电动叉车控制器电路图大全(稳压电源/有刷控制器/89C2051控制器)

沈丹 发表于 2018-03-27 13:48:10 收藏 已收藏
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电动叉车控制器电路图大全(稳压电源/有刷控制器/89C2051控制器)

沈丹 发表于 2018-03-27 13:48:10

电动叉车控制器电路图(一)

1)电路原理

电路原理图见图2所示,该控制器由稳压电源电路、PWM产生电路、电机驱动电路、蓄电池放电指示电路、电机过流及蓄电池过放电保护电路等组成。

电动叉车控制器电路图大全(稳压电源/有刷控制器/89C2051控制器)

稳压电源由V3(TL431),Q3等元件组成,从36V蓄电池经过串联稳压后得到12V电压,给控制电路供电,调节VR6可校准12V电源。

PWM电路以脉宽调制器TL494为核心组成。R3、C4与内部电路产生振荡,频率大约为12kHz。

H是高变低型霍尔速度控制转把,由松开到旋紧时,其输出端可得到4V—1V的电压。该电压加到TL494的②脚,与①脚电压进行比较,在⑧脚得到调宽脉冲。②脚电压越低,⑧脚输出的调宽脉冲的低电平部分越宽,电机转速越高,电位器VR2用于零速调节,调节VR2使转把松开时电机停转再过一点。

电机驱动电路由Q1、Q2、Q4等元件组成。电机MOTOR为永磁直流有刷电机。TL494的⑧脚输出的调宽脉冲,经Q1反相放大驱动VDMOS管Q2。TL494的⑧脚输出的调宽脉冲低电平部分越宽,则Q2导通时间越长,电机转速越高。D1是电机续流二极管,防止Q2击穿。TL494的⑧脚输出低电平时,Q1、D2导通,Q4截止,Q2导通;TL494的⑧脚输出高电平时,Q1、D2截止,Q4导通,迅速将Q2栅极电荷泄放,加速Q2的截止过程,对降低Q2温度有十分重要的作用。

蓄电池放电指示电路由LM324组成四个比较器,12V由R24、VR1、VR4、VR3、VR5、R21分压形成四个不同基准电压分别加到四个比较器的反相端。蓄电池电压经R23和R22分压加到每个比较器的同相端,该电压和蓄电池电压成比例。VA=VB*R22/(R22R23)。当蓄电池电压不低于38V时,LED1、LED2、LED3均点亮;当电池电压低于38V时,LED3熄灭;当电池电压低于35V时,LED2熄灭;当电池电压低于33V时,LED1熄灭,此时应给电池充电。调节VR1、VR4、VR3可分别设定LED3、LED2、LED1熄灭时的电压。LED4用作电源指示,LED5用作欠压切断控制器输出指示。

蓄电池过放电保护当蓄电池放电到31.5V时.LM324的①脚输出低电平,三极管Q5导通,约5V电压加到TL494的死区控制端④脚。该脚电位≥3.5V,就会迫使TL494内部调宽脉冲输出管截止,从而使三极管Q1、Q2截止,电机停止运转,蓄电池放电停止,进入电池保护状态。此时LED5点亮,指示出该状态。VR5用于设定电池保护点电压。

电机过流保护R30为电机电流取样电阻,当过流时,取样电压经R14加到TL494的⑩脚。当⑩脚电位高于⑩脚电位时,TL494内部运放2输出高电平,迫使TL494内部调宽脉冲输出管截止,从而使Q1、Q2截止,电机停止运转,从而保护了电机。

制动保护当刹车制动时,KEY2接通.5V电压加到TL494的死区控制端④脚,迫使TL494内部调宽脉冲输出管截止,从而使Q1、Q2截止,电机停止运转,实施制动保护。

2)调试

调速电路零速调试:速度转把完全松开。调节VR2使电机停转并再调过一点以保证可靠置零速。制动调试:转动速度转把,电机旋转。此时闭合制动开关KEY2,Q2栅极应立即变为低电平0V。过流保护调试:转动速度转把,Q2栅极为高电平12V。此时在源极对地之间加上0.8V左右的电压,栅极应很快变为低电平。

蓄电池放电指示电路用可调电源代替蓄电池。电压为38V时,调节VR1,使LED3刚好熄灭;电压为35V时,调节VR2,使LED2刚好熄灭;电压为33V时,调节VR3,使LED1刚好熄灭;电压为31V时,调节VR5,使LED5刚好点亮,此时TL494的④脚应为高电平5V左右,进入电池欠压保护状态。通过上述设置,仅LED1点亮时,电压为33V-34V,应及时给蓄电池充电,不过LED1熄灭至LED5点亮这段时间,蓄电池还可维持运行,但LED5点亮时,进入欠压保护状态。此时应注意,过一会儿电池电压因电机停转而回升,保护解除,又恢复工作。如此反复保护-工作-保护的结果会损坏电池和控制器,故应避免出现这种状况。

