專利名稱：跑步機(jī)直流馬達(dá)控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及跑步機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種跑步機(jī)直流馬達(dá) 控制器。
技術(shù)背景
跑步機(jī)作為一種健身運(yùn)動產(chǎn)品，它的安全因素是十分重要的， 而用于控制跑步機(jī)馬達(dá)的直流馬達(dá)控制器，對跑步機(jī)的安全因素有 著直接的影響?，F(xiàn)有的跑步機(jī)直流馬達(dá)控制器，其功率管和馬達(dá)一 般為串聯(lián)連接，當(dāng)功率管由于某種原因短路，則高于馬達(dá)額定最高 電壓的直流電壓會直接加載到馬達(dá)上，使馬達(dá)突然高速運(yùn)行，此時 使用者會有跌倒在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的跑步帶上的危險(xiǎn)，存在較大的安全隱 患，而且，現(xiàn)有的跑步機(jī)直流馬達(dá)控制器多是采用模擬方式檢測數(shù) 據(jù)及控制馬達(dá)，其檢測的數(shù)據(jù)誤差較大，對馬達(dá)速度的穩(wěn)定性控制 得不好，且功耗大。 實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供一種跑 步機(jī)直流馬達(dá)控制器，它能夠防止馬達(dá)突然失速而造成使用人員傷 害的情況出現(xiàn)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是 它包括單片機(jī)、整流電路、變壓器、控制電源電路、電子表整流濾波電路，整流電路和變壓器的輸入端連接到市電輸入端，整流 電路的輸出端與馬達(dá)的電源輸入端連接，變壓器的輸出端分別與控 制電源電路和電子表整流濾波電路的輸入端連接，控制電源電路和 電子表整流濾波電路的輸出端與單片機(jī)連接，其特征在于它還包 括馬達(dá)驅(qū)動電路、馬達(dá)過流保護(hù)電路、與單片機(jī)連接的升降馬達(dá)控 制及檢測電路、用于防止因?yàn)楣β使芏搪范斐神R達(dá)高速運(yùn)行的功 率管短路檢測電路、繼電器和用于驅(qū)動繼電器的繼電器驅(qū)動電路， 馬達(dá)驅(qū)動電路的輸入端與單片機(jī)連接，馬達(dá)驅(qū)動電路的輸出端分別 與馬達(dá)和馬達(dá)過流保護(hù)電路的輸入端連接，馬達(dá)過流保護(hù)電路的輸 出端與單片機(jī)連接，功率管短路檢測電路接在馬達(dá)和單片機(jī)之間，繼電器接在市電輸入端和整流電路之間，繼電器驅(qū)動電路的輸入端 與單片機(jī)連接，其輸出端與繼電器連接。所述的單片機(jī)和控制電源電路之間設(shè)置有用于檢測市電電壓是 否過低的低壓電源檢測電路。所述的單片機(jī)和電子表整流濾波電路之間設(shè)置有用于傳遞信號 的光電耦合通信電路。所述的單片機(jī)連接有用于穩(wěn)定馬達(dá)速度的馬達(dá)速度檢測電路。本實(shí)用新型有益效果在于本實(shí)用新型提供的跑步機(jī)直流馬達(dá)控制器，其在馬達(dá)和單片機(jī) 之間設(shè)置有用于防止因?yàn)楣β使芏搪范斐神R達(dá)高速運(yùn)行的功率管 短路檢測電路，單片機(jī)以16KHZ的頻率檢測功率管的電壓， 一旦發(fā) 現(xiàn)此電壓為零，單片機(jī)立即把輸出給繼電器驅(qū)動電路的信號切斷，以斷開繼電器，使馬達(dá)上的電壓變?yōu)榱?，從而防止馬達(dá)突然加速而
