一种用于直流电机系统的限位电路 【技术领域】
本发明属于自动控制技术领域，涉及一种应用于直流电机系统的限位电路。
背景技术
在多种直流电机系统中，通常要求系统具备限位功能。限位有很多方法，比如磁限位、光限位、利用行程开关限位、机械限位等。本发明涉及行程开关限位。习知的行程开关限位的方法，见图1所示：全桥功率驱动电路驱动直流电机旋转，带动电机传动机构8压下行程开关后，行程开关触点连上，电平信号发生反转，CPU获得限位信号，控制PWM信号输出，使全桥功率驱动电路处于截止状态，从而使电机停止转动，达到限位目的。这种方法的缺点是行程式限位开关的动作并没有直接控制电机的断开，而是由CPU通过控制功率驱动电路使电机断开，此时如果光电藕荷器件或功率驱动电路短路失效，可能引起电机系统的飞车，造成严重事故。
【发明内容】
本发明为了克服上述缺点，提供了一种行程开关限位电路，将行程开关直接串接在电机回路中，省去了CPU对限位信号判断的麻烦，并提高了电路的可靠性。
本发明的技术解决方案如下：
一种直流电机系统的限位电路，见图2所示，电路中包括：全桥功率级驱动电路、前限位行程开关K1、二极管D1、二极管D2、直流电机、后限位行程开关K2、二极管D3、二极管D4。
各部件的连接方式：前限位行程开关K1和后限位行程开关K2选用地是常闭触点。全桥功率级驱动电路4的CON_OUT1脚与前限位模块6的a脚连接，前限位模块6的b脚与直流电机7的M+脚连接，全桥功率级驱动电路4的CON_OUT2脚与后限位模块5的c脚连接，后限位模块5的d脚与直流电机M一脚连接。
前限位模块6的内部连线：二极管D1正极与二极管D2负极连接，二极管D1负极与前限位行程开关K1一端连接，二极管D2正极与前限位行程开关K1另一端连接。
后限位模块5的内部连线：二极管D3正极与二极管D4负极连接，二极管D3负极与后限位行程开关K2一端连接，二极管D4正极与后限位行程开关K2另一端连接。
通电后信号流程：
1.CON_OUT1点加正电压，CON_OUT2点加负电压。
有三种状态：
状态一：前限位行程开关K1和后限位行程开关K2均未压下。
电流从全桥功率级驱动电路4的CON_OUT1脚经过前限位行程开关K1、直流电机7、后限位行程开关K2最后流到全桥功率级驱动电路4的CON_OUT2脚，形成闭合回路，电机正向转动，电机传动机构8向前限位行程开关K1方向移动。
如果K1压下，进入状态二。
状态二：前限位行程开关K1压下，后限位行程开关K2未压下。
由于前限位行程开关K1压下，K1常闭触点断开，电路形成断路，电机断电，电机传动机构8停止运动。
状态三：前限位行程开关K1未压下，后限位行程开关K2压下。
此时，后限位行程开关K2常闭触点断开，电流从全桥功率级驱动电路4的CON_OUT1脚经过前限位行程开关K1、直流电机7、二极管D4、二极管D3，最后流到全桥功率级驱动电路4的CON_OUT2脚，形成闭合回路，电机正向转动，电机传动机构8向前限位行程开关K1方向移动。运动过程中后限位行程开关K2弹开，进入状态一。
2.CON_OUT2点加正电压，CON_OUT1点加负电压。
有三种状态：
状态一：前限位行程开关K1和后限位行程开关K2均未压下。
电流从全桥功率级驱动电路4的CON_OUT2脚经过后限位行程开关K2、直流电机7、前限位行程开关K1最后流到全桥功率级驱动电路4的CON_OUT1脚，形成闭合回路，电机反向转动，电机传动机构8向后限位行程开关K2方向移动。如果K2压下，则进入状态三。
状态二：前限位行程开关K1压下，后限位行程开关K2未压下。
此时，前限位行程开关K1常闭触点断开，电流从全桥功率级驱动电路4的CON_OUT2脚经过后限位行程开关K2、直流电机7、二极管D2、二极管D1，最后流到全桥功率级驱动电路4的CON_OUT1脚，形成闭合回路，电机反向转动，电机传动机构8向后限位行程开关K2方向移动。运动过程中前限位行程开关K1弹开，进入状态一。
状态三：前限位行程开关K1未压下，后限位行程开关K2压下。
由于后限位行程开关K2压下，K2常闭触点断开，电路形成断路，电机断电，电机传动机构8停止运动。
本发明的优点：
1.图2中，将二极管D1与二极管D2串联，是为了提高电路可靠性，当其中一个二极管短路时，不影响电路正常工作。同理，二极管D3与二极管D4串联可达到同样目的。
2.如果按照已知的图1中的限位电路，结合图3所示的全桥功率级驱动电路，如果三极管V3或V4其中任何一个出现短路失效状态，虽然有限位电路的判断，但仍然会导致电机系统飞车。本发明的限位电路可以避免这种情况，安全可靠。
【附图说明】
图1是已知的直流电机系统的限位电路原理图。
图2是本发明直流电机系统的限位电路原理图。
图3是全桥功率级驱动电路。
图4是直流电机系统的限位电路实施例。
图5是行程开关K1、K2与电机传动机构的位置关系示意图。
状态一：前限位行程开关K1和后限位行程开关K2均未压下。
状态二：前限位行程开关K1压下，后限位行程开关K2未压下。
状态三：前限位行程开关K1未压下，后限位行程开关K2压下。
【具体实施方式】
本发明的实施方式如下：
图4为直流电机系统的限位电路实施例。该系统是一个位置控制系统，系统构成如下：CPU1，光电耦合器电路2，A/D转换器3，全桥功率级驱动电路4，后限位模块5，前限位模块6，直流电机7，电机传动机构8及位置传感器9。
其中：CPU1型号：AT59C51；光电耦合器电路2型号：4N48；A/D转换器型号：AD574；直流电机7型号：RE 10-118391；电机传动机构8：齿轮传动机构；位置传感器9型号：12HPS-5。
系统控制原理：CPU1产生位置给定信号，实时采样位置传感器9通过A/D转换器3得到的位置数据信号，并以PWM波方式输出，PWM波经过光电耦合器2后，输出给全桥功率级驱动电路4，全桥功率级驱动电路4驱动直流电机7转动，直流电机7驱动电机传动机构运动。
传动机构运动过程中，如果压住前限位行程开关K1，K1动作，K1常闭触点断开，电机回路断开，电机停止转动。此时如果电机需要反向转动，则PWM信号反向输出，电流从CON_OUT2，前限位行程开关K2，直流电机7，二极管D2，二极管D1，流向CON_OUT1，电机达到反转目的。同理，电机转动过程中，如果压住后限位行程开关K2，K2动作，K2常闭触点断开。此时如果电机需要正向转动，则PWM信号正向输出，电流从CON_OUT1，前限位行程开关K1，直流电机7，二极管D4，二极管D3，流向CON_OUT2，电机正转。