專利名稱：絞盤馬達控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于汽車電子領域，尤其涉及一種絞盤馬達控制系統(tǒng)。
技術背景電動絞盤主要用于越野汽車、農用汽車、ATV運動車、游艇、以及其它特 別車輛。是車輛、船只的自我保護及牽引裝置，可在雪地、沼澤、沙漠、海灘、 泥;寧山路等惡劣環(huán)境中進行車輛自救，并可能在其它條件下，進行清障、拖拉 物品、安裝設施等作業(yè)，是石油、水文、環(huán)保、林業(yè)、交通、公安、邊防、及 其它野外運動不可缺少的安全裝置。電動絞盤內部的工作原理機制是汽車蓄電池的電力首先帶動電動馬達。 鼓輪轉動帶動主動軸，主動軸再帶動行星齒輪，產生強大的減速比。于是增加 的扭力被傳回到輪鼓，鼓輪便帶動鋼纜。馬達和齒輪之間有一個離合器，能夠 通過一個手柄開關。制動單元在輪鼓內部，當鋼纜繃緊時，鼓輪就會自動鎖住。對于其中絞盤馬達的控制，現(xiàn)有的控制器多為通過機械部件結合簡單的繼 電器來實現(xiàn)，智能化程度不高，對于一些異常狀況的發(fā)生也沒有報警機制。實用新型內容本實用新型實施例所要解決的技術問題在于，提供一種智能化、自動化的 絞盤馬達控制系統(tǒng)。為解決上述技術問題，本實用新型實施例提供一種絞盤馬達控制系統(tǒng)，包括用于完成對絞盤供電電源單元的檢測、絞盤電流的檢測和絞盤溫度的檢測， 并與搖控器進行實時通訊的控制，調節(jié)絞盤的速度，關閉或打開H橋控制單元 的主控制器MCU;用于控制絞盤馬達電流，以及絞盤馬達正轉和反轉的H橋控制單元；用于驅動H橋控制單元的H橋驅動器；用于與遙控器進行實時通信的有線接口單元；所述H橋驅動器、有線接口單元分別連接到所述MCU;用于控制在所述有線接口單元接入遙控器時啟動所述H橋驅動器的邏輯鎖 存單元，所述邏輯鎖存單元分別與所述有線接口單元和H橋驅動器相連。本實用新型實施例具有以下有益的效果通過引入MCU和其他功能電游^莫 塊，不僅可以實現(xiàn)通過有線或者無線搖控器對絞盤進行正轉與反轉的控制，還 提供了供電低電壓報警、高溫報警以及異常狀態(tài)處理機制，大大提升了馬達控 制器的智能化、自動化水平。還可提高絞盤馬達的效率，可以讓用戶對絞盤的 速度進行自由控制，具有更大的實用性。由于增加了更多的保護電路，增強了 安全性。比傳統(tǒng)的繼電器更可靠，更穩(wěn)定，對生產生活帶來更大的便利。


圖1是本實用新型實施例絞盤馬達控制系統(tǒng)的外部連接示意圖。 圖2是本實用新型實施例絞盤馬達控制系統(tǒng)的另 一外部連接示意圖。 圖3是本實用新型實施例絞盤馬達控制系統(tǒng)的電路原理方框圖。 圖4a-4b是本實用新型實施例絞盤馬達控制系統(tǒng)的具體電路連接圖。 圖5是本實用新型實施例絞盤馬達控制系統(tǒng)的具體電路方框圖。 圖6a-6b是本實用新型實施例絞盤馬達控制系統(tǒng)的H橋控制單元通過 MOSFET控制絞盤馬達轉向的示意圖。圖7是本實用新型實施例絞盤馬達控制系統(tǒng)的具體控制流程示意圖。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型進行詳細描述。請參照圖1所示，本實用新型實施例絞盤馬達控制系統(tǒng)1通過線纜與絞盤2 的馬達相連，并與遙控器4進行通信，其由12V電池3供電。圖2給出了另一 種外部連接方案，與圖l所示類似，區(qū)別在于絞盤馬達控制系統(tǒng)1與絞盤2的馬達之間的線纜連接方式不同，以及絞盤馬達控制系統(tǒng)1通過快速插頭5與遙 控器4相連。