电动跑步机的工作原理、内部结构？！

摘要：介绍了一种电动跑步机上使用的开关电源设计，采用TL494作为脉冲宽度调制芯片，并在cPu的配合下进行速度的闭环控制，实现了直流电机的调速，同时还设计了过热、过流等保护电路，本设计的电源具有电路简单、性能可靠等特点。

关键词：跑步机电源；脉宽调制；保护电路

0 引言

    中国经济与世界的不断接轨，使中国台湾这个原先在电动跑步机行业一直处于垄断的地位，慢慢地被国内大陆的电跑厂家所削弱。据2006年、2007年成都体育产品博览会的不完全统计，国内有100家以上生产电动跑步机的企业。在电动跑步机产品中，家用跑步机占据了最大的市场份额，而家用跑步机以性能实用、价格价廉的特点决定了跑步机的传动采用小功率的直流电机，由于直流电机的速度与电枢的输出电压成正比，因此，电机的调速问题实际上成了直流电源的设计问题。

    近年来，随着新型电力电子功率器件的不断出现，直流电机的控制方式发生了较大的变化。采用全控型的开关功率元件进行脉冲宽度调制(pulse width modulation，简称PWM)已成为直流电机主要的调速方式之一。这种调速方法具有开关频率高、低速运行稳定、动态性能优良、效率高等优点。

1 电源系统设计

    本设计的跑步机电源控制对象是直流电机，目的是实现电机转速的控制，简要的工作原理是市电经全桥整流、滤波后实现AC／DC转换，然后采用功率场效应管作为主开关元件，通过TL494来控制功率场效应管的通断时间，从而控制电机的电枢电压来实现转速的控制。

    1)主电路设计

    我们设计的电源主电路见图1所示。设计采用4个整流二极管6A10构成整流桥，再经过电容C1的滤波，实现AC／DC的转换。然后通过PWM控制器电路送来的PWM信号控制功率场效应管IRFP460的通断，来改变直流电机电枢上的电压。图中Rq为电流保护的取样电阻，该电阻的压降直接反映了主回路电流的大小，触点J1一1为电动跑步机启动运行后闭合。

    2)控制电路

    控制电路包括PWM信号产生电路和异常时的过流、过热保护电路组成。

    (1)PWM信号的产生

    根据TL494的应用资料，锯齿波的频率可由公式计算如下：

        式(1)中Rt和Ct取值参考范围：

    Rt=5～lOOkΩ，Ct=0．001～0．1μF，根据后级功率场效应管推荐的开关频率l5kHz，本设计中Rt取7．5kΩ，Ct取0．01μF。由TL494产生PWM信号的电路如图2所示。

    系统中将误差放大器、控制放大器并联使用，放大器的同相端输入的是速度给定信号，反相端输入的是速度反馈信号，形成闭环控制；2、3脚之间接入的是阻容校正；13脚接地，使TL494不使用推挽型输出，此方式下内部的触发器不起作用，两路输出相同的PWM信号，且频率与锯齿波振荡频率相同。

    接到TL494上的速度给定信号是由单片机根据用户在面板上的操作而产生的数字脉冲信号经变换后生成的模拟信号；而速度反馈信号是通过光电传感器的数字脉冲信号获得的，该光电传感器是加装在与电机同轴的码盘上，其脉冲频率直接反映电机的转速，同样该数字脉冲信号也变换成模拟信号，关于数字脉冲到模拟电路的转换电路，因篇幅问题不再赘述。

    (2)保护电路

    对电机的保护一般包括过压、欠压、过流、过热等，考虑现场的实际情况和控制产品成本等诸多因素，设计了比较重要的过热保护和过流保护功能，具体的保护电路如图3所示。

    图l中主回路上的电流取样电阻Rq，其值大小根据不同功率的电动跑步机要求的限流值来决定，实际使用时选用不同长度的康铜丝。Rw为热敏电阻，其导热部分用直径φ3螺丝与功率场效应管紧固在一起，我们采用的是负温度系统的RT338006，其在25℃的电阻值为lOkΩ，在60℃的电阻值为3．02kΩ。

    在正常情况下，主回路上的电流只有2A左右，反映电流信号的电压不足以使VT1导通，而在正常情况下热敏电阻Rw的阻值大于R10，比较器B的同相端电压小于反相端电压，输出为低电平；比较器A的反相输入端的电压大于同相输入端的电压，输出也为低电平。因此，三极管VT2截止，TL494输出的PWM信号通过VT3，VT4去控制功率场效应管的通断，从而控制电机的转速。

