CN110871422B - 具备防重启功能的电动工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有防重启功能的电动工具，包括防重启模块，当先闭合开关再将直流电源接入电源输入端时，所述防重启模块输出第一指示信号，电动工具的控制模块检测到所述防重启模块输出的第一指示信号时，不输出电机驱动信号，电机不运转；当先将直流电源接入电源输入端再闭合开关时，所述防重启模块输出第二指示信号，电动工具的控制模块检测到所述防重启模块输出的第二指示信号时，控制模块输出电机驱动信号，驱动模块控制电机运转。上述电动工具的控制模块可根据防重启模块输出的指示信号判断电动工具的状态，进而控制电机的工作状态，可防止电动工具在先接入直流电源再闭合开关时直接重启，对操作者产生误伤害，提高了电动工具的安全性能。

Description

具备防重启功能的电动工具

技术领域

本发明涉及防重启技术领域，特别是涉及一种具备防重启功能的电动工具。

背景技术

随着科技的进步，电动工具的使用越来越广泛，在电动工具的使用过程中，安全问题是人们不可忽略的问题。通常，当电动工具正常工作时出现突然断电的情况，电动工具会停止工作，此时电动工具的开关仍处于闭合状态。用户在不知情的状态下将电动工具再次接入电源时，由于电动工具的开关已闭合，导致电动工具直接重启，可能误伤用户，产生安全隐患。

发明内容

基于此，有必要针对电动工具的开关闭合时接入电源容易产生安全隐患的问题，提供一种具有防重启功能的电动工具。

一种具备防重启功能的电动工具，包括，电机；控制模块，用于发送电机驱动信号；驱动模块，用于接收所述电机驱动信号以控制所述电机运转；电源输入端，用于接入直流电源；开关，用于将所述直流电源连接到所述控制模块和所述电机；所述电动工具还包括防重启模块，当先闭合所述开关再将所述直流电源接入所述电源输入端时，所述防重启模块输出第一指示信号，所述控制模块检测到所述防重启模块输出的第一指示信号时，不输出电机驱动信号，所述电机不运转；当先将所述直流电源接入所述电源输入端再闭合所述开关时，所述防重启模块输出第二指示信号，所述控制模块检测到所述防重启模块输出的第二指示信号时，所述控制模块输出电机驱动信号，所述驱动模块控制所述电机运转。

在其中一个实施例中，所述电源输入端包括正极和负极，用于接入直流电源，所述正极连接所述防重启模块的第一端，所述负极连接所述防重启模块的第二端；

所述防重启模块还具有第三端，用于连接所述控制模块并向所述控制模块输出所述第一指示信号或所述第二指示信号。

在其中一个实施例中，所述防重启模块包括充电单元，用于在接入所述直流电源时产生电压；分压单元，用于根据所述充电单元产生的电压输出所述第一指示信号或所述第二指示信号；其中，所述充电单元分别与所述电源输入端的正极及分压单元电性连接；

当先闭合所述开关后接入所述直流电源时，所述充电单元处于快速充电状态同时向所述分压单元提供随时间变化的电压，所述分压单元响应于所述随时间变化的电压并输出所述第一指示信号；

当先接入所述直流电源后闭合所述开关时，所述充电单元处于充电完成状态同时向所述分压单元提供恒定电压，所述分压单元响应于所述恒定电压并输出所述第二指示信号。

在其中一个实施例中，所述防重启模块包括稳压单元，所述稳压单元并联于所述分压单元两端，用于在所述随时间变化的电压的作用下反向导通，以将所述随时间变化的电压稳定到所述控制模块可接收的信号电压范围。

在其中一个实施例中，所述防重启模块还包括放电单元，所述放电单元分别与所述充电单元及所述分压单元电性连接，用于释放所述充电单元中存储的电荷。

在其中一个实施例中，所述分压单元包括至少一个电阻，所述充电单元包括至少一个电容；

当所述充电单元包括一个电容，所述至少一个电阻与所述电容串联连接；

当所述电容充电单元包括多个电容，所述多个电容并联连接，所述至少一个电阻与并联的所述多个电容串联连接。

在其中一个实施例中，所述放电单元包括电阻R1，所述充电单元包括电容C1、电容C2，所述分压单元包括电阻R2、电阻R3；

所述电阻R1的第一端、所述电容C1的第一端与所述电容C2的第一端连接所述电源输入端的正极和所述开关的一端，所述电容C1的第二端和所述电容C2的第二端连接所述电阻R3的第一端，所述电阻R3的第二端连接所述电阻R2的第一端，所述电阻R2的第二端与所述电阻R1的第二端连接所述电源输入端的负极。

