一种新型的磁感式电磁制动机构及其使用方法
阅读说明：本技术 一种新型的磁感式电磁制动机构及其使用方法 (Novel magnetic induction type electromagnetic braking mechanism and use method thereof ) 是由 俞武嘉 于 2021-08-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种新型的磁感式电磁制动机构及其使用方法。本发明的按钮固定于手柄腔体侧面,微控制电路板固定手柄腔体内部；感应磁体为圆柱状,旋转机构侧面有开孔,感应磁体镶嵌于旋转机构侧面开孔处；电磁铁整体固定于手柄腔体内部,手柄腔体的外侧面设置有开孔,电磁铁的探柱能够通过开通轴向探出；霍尔传感器固定于手柄腔体内部位置,该位置靠近旋转机构的侧面,该位置处于感应磁体的环线轨迹上；旋转机构侧面有弧形槽,当开启锁定工作时,电磁铁的探柱会通过手柄腔体的外侧面的开孔进入弧形槽,从而锁住旋转机构。本发明在特定机器停止工作时,能够自动锁定旋转机构,保护操作者,减少意外劳动损伤。(The invention discloses a novel magnetic induction type electromagnetic braking mechanism and a using method thereof. The button is fixed on the side surface of the handle cavity, and the micro control circuit board is fixed in the handle cavity; the induction magnet is cylindrical, the side surface of the rotating mechanism is provided with an opening, and the induction magnet is embedded in the opening on the side surface of the rotating mechanism; the electromagnet is integrally fixed inside the handle cavity, the outer side surface of the handle cavity is provided with an opening, and a detection column of the electromagnet can axially extend out through the opening; the Hall sensor is fixed at the position inside the handle cavity, the position is close to the side surface of the rotating mechanism, and the position is positioned on the loop track of the induction magnet; the side surface of the rotating mechanism is provided with an arc-shaped groove, when the locking is started, the detection column of the electromagnet can enter the arc-shaped groove through the opening on the outer side surface of the handle cavity, and therefore the rotating mechanism is locked. When a specific machine stops working, the automatic locking device can automatically lock the rotating mechanism, protect an operator and reduce accidental labor damage.)
技术领域
本发明属于机械设备及控制领域，涉及一种新型的磁感式电磁制动机构及其使用方法。本发明在特定机器停止工作时，能够自动锁定旋转机构，保护操作者，减少意外劳动损伤。
背景技术
在汽车线束行业当中，线束在汽车电气系统中扮演能量输送即动力线和信号传递即信号线的作用，是整车的中枢神经系统。随着电动汽车的发展，汽车上传感器数量和电气化功能不断增加，线束的需求量也越多。据《线束中国》发布的2018年中国汽车线束行业研究报告，2018年中国汽车线束的市场规模达到819亿人民币。汽车线束按其功能和位置可分为发动机线束、仪表板线束、地板线束、机舱线束、车门线束、后背门线束等，总导线长度可达到1500米至2000米。
汽车线束要保证在糟糕环境下还能够具有一定的安全性和可靠性。例如在一定的高温下还具有一定的抗磁能力，避免受到电磁影响导致信号传输有误。汽车线束的包扎是一件必需要做的事情，如果是手工包扎，这既不能保证包扎质量的一致性和稳定性，也不能提高工作效率。为克服该类问题，目前市面上出现了一类利用电机带动旋转机构进行汽车线束包扎的机器，暂时解决了相应问题。