造成使用人員傷害的情況出現(xiàn)；所述的單片機(jī)和電子表整流濾波電 路之間設(shè)置有用于傳遞信號的光電耦合通信電路，其采用通信碼雙 向傳輸?shù)姆绞剑箚纹瑱C(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化檢測、控制及錯誤智能報(bào)警處 理；所述的單片機(jī)連接有用于穩(wěn)定馬達(dá)速度的馬達(dá)速度檢測電路， 使馬達(dá)空載和負(fù)載時馬達(dá)速度保持不變，即使用者在跑步時，可保 持馬達(dá)速度的穩(wěn)定。



附圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)方框附圖2是本實(shí)用新型的馬達(dá)驅(qū)動電路的電路原理附圖3是本實(shí)用新型的馬達(dá)過流保護(hù)電路的電路原理附圖4是本實(shí)用新型的升降馬達(dá)控制及檢測電路的電路原理
附圖5是本實(shí)用新型的整流電路、功率管短路檢測電路、繼電
器驅(qū)動電路的電路原理附圖6是本實(shí)用新型的低壓電源檢測電路的電路原理圖； 附圖7是本實(shí)用新型的光電耦合通信電路的電路原理圖； 附圖8是本實(shí)用新型的馬達(dá)速度檢測電路的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明，見附圖1所示， 本實(shí)用新型提供的跑步機(jī)直流馬達(dá)控制器包括單片機(jī)、整流電路1、 變壓器、控制電源電路2、電子表整流濾波電路3、馬達(dá)驅(qū)動電路4、馬達(dá)過流保護(hù)電路5、與單片機(jī)連接的升降馬達(dá)控制及檢測電路6、 用于防止因?yàn)楣β使芏搪范斐神R達(dá)高速運(yùn)行的功率管短路檢測電 路7、繼電器和用于驅(qū)動繼電器的繼電器驅(qū)動電路8，其中整流電路 1和變壓器的輸入端連接到市電輸入端，整流電路1的輸出端與馬達(dá) 的電源輸入端連接，變壓器的輸出端分別與控制電源電路2和電子 表整流濾波電路3的輸入端連接，控制電源電路2和電子表整流濾 波電路3的輸出端與單片機(jī)連接，馬達(dá)驅(qū)動電路4的輸入端與單片
的輸入端連接，馬達(dá)過流保護(hù)電路5的輸出端與單片機(jī)連接，功率 管短路檢測電路7接在馬達(dá)和單片機(jī)之間，繼電器接在市電輸入端 和整流電路1之間，繼電器驅(qū)動電路8的輸入端與單片機(jī)連接，其 輸出端與繼電器連接。
參考附圖2，所述的馬達(dá)驅(qū)動電路4包括驅(qū)動集成電路U8、功 率管Q7,其由單片機(jī)U4產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號，通過動集成電路U8 和功率管Q7將脈寬調(diào)制信號傳送給馬達(dá)，以調(diào)節(jié)馬達(dá)的速度，在馬 達(dá)的正負(fù)端并聯(lián)有反相的快速恢復(fù)二極管D12,在脈寬調(diào)制信號斷 開時使馬達(dá)內(nèi)部的存儲內(nèi)能釋放。
參考附圖3，所述的馬達(dá)過流保護(hù)電路5包括電阻RT2、比較運(yùn) 算集成電路U9B，其輸出端out接功率管Q7的S端，在流過馬達(dá)的 線路上串連0.01歐姆的電阻RT2，則通過馬達(dá)內(nèi)的電流同樣流過此 電阻并產(chǎn)生一個電壓，此電壓通過比較運(yùn)算集成電路U9B后輸入到 單片機(jī)U4，單片機(jī)U4通過檢測此信號來判斷馬達(dá)是否過流，從而保護(hù)馬達(dá)不至于超過額定的電流而燒毀。