再請參照圖3所示，本實用新型實施例絞盤馬達控制系統(tǒng)，包括用于完 成對絞盤供電電源單元的^r測、絞盤電流的4企測和絞盤溫度的4企測，并與搖控 器進行實時通訊的控制，調節(jié)絞盤的速度，關閉或打開H橋控制單元的主控制 器MCU 11;用于控制絞盤馬達電流，以及絞盤馬達正轉和反轉的H橋控制單元13; 用于驅動H橋控制單元13的H橋驅動器12; 用于與遙控器進行實時通信的有線接口單元14;所述H橋驅動器12、有線接口單元14分別連接到所述MCU11;用于控制在所述有線接口單元接入遙控器時啟動所述H橋驅動器的邏輯鎖 存單元15,所述邏輯鎖存單元15分別與所述有線接口單元14和H橋驅動器12 相連。請同時結合圖4a、 4b所示，主控制器MCU是芯片U3,其具有2KByte的 閃存Flash, 256Byte隨機存儲器RAM, 10Bit模擬數(shù)字轉換AD，及256Byte的 電可擦除只讀存儲器EEPROM。請再參照圖5所示，H橋驅動器12包括一級驅動電路和二級驅動電路，用 于控制放大控制信號，以便驅動大電流的H橋控制單元13。 一級驅動電路是將 從MCU出來的控制信號進行電壓與電流的轉換，控制第二級驅動電路，包括 芯片U2、 U5、 U6、 U7、 U8、 U9、 Ull、 U12、 U13、 U15,電容Cll、 C12、 C57、 C58、 C61、 C17、 C62，電阻R26、 R27、 R29、 R28、 R33、 R32、 R30、 R31、 R40、 R41、 R43、 R42、 R47、 R46、 R44、 R45,三極管Q2、 Q5、 Ql、 Q6。H橋控制單元13用于控制絞盤馬達電流，以及絞盤馬達正轉和反轉，本實 施例中H橋控制單元13包括金屬氧化物場效應管MOSFET,其電路包括金屬 氧化物場效應管QXO、 QX1、 QX2、 QX3、 QX4、 QX5、 QX12、 QX13、 QX14、QX15、 QX16、 QX17、 QX6、 QX7、 QX8、 QX9、 QXIO、 QXll、 QX18、 QX19、 QX20、 QX21、 QX22、 QX23,柵極驅動電阻R104、 R108、 R109、 RllO、 Rlll、 R113、 R112、 R301、 R300、 R302、 R303、 R304、 R305、 R313、 R102、 RIOO、 RlOl、 E105、 R106、 R107、 R103、 R310、 R306、 R307、 R308、 R309、 R311、 R314。請參照圖5a所示，將M0SFET(1)打開、M0SFET(2)、 MOSFET(4)關閉， M0SFET(3)加入脈沖寬度調至脈沖后，電流依次流經(jīng)MOSFET(l)和 MOSFET(3),然后流入絞盤馬達，即可實現(xiàn)馬達調速的正轉。請參照圖5b所示，將M0SFET(2)打開、MOSFET(l)、 MOSFET(3)關閉， MOSFET(4)加入脈沖寬度調至脈沖后，電流依次流經(jīng)MOSFET(l)和 MOSFET(3),然后流入絞盤馬達，即可實現(xiàn)馬達調速的反轉。本實用新型實施例中，H橋控制單元13還連接有保護單元130，用于去除 或吸收H橋控制單元13開關控制過程中產生的高頻寄生振蕩，以保證控制的可 靠性和有效性。本實施例中保護單元130具體包括肖特基二極管D401，并聯(lián) 的電阻R403、 R404、 R405,電容C408、 C409、 C422、 C423、 C424、 C425、 C426、 C427、 C428、 C429、 C430、 C431、 C432、 C433、 C434、 C435、 C436、 C437、 C438、 C439、 C440、 C441、 C442、 C433。有線接口單元14用于與有線遙控器進行通信，其包括芯片Jl, 二極管D1、 D2,電阻R4、 R5。