具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果,以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于:增加了信号输入端、第一光耦继电器和第二光耦继电器,实现脉冲调速输入和检测电机故障。
请参照图1,本发明提供的一种交直流风扇控制装置,包括交直流电压输入端10、整流电路20、电源稳压集成电路30、信号输入端60、第一光耦继电器70、第一集成芯片40、电机90、霍尔放大电路50和第二光耦继电器80;
所述交直流电压输入端通过整流电路与电源稳压集成电路连接;
所述电源稳压集成电路、电机和霍尔放大电路分别与第一集成芯片连接;
所述信号输入端通过第一光耦继电器与第一集成芯片连接;所述第一集成芯片通过第二光耦继电器与信号输入端连接。
从上述描述可知,本发明的有益效果在于:与传统的风扇控制电路相比,增加了信号输入端、第一光耦继电器和第二光耦继电器,信号输入端通过第一光耦继电器与第一集成芯片连接,实现脉冲调速输入,第一集成芯片依据脉冲的占空比来调整电机的转动速度,占空比越高速度越快,反之占空比越低速度越慢,可由停止调整至全速;第一集成芯片通过第一光耦继电器与信号输入端连接,实现将电机的转动速度等参数发送给信号输入端,通过比较信号输入端发送的信号及反馈的信号,可实现检测电机故障。
进一步的,还包括第一电阻;
所述第一集成芯片包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚、第六引脚、第七引脚、第八引脚、第九引脚、第十引脚、第十一引脚、第十二引脚、第十三引脚和第十四引脚;
所述电源稳压集成电路与第一集成芯片的第三引脚连接,为第一集成芯片供电;
所述信号输入端包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚和第五引脚;
所述信号输入端的第一引脚与第一光耦继电器的负极输入端连接;
所述信号输入端的第二引脚通过所述第一电阻与第一光耦继电器的正极输入端连接;
所述第一光耦继电器的第一输出端与第一集成芯片的第十二引脚连接;
所述第一光耦继电器的第二输出端接地。
由上述描述可知,第一集成芯片的第十二引脚是脉冲调速(PWM)输入,它可以接受20KHZ到50KHZ的脉冲讯号,第一集成芯片依据脉冲讯号的占空比来调整电机的转动速度,占空比越高转动速度越快,反之占空比越低转动速度越慢,可由停止调整至全速。
进一步的,所述霍尔放大电路包括第一引脚、第二引脚、第三引脚和第四引脚;
所述霍尔放大电路的第一引脚与第一集成芯片的第四引脚连接;
所述霍尔放大电路的第二引脚与第一集成芯片的第五引脚连接;
所述霍尔放大电路的第三引脚与第一集成芯片的第六引脚连接;
所述霍尔放大电路的第四引脚接地。
由上述描述可知,现有的交直流风扇一般都使用霍尔IC作为逻辑输出,输出端不是高电平,就是低电平。而本发明提供的霍尔放大电路使用的是模拟输出,是一个磁场强弱的模拟输出,输出更为精确。它还有一个优点是可以结合软硬件实现将磁场转换成逻辑输出的延迟时间补偿回来。
进一步的,还包括第二电阻;
所述电源稳压集成电路通过所述第二电阻与第二光耦继电器的正极输入端连接;
所述第一集成芯片的第七引脚与第二光耦继电器的负极输入端连接;
所述第二光耦继电器的第一输出端与信号输入端的第三引脚连接;
所述第二光耦继电器的第二输出端与信号输入端的第一引脚连接。
由上述描述可知,通过上述连接关系,可以实现第一集成芯片与信号输入端之间的信号反馈。
进一步的,所述电机包括第一输入端、第二输入端和电源端;
所述第一集成芯片的第二引脚与电机的第一输入端连接;
所述第一集成芯片的第十三引脚与电机的第二输入端连接;
所述整流电路与电源端连接。
由上述描述可知,第一集成芯片的第二引脚和第十三引脚向电机提供信号,交直流电压输入端通过整流电路后得到的电压给电源端供电,实现电机运转。
进一步的,还包括第五二极管和第六电阻;
所述电机包括第一输入端、第二输入端和电源端;
所述第一集成芯片的第二引脚与电机的第一输入端连接;
所述第一集成芯片的第十三引脚与电机的第二输入端连接;
所述电源端通过第六电阻与第五二极管的负极连接;所述第五二极管的正极接地。
由上述描述可知,第五二极管在上述电路连接结构中起到稳压作用,第六电阻在上述电路连接结构中起到降压作用,可实现将电源稳压集成电路提供的直流电源DC48V通过第五二极管和第六电阻得到所需的直流电源DC15V。