电动叉车控制器电路图(二)

使用LM324、LM393和LM339制作的有刷控制器可靠性是很高的,就是器件数量多些。该控制器仅用一片LM339制作有刷控制器部分。用另一块LM339制成电量显示部分。显示部分见图3,电路原理见图4所示。

电动叉车控制器电路图大全(稳压电源/有刷控制器/89C2051控制器)

光电速度转把改为霍尔速度转把关键有两点:一是加装5V稳压电源;二是根据原速度信号输出点信号变化规律,选用相应信号变化的霍尔调速转把。

该有刷控制器以PWM电路为核心,前面有三角波发生器、电瓶欠压检测、电机过电流检测;后面有驱动、功率开关等。每部分都是独立的。检查调试都比较方便。三角波发生器由IC2A、R17、C5、D2、R9、R10等组成施密特振荡器,在C5上产生三角波。脉宽调制器是IC2B,它的输入之一⑥脚,为来自C5上的三角波,输入之二⑦脚,是来自速度转把(J1)①脚的速度信号。从IC2B①脚输出调宽脉冲,送互补推挽放大器。互补推挽驱动由T3、T4组成,脉冲高电平到来,上管NPN管T4导通,12V加到功率管T1、T2的栅极,T1、T2导通;脉冲低电平到来,上管NPN管T4截止。下管PNP管T2导通,将T1、T2栅极的电荷迅速放掉,T1、T2截止。电池欠压保护由IC2C组成电压比较器,当电瓶电压低于31.5V时,它的⒁脚变为低电位,相当于R13输入一端接地,将转把速度信号降到接近零伏。使IC2B①脚呈低电平,T4截止、T3导通;T1、T2截止。过电流保护由IC2D组成电压比较器,当过电流时。R4右端电位变低。通过R5加到IC2D⑾脚,比较器翻转⒀脚变为低电位,同样相当于R13输入一端接地。将转把速度信号降到接近零伏,使T1、T2截止。

电动叉车控制器电路图(三)

该型电动叉车采用的是控制器厂商推荐的控制电路,如图1所示。当电源开关S2接通后,逆变器逻辑电源KS1得电。逆变器通过白检后,主接触器KM1线圈两端产生压差,主接触器KM1触点闭合,蓄电池通过功率电阻K向逆变器电容C充电,并且检测逆变器电容C是否在规定的时间内充足了电。如果在规定时间完成向逆变器电容C充电,叉车控制系统功率单元接通蓄电池电源,可操纵电动叉车正常工作。为满足电动叉车灯光、声光警示及各种功能传感器的需求,同时保证蓄电池组均衡充放电,控制系统多采用大功率DC-DC直流电源转换器为用电器提供12V或24V电源。

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电动叉车控制器电路图(四)

这款控制器是石家庄地区货运三轮主流控制器之一。电路原理方框图及接线图见图8所示。该电路的特点是:

(1)频率低,约150Hz,因而续流二极管采用了普通整流桥;

(2)没有欠压和过流保护;

(3)采用了简单的门电路作三角波发生器;

(4)采用5只大功率VDMOS并联,并且采用了简单均衡电路;

(5)速度转把是自制的光电速度把。

电动叉车控制器电路图大全(稳压电源/有刷控制器/89C2051控制器)

该控制器有36V、48V、60V多种规格,主要区别在功率管部分,电路见图9。如此简明的控制器,主要损坏元件就是功率管。损坏的原因主要是串激电机碳刷接触不良,高压击穿功率管;还有堵转造成的过流和过热。

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电动叉车控制器电路图(五)

图11是以89C2051为核心的控制器电路图。由于89C2051属低端产品,内部没有PWM和A/D转换,它借助了三个模拟比较器完成相应工作。IC8B作为电池欠压检测器,欠压时,给单片机(13)脚一个低电平;IC8D做过流检测器,过流时,给单片机⑦脚一个低电平;借助普通I/O口(11)脚输出,通过积分电路和转把模拟速度信号在IC8A进行比较后。输入单片机(12)脚,用软件完成PWM控制,然后分三相六路输出到三个专用驱动芯片IR2103。由IR2103驱动每相的上、下VDMOS管。

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单片机通过内部软件完成任务,不同产品的软件差异很大,写入程序时一般都进行了加密。市场上销售的单片机是空白的,内部程序需用专用设备进行烧写。因此,采用单片机的各种控制器,普通售后服务作维修只是更换外围元件,单片机本身损坏,更换工作要依靠原生产厂商进行,或供应写有程序的单片机。单片机就是单片微型计算机,它的加入可以很容易地增加一些所谓智能功能,例如巡航功能。巡航功能就是通过按一下巡航功能按钮,电动自行车就以刚才的速度继续前进,松开霍尔速度转把也不受影响。

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