本實用新型實施例的邏輯鎖存單元15,其功能是在所述有線接口單元14 接入遙控器時啟動所述H橋驅動器12;在沒有插入搖控器的時候，控制H橋驅 動器12不工作，這樣最大限度地避免了由于MCU等其它多因素不穩(wěn)定所帶來 的整個系統(tǒng)不可靠的問題。邏輯鎖存單元15包括以下元件二極管D3、 D5， 三極管Q3、 Q4、 Q7,電阻R34、 R39、 R38、 R36、 R35,電容C2,其中電 容C2和電阻R39相并聯(lián)，共同連接在三極管Q3的集電極；二極管D5和電阻 R38均分別連接在三極管Q4的基極；電阻R35連接在三極管Q7的基極。在圖5中，即邏輯鎖存電路。
請繼續(xù)結合參照圖3、圖5所示，本實用新型實施例還包括狀態(tài)指示單元 16,即圖5中的LED指示電路，與主控制器MCU11相連，用于將絞盤主控制 器MCUll的當前狀態(tài)通過LED燈指示出來，其電路包括芯片Ul、 JP1、 JP2, 電阻R14、 R15、 R16、 R17、 R18、 R19、 R20,電容CIO。
本實用新型實施例還包括邏輯保護單元，即圖5中的邏輯保護電路，連接 在主控制器MCUll與H橋控制單元13之間，并與H橋驅動器12相連，用于 當溫度、電壓、電流超過設定值后自動關閉H橋驅動器12，從而保護H橋驅動 器12和保護絞盤及電機。
本實用新型實施例還包括電流檢測單元，即圖5中的電流;險測電路，連接 在主控制器MCU11與H橋控制單元13之間，用于檢測絞盤馬達的電流，其包 括芯片U14，電阻R94、 R95、 R96,電容C55、 C56。
本實用新型實施例還包括溫度檢測單元，即圖5中的溫度檢測電路，連接 在主控制器MCU11與H橋控制單元13之間，用于監(jiān)控系統(tǒng)的溫度變化，當系 統(tǒng)溫度達到設定的溫度以后，MCU 11進行停止輸出并進行當前狀態(tài)指示，以保 護H橋控制單元13和絞盤馬達。其電路包括芯片J6、 J7、 J8、 J9、 J10,電 阻R8、 R9、 Rl、 R2、 R3、 RIO、 Rll、 R315、 R312,電容C8、 C9,其中電阻 R8、 R9、 Rl、 R2、 R3、 RIO、 Rll均為溫度傳感器的分壓電阻；電容C8、 C9 分別為溫度傳感器輸出的濾波電容，以穩(wěn)定信號的作用，減少干擾；電阻R315、 R312為溫度傳感器。
本實用新型實施例還包括電源單元17,所述電源單元17進一步包括依次相 連的開關電源穩(wěn)壓器、12V電源穩(wěn)壓器和5V電源穩(wěn)壓器，具體如下
與12V電池3相連、用于將12V電壓轉換為20V的開關電源穩(wěn)壓器，其包 括芯片U16,變壓器T1，電容C1、 C63、 C19、 C21、 C22、 C24、 C44、 C47、 C48、 C49、 C50、 C51、 C46、 C64、 C65、 C66,電感Ll,電阻R90、 R91、 R92、 R93, 二極管D4;然后再通過12V電源穩(wěn)壓器將20V電壓轉換成所需要的12V電壓，其電路 包括芯片U17,電容C52、 C53，得到驅動器所需要的驅動器電源，再通過5V 電源穩(wěn)壓器，將其轉換為MCU11及一些外圍設備所需要的電壓，其電路包括 芯片U18,電容C54、 C67。
本實用新型實施例還包括超級濾波電源單元18,與電源單元17相連，用于 減少使用電源單元17的噪聲和抑制調速時引起的尖峰干擾。
本實用新型實施例還設置有開關單元19,用于切斷電源單元18,以在MCU 11或H橋控制單元13在出現(xiàn)任何故障的時候，有效保護系統(tǒng)的安全。
請參照圖7所示，本實用新型實施例絞盤馬達控制系統(tǒng)的具體控制流程如
下
步驟l,絞盤馬達控制系統(tǒng)進行初始化，時鐘是8MHz，配置將4莫擬信號轉 換為數(shù)字信號的AD通道。在以后的模擬信號采集中即可不再重復進行通道配置。
