电机控制电路、驱动装置及机器人

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种电机控制电路、驱动装置及机器人。

背景技术

电机在掉电后，在被人为推动时会产生感应电流，感应电流反馈至电机驱动电路后，使驱动电路开始工作。驱动电路开始驱动电机，从而产生推动阻力，此时用户需要使用更大的力量推动电机，影响用户体验。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种电机控制电路、驱动装置及机器人，旨在解决现有技术中电机掉电后，在推动时存在推动阻力的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出一种电机控制电路，电机控制电路包括：

检测传感器，与电机耦合，用于检测电机的运行状态，并根据运行状态生成检测信号；

信号调整电路，与检测传感器连接，用于在电机掉电时，将检测信号转换成第一信号；

驱动电路，与信号调整电路连接，用于在接收到第一信号时，停止驱动电机。

可选的，信号调整电路包括：

参考电路，用于产生预设电平信号；

信号处理电路，分别与参考电路及检测传感器连接，用于将检测信号与电平信号合并，生成第一信号。

可选的，信号处理电路包括第一开关管；

第一开关管的第一连接端与参考电路连接；第一开关管的第二连接端分别与检测传感器及驱动电路连接，第一开关管的控制端与第一预设控制端口连接；第一预设控制端口，用于在电机掉电时，接收第二信号，以控制第一开关管的第一连接端与第二连接端连通。

可选的，参考电路包括阻抗单元，阻抗单元的第一端接地，阻抗单元第二端与信号处理电路连接。

可选的，电机控制电路还包括：

电源控制电路，电源控制电路设置在驱动电路与检测传感器之间的电源回路上，用于在电机掉电时，断开电源回路。

可选的，电源控制电路包括：

开关电路，开关电路输入端与驱动电路的供电端连接，开关电路输出端与检测传感器的供电端连接；

信号接收电路，与开关电路连接，用于接收第三信号，并根据第三信号控制开关电路的通断。

可选的，开关电路包括第二开关管、第三开关管；

第二开关管的第一连接端与驱动电路连接，第二开关管的第二连接端与检测传感器的连接，第二开关管的控制端与第三开关管的第一连接端连接，第三开关管的第二连接端接地，第三开关管的控制端与信号接收电路连接。

可选的，信号接收电路包括保护元件；

保护元件的输入端与第二预设控制端口连接，保护元件的输出端与开关电路连接。

为实现上述目的，本发明还提出一种驱动装置，驱动装置包括如上述的电机控制电路及与电机控制电路连接的电机。

为实现上述目的，本发明还提出一种机器人，机器人包括如上述的驱动装置。

本发明中，通过设置检测传感器、信号调整电路和驱动电路构成电机控制电路；其中，检测传感器，与电机耦合，用于检测电机的运行状态，并根据运行状态生成检测信号；信号调整电路，与检测传感器连接，用于在电机掉电时，将检测信号转换成第一信号；驱动电路，与信号调整电路连接，用于在接收到第一信号时，停止驱动电机。本实施方式在电机掉电时，通过信号调整电路将检测传感器反馈至驱动电路的信号调整为第一信号，以使驱动电路停止对电机进行驱动，从而消除了电机推动阻力，提高用户体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明电机控制电路第一实施例的电路结构示意图；

图2为本发明电机控制电路第二实施例的电路结构示意图；

图3为本发明信号处理电路一实施例的电路原理图；

图4为本发明电机控制电路第三实施例的电路结构示意图；

图5为本发明电源控制电路一实施方式的电路原理。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

参照图1，图1为本发明电机控制电路第一实施例的电路结构示意图。本发明提出电机控制电路的第一实施例。

在第一实施例中，电机控制电路包括：

检测传感器100，与电机200耦合，用于检测电机200的运行状态，并根据运行状态生成检测信号。

需要说明的是，为便于对电机200进行更精准的控制，通常会设置传感器对电机200的运行过程进行检测，从而获得运行参数以确定控制参数。其中，检测传感器100可以为霍尔传感器、压力传感器或者温度传感器等，相应的检测信号即为霍尔信号、压力信号或者温度信号等。以下以检测传感器100为霍尔传感器为例进行说明。

