道闸中，通道闸的控制方法可以包括以下步骤S301、单片机根据接收到的位置反馈信号确定转子的转动方向以及转子位置。具体的，单片机根据位置检测器S输入的位置反馈信号确定转子的转动方向以及 转子的位置。其中，转子的方向可以为顺时针或逆时针方向，转子的位置可以为转子当前的角度。S302、单片机根据转动方向和转子位置确定转子位置对应的定子线圈的当前电流序列。具体的，单片机根据转子的转动方向以及转子位置确定驱动转子继续旋转时定子线圈的当前电流序列。例如，转子的转动方向为顺时针转动，单片机根据该转子的位置确定当前电流序列为W-U(即电流从W相线圈输入，从U相线圈输出)。当转子顺时针旋转时，驱动转子旋转所对应的电流序列分别为u-w、v-w、V-U、w-u、w-v、U-V，随着转子的旋转，单片机确定的当前电流序列也随之变化。步骤S203、单片机向电平驱动转换芯片输出第一相位控制信号，第一相位控制信号使得电机电流驱动器件导通，电机的定子线圈同时输入当前电流序列的前一电流序列以及后一电流序列。在本实施例中，单片机在确定当前电流序列为W-U后，向电平驱动转换芯片输出第一相位控制信号，第一相位控制信号使得电机电流驱动器件导通，进而电机的定子线圈同时输入当前电流序列W-U的前一电流序列U-V以及后一电流序列W-V。具体的，单片机向电平驱动转换芯片输出的第一相位控制信号为PWM信号，该PWM信号经过电平转换后，驱动电机电流驱动器件中的Ql、Q3和Q5同时导通、Q2、Q4和Q6截止，当前电流序列W-U的前一电流序列U-V以及后一电流序列W-V同时输入电机的定子线圈，从而使电机转子所感应到的电磁力在当前序列达到平衡状态，单片机ICl通过适当调整PWM信号的占空比，可以调整破坏这种平衡所需外力的值，从而达到自锁目的。当有外部作用力使得电机转子趋向正转或反转时，内部的电磁合力因与外部作用力的方向始终相反，就会与外部施加的作用力相互抵消，达到新的平衡，从而达到自锁目的。进一步的，针对不同的转子位置，单片机控制电机Ml通过的电流序列可以为①U — V和W — V同时通电(对应的Ql、Q3和Q5导通、Q2、Q4和Q6截止);(D U — W和U —V同时通电(Ql、Q5和Q6同时导通、Q2、Q4和Q3截止)V — W和U — W同时通电(QU Q2和Q6同时导通、Q3、Q4和Q5截止);(D V — U和V — W同时通电(Q2、Q4和Q6同时导通、Q1、Q3和Q5截止)—U和V —U同时通电(Q2、Q3和Q4同时导通、Q1、Q5和Q6截止)—V和W —U同时通电(Q4、Q3和Q5同时导通、Q2、Q1和Q6截止)。其中，上述6种情况是按位置检测器S所传回的位置信息经译码后所输出的对应的相序，任一时刻只有一种情况存在，对于不同的位置则输出6种中合适的一种即可。在本实施例中，当电机处于自锁状态时，单片机ICl还可以在根据U相位置反馈信号、V相位置反馈信号以及W相位置反馈信号判断电机转子存在加速度时(存在外部推力)，增大输出的PWM信号的占空比；单片机ICl在根据U相位置反馈信号、V相位置反馈信号以及W相位置反馈信号判断电机转子无加速度(撤除外部推力)时，减小输出的PWM信号的占空比。当施加的PWM信号占空比越大，所产生的电磁力就越大，平衡的状态就越稳固，可以抵消的外部作用力就越大，自锁的程度就越稳固。此外，本实施例提供的控制方法还可以在单片机接收到外部输入的解锁信号时，向电平驱动转换芯片输出第二相位控制信号，第二相位控制信号使得电机电流驱动器件截止(Ql Q6)均截止),则停止向电机的定子线圈输入电流，电机的内部电磁合力为零，夕卜力可以自由驱动电机转动，实现电机的自动解锁。需要指出的是，如果外部环境停电时，外部控制信号自动关闭，则电机电源将不会对电机提供电流，电机的U、V、W三相线圈中不再有电流流过，电机的内部电磁合力为零，夕卜力可以自由驱动电机转动，实现电机的自动解锁。应当理解的是，以上仅为本实用新型的优选实施例，不能因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