在其中一个实施例中，所述电容C1与所述电容C2的容量相同。

在其中一个实施例中，所述稳压单元包括稳压二极管D1，所述稳压二极管D1并联于所述电阻R2两端，其中，所述稳压二极管D1的阴极分别与所述电阻R2的第一端和所述电阻R3的第二端连接，用作所述防重启模块的所述第三端，所述稳压二极管D1的阳极与所述电阻R2的第二端连接。

上述具备防重启功能的电工工具由于采用了防重启模块，控制模块可根据防重启模块输出的信号判断电动工具是先闭合开关再接入直流电源还是先接入直流电源再闭合开关，进而根据判断结果控制电机的工作状态，可防止电动工具在先接入直流电源再闭合开关时直接重启，对操作者产生误伤害，提高了电动工具的安全性能。

附图说明

图1为本申请的一个实施例提供的电动工具模块示意图；

图2为本申请的又一实施例提供的电动工具模块示意图；

图3为本申请的一个实施例提供的防重启模块电路图；

图4为本申请的又一个实施例提供的防重启模块电路图；

图5为本申请的一个具体实施例提供的电动工具示意图；

图6为根据图5所述示意图进行仿真得到的电压曲线图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本发明。

请参见图1，本申请的一个实施例提供一种具备防重启功能的电动工具，包括电源输入端、防重启模块100、开关200、控制模块300、电机400和驱动模块500。

其中，电源输入端包括正极和负极，用于接入直流电源。所述正极连接防重启模块100的第一端和开关200的第一端，所述负极连接防重启模块100的第二端。本实施例中，直流电源可以是电池包也可以是其他直流源，即本申请的实施例提供的电动工具为可接入直流电源的电动工具。开关200用于将电源输入端连接到控制模块300和电机400，以使电源为控制模块300和电机400供电。

控制模块300用于向驱动模块500发送电机驱动信号。控制模块300的第一端连接开关200的第二端，用于通过开关200连接直流电源，当开关200闭合时，直流电源可为控制模块300供电，当开关断开时，控制模块300与直流电源断开连接。控制模块300的第二端连接防重启模块100的第三端，用于接收防重启模块100的输出的第一指示信号或第二指示信号。控制模块300的第三端连接电机400，用于根据接收到的防重启模块100的输出的指示信号控制所述电机的工作状态。本实施例中，控制模块300可以是任何可编程操作的控制器，控制模块300的第一输入端、第二输入端、第三输入端可以是控制器的多个通用输入输出接口。

进一步的，电动工具还包括驱动模块500，连接于控制模块300与电机400之间。驱动模块500的第一端连接控制模块300的第三端，驱动模块500的第二端连接电机400，用于接收控制模块300的电机驱动信号并控制电机400的工作状态。

当先闭合开关200再将直流电源接入电源输入端时，防重启模块100输出第一指示信号。控制模块300接收防重启模块100输出的第一指示信号，并控制电机400不运转。

当先将直流电源接入电源输入端再闭合开关200时，防重启模块100输出第二指示信号。控制模块300接收防重启模块100输出的第二指示信号，并控制电机400运转。

可以理解的是，电动工具还包括其他电路模块，此为本领域技术人员所公知，在此不再赘述。

上述实施例提供的具备防重启功能的电动工具中包括防重启模块，防重启模块连接于电源输入端两端，且防重启模块的输出端连接控制模块，开关的两端连接防重启模块和控制模块。当先闭合开关，再将直流电源接入电源输入端时，防重启模块输出第一指示信号，控制模块接收到该第一指示信号，即可判断电动工具的状态为先闭合开关后插入直流电源，则控制模块控制电机不运转。只有当先接入直流电源后闭合开关时，防重启模块输出第二指示信号，在闭合开关的瞬间控制模块接收到第二指示信号即控制电机运转。本实施例提供的具备防重启功能的电工工具由于采用了防重启模块，控制模块可根据防重启模块输出的信号判断电动工具是先闭合开关再接入直流电源还是先接入直流电源再闭合开关，进而根据判断结果控制电机的工作状态，可防止电动工具在先接入直流电源再闭合开关时直接重启，对操作者产生误伤害，提高了电动工具的安全性能。