步驟2,通過看門狗進行喂狗，判斷是否接收遙控命令，如果是則進入步驟 3;如果不是則進入步驟4。
步驟3,判斷接收的是何種遙控命令，即有線遙控器傳輸"IN"(表示絞盤 正轉)或"OUT"(表示絞盤反轉)，并根據(jù)所述遙控命令進行控制處理；
如果是"IN"命令，則調節(jié)占空比，搖控器IN燈點亮變綠色，給用戶以指 示當前的狀態(tài)是"IN"，關閉OUT驅動器，打開IN驅動器，控制絞盤正轉；
如果是"OUT"命令，則調節(jié)占空比，搖控器OUT燈點亮變紅色，給用戶 以指示當前的狀態(tài)是"OUT"，關閉IN驅動器，打開OUT驅動器，控制絞盤 反轉；
如果既不是"IN"也不是"OUT",則關閉驅動器及指示器。 本實施例中調節(jié)占空比的作用在于，通過占空比的改變即可改變MOSFET 的導通時間與截止時間，繼而可改變輸出電流的平均值，以達到控制速度目的。 步驟4，檢測絞盤馬達控制裝置的工作狀態(tài)并根據(jù)檢測結果進行相關控制，進一步包括以下步驟
步驟41，供電電壓是否過低，如果是，則關閉IN、 OUT驅動器，然后啟動 低電壓報警；如果不是，則進入步驟42;
步驟42溫度是否過高，如果是，則關閉IN、 OUT驅動器，然后啟動高溫 報警；如果不是，則進入步驟43;
步驟43如絞盤上的電流是否過大，如果是，則關閉IN、 OUT驅動器，然 后啟動過流報警；如果不是，則回到步驟2。
本實用新型實施例通過引入MCU和其他功能電路模塊，不僅可以實現(xiàn)通過 有線或者無線搖控器對絞盤進行正轉與反轉的控制，還提供了供電低電壓報警、 高溫報警以及異常狀態(tài)處理機制，大大提升了馬達控制器的智能化、自動化水 平。還可提高絞盤馬達的效率，可以讓用戶對絞盤的速度進行自由控制，具有 更大的實用性。由于增加了更多的保護電路，增強了安全性。比傳統(tǒng)的繼電器 更可靠，更穩(wěn)定，對生產生活速來更大的便利。本實用新型實施例尤其適用于 對大電流場合的應用控制，在控制過程中，實時的對整個系統(tǒng)的溫度、電壓、 電流等進行全方位的檢測，增強了系統(tǒng)的可靠性。
權利要求1、 一種絞盤馬達控制系統(tǒng)，其特征在于包括用于完成對絞盤供電電源單元的檢測、絞盤電流的檢測和絞盤溫度的檢測， 并與搖控器進行實時通訊的控制，調節(jié)絞盤的速度，關閉或打開H橋控制單元 的主控制器MCU;用于控制絞盤馬達電流，以及絞盤馬達正轉和反轉的H橋控制單元；用于驅動H橋控制單元的H橋驅動器；用于與遙控器進行實時通信的有線接口單元；所述H橋驅動器、有線接口單元分別連接到所述MCU;用于控制在所述有線接口單元接入遙控器時啟動所述H橋驅動器的邏輯鎖
2、 根據(jù)權利要求1所述的絞盤馬達控制系統(tǒng)，其特征在于所述MCU包 括芯片U3，其具有2KByte的閃存Flash, 256Byte的隨機存儲器RAM， 10Bit 數(shù)字模擬轉換AD,及256Byte的電可擦除只讀存儲器EEPROM。
3、 根據(jù)權利要求1所述的絞盤馬達控制系統(tǒng)，其特征在于所述邏輯鎖存 單元包括以下元件二極管D3、 D5,三極管Q3、 Q4、 Q7,電阻R34、 R39、 R38、 R36、 R35,電容C2,其中電容C2和電阻R39相并聯(lián)，共同連接在三 極管Q3的集電極；二極管D5和電阻R38均分別連接在三極管Q4的基極；電 阻R35連接在三極管Q7的基極。
4、 根據(jù)權利要求1所述的絞盤馬達控制系統(tǒng)，其特征在于還包括與所 述主控制器MCU相連、用于將所述MCU的當前狀態(tài)通過LED燈指示出來的 狀態(tài)指示單元，其包括芯片Ul、 JP1、 JP2,電阻R14、 R15、 R16、 R17、 R18、 R19、 R20,電容CIO。