权利要求1.一种直流无刷电机驱动电路，用于和直流无刷电机连接，其特征在于，所述电机驱动电路包括 位置检测器、单片机、电平驱动转换芯片以及电机电流驱动器件； 所述位置检测器用于检测所述直流无刷电机的转子的位置，并向所述单片机输出转子的位置反馈信号； 所述单片机用于接收所述位置反馈信号，并根据所述位置反馈信号确定所述转子位置，以及根据所述转子位置向所述电平驱动转换芯片输出相位控制信号； 所述电平驱动转换芯片用于接收所述相位控制信号，并将所述相位控制信号转换为驱动所述电机电流驱动器件的驱动电平信号； 所述电机电流驱动器件与所述电机的U、v、w三相以及电机的电源端连接，所述电机电流驱动器件根据输入的驱动电平信号导通或截止。
2.根据权利要求I所述的直流无刷电机驱动电路，其特征在于， 所述电机电流驱动器件包括 第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、第四场效应管、第五场效应管以及第六场效应管； 所述第一场效应管的栅极、第二场效应管的栅极、第三场效应管的栅极、第四场效应管的栅极、第五场效应管的栅极以及第六场效应管的栅极分别与所述电平驱动转换芯片的六路驱动电平信号输出端连接； 所述第一场效应管的漏极、第二场效应管的漏极、第三场效应管的漏极均连接到电机的电源端，所述第一场效应管的源极、第二场效应管的源极、第三场效应管的源极分别与所述第四场效应管的漏极、第五场效应管的漏极、第六场效应管的漏极连接，所述第一场效应管的源极、第二场效应管的源极、第三场效应管的源极还分别与所述电机的U、V、W三相一一对应连接； 所述第四场效应管的源极、第五场效应管的源极、第六场效应管的源极均接地。
3.根据权利要求I所述的直流无刷电机驱动电路，其特征在于， 所述单片机输出的相位控制信号包括PWM信号。
4.根据权利要求3所述的直流无刷电机驱动电路，其特征在于， 所述电平驱动转换芯片与所述单片机的PWM信号输出端连接，所述电平转换芯片将接收到的PWM信号转换为六路驱动电平信号输出，所述六路信号为U相高电平信号、U相低电平信号、V相高电平信号、V相低电平信号、W相高电平信号、W相低电平信号。
5.根据权利要求4所述的直流无刷电机驱动电路，其特征在于， 所述位置检测器输出的位置反馈信号包括U相位置反馈信号、V相位置反馈信号以及W相位置反馈信号。
6.根据权利要求5所述的直流无刷电机驱动电路，其特征在于， 所述单片机还包括控制信号输入端，用于接收外部输入的电机控制信号。
7.一种通道闸，包括直流无刷电机，其特征在于，还包括如权利要求1-6任一项所述的直流无刷电机驱动电路。
专利摘要本实用新型公开了一种直流无刷电机驱动电路，本实施例提供的直流无刷电机驱动电路可以使用在通道闸中，在通道闸正常使用时，单片机根据接收到的转子位置反馈信号确定转子的位置，然后根据转子的位置输出相应的相位控制信号控制电流驱动器件的导通与截止，进而控制电机的U、V、W三相线圈的电流，使电机转动或自锁，即可控制通道闸的开、关及自锁。当环境停电时，外部控制信号自动关闭，电机的U、V、W三相线圈中无电流流过，电机的内部电磁合力为零，外力可以自由驱动电机转动，实现电机的自动解锁。
文档编号H02P6/16GK202535300SQ20122003849
公开日2012年11月14日 申请日期2012年2月7日 优先权日2012年2月7日
发明者何荣良, 唐健, 陈振荣 申请人:深圳市捷顺科技实业股份有限公司