    当过流情况发生时，Rq上的压降增大到VT1导通时，比较器B的反相输入端电压下降到接近0V，此时同相输入端的电压高于反相输入端，输出高电平，使VT2导通，从而将TL494输出的PWM信号封锁，功率场效应管截止，电机失电，实现电机保护。实际上当过流发生时，Rq上压降增大的同时其值也反映到了比较器A的同相端，而此时VT1的导通还导致了比较器A反相端电压的降低，这样的效果也使得比较器A输出高电平，该信号同样通过后面的或门确保了VT2的导通，因此从电路的形式上看过流保护实现的是双重保护。

    对于过热保护来说，一旦功率场效应管过热时，热敏电阻温度也随之升高，当热敏电阻阻值小于3kΩ(约60℃)时，比较器B的同相输入端电压大于反相输入端的电压，比较器输出高电平，同样将TL494输出的PWM信号封锁，使电机失电而实现保护。

2 结束语

    本文设计的电动跑步机电源，具有调速方式简单、电路结构简单、成本低廉等特点，同时电源还具有过流、过热等保护措施。三年来，该电源经过国内多家电跑厂家的配套使用，客户反映电机运转平稳，保护性能可靠，是比较理想的小功率直流电机的控制电源，具有较好的使用价值。

家庭装的慢跑出现常见故障了该怎么办，通电话检修又要等候很久，都得还收费标准价格昂贵。假如可以把握一些简易的常见故障的检修方法，自身就可以轻轻松松拿下了不妨一试呢。下边网编小结一下家用跑步机常见故障的检修方法，快看来一下吧。

跑步机维修，跑步机常见故障及解决方法(1)

1、电动跑步机不可以加快

可能原因:1、车内仪表盘毁坏;2、传感器坏掉;3、驱动板损坏。

解决方案:1、拆换车内仪表盘;2、拆换感应开关;3、拆换驱动板。

2、家用跑步机的跑带出现跑偏的状况

可能原因:1、跑带过度松;2、家用跑步机的多沟传动带太松。

解决方案:1、调整慢跑带后端均衡地脚螺栓(按顺时针转动至有效才行);2、调整电动机的固定不动部位。

3、家用跑步机全自动终止:

解决方案:1、请认真仔细路线层面的问题; 2、查验线排;3、拆换驱动板。

可能原因:1、路线短路故障;2、内部线排出现问题;3、驱动板出现问题。

4、健身运动时有杂声

可能原因:1、因为机盖和跑带中间的室内空间很小，造成 机盖和跑带中间产生磨擦;2、可能因为在健身运动时慢跑带和跑板中间卷入异物;3、跑带偏带比较严重，和跑板的两侧发 生磨擦;4、电动机噪声

解决方案:1、将机盖开展校准或拆换;2、消除异物;3、将跑带调整均衡;4、拆换电动机。

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上跑步机前要做热身活动。不那样的话，大腿和小腿的肌肉容易受伤。压腿、蹲下、拉伸肌肉、屈伸关节等，可以提高肌肉的韧性，使肌肉更加柔软。跑步后的拉伸是静态拉伸，拉伸肌肉，静止15秒以上。静态拉伸能很好地锻炼腿部肌肉，避免运动量过大引起的乳酸堆积等问题，拉伸能改善腿部血液循环，使其更加顺畅。

跑步机跑步的拉伸程序

1、将身体的某个部位慢慢移动到别的部位，维持一定的时间，牵引肌肉。一般来说，它类似于瑜伽。

2、动态拉伸。虽然不需要激烈，但是各部分的肌肉必须训练，可以摇动胳膊、摇动腿、扭动腰部等。

3、利用工具拉伸，如泡沫轴、滚筒等，将拉伸的部位反复在滚筒上摩擦。

跑步机跑完步拉伸的注意事项

1、不要直接坐下拉伸，一定要先慢走一会，大概持续五分钟左右，让身体慢慢平静下来，呼吸逐渐调整到平稳状态，在选择进行下一步的拉伸。

2、遵循全身性的拉伸，每一个拉伸动作都具有一定的针对性，要做到全身上下每一个关节，肌肉都能够有效的拉伸。

3、重视脚踝的拉伸和按摩，跑步利用脚踝的力量很大，所以必须进行跑步后的护理，避免关节损伤。

跑步机对于上班族来说无疑是一个省时有效的健身器材，而跑步机在使用过程中常常会出现各种各样的故障。那么跑步机常见故障有哪些？下面我们将为大家带来跑步机故障解决方法，仅供大家参考之用。