进一步的,还包括第三电阻和第一电容;
所述信号输入端的第四引脚与所述第一集成芯片的第十一引脚连接;
所述信号输入端的第四引脚通过所述第一电容接地;
所述信号输入端的第五引脚与所述第一集成芯片的第九引脚连接;
所述信号输入端的第五引脚通过所述第三电阻接地。
由上述描述可知,当脉冲输入第一集成芯片的第十二引脚无变化时,可通过第一集成芯片的第九引脚的电压来调整电机的转动速度,电压越高速度越快,反之电压越低速度越慢,可由停止调整至全速。
进一步的,所述整流电路包括第一二极管和第二电容;所述交直流电压输入端包括正极输入端和负极输入端;
所述交直流电压输入端的正极输入端与第一二极管的正极连接;所述第一二极管的负极与电源稳压集成电路连接;所述第一二极管的负极通过第二电容与所述交直流电压输入端的负极输入端连接。
由上述描述可知,通过第一二极管可将220V的交流电整为约DC155V直流再配合第二电容将直流的涟波变小。
进一步的,所述电源稳压集成电路包括驱动芯片、第四电阻、第五电阻、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一电感和第二电感;
所述驱动芯片包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚、第六引脚、第七引脚和第八引脚;
所述驱动芯片的第一引脚通过第四电阻与所述驱动芯片的第八引脚连接;
所述驱动芯片的第七引脚与所述驱动芯片的第八引脚连接;
所述驱动芯片的第八引脚与所述整流电路连接;
所述驱动芯片的第二引脚通过第三电容与所述驱动芯片的第三引脚连接;
所述驱动芯片的第二引脚通过第四电容与所述驱动芯片的第三引脚连接;
所述驱动芯片的第四引脚通过第五电容与所述驱动芯片的第三引脚连接;
所述驱动芯片的第五引脚通过第五电阻与所述驱动芯片的第三引脚连接;
所述驱动芯片的第三引脚与第四二极管的负极连接;
所述第四二极管的正极接地;
所述驱动芯片的第二引脚与第二二极管的正极连接;所述第二二极管的负极与第三二极管的负极连接;所述第三二极管的正极通过并联连接的第六电容、第七电容接地;
所述驱动芯片的第五引脚依次通过第一电感、第二电感和并联连接的第六电容、第七电容接地。
由上述描述可知,通过上述电路连接方式,可以由DC155V直流经过上述电路得到所需的直流电源DC15V。
进一步的,还包括第八电容;所述电源稳压集成电路通过第八电容接地。
由上述描述可知,第八电容起到滤波作用。
请参照图1-5,本发明的实施例一为:
本发明提供的一种交直流风扇控制装置,包括交直流电压输入端、整流电路、电源稳压集成电路、信号输入端、第一光耦继电器、第一集成芯片、电机、霍尔放大电路和第二光耦继电器;
所述交直流电压输入端通过整流电路与电源稳压集成电路连接;
所述电源稳压集成电路、电机和霍尔放大电路分别与第一集成芯片连接;
所述信号输入端通过第一光耦继电器与第一集成芯片连接;所述第一集成芯片通过第二光耦继电器与信号输入端连接。
如图2所示,所述交直流电压输入端包括正极输入端(AC_L)和负极输入端(AC_N),用于输入220V交流或直流电压。输入的电压经过保险零件(F1,参数为500MA/250V)以及在交直流电压输入端的正极输入端与负极输入端之间接入电阻(R3,型号为07D471K)后连接整流电路;其中保险零件起到保险丝的作用。
所述整流电路包括第一二极管(D3,型号为IN4007)和第二电容(C6,参数为400V/6.8μF);所述交直流电压输入端的正极输入端与第一二极管的正极连接;所述第一二极管的负极与电源稳压集成电路连接;所述第一二极管的负极通过第二电容与所述交直流电压输入端的负极输入端连接。通过第一二极管可将220V的交流电整为约DC155V直流再配合第二电容将直流的涟波变小。
经过整流电路得到DC155V直流通入电源稳压集成电路;
所述电源稳压集成电路包括驱动芯片(U3)、第四电阻(R1,阻值为2.4M,型号为1206)、第五电阻(R2,0.75R,型号为1206)、第三电容(C1,25V/10μF)、第四电容(C2,25V/10μF)、第五电容(C3,50V/103pF)、第六电容(C4,16V/220μF)、第七电容(C5,16V/104pF)、第二二极管(D1,2.1V/1/2W)、第三二极管(D2,FR107)、第四二极管(D4,UF407)、第一电感(L1,470μH)和第二电感(L2,470μH);