但是有机器存在下述问题，当机器停止工作时，由于旋转机构还处于自由活动阶段，在利用刀片割断包扎物时容易误伤操作人员。为此本专利发明了一种应用于线束包扎机器上的新型的磁感式电磁制动机构，该机构可以在工作停止时短时间锁定住旋转机构，最大程度避免刀片误伤操作人员。同时该机构能够提高包扎物割断的工作效率，节约时间成本。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种新型的磁感式电磁制动机构及其使用方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
一种新型的磁感式电磁制动机构，包括按钮(1)、手柄腔体(2)、微控制电路板(3)、电磁铁(4)、旋转机构(5)、感应磁体(6)、霍尔传感器(7)；
按钮(1)固定于手柄腔体(2)侧面，用于启动工作和制动触发开关，微控制电路板(3)固定手柄腔体内部，是整个工作器件的控制核心；感应磁体(6)为圆柱状，旋转机构(5)侧面有开孔，感应磁体(6)镶嵌于旋转机构(5)侧面开孔处；电磁铁(4)整体固定于手柄腔体(2)内部，手柄腔体的外侧面设置有开孔，电磁铁(4)的探柱能够通过开通轴向探出；霍尔传感器(7)固定于手柄腔体(2)内部位置，该位置靠近旋转机构(5)的侧面，该位置处于感应磁体(6)的环线轨迹上，即感应磁体(6)随着旋转机构(5)的转动，会有固定的环形轨迹；旋转机构(5)侧面有弧形槽(8)，当开启锁定工作时，电磁铁(4)的探柱会通过手柄腔体的外侧面的开孔进入弧形槽，从而锁住旋转机构(5)。
进一步的，所述的弧形槽(8)位于旋转机构(5)的侧面；所述的感应磁体(6)位于旋转机构(5)侧面；且弧形槽(8)及感应磁体(6)位于旋转机构(5)的同一个侧面；弧形槽(8)及感应磁体(6)的位置关于旋转机构(5)豁口所在的轴线对称。
进一步的，所述的弧形槽(8)及感应磁体(6)的位置关于旋转机构(5)中心点角度为120度。
进一步的，所述的电磁铁(4)的探头(9)探入旋转机构(5)的弧形槽(8)内，达到制动效果，且弧形槽有一定的冗余长度，从而增大制动成功率。
进一步的，所述的微控制电路板(3)包括电磁铁控制动作电路、按钮触发电路、霍尔传感器发送信号电路；
所述的按钮触发电路，包括接口Botton+、接口Botton-、电容C1、电阻R1以及电源5V和电源GND；所述的接口Botton+连接电容C1、电阻R1和微控制器U1的3管脚的共同端；所述的接口botton-连接电容C1和电源GND共同端；所述的电阻R1另一端连接微控制器U1的管脚1和电源5V的共同端；所述的微控制器U1管脚5连接电源GND；所述的接口Botton+和接口Botton-分别连接按钮(1)两端；当触发按钮后，微控制器U1的3管脚接收到触发信号，然后进行相应的控制响应；
所述的电磁铁控制动作电路，包括接口Relay+、接口Relay-、电阻R3、电阻R4、光耦隔离芯片U2、二极管D1以及电源24V、电源5V和电源GND；所述的光耦隔离芯片U2四端口分别连接微控制器U1的6管脚信号控制端、电阻R3、二极管D1的正极和接口Relay-的共同端以及电阻R4；所述的电阻R4另一端连接电源GND；所述的电阻R3另一端连接电源5V；所述的二极管D1负极连接Relay+和电源24V的共同端；所述的接口Relay+和接口Relay-分别连接电磁铁正负极；当微控制器U1要进行控制电磁铁制动的动作时，微控制器U1通过6管脚发出控制指令，导通光耦隔离芯片发光二极管端，控制并导通了Relay-与电源GND，电磁铁电源伸出探头制动；
所述的霍尔传感器发送信号电路，包括接口Sensor In、接口GND、接口VCC、电阻R2、电容C2以及电源VCC和接地GND；所述的电阻R2一端连接电源5V，另一端连接接口SensorIn、微控制器U1的2管脚和电容C2的共同端；所述的电容另一端连接电源GND；所述的接口GND连接电源GND；所述的接口VCC连接电源5V；当微控制器U1将要制动时，首先会获取微控制器2管脚的霍尔传感器检测信息，确定感应磁体(6)是否到达指定位置，并决定是否发出制动指令。
进一步的，所述的微控制器U1型号包括STM32F103RCT6、STM32F103RCT6、STM8。
进一步的，本发明使用方法具体如下：
按钮(1)长按时，旋转机构(5)旋转工作，磁感式电磁制动机构不工作；当按钮(1)松开时，准备开始制动动作；该电磁制动方式主要体现在当旋转机构(5)工作结束时，即将要停止旋转时：情况一，特定位置的霍尔传感器(7)感应到旋转机构(5)上的感应磁体(6)靠近并到达一定位置，霍尔传感器(7)发送信号给微控制器，微控制器发送指令给电磁铁(4)，电磁铁(4)立即伸出探头(9)并准确卡入旋转机构(5)上的弧形槽内，将旋转机构(5)锁定；情况二，霍尔传感器(7)未能感应到旋转机构(5)上的感应磁体(6)，即表现为嵌入旋转机构(5)的感应磁铁6还未到达霍尔传感器(7)对应的感应区域，电磁铁(4)的探头(9)未能对准弧形槽，此时霍尔传感器(7)不会发送有效信号给微控制器，微控制器继续控制旋转机构(5)以设定的低速继续旋转直至霍尔传感器(7)感应到感应磁体后，发送信号给微控制器，并进入情况一。
本发明的有益说明如下：
(1)可以广泛应用于切割缠绕物时需要锁定旋转机构的场景及机器上，使旋转机构不自由转动，提高安全性。