可以理解的是，在电机200处于正常工作即通电的状态下，霍尔传感器可以用于检测电机转子上面的磁铁N/S极，以计算电机转速，通过霍尔传感器能够判断磁铁的N/S极，向驱动电路400反馈两种电平状态，高电平和低电平，驱动电路400根据接收到的电平状态确定电机200的运行状态。在具体实现时，电机200可以同时耦合多个霍尔传感器，如两个或三个等。

通常，为了保护电机200的安全，驱动电路400内部可以设置保护程序，例如，在检测传感器100处于异常状态时，为避免电机200控制出错引发不良后果，可以停止对电机200进行控制。其中，检测传感器100处于异常状态是指检测传感器100反馈的信号为异常信号；例如，多个检测传感器100均反馈高电平信号或低电平信号。若检测传感器100反馈的信号为正常信号，则驱动电路400判断检测传感器100处于正常状态，继续对电机200进行控制，正常信号可以为除异常信号之外的信号波形。

举例来说，在电机处于掉电状态并被推动时，电机200的转子发生转动，霍尔传感器依旧向驱动电路400反馈信号，因此驱动电路400可以按照预设的控制逻辑驱动电机。具体的，驱动电路400向电机200的逆变电路输出控制信号，以控制逆变电路中的MOS管的开关，若MOS管开关的顺序与当前转动方向正好相反，则会产生推动阻力，若MOS管开关的顺序与当前转动方向正好相同，则不会产生推动阻力。例如，扫地机器人在开启状态时，由内部电机进行驱动扫地机器人移动，此时，MOS管开关的顺序与当前转动方向正好相同，不会产生推动阻力；而在休眠或断电后，用户需要手动推动扫地机器人至基站位置，此时由于驱动电机被推动，MOS管开关的顺序与当前转动方向正好相反，产生推动阻力使得用户需要使用较大力量进行推动，影响用户体验。

信号调整电路300，与检测传感器100连接，用于在电机200掉电时，将检测信号转换成第一信号。

需要说明的是，第一信号同样可以为电信号，第一信号的电平状态需要与检测传感器100反馈的正常信号不同，即为异常信号。因此，驱动电路400在接收到第一信号时，判断检测传感器100处于异常状态。例如，第一信号可以为持续高电平，也可以为持续低电平，当然第一信号还可以为其他波形，本实施方式对此不加以限制。

在具体实现时，信号调整电路300可以根据电机200的电源状态对检测传感器100反馈的检测信号进行调整。例如，在电机200处于上电状态时，信号调整电路300不对检测信号进行处理，驱动电路400可以接收到该检测信号；在电机200处于掉电状态时，信号调整电路300对检测信号进行处理，将其转换成第一信号，驱动电路400可以接收到该第一信号。其中，上电状态是指电机200由外部预设的电源模块供电，掉电状态是指电机200没有接收到外部预设的电源模块的供电。当然，信号调整电路300还可以采用其他方式启动或关闭，本实施方式对此不加以限制。

驱动电路400，与信号调整电路300连接，用于在接收到第一信号时，停止驱动电机200。

可以理解的是，为消除推动阻力，需要保证驱动电路400在电机掉电后，停止对电机200进行驱动。然而驱动电路400在掉电后IO口状态不定，即使通过外部电阻等固定状态，只能固定低状态，高状态无法有效提供，且在电源电压上升过程中，可能存在逻辑无法正常执行的情况，因此无法直接设置驱动电路400在掉电时不对电机200进行驱动。

在本实施方式中，第一信号用于表征检测传感器100处于异常状态，由于驱动电路400在执行正常控制逻辑时，需要依靠检测传感器100反馈的检测信号。因此在电机200掉电时，驱动电路400接收到检测传感器100反馈的异常信号，无法输出驱动信号驱动电机200，从而消除了推动阻力；而在电机200上电时，驱动电路400接收到检测传感器100反馈的正常信号，从而正常输出驱动信号驱动电机200。对于驱动电路400驱动电机200的控制逻辑已有成熟技术，本实施方式在此不在赘述。