參考附圖4，所述的升降馬達(dá)控制及檢測電路6包括繼電器 RLY2、 RLY3、升降馬達(dá)內(nèi)部的電位器VR1，其通過升降馬達(dá)內(nèi)部 電機(jī)的轉(zhuǎn)動帶動電位器VR1轉(zhuǎn)動，給電位器VR1兩端5V的電壓， 電位器VR1轉(zhuǎn)動時，其中間抽頭會輸出變化的電壓，此電壓輸入到 單片機(jī)U4中，通過單片機(jī)U4內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換，以確定升降馬達(dá)的 位置，且單片機(jī)U4可輸出信號控制升降馬達(dá)的繼電器，把升降馬達(dá) 控制在使用者需要的坡度。參考附圖5，所述的功率管短路檢測電路7包括電阻RIO、 R40、 R51和電容C20，此電路主要是防止功率管因某種原因短路時，市 電經(jīng)過整流電路1后的所有電壓會全部加載到直流馬達(dá)上，造成馬 達(dá)突然高速運(yùn)行，導(dǎo)致使用者跌倒的情況出現(xiàn)。功率管短路檢測電 路7實(shí)際是接在功率管Q7和馬達(dá)負(fù)極處的分壓濾波電路，并把此處 的電壓輸入到單片機(jī)U4，單片機(jī)U4以16KHZ的頻率檢測此電壓， 一旦發(fā)現(xiàn)此電壓為零，單片機(jī)U4立即把輸出給繼電器驅(qū)動電路8 的信號切斷，以斷開繼電器RLY1，使馬達(dá)上的電壓變?yōu)榱?，從而?止馬達(dá)突然加速而造成使用者跌倒的情況出現(xiàn)。另外，繼電器驅(qū)動 電路8采用充放電方式，即單片機(jī)U4輸出的信號不是高低電平，而 是輸出一個4KHZ左右的方波信號，此信號通過電容C7和二極管 D2、 D3對電容C6充電的方式驅(qū)動繼電器RLY1，只有單片機(jī)U4 輸出脈沖信號才可以使最后一個電容C6充電，以驅(qū)動繼電器RLY1 ， 啟動馬達(dá)，這樣消除了單片機(jī)U4死機(jī)時馬達(dá)仍然運(yùn)行的安全隱患。參考附圖6，所述的單片機(jī)和控制電源電路2之間設(shè)置有用于檢 測市電電壓是否過低的低壓電源檢測電路21,所述的低壓電源檢測 電路21包括電阻R53、 R54，穩(wěn)壓二極管ZD3，此電路通過檢測變 壓器輸出給控制電路的12V直流電壓，判斷市電電壓是否過低，如 果過低則關(guān)閉馬達(dá)運(yùn)行，從而保護(hù)馬達(dá)不至于欠壓運(yùn)行而燒毀。
參考附圖7，所述的單片機(jī)和電子表整流濾波電路3之間設(shè)置有 用于傳遞信號的光電耦合通信電路31,所述的光電耦合通信電路31 包括光電耦合器U5、 U7，此電路由光電耦合器U5、 U7隔離控制電 路和電子表，使電子表上的電壓符合安全標(biāo)準(zhǔn)，同時電子表和控制 電路上的信號傳輸采用通信碼雙向傳輸?shù)姆绞?，這樣避免了傳統(tǒng)電 子表和控制電路之間采用模擬信號或脈寬調(diào)制信號通信而造成的誤 差或外部干擾。
參考附圖8，所述的單片機(jī)連接有用于穩(wěn)定馬達(dá)速度的馬達(dá)速度 檢測電路9，所述的馬達(dá)速度檢測電路9包括三極管Q5、安裝在馬 達(dá)上的光電感應(yīng)器U6，為了檢測馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，其在馬達(dá)的轉(zhuǎn)動軸上 安裝一個轉(zhuǎn)盤，且在此轉(zhuǎn)盤四周開孔，當(dāng)馬達(dá)轉(zhuǎn)動時，光電感應(yīng)器 U6 ft會輸出0或5V電壓，此電壓輸入到單片機(jī)U4內(nèi)，當(dāng)單片機(jī) U4得到電子表的設(shè)定某個速度命令時，單片機(jī)U4通過比較設(shè)定的 速度和檢測的馬達(dá)速度，然后由PID (比例積分微分)算法得到控制 馬達(dá)對應(yīng)的脈寬調(diào)制信號，從而控制馬達(dá)在空載或負(fù)載時都能保持 穩(wěn)定的速度。