(2)只用增加一个感应磁体、霍尔传感器和电磁铁即可实现锁定动作，安装简单，成本低。
(3)只需要单手触发特定位置按钮，即可进行旋转机构锁定操作，不需要额外的操作。
(4)电路中采用光耦隔离芯片控制电路导通，使输入端和输出端完全实现了电气隔离，输出端对输入端无影响，抗扰动能力更强。
因此，该发明具备可以提高操作的安全性，减少意外损伤；节约机器成本进而节约使用厂家的生产成本，提高经济效益；操作简单，便于操作人员上手使用。能够在汽车线束行业的相关机器上进行推广使用。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为弧形槽及感应磁体位置示意图。
图3为电磁铁制动示意图。
图4为微控制电路简略示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示，是本发明的结构示意图。一种新型的磁感式电磁制动机构，包括按键1、手柄腔体2、微控制电路板3、电磁铁4、旋转机构5、感应磁体6、霍尔传感器7。
其中，按钮1用于启动工作和制动触发开关，固定于手柄腔体2侧面，便于触发按钮，微控制电路板3固定手柄腔体内部，是整个工作器件的控制核心；感应磁体6为圆柱状，旋转机构5侧面有开孔，感应磁体6镶嵌于旋转机构5侧面开孔处；电磁铁4整体固定于手柄腔体2内部，手柄腔体的外侧面设置有开孔，电磁铁4的探柱能够通过开通轴向探出；霍尔传感器7固定于手柄腔体2内部位置，该位置靠近旋转机构5的侧面，该位置处于感应磁体6的环线轨迹上，即感应磁体6随着旋转机构5的转动，会有固定的环形轨迹；旋转机构5侧面有弧形槽8如图2所示，当开启锁定工作时，电磁铁4的探柱会通过手柄腔体的外侧面的开孔进入弧形槽，从而锁住旋转机构5。
如图2所示，是弧形槽8及感应磁体6的位置示意图。所述的弧形槽位于旋转机构5的侧面。所述的感应磁体6位于旋转机构5侧面。且弧形槽8及感应磁体6位于旋转机构5的同一个侧面；弧形槽8及感应磁体6的位置关于旋转机构5豁口所在的轴线对称。进一步的，弧形槽8及感应磁体6的位置关于旋转机构5中心点角度为120度。
如图3所示，是电磁铁制动示意图。电磁铁4的探头9探入旋转机构5的弧形槽8内，达到制动效果，弧形槽有一定的冗余长度，增大制动成功率。
如图4所示，是微控制电路板简略示意图。微控制器U1为局部管脚示意，微控制器U1的型号有STM32F103RCT6、STM32F103RCT6、STM8等。
主要电路包括电磁铁控制动作电路、按钮触发电路、霍尔传感器发送信号电路；所述的按钮触发电路，包括接口Botton+、接口Botton-、电容C1、电阻R1以及电源5V和电源GND。所述的接口Botton+连接电容C1、电阻R1和微控制器U1的3管脚的共同端。所述的接口botton-连接电容C1和电源GND共同端。所述的电阻R1另一端连接微控制器U1的管脚1和电源5V的共同端。所述的微控制器U1管脚5连接电源GND。所述的接口Botton+和接口Botton-分别连接按钮1两端。当触发按钮后，微控制器U1的3管脚接收到触发信号，然后进行相应的控制响应；
所述的电磁铁控制动作电路，包括接口Relay+、接口Relay-、电阻R3、电阻R4、光耦隔离芯片U2、二极管D1以及电源24V、电源5V和电源GND。所述的光耦隔离芯片U2四端口分别连接微控制器U1的6管脚信号控制端、电阻R3、二极管D1的正极和接口Relay-的共同端以及电阻R4。所述的电阻R4另一端连接电源GND。所述的电阻R3另一端连接电源5V。所述的二极管D1负极连接Relay+和电源24V的共同端。所述的接口Relay+和接口Relay-分别连接电磁铁正负极。当微控制器U1要进行控制电磁铁制动的动作时，微控制器U1通过6管脚发出控制指令，导通光耦隔离芯片发光二极管端，控制并导通了Relay-与电源GND，电磁铁电源伸出探头制动；
所述的霍尔传感器发送信号电路，包括接口Sensor In、接口GND、接口VCC、电阻R2、电容C2以及电源VCC和接地GND。所述的电阻R2一端连接电源5V，另一端连接接口SensorIn、微控制器U1的2管脚和电容C2的共同端。所述的电容另一端连接电源GND。所述的接口GND连接电源GND。所述的接口VCC连接电源5V。当微控制器U1将要制动时，首先会获取微控制器2管脚的霍尔传感器检测信息，确定感应磁体6是否到达指定位置，并决定是否发出制动指令。
一种新型的磁感式电磁制动机构的使用方法，具体如下：按钮1长按时，旋转机构5旋转工作，磁感式电磁制动机构不工作。当按钮1松开时，准备开始制动动作。该电磁制动方式主要体现在当旋转机构5工作结束时，即将要停止旋转时：情况一，特定位置的霍尔传感器7感应到旋转机构5上的感应磁体6靠近并到达一定位置，霍尔传感器7发送信号给微控制器，微控制器发送指令给电磁铁4，电磁铁4立即伸出探头9并准确卡入旋转机构5上的弧形槽内，将旋转机构5锁定；情况二，霍尔传感器7未能感应到旋转机构5上的感应磁体6，即表现为嵌入旋转机构5的感应磁铁6还未到达霍尔传感器7对应的感应区域，电磁铁4的探头9未能对准弧形槽，此时霍尔传感器7不会发送有效信号给微控制器，微控制器继续控制旋转机构5以一定低速继续旋转直至霍尔传感器7感应到感应磁体后，发送信号给微控制器，并进入情况一步骤。
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