在第一实施例中，电机控制电路包括检测传感器100、信号调整电路300和驱动电路400；检测传感器100，与电机200耦合，用于检测电机200的磁场状态，并根据磁场状态生成检测信号；信号调整电路300，与检测传感器100连接，用于在电机200掉电时，将检测信号转换成第一信号；驱动电路400，与信号调整电路300连接，用于在接收到第一信号时，停止驱动电机200。本实施方式信号电机200掉电时，通过信号调整电路300将检测传感器100反馈至驱动电路400的信号调整为第一信号，以使驱动电路400停止对电机200进行驱动，从而消除了电机推动阻力，提高用户体验。

参照图2，图2为本发明电机控制电路第二实施例的电路结构示意图。基于上述第一实施例，本发明提出电机控制电路的第二实施例。

在第二实施例中，信号调整电路300包括：

参考电路3001，用于产生预设电平信号。

需要说明的是，预设电平信号可以长低电平信号或者长高电平信号，其中，长低电平信号是指持续保持低电平的信号，长高电平信号是指持续保持高电平的信号。该预设电平信号与预设设定的异常信号的电平状态相同，如，若异常信号为长低电平信号，则预设电平信号可以长低电平信号；若异常信号为长高电平信号，则预设电平信号可以长高电平信号。

在具体实现时，参考电路3001可以包括预设电源，该预设电源用于提供高电平信号；或者参考电路3001可以包括接地开关，该接地开关在闭合时接地，以提供接地信号，该接地信号为低电平信号。当然，预设电平信号的提供方式可以根据用户需求进行设置，本实施方式对此不加以限制。

信号处理电路3002，分别与参考电路3001及检测传感器100连接，用于将检测信号与电平信号合并，生成第一信号。

在本实施方式中，为便于对检测信号进行转换，通过将参考电路3001提供的预设电平信号与检测信号直接合并形成第一信号。若参考电路3001提供高电平，则在预设电平信号与检测信号合并时，将检测信号的电平拉升至高电平状态，从而形成长高电平的第一信号；若参考电路3001提供低电平，则在预设电平信号与检测信号合并时，将检测信号的电平拉低至低电平状态，从而形成长低电平的第一信号。其中，若参考电路3001提供高电平，则信号处理电路3002内部需要设置开关，以在电机200处于上电状态时，将预设电平信号与检测信号进行隔离，避免电机200处于上电状态时，驱动电路400接收到第一信号。若参考电路3001提供低电平，则信号处理电路3002内部可以不设置开关，可以使预设电平信号与检测信号直接相连，在电机200处于上电状态时检测信号可以直接覆盖该预设电平信号，驱动电路400能够接收到检测信号；在电机200处于掉电状态时，检测信号无法实现覆盖，从而使驱动电路400接收到第一信号。

在具体实现时，信号处理电路3002的开关可以由外部芯片进行控制。通常，驱动电路400收到上级控制芯片的控制，控制芯片可以发送控制信号至驱动电路400，以使驱动电路400驱动电机200。在控制芯片发送控制信号的同时，可以同时向信号处理电路3002发送开关信号，以使信号处理电路3002处于断开状态。在电机200掉电时，开关信号消失，此时信号处理电路3002处于闭合状态，从而对检测传感器100反馈的检测信号进行转换。当然，信号处理电路3002的控制还可以采用其他方式，本实施方式对此不加以限制。

参照图3，图3为本发明信号处理电路一实施例的电路原理图。为便于对信号处理电路3002进行控制，在本实施方式中，信号处理电路3002包括第一开关管Q1；第一开关管Q1的第一连接端与参考电路3001连接；第一开关管Q1的第二连接端分别与检测传感器100及驱动电路400连接，第一开关管Q1的控制端与第一预设控制端口连接；第一预设控制端口，用于在电机掉电时，接收第二信号，以控制第一开关管Q1的第一连接端与第二连接端连通。