當(dāng)然，以上所述僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，故凡依本實(shí)用新型專利申請范圍所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或修飾， 均包括于本實(shí)用新型專利申請范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1、 跑步機(jī)直流馬達(dá)控制器，它包括單片機(jī)、整流電路、變壓器、 控制電源電路、電子表整流濾波電路，整流電路和變壓器的輸入端 連接到市電輸入端，整流電路的輸出端與馬達(dá)的電源輸入端連接， 變壓器的輸出端分別與控制電源電路和電子表整流濾波電路的輸入 端連接，控制電源電路和電子表整流濾波電路的輸出端與單片機(jī)連 接，其特征在于它還包括馬達(dá)驅(qū)動電路、馬達(dá)過流保護(hù)電路、與 單片機(jī)連接的升降馬達(dá)控制及檢測電路、用于防止因?yàn)楣β使芏搪?而造成馬達(dá)高速運(yùn)行的功率管短路檢測電路、繼電器和用于驅(qū)動繼 電器的繼電器驅(qū)動電路，馬達(dá)驅(qū)動電路的輸入端與單片機(jī)連接，馬 達(dá)驅(qū)動電路的輸出端分別與馬達(dá)和馬達(dá)過流保護(hù)電路的輸入端連 接，馬達(dá)過流保護(hù)電路的輸出端與單片機(jī)連接，功率管短路檢測電 路接在馬達(dá)和單片機(jī)之間，繼電器接在市電輸入端和整流電路之間， 繼電器驅(qū)動電路的輸入端與單片機(jī)連接，其輸出端與繼電器連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的跑步機(jī)直流馬達(dá)控制器，其特征在于 所述的單片機(jī)和控制電源電路之間設(shè)置有用于檢測市電電壓是否過 低的低壓電源檢測電路。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的跑步機(jī)直流馬達(dá)控制器，其特征在于 所述的單片機(jī)和電子表整流濾波電路之間設(shè)置有用于傳遞信號的光 電耦合通信電路。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的跑步機(jī)直流馬達(dá)控制器，其特征在于所述的單片機(jī)連接有用于穩(wěn)定馬達(dá)速度的馬達(dá)速度檢測電路。
專利摘要本實(shí)用新型涉及跑步機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種跑步機(jī)直流馬達(dá)控制器，它包括單片機(jī)、整流電路、變壓器、控制電源電路、電子表整流濾波電路、馬達(dá)驅(qū)動電路、馬達(dá)過流保護(hù)電路、與單片機(jī)連接的升降馬達(dá)控制及檢測電路、用于防止因?yàn)楣β使芏搪范斐神R達(dá)高速運(yùn)行的功率管短路檢測電路、繼電器和用于驅(qū)動繼電器的繼電器驅(qū)動電路，其在馬達(dá)和單片機(jī)之間設(shè)置有用于防止因?yàn)楣β使芏搪范斐神R達(dá)高速運(yùn)行的功率管短路檢測電路，單片機(jī)以16KHZ的頻率檢測功率管的電壓，一旦發(fā)現(xiàn)此電壓為零，單片機(jī)立即把輸出給繼電器驅(qū)動電路的信號切斷，以斷開繼電器，使馬達(dá)上的電壓變?yōu)榱?，從而防止馬達(dá)突然加速而造成使用人員傷害的情況出現(xiàn)。
文檔編號A63B24/00GK201156713SQ200820043688
公開日2008年11月26日 申請日期2008年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月31日
發(fā)明者謝文才 申請人:東莞市志海電子科技有限公司