所述驱动芯片包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚、第六引脚、第七引脚和第八引脚;需要说明的是:所述驱动芯片的第一引脚即为图中U3芯片标号为1的引脚,其他引脚以此类推。
所述驱动芯片的第一引脚通过第四电阻与所述驱动芯片的第八引脚连接;
所述驱动芯片的第七引脚与所述驱动芯片的第八引脚连接;
所述驱动芯片的第八引脚与所述整流电路连接;
所述驱动芯片的第二引脚通过第三电容与所述驱动芯片的第三引脚连接;
所述驱动芯片的第二引脚通过第四电容与所述驱动芯片的第三引脚连接;
所述驱动芯片的第四引脚通过第五电容与所述驱动芯片的第三引脚连接;
所述驱动芯片的第五引脚通过第五电阻与所述驱动芯片的第三引脚连接;
所述驱动芯片的第三引脚与第四二极管的负极连接;
所述第四二极管的正极接地;
所述驱动芯片的第二引脚与第二二极管的正极连接;所述第二二极管的负极与第三二极管的负极连接;所述第三二极管的正极通过并联连接的第六电容、第七电容接地;
所述驱动芯片的第五引脚依次通过第一电感、第二电感和并联连接的第六电容、第七电容接地。
通过上述电路连接方式,可以由DC155V直流经过上述电路得到所需的直流电源DC15V。
所述第一集成芯片(U1,SJ1503)包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚、第六引脚、第七引脚、第八引脚、第九引脚、第十引脚、第十一引脚、第十二引脚、第十三引脚和第十四引脚;需要说明的是:所述第一集成芯片的第一引脚即为图中U1芯片标号为1的引脚,其他引脚以此类推。
所述电源稳压集成电路与第一集成芯片的第三引脚连接,为第一集成芯片供电;
所述信号输入端(P1)包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚和第五引脚;需要说明的是:所述信号输入端的第一引脚即为图中P1标号为1的引脚,其他引脚以此类推。
所述信号输入端的第一引脚与第一光耦继电器(U2)的负极输入端连接;
所述信号输入端的第二引脚通过所述第一电阻(R4,1K/0605)与第一光耦继电器(U2)的正极输入端连接;
所述第一光耦继电器(U2)的第一输出端与第一集成芯片(U1,SJ1503)的第十二引脚连接;
所述第一光耦继电器(U2)的第二输出端接地。
所述第一集成芯片的第十二引脚是脉冲调速(PWM)输入,它可以接受20KHZ到50KHZ的脉冲讯号,第一集成芯片依据脉冲讯号的占空比来调整电机的转动速度,占空比越高转动速度越快,反之占空比越低转动速度越慢,可由停止调整至全速。
若风扇较小,不需要DC155V高压,还有一种方式是:同样通过上述电源稳压集成电路可以得到所需的直流电源DC48V。
如图3所示,所述交直流风扇控制装置还包括第五二极管(D5)和第六电阻(R5,1K/0605);
所述电机包括第一输入端、第二输入端和电源端;
所述第一集成芯片的第二引脚与电机的第一输入端连接;
所述第一集成芯片的第十三引脚与电机的第二输入端连接;
所述电源端通过第六电阻与第五二极管的负极连接;所述第五二极管的正极接地。
所述第五二极管在上述电路连接结构中起到稳压作用,第六电阻在上述电路连接结构中起到降压作用,可实现将电源稳压集成电路提供的直流电源DC48V通过第五二极管和第六电阻得到所需的直流电源DC15V。
所述交直流风扇控制装置还包括第三电阻(R7,3K/0605)和第一电容(C8,6.3V/10μF);
所述信号输入端的第四引脚与所述第一集成芯片的第十一引脚连接;
所述信号输入端的第四引脚通过所述第一电容接地;
所述信号输入端的第五引脚与所述第一集成芯片的第九引脚连接;
所述信号输入端的第五引脚通过所述第三电阻接地。
当脉冲输入第一集成芯片的第十二引脚无变化时,可通过第一集成芯片的第九引脚的电压来调整电机的转动速度,电压越高速度越快,反之电压越低速度越慢,可由停止调整至全速。
电机的定子线圈有两种常用的模式,其一为单相交变是一个4槽的硅钢片,依图4方式绕线,当绕线有电压时会产生磁场,与转子的磁铁会有同性相斥异性相吸的现象,使转子转动,进而带动风扇扇叶。图5为4槽的电流流向示意图。另一机型是一个9槽的硅钢片,当绕线有电压时会产生磁场,与转子的磁铁会有同性相斥异性相吸的现象,使转子转动,进而带动风扇扇叶。