在其中一个实施例中，请参见图2，防重启模块100包括充电单元110和分压单元120。其中，充电单元110和分压单元120串联后并联于电源输入端的两端。具体的，该充电单元110的第一端连接电源输入端的正极，充电单元110的第二端连接分压单元120的第一端。分压单元120的第二端连接电源输入端的负极。本实施例中，电源输入端的负极可以接地。充电单元110用于在接入直流电源时产生电压，分压单元120用于根据充电单元110产生的电压输出第一指示信号或第二指示信号。

当先闭合开关200后接入直流电源时，充电单元110处于快速充电状态同时向分压单元120提供随时间变化的电压。分压单元120响应于该随时间变化的电压并输出第一指示信号，控制模块300接收到该第一指示信号后，根据第一指示信号控制电机400不运转。当先接入直流电源后闭合开关200时，电容充电单元110处于充电完成状态同时向分压单元120提供恒定电压，分压单元120响应于该恒定电压并输出第二指示信号，控制模块300接收到该第二指示信号后，根据第二指示信号控制电机400运转。

本实施例中，第一指示信号和第二指示信号可以为电压信号，控制模块300可根据电压信号的大小控制电机400的工作状态。例如，若电压小于等于零，则控制模块300控制电机400运转，若电压大于零，则控制模块300控制电机400不运转。可以理解的是，若电压过大，控制模块300可对电压信号进行处理以使电压稳定在控制模块的工作电压范围内。

在一个实施例中，防重启模块100还可以包括稳压单元130，稳压单元130与分压单元120并联，用于在充电单元输出的随时间变化的电压的作用下反向导通，以使该随时间变化的电压稳定在控制模块300可以接收的信号电压范围内。

稳压单元130的第一端和分压单元120的输出端的公共连接点A可用作防重启模块100的第三端。该第三端连接控制模块300的第二输入端。当稳压单元130反向导通时，稳压单元130两端的电压即为第一指示信号，控制模块300接收第一指示信号并控制电机400不运转。

请继续参见图2，在本申请的一个实施例中，防重启模块100还包括放电单元140，放电单元140的第一端与充电单元110的第一端连接，放电单元140的第二端与分压单元120的第二端连接，放电单元140与电容充电单元110和分压单元120形成回路，由于分压单元120第二端接地，故放电单元140可将充电单元110中的电荷释放至大地。

在其中一个实施例中，充电单元110包括至少一个电容，分压单元120包括至少一个电阻。当充电单元110包括一个电容、分压单元120包括一个电阻时，该电阻与电容串联连接。当充电单元110包括多个电容、分压单元120包括多个电阻时，多个电容之间相互并联，多个电阻与并联的电容串联连接。

请参见图3，在其中一个实施例中，放电单元140包括电阻R1；充电单元110包括电容C1、电容C2；分压单元120包括电阻R2、电阻R3。

其中，电容C1与电容C2并联后与电阻R2、R3串联。电阻R1与电容C1、电容C2和电阻R2、电阻R3形成的串联支路并联。具体的，电阻R1的第一端、电容C1的第一端与电容C2的第一端连接电源输入端的正极。电容C1的第二端和电容C2的第二端连接电阻R3的第一端。电阻R3的第二端连接电阻R2的第一端。电阻R3的第二端与电阻R2的第一端的连接点即为分压单元120的输出端。电阻R2的第二端与电阻R1的第二端接地。本实施例中，电容C1和电容C2的容量可以相同。

稳压单元130包括稳压二极管D1。稳压二极管D1并联于电阻R2两端。其中，稳压二极管D1的阴极分别与电阻R2的第一端和所述电阻R3的第二端连接，稳压二极管D1的阳极与所述电阻R2的第二端连接。本实施例中，稳压二极管D1的阴极、电阻R2的第一端和所述电阻R3的第二端的公共连接点A即为防重启模块100的第三端。该第三端可连接电动工具的控制模块，同时，该防重启模块还连接电动工具的开关，且开关与控制模块连接。控制模块可根据接收的输出端的电压控制电机是否启动，即控制电动工具是否启动。本实施例中，电阻R2的阻值大于电阻R3的阻值。