跑步机常见故障有哪些？

跑步机故障1、跑步机不能加速：

原因分析：(1)仪表盘损坏；(2)传感器坏掉；(3)驱动板坏掉。

解决方法：(1)更换仪表盘；(2)更换感应器；(3)更换驱动板。

跑步机故障2、跑步机自动停止：

原因分析：(1)线路短路；(2)内部排线出现问题；(3)驱动板出现问题。

解决方法：(1)请仔细检查线路方面的问题；(2)检查排线；(3)更换驱动板。

跑步机故障3、跑步机不能启动：

原因分析：(1)电源不通；(2)保险丝熔断；(3)电动跑步机的开关坏掉；(4)其他方面的原因，请和我们专业人员联系。

解决方法：(1)请检查电源；(2)更换保险丝；(3)更换电源开关。

跑步机故障4、跑步机运动时马达有噪音：

原因分析：(1)可能碳刷磨损严重；(2)电机运转时摩擦到旁边的物体。

解决方法：(1)检查或更换碳刷；(2)清除异物。

跑步机故障5、跑步机跑带出现打滑现象：

原因分析：(1)跑带过于松；(2)跑步机的多沟皮带过松。

解决方法：(1)调节跑步带后端的平衡螺栓（按顺时针方向旋转至合理为止）；(2)调节电机的固定位置。

跑步机故障6、跑步机的运动程序容易出错：

原因分析：(1)由于仪表的连接线没有连接好；(2)仪表的电路板坏掉；(3)其他的原因。

解决方法：(1)检查三段连接线；(2)更换电子表。

跑步机故障7、跑步机跑带出现偏带现象：

原因分析：(1)跑步机的前轴和后轴之间不平衡；(2)由于运动中跑步的姿势不是很标准，左右脚用力不均，导致偏带。

解决方法：调节滚轮的平衡。

跑步机故障8、接通电源打开电源开关电源指示灯不亮：

原因分析：(1)三相插头未插到位；(2)开关内部的接线松脱；(3)三相插头损坏；(4)开关可能损坏；

解决方法：(1)多试几遍；(2)打开上护罩检查接线是否有松脱现象；(3)更换三相插头；(4)更换开关。

跑步机故障9、电子表不显示：

原因分析：(1)控制线没接好；(2)驱动板上的变压器坏掉；(3)保险管烧毁；(4)功率管烧毁；

解决方法：(1)检查各接线头；(2)更换驱动板；(3)更换驱动板；(4)更换驱动板。

跑步机故障10、按键不灵：

原因分析：(1)按键老化；(2)按键电路板变松；

解决方法：(1)更换按键；(2)锁紧按键电路板。

跑步机故障11、显示不全：

原因分析：(1)液晶片接触不良；(2)液晶片用久老化；

解决方法：(1)锁紧电路板固定螺丝；(2)更换电子表。

跑步机故障12、心跳不能测试：

原因分析：(1)心跳耳夹损坏；(2)心跳电路板损坏；

解决方法：(1)更换耳夹心跳；(2)更换心跳电路板。

跑步机故障13、显示闪烁：

原因分析：(1)控制线接触不良；(2)受静电干扰；

解决方法：(1)接好控制线；(2)接地线未接好。

跑步机故:14、暴冲现象：

原因分析：(1)负载过大；(2)跑步带与跑步板之间磨擦力过大；(3)驱动板上的元件损坏；(4)电脑程序出错；

解决方法：(1)减小负载，更换驱动板；(2)添加跑步板保养油，更换驱动板；(3)更换驱动板；(4)更换电子表。

跑步机故障15、负载时有停顿：

原因分析：(1)驱动板扭力没调节好；(2)跑步带偏松；(3)多楔带偏松；(4)跑步带与跑步板之间磨擦偏大；

解决方法：(1)顺时针调大1～2格；(2)重新调节跑步带；(3)重新调节多楔带；(4)添加跑步板保养油。

跑步机故障16、噪音：

原因分析：(1)轴承损坏引起滚筒的咔嚓声；(2)跑步带的磨擦声；(3)电机的风叶声；

解决方法：(1)更换滚筒；(2)清理跑步带；(3)更换电机。

跑步机故障17、不能扬升：

原因分析：(1)按键连接线未接好；(2)扬升马达控制线没接好；(3)扬升马达连接线未接或松脱；(4)驱动板控制系统损坏；(5)扬升马达损坏；

解决方法：(1)检查后接好；(2)检查后接好；(3)检查后接好；(4)更换驱动板；(5)更换扬升马达。

跑步机故障18、运动时有杂音：

原因分析：(1)由于机盖和跑带之间的空间太小，导致机盖和跑带之间发生摩擦；(2)可能由于在运动时跑步带和跑板之间卷进异物；(3)跑带偏带严重，和跑板的两边发生摩擦；(4)电机噪音。