在本实施方式中，为使信号处理电路3002更便于设计，信号处理电路3002还可以包括第一电阻R1和第二电阻R2。第一电阻R1的第一端与第一开关管Q1的第二连接端连接，第一电阻R1的第二端分别与检测传感器100及驱动电路400连接，第二电阻R2的第一端与第一开关管Q1的控制端连接，第二电阻R2的第二端与第一预设控制端口连接；第一电阻R1的第二端，用于接收检测信号。

相应的，参考电路3001包括阻抗单元，阻抗单元的第一端接地，阻抗单元第二端与信号处理电路连接。在具体实现时，阻抗单元可以包括第三电阻R3。如图3所示，第三电阻R3的第一端接地，第三电阻R3的第二端与信号处理电路3002连接。具体的，第三电阻R3的第二端与第一开关管Q1的源极连接。

需要说明的是，第一开关管Q1可以为MOS管，第一连接端可以为源极，第二连接端可以为漏极，控制端为栅极。第一电阻R1的第二端与检测传感器100的信号反馈端口连接，以及与驱动电路400的信号接收端口连接。在第一开关管Q1处于闭合状态时，检测传感器100从信号反馈端口反馈的检测信号被拉低，使得驱动电路400的信号接收端口接收到的信号为长低电平信号。

在本实施方式中，第一预设控制端口用于接入开关信号，在开关信号为高电平时，第一开关管Q1处于导通状态，在开关信号为低电平时，第一开关管Q1处于断开状态。因此，第一预设控制端口可以接入电机200在掉电推动时产生的电源，从而在电机200在掉电推动状态时，使信号处理电路3002处于导通状态；而电机200处于上电状态时，信号处理电路3002处于断开状态。

在第二实施例中，通过设置参考电路3001和信号处理电路3002构成信号调整电路300；其中，参考电路3001，用于产生预设电平信号；信号处理电路3002，分别与参考电路3001及检测传感器100连接，用于在电机200掉电时，连通参考电路3001与检测传感器100之间的回路，以将检测信号与电平信号合并，生成第一信号。本实施方式通过参考电路3001提供的电平信号将检测传感器100反馈的检测信号进行调整，获得第一信号，以便于在电机200处于掉电状态被推动时，使驱动电路400接收到表征检测传感器100处于异常状态的信号，以消除推动阻力。

参照图4，图4为本发明电机控制电路第三实施例的电路结构示意图。基于上述第一实施例和第二实施例，本发明提出电机控制电路的第三实施例。

在第三实施例中，电机控制电路还包括：

电源控制电路500，电源控制电路500设置在驱动电路400与检测传感器100之间的电源回路上，用于在电机200掉电时，断开电源回路。

需要说明的是，为了进一步防止驱动电路400在电机200处于掉电状态时，对电机200进行控制，本实施方式在电机200处于掉电状态时，还断开检测传感器100的供电电源。

通常，集成有传感器接口的驱动电路400能够直接给传感器进行供电。因此，电源控制电路500一端与驱动电路400的供电端口连接，一端与检测传感器100的供电端口连接。当然，检测传感器100还可以采用其他器件进行供电，此时，电源控制电路500一端与供电器件的供电端口连接，一端与检测传感器100的供电端口连接。

需要说明的是，电源控制电路500在电机200处于上电状态时，处于闭合状态，以使检测传感器100能够正常接收电源；而在电机200处于掉电状态时，处于断开状态，以使检测传感器100无法接收电源。

在本实施方式中，电源控制电路包括：开关电路，开关电路输入端与驱动电路400的供电端连接，开关电路输出端与检测传感器100的供电端连接。信号接收电路，与开关电路连接，用于接收第三信号，并根据第三信号控制开关电路的通断。

需要说明的是，开关电路具有闭合和断开两种状态，在开关电路处于闭合状态时，检测传感器100正常接收电源；在开关电路处于断开状态时，检测传感器100无法接收电源。信号接收电路用于接收相应的开关信号，以控制第二开关电路的状态。