可以理解的是，在其他实施例中，充电单元可以包括一个电容。请参见图4，充电单元包括电容C3，电容C3与电阻R2和所述电阻R3串联。电阻R1与电容C3、电阻R2和电阻R3形成的串联支路并联。电阻R1的第一端和电容C3的第一端连接电源输入端的正极。电容C3的第二端连接电阻R3的第一端。电阻R3的第二端连接电阻R2的第一端。电阻R2的第二端与电阻R1的第二端接地。实际应用中，充电单元中电容的数量与容量以及分压单元中电阻的数量和阻值可根据客户的需求进行选择，通过优化配置电容的容量和分压电阻的阻值可缩短防重启模块的响应时间，实现快速响应防重启功能。

基于上述实施例，将图3所示电路应用于电动工具中，如图5所示，电容C1与电容C2并联后与电阻R2、R3串联。电阻R1与电容C1、电容C2和电阻R2、电阻R3形成的串联支路并联。其中，电容R1的第一端、电容C1的第一端与电容C2的第一端分别连接电源输入端的正极和开关200的第一端。电容C1的第二端和电容C2的第二端连接电阻R3的第一端。电阻R3的第二端连接电阻R2的第一端。电阻R3的第二端与电阻R2的第一端的连接点即为分压单元120的输出端。电阻R2的第二端与电阻R1的第二端接地。本实施例中，电容C1和电容C2的容量可以相同，电阻R2的阻值大于电阻R3的阻值。

稳压二极管D1并联于电阻R2两端。其中，稳压二极管D1的阴极分别与电阻R2的第一端和所述电阻R3的第二端连接，稳压二极管D1的阳极与所述电阻R2的第二端连接。稳压二极管D1的阴极、电阻R2的第一端和所述电阻R3的第二端的公共连接点A即为输出端。输出端连接电动工具的控制模块300的第一输入端。控制模块300的第三输入端连接驱动模块500的第一端，驱动模块500的第二端连接电机400。同时，防重启模块100的充电单元110还连接电动工具的开关200。具体的，开关200的第一端连接电容C1的第一端和电容C2的第一端，开关200的第二端分别连接控制模块300的第一输入端和电机400。

基于上述实施例，图5对应的电动工具的工作原理为：

当先闭合开关时，防重启模块接入电动工具的电路中。然后将电源输入端接入直流电源，直流电源通过开关为控制模块300和电机400供电，控制模块300处于工作状态，可以检测到防重启模块的输出端的电压。在直流电源接入电路的瞬间，该直流电源可看做一个瞬间脉冲，瞬间脉冲可通过电容C1与电容C2，电容C1与电容C2处于快速充电状态，则充电单元120输出随时间变化的电压，该随时间变化的电压直接施加于电阻R3与电阻R2上。电阻R2两端产生第一电压，应当理解公共连接点A的电压即为第一电压。稳压二极管D1的阴极连接公共连接点A，由于第一电压较大，稳压二极管D1在第一电压的作用下被击穿，稳压二极管D1将公共连接点A的电压稳定在击穿电压附近，则公共连接点A的电压变为稳压二极管的击穿电压，也即第二电压，此处的第二电压即为前述第一指示信号。电动工具的控制模块300接收到所述第二电压，即可判断出此时电动工具的状态为先闭合开关后接入电源，则控制模块300通过控制驱动模块500控制电机400不运转，防止产生安全隐患。

然后再断开开关200，电路中无电源，则控制模块300复位。接着再闭合开关，此时，直流电源早已接入防重启模块，电容C1与电容C2处于充电完成状态，由于电容C1与电容C2的隔直通交特性，直流无法通过电容C1与电容C2，故电容C1与电容C2的并联支路输出零电位的恒定电压。由于防重启模块处于断路状态，电阻R2的第一端的电压为零，稳压二极管也无法被击穿，则防重启模块的第三端电压为零，也即防重启模块输出第二指示信号。电动工具的控制模块300检测到防重启模块输出端的零电位，判断此刻的状态为先接入电源然后闭合开关，则控制模块300通过控制驱动模块500控制电机400运转。

请参见图6，图6为根据图5所示电路图在先闭合开关再接入电源的状态下仿真得到的电压曲线图。其中，L1为直流电源的电压曲线，L2为防重启模块的第三端电压曲线。横轴为时间，纵轴为电压大小。控制模块300由直流电源供电工作。在直流电源接入电路的瞬间，控制模块300即可启动工作。从图中可以看出，当先闭合开关再接入电源时，在接入直流电源的瞬间，防重启模块的第三端输出高电压，在该瞬间过后，高电压随时间逐渐变小直至为零。同时，在接入直流电源的瞬间控制模块300即可工作，即此时控制模块300可检测到防重启模块的第三端的电压。由于防重启模块的第三端输出高电平，控制模块300根据接收到的高电平，控制电机不运转，以免对操作者产生意外伤害。