电机的转子采取外转方式,转子是由扇叶、铁壳及磁条组合而成。将扇叶固定于铁壳之外,磁条紧贴于铁壳之内,磁条经充磁可变为2对NS极(4槽)、3对NS极(9槽)和4对NS极(9槽)。
整流电路将交流电整为直流电,再经电源稳压集成电路以及第一集成芯片(U1)和霍尔放大电路(HW1)快速切换为DC快速方波给电机的单相交变定子线圈,以产生NS级不断变化的磁性,与电机的转子上的NS级磁铁有同性相斥异性相吸的现象,使转子转动,进而带动风扇扇叶。
所述霍尔放大电路(HW1)包括第一引脚、第二引脚、第三引脚和第四引脚;需要说明的是:所述霍尔放大电路的第一引脚即为图中HW1的标号为1的引脚,其他引脚以此类推。
所述霍尔放大电路的第一引脚与第一集成芯片的第四引脚连接;
所述霍尔放大电路的第二引脚与第一集成芯片的第五引脚连接;
所述霍尔放大电路的第三引脚与第一集成芯片的第六引脚连接;
所述霍尔放大电路的第四引脚接地。
现有的交直流风扇一般都使用霍尔IC作为逻辑输出,输出端不是高电平,就是低电平。而本发明提供的霍尔放大电路使用的是模拟输出,是一个磁场强弱的模拟输出,输出更为精确。它还有一个优点是可以结合软硬件实现将磁场转换成逻辑输出的延迟时间补偿回来。
首先第一集成芯片给其第二引脚正电,给其第十三引脚负电,使电机的单相交变定子线圈垂直方向是N级,水平方向是S级,与转子的磁铁会有同性相斥异性相吸的现象,使转子转动,进而带动风扇扇叶。等到霍尔放大电路侦测到转子转了90度,第一集成芯片就会改给其第二引脚负电,给其第十三引脚正电,使电机的单相交变定子线圈垂直方向是S级,水平方向是N级,与转子的磁铁会有同性相斥异性相吸的现象,使转子转动,进而带动风扇扇叶。第一集成芯片会依据霍尔放大电路侦测到的转子变化,不断的变化第二引脚与第十三引脚的级性,风扇就会一直运转了。本装置有一特点是当运转一段时间后,运转的速度稳定后,第一集成芯片可以提前使极性变化,以把判读霍尔IC感应的延迟补偿。
有些应用不仅需要排风还需要吸风,故经过第一集成芯片的第十引脚的选择,脉冲调速(PWM)功能及电压调速功能可以是正转全速到反转全速(第一集成芯片的第十引脚为高电位时)或停止到正转全速(第一集成芯片的第十引脚为低电位时),两种选择。
所述交直流风扇控制装置还包括第八电容(C7,16V/10μF);所述电源稳压集成电路通过第八电容接地。第八电容起到滤波作用。
所述交直流风扇控制装置还包括第二电阻(R6,1K/0605);
所述电源稳压集成电路通过所述第二电阻与第二光耦继电器的正极输入端连接;
所述第一集成芯片的第七引脚与第二光耦继电器的负极输入端连接;
所述第二光耦继电器的第一输出端与信号输入端的第三引脚连接;
所述第二光耦继电器的第二输出端与信号输入端的第一引脚连接。
通过上述连接关系,可以实现第一集成芯片与信号输入端之间的信号反馈。
综上所述,本发明提供的一种交直流风扇控制装置,与传统的风扇控制电路相比,增加了信号输入端、第一光耦继电器和第二光耦继电器,信号输入端通过第一光耦继电器与第一集成芯片连接,实现脉冲调速输入,第一集成芯片依据脉冲的占空比来调整电机的转动速度,占空比越高速度越快,反之占空比越低速度越慢,可由停止调整至全速;第一集成芯片通过第一光耦继电器与信号输入端连接,实现将电机的转动速度等参数发送给信号输入端,通过比较信号输入端发送的信号及反馈的信号,可实现检测电机故障。本发明提供的交直流风扇控制装置可利用转速选择方式以及调速功能可以从正转全速到反转全速,同一风扇不需要变更安装,就能实现排风或吸风。本发明提供的交直流风扇控制装置中所有电路厚度经精密设计,可以隐藏到风扇内部,不影响安装。交直流风扇控制装置与电机使用同一电源不必增加线路即可使用,提高本装置的实用性。本装置不仅有交流风扇安装方便又成本低的优点及直流风扇,效率高又静音的好处,因第一集成芯片是一个专用的马达单片机,当运转时每一循环有一FG讯号输出(第一集成芯片的第七引脚输出),以告之其他装置本装置目前的运转速度。当运转速度比设定慢或快时,有一FG讯号输出会控制第二光藕继电器导通以通知其他装置或警报器,说明本装置发生异常。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换,或直接或间接运用在相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。