在本实施方式中，第三信号可以为电压信号或者电流信号。由于开关电路的状态与电机200的状态相对应，在电机200处于上电状态时，开关电路应当处于闭合状态，在电机200处于掉电状态时，开关电路应当处于断开状态，故可以根据电机200的状态生成相应的第三信号。

在具体实现时，第三信号可以有外部芯片控制。参考前述，外部芯片需要向驱动电路400发送控制信号，以使驱动电路400驱动电机200。在外部芯片发送控制信号时，说明电机200处于上电状态，此时外部芯片同时向信号接收电路发送第三信号。或者将外部芯片向驱动电路400发送控制信号进行复用，将该控制信号作为第三信号。

参照图5，图5为本发明电源控制电路一实施方式的电路原理。为更准确的对检测传感器100的供电进行控制，本实施方式还提出了电源控制电路500一实施方式的电路原理。

在具体实现时，开关电路包括第二开关管Q2、第三开关管Q3；

第二开关管Q2的第一连接端与驱动电路400连接，第二开关管Q2的第二连接端与检测传感器100的连接，第二开关管Q2的控制端与第三开关管Q3的第一连接端连接，第三开关管Q3的第二连接端接地，第三开关管Q3的控制端与信号接收电路连接。

在本实施方式中，为使开关电路更便于设计，开关电路还可以包括第四电阻R4、第五电阻R5和电容C。第四电阻R4的第一端与第二开关管Q2的控制端连接，第四电阻R4的第二端与第三开关管Q3的第一连接端连接，第五电阻R5的第一端与第三开关管Q3的控制端连接，第五电阻R5的第二端分别与电容C的第一端及信号接收电路连接，电容C的第二端与第三开关管Q3的第二连接端连接。

可以理解的是，第二开关管Q2可以为三极管，第二开关管Q2的第一连接端可以为发射极、第二连接端可以为集电极、控制端为基极；第三开关管Q3可以为MOS管，第一连接端可以为漏极，第二连接端可以为源极，控制端为栅极，在MOS开关管处于导通状态时，三极管T的基极电压拉低，从而使三极管T导通，驱动电路400的供电端与检测传感器100的供电端直接连通，检测传感器100正常接收电源。在MOS管处于断开状态时，三极管T断开，检测传感器100无法接收电源。

在本实施方式中，信号接收电路可以包括保护元件Z；保护元件Z的输入端与第二预设控制端口连接，保护元件Z的输出端与开关电路连接。信号接收电路还可以包括第六电阻R6，第六电阻R6的第一端与保护元件Z的输出端连接，第六电阻R6的第二端与第二开关电路连接。

需要说明的是，保护元件Z可以为二极管，输入端为二极管的阳极，输出端为二极管的阴极。第二预设控制端口用于生成第三信号。具体的，该第二预设控制端口可以为外部芯片的IO端口，也可为控制信号的复用端口。外部芯片在向驱动电路400发送控制信号时，还同时通过该IO端口向二极管的阳极发送第三信号；或者通过预设复用电路将该控制信号作为第三信号传输至二极管的阳极。

在第三实施例中，在驱动电路400与检测传感器100之间设置源控制电路50，从而根据电机200的电源状态控制检测传感器100的供电，使检测传感器100在电机200掉电时，无法接受电源，从而避免驱动400对电机200进行驱动，消除了电机200的推动阻力。

为实现上述目的，本发明还提出一种驱动装置，驱动装置包括如上述的电机控制电路及与电机控制电路连接的电机。该电机控制电路的具体结构参照上述实施例，由于本驱动装置可以采用上述所有实施例的技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的有益效果，在此不再一一赘述。

为实现上述目的，本发明还提出一种机器人，机器人包括如上述的驱动装置。该驱动装置的具体结构参照上述实施例，由于本机器人可以采用上述所有实施例的技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的有益效果，在此不再一一赘述。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明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，均同理包括在本发明的专利保护范围内。