上述电动工具包括防重启模块，所述防重启模块的电路结构简单易于实现，且成本低。通过配置充电单元中电容的容量和分压单元中电阻的阻值可提高电路的响应速度，控制方便。电动工具的控制模块可通过判断防重启模块输出端的电位状态判断电动工具的状态进而控制电动工具是否启动。若防重启模块输出端输出高电位，则控制模块判断电动工具的状态为先闭合开关再接入直流电源，则控制模块控制电机不工作，防止对使用者产生伤害。只有当先接入直流电源再闭合开关后，防重启模块输出低电平，则控制模块控制电机工作。防重启模块的设置提高了电动工具的安全性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种具备防重启功能的电动工具，包括，

电机；

控制模块，用于发送电机驱动信号；

驱动模块，用于接收所述电机驱动信号以控制所述电机运转；

电源输入端，包括正极和负极，用于接入直流电源；

开关，用于将所述直流电源连接到所述控制模块和所述电机；

其特征在于：所述电动工具还包括防重启模块，所述防重启模块包括充电单元，与所述电源输入端的正极电性连接，用于在接入所述直流电源时产生电压；以及分压单元，与所述充电单元电性连接；

当先闭合所述开关再将所述直流电源接入所述电源输入端时，所述充电单元处于快速充电状态同时向所述分压单元提供随时间变化的电压，所述分压单元响应于所述随时间变化的电压并输出第一指示信号，所述控制模块检测到所述第一指示信号时，不输出电机驱动信号，所述电机不运转；

当先将所述直流电源接入所述电源输入端再闭合所述开关时，所述充电单元处于充电完成状态同时向所述分压单元提供恒定电压，所述分压单元响应于所述恒定电压并输出第二指示信号，所述控制模块检测到所述第二指示信号时，所述控制模块输出电机驱动信号，所述驱动模块控制所述电机运转。

2.根据权利要求1所述的具备防重启功能的电动工具，其特征在于，所述正极连接所述防重启模块的第一端，所述负极连接所述防重启模块的第二端；

所述防重启模块还具有第三端，用于连接所述控制模块并向所述控制模块输出所述第一指示信号或所述第二指示信号。

3.根据权利要求1所述的具备防重启功能的电动工具，其特征在于，所述防重启模块包括稳压单元，所述稳压单元并联于所述分压单元两端，用于在所述随时间变化的电压的作用下反向导通，以将所述随时间变化的电压稳定到所述控制模块可接收的信号电压范围。

4.根据权利要求3所述的具备防重启功能的电动工具，其特征在于，所述防重启模块还包括放电单元，所述放电单元分别与所述充电单元及所述分压单元电性连接，用于释放所述充电单元中存储的电荷。

5.根据权利要求4所述的防重启功能的电动工具，其特征在于，所述分压单元包括至少一个电阻，所述充电单元包括至少一个电容；

当所述充电单元包括一个电容，所述至少一个电阻与所述电容串联连接；

当所述充电单元包括多个电容，所述多个电容并联连接，所述至少一个电阻与并联的所述多个电容串联连接。

6.根据权利要求5所述的具备防重启功能的电动工具，其特征在于，所述放电单元包括电阻R1，所述充电单元包括电容C1、电容C2，所述分压单元包括电阻R2、电阻R3；

所述电阻R1的第一端、所述电容C1的第一端与所述电容C2的第一端连接所述电源输入端的正极和所述开关的一端，所述电容C1的第二端和所述电容C2的第二端连接所述电阻R3的第一端，所述电阻R3的第二端连接所述电阻R2的第一端，所述电阻R2的第二端与所述电阻R1的第二端连接所述电源输入端的负极。

7.根据权利要求6所述的具备防重启功能的电动工具，其特征在于，所述电容C1与所述电容C2的容量相同。

8.根据权利要求7所述的具备防重启功能的电动工具，其特征在于，所述稳压单元包括稳压二极管D1，所述稳压二极管D1并联于所述电阻R2两端，其中，所述稳压二极管D1的阴极分别与所述电阻R2的第一端和所述电阻R3的第二端连接，用作所述防重启模块的第三端，所述稳压二极管D1的阳极与所述电阻R2的第二端连接。

Images