解决方法：(1)将机盖进行校正或更换；(2)清除异物；(3)将跑带调节平衡；(4)更换电机。

跑步机故障19、无法启动：

原因分析：(1)电源开关未打开；(2)电源不供电；(3)安全开关没放好；(4)控制线损坏或没接到位；(5)拆开上护罩，各连接线有松脱；(6)驱动板上的保险管毁；(7)驱动板上的功率管烧毁；(8)驱动板上的变压器损坏；(9)马达烧毁；

解决方法：(1)打开开关；(2)来电时再启动；(3)放好安全开关；(4)连接好控制线上的各个接头；(5)接好内部连接线；(6)更换驱动板；(7)更换驱动板；(8)更换驱动板；(9)更换马达后再换驱动板。

跑步机故障20、使用一段时间，速度即自动停止：

原因分析：(1)检查安全开关是否弹开，未在电子表上；(2)定期需在跑步板添加润滑油；(3)检查连接排线是否接触不良。

解决方法：(1)将安全开关放好，再试；(2)添加跑步机润滑油；(3)更换电线。

以上就是小编为您带来的跑步机常见故障有哪些？跑步机故障解决方法的全部内容。

跑步机常见问题及维修方法：

一、跑步机自动停止

可能原因:1、线路短路；2、内部排线出现问题；3、驱动板出现问题。

解决办法:1、请仔细检查线路方面的问题；2、检查排线；3、更换驱动板。

二、电动跑步机不能加速

可能原因:1、仪表盘损坏；2、传感器坏掉；3、驱动板坏掉。

解决办法:1、更换仪表盘；2、更换感应器；3、更换驱动板。

三、跑步机的跑带出现打滑的现象

可能原因:1、跑带过于松；2、跑步机的多沟皮带过松。

解决办法:1、调节跑步带后端的平衡螺栓（按顺时针方向旋转至合理为止）；2、调节电机的固定位置。

四、运动时有杂音

可能原因:1、由于机盖和跑带之间的空间太小，导致机盖和跑带之间发生摩擦；2、可能由于在运动时跑步带和跑板之间卷进异物；3、跑带偏带严重，和跑板的两边发生摩擦；4、电机噪音。