5、 根據(jù)權利要求l所述的絞盤馬達控制系統(tǒng)，其特征在于所述H橋控制 單元包括金屬氧化物場效應管QX0、 QX1、 QX2、 QX3、 QX4、 QX5、 QX12、 QX13、 QX14、 QX15、 QX16、 QX17、 QX6、 QX7、 QX8、 QX9、 QXIO、 QXll、QX18、 QX19、 QX20、 QX21、 QX22、 QX23,柵極驅動電阻R104、 R108、 R109、 RllO、 Rlll、 R113、 R112、詣l、詣O、 R302、 R303、 R304、 R305、 R313、 R102、 RIOO、 RlOl、 E105、 R106、 R107、 R103、 R310、 R306、 R307、 R308、 詣9、 R311、 R314。
6、 根據(jù)權利要求l所述的絞盤馬達控制系統(tǒng)，其特征在于所述H橋控制 單元還連接有用于去除或吸收H橋控制單元開關控制過程中產生的高頻寄生振 蕩，以保證控制的可靠性和有效性的保護單元，所述保護單元包括肖特基二 極管D401,并聯(lián)的電阻R403、 R404、 R405，電容C408、 C409、 C422、 C423、 C424、 C425、 C426、 C427、 C428、 C429、 C430、 C431、 C432、 C433、 C434、 C435、 C436、 C437、 C438、 C439、 C440、 C441、 C442、 C433。
7、 根據(jù)權利要求1所述的絞盤馬達控制系統(tǒng)，其特征在于還包括用于 檢測絞盤馬達的電流的電流檢測單元，所述電流檢測單元連接在所述MCU與H 橋控制單元之間，包括芯片U14，電阻R94、 R95、 R96,電容C55、 C56。
8、 根據(jù)權利要求1所述的絞盤馬達控制系統(tǒng)，其特征在于還包括用于 監(jiān)控系統(tǒng)的溫度變化的溫度^r測單元，所述溫度檢測單元連接在所述MCU與H 橋控制單元之間，包括芯片J6、 J7、 J8、 J9、 JIO，電阻R8、 R9、 Rl、 R2、 R3、 RIO、 Rll、 R315、 R312,電容C8、 C9,其中電阻R8、 R9、 Rl、 R2、 R3、 RIO、 Rll均為溫度傳感器的分壓電阻；電容C8、 C9分別為溫度傳感器輸出的濾波電 容；電阻R315、 R312為溫度傳感器。
9、 根據(jù)權利要求1所述的絞盤馬達控制系統(tǒng)，其特征在于還包括電源 單元，所述電源單元進一步包括與12V電池相連、用于將12V電壓轉換為20V 的開關電源穩(wěn)壓器；用于將20V電壓轉換成所需要的12V電壓的12V電源穩(wěn)壓 器；以及用于將12V電壓轉換成所需要的5V電壓的5V電源穩(wěn)壓器。
專利摘要本實用新型提供一種絞盤馬達控制系統(tǒng)，包括用于完成對絞盤供電電源單元的檢測、絞盤電流的檢測和絞盤溫度的檢測，并與遙控器進行實時通訊的控制，調節(jié)絞盤的速度，關閉或打開H橋控制單元的主控制器MCU；用于控制絞盤馬達電流，以及絞盤馬達正轉和反轉的H橋控制單元；用于驅動H橋控制單元的H橋驅動器；用于與遙控器進行實時通信的有線接口單元；所述H橋驅動器、有線接口單元分別連接到所述MCU；用于控制在所述有線接口單元接入遙控器時啟動所述H橋驅動器的邏輯鎖存單元，所述邏輯鎖存單元分別與所述有線接口單元和H橋驅動器相連。本實用新型可大大提升對絞盤馬達控制的智能化、自動化水平。
文檔編號H02H5/04GK201156715SQ200820091680
公開日2008年11月26日 申請日期2008年1月17日 優(yōu)先權日2008年1月17日
發(fā)明者龍彥丞 申請人:麥爾馬克汽車電子(深圳)有限公司