解决办法:1、将机盖进行校正或更换；2、清除异物；3、将跑带调节平衡；4、更换电机。

五、为什么跑步机不能启动？

可能原因:1、电源不通；2、保险丝熔断；3、电动跑步机的开关坏掉；4、其他方面的原因，请和我们专业人员联系。

解决办法:1、请检查电源；2、更换保险丝；3、更换电源开关。

六、跑步机的跑带出现偏带的现象

可能原因:1、跑步机的前轴和后轴之间不平衡；2、由于运动中跑步的姿势不是很标准，左右脚用力不均，导致偏带。

解决办法: 调节滚轮的平衡。

七、跑步机的运动程序容易出错？

可能原因:1、由于仪表的连接线没有连接好；2、仪表的电路板坏掉；3、其他的原因。

解决办法:1、检查三段连接线；2、更换电子表。

八、电动跑步机运动时马达有噪音

可能原因:1、可能碳刷磨损严重；2、电机运转时摩擦到旁边的物体。

解决办法: 1、检查或更换碳刷；2、清除异物。

九、接通电源打开电源开关电源指示灯不亮

可能原因:1、三相插头未插到位；2、开关内部的接线松脱；3、三相插头损坏；4、开关可能损坏；

解决办法:1、多试几遍；2、打开上护罩检查接线是否有松脱现象；3、更换三相插头；4、更换开关。

十、电子表不显示

可能原因:1、控制线没接好；2、驱动板上的变压器坏掉；3、保险管烧毁；4、功率管烧毁；

解决办法:1、检查各接线头；2、更换驱动板；3、更换驱动板；4、更换驱动板。

十一、按键不灵

可能原因:1、按键老化；2、按键电路板变松；

解决办法:1、更换按键；2、锁紧按键电路板。

十二、显示不全

可能原因:1、液晶片接触不良；2、液晶片用久老化；

解决办法:1、锁紧电路板固定螺丝；2、更换电子表。

十三、心跳不能测试

可能原因:1、心跳耳夹损坏；2、心跳电路板损坏；

解决办法:1、更换耳夹心跳；2、更换心跳电路板。

十四、显示闪烁

可能原因:1、控制线接触不良；2、受静电干扰；

解决办法:1、接好控制线；2、接地线未接好。

十五、暴冲现象

可能原因:1、负载过大；2、跑步带与跑步板之间磨擦力过大；3、驱动板上的元件损坏；4、电脑程序出错；

解决办法:1、减小负载，更换驱动板；2、添加跑步板保养油，更换驱动板；3、更换驱动板；4、更换电子表。

十六、负载时有停顿

可能原因:1、驱动板扭力没调节好；2、跑步带偏松；3、多楔带偏松；4、跑步带与跑步板之间磨擦偏大；

解决办法:1、顺时针调大1～2格；2、重新调节跑步带；3、重新调节多楔带；4、添加跑步板保养油。

十七、噪音

可能原因:1、轴承损坏引起滚筒的咔嚓声；2、跑步带的磨擦声；3、电机的风叶声；

解决办法:1、更换滚筒；2、清理跑步带；3、更换电机。

十八、无法启动

可能原因:1、电源开关未打开；2、电源不供电；3、安全开关没放好；4、控制线损坏或没接到位；5、拆开上护罩，各连接线有松脱；6、驱动板上的保险管毁；7、驱动板上的功率管烧毁；8、驱动板上的变压器损坏；9、马达烧毁；

解决办法:1、打开开关；2、来电时再启动；3、放好安全开关；4、连接好控制线上的各个接头；5、接好内部连接线；6、更换驱动板；7、更换驱动板；8、更换驱动板；9、更换马达后再换驱动板。

十九、不能扬升

可能原因:1、按键连接线未接好；2、扬升马达控制线没接好；3、扬升马达连接线未接或松脱；4、驱动板控制系统损坏；5、扬升马达损坏；

解决办法:1、检查后接好；2、检查后接好；3、检查后接好；4、更换驱动板；5、更换扬升马达。

二十、使用一段时间，速度即自动停止。

可能原因:1、检查安全开关是否弹开，未在电子表上；2、定期需在跑步板添加润滑油；3、检查连接排线是否接触不良。

解决办法:1将安全开关放好，再试；2、添加跑步机润滑油；3、更换电线。

如果跑步机不会动了，可能是由于一些常见问题导致的，例如：电源故障、驱动带损坏、电机维修、控制台问题等等。这些问题都需要进行维修以确保跑步机正常运作，让你能够享受运动带来的好处：锻炼身体、放松心情、增强免疫力等等。

以下是一些修理跑步机的方法：

1 电源故障

如果跑步机突然停止，首先检查是否已经了墙上的插座。如果未插，请将其插入。如果插头已经插在插座上但跑步机仍然无法启动，则有可能是电源故障。

在这种情况下，可以检查跑步机的保险丝是否熔断。在跑步机底部找到控制箱，打开它并找到保险丝。如果保险丝熔断，就需要更换新的保险丝。

2 驱动带损坏

跑步机的驱动带负责转动跑步机底部的前后滚筒。如果它磨损了，就会导致跑步机无法转动。检查驱动带是否已经破裂、变形或磨损。如果驱动带已经磨损，就需要更换。

更换驱动带需要将跑步机底部翻转到机身上方，找到驱动带并将其从机身上取下。然后将新的驱动带插入并拉紧，然后将跑步机转回正常位置。

3 电机维修

电机是跑步机的核心部件。如果电机出现故障，跑步机就无法正常工作。在跑步机上运动时，如果出现电机停止转动的情况，那么可能是因为电机故障了。

如果您并不了解电机维修，最好请专业人员进行修理。通常，重新绕制电机的电缆、更换电机传动轴等方法都可以解决电机问题。

4 控制台问题

控制台是跑步机的另一个核心部件。如果控制台出现故障，跑步机就不能启动或者不能正常工作。查看控制台屏幕是否有任何显示，如果没有，请检查控制台的电源是否打开。重新启动跑步机可以尝试解决这个问题。如果仍无法解决问题，建议联系专业人员进行维修。

总之，如果跑步机不会动了，需要仔细检查一下以上几个方面，找到具体问题并进行修理。如果无法完成修理，建议寻求专业人员的帮助。保持跑步机运转良好可以让您充分利用跑步机运动的所有优点。