CN105305932A - 电机调速控制方法、装置和抽油烟机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电机调速控制方法、装置和抽油烟机。电机调速控制方法包括：检测PWM信号的电平；如果所述电平为高电平，则开启第一定时器开始计数；如果所述电平为低电平，则读取所述第一定时器的计数值；对所述计数值进行滤波处理；根据滤波处理后的所述计数值得到所述PWM信号的高电平时间；根据所述高电平时间与预定的占空比频率计算得到占空比；根据所述占空比与电机控制电流之间的关系控制电机转速。由于采用了上述技术方案，本发明可在不增加硬件成本的基础上达到频率检测的目的，且不占用单片机额外的I/O口资源，通过配置定时器就能实现对频率的检测功能，具有简单、高效的特点。

Description

电机调速控制方法、装置和抽油烟机

技术领域

本发明涉及电机调速领域，具体而言，涉及一种电机调速控制方法、装置和抽油烟机。

背景技术

某些电机应用需要无法做成转速闭环的控制方式，加上主板元器件的个体精度差异导致主板VSP电路输出的VSP电压无法做到精确一致。在不同主板匹配电机时就会出现电机转速出现较大偏差。

为此，现有技术中的电机采用占空比调速方式，电机接受到的VSP为PWM波，从而VSP精度大大提高，以从根本上解决上述问题。

然而，采用占空比调速后，主板发送某种频率的占空比信号，从主板端发送到电机端需经过较长的一段线路，当在传输过程中或主板受到干扰后电机接受的占空比信号频率发生变化时，这时候同一占空比对应的电机转速将发生较大变化，因此电机需对接受的占空比信号的频率进行检测。现有技术中通常需要通过硬件方式实现，因此，方案复杂且成本高。

发明内容

本发明实施例中提供一种简单、方便、成本低的电机调速控制方法、装置和抽油烟机。

为实现上述目的，本发明实施例提供一种电机调速控制方法，包括：检测PWM信号的电平；如果所述电平为高电平，则开启第一定时器开始计数；如果所述电平为低电平，则读取所述第一定时器的计数值；对所述计数值进行滤波处理；根据滤波处理后的所述计数值得到所述PWM信号的高电平时间；根据所述高电平时间与预定的占空比频率计算得到占空比；根据所述占空比与电机控制电流之间的关系控制电机转速。

作为优选，采用下式对所述计数值进行滤波处理：

Y(n)＝a×Y(n-1)+(1-a)×X(n)

其中，Y(n)为当前时刻的滤波器输出值，Y(n-1)为上一时刻的滤波器输出值，a为比例系数，取值范围为0-1任一数，X(n)为当前时刻的滤波器输入值，n为计数值。

作为优选，所述方法还包括：在初始时开启第二定时器；如果所述电平为低电平，则读取所述第二定时器的计数值，并将所述第二定时器清零；根据所述第二定时器的计数值确定所述PWM信号的占空比周期；根据所述占空比周期确定所述PWM信号的频率是否在允许的频率误差范围之内；如果所述PWM信号的频率在允许的频率误差范围之内，则判断接收到的所述PWM信号的频率正常；否则，判断接收到的所述PWM信号的频率异常。

作为优选，所述频率误差范围为预定频率值的正负20％以内。

作为优选，判断接收到的所述PWM信号的频率异常包括：检测所述PWM信号的频率超出所述允许的频率误差范围的时间；判断所述频率异常的时间是否大于预定时间；如果所述频率异常的时间大于预定时间，则判断接收到的所述PWM信号的频率异常。

作为优选，如果判断接收到的所述PWM信号的频率异常，则停止所述电机。

作为优选，根据所述第二定时器的计数值确定所述PWM信号的占空比周期包括：获取所述第二定时器的计数值；对所述第二定时器的计数值进行滤波处理；利用滤波处理后的所述第二定时器的计数值得到所述PWM信号的占空比周期。

本发明还提供了一种电机调速控制装置，包括：电平检测模块，用于检测PWM信号的电平；第一执行模块，用于在所述电平为高电平时，开启第一定时器开始计数；第二执行模块，用于在所述电平为低电平时，读取所述第一定时器的计数值；第一滤波模块，用于对所述计数值进行滤波处理；高电平时间计算模块，用于根据第一滤波模块进行滤波处理后的所述计数值得到所述PWM信号的高电平时间；占空比计算模块，用于根据所述高电平时间与预定的占空比频率计算得到占空比；控制模块，用于根据所述占空比与电机控制电流之间的关系控制电机转速。

作为优选，所述电机调速控制装置还包括：定时器初始化模块，用于在初始时开启第二定时器；第三执行模块，用于在所述电平为低电平时，读取所述第二定时器的计数值，并将所述第二定时器清零；占空比周期确定模块，用于根据所述第二定时器的计数值确定所述PWM信号的占空比周期；误差判断模块，用于根据所述占空比周期确定所述PWM信号的频率是否在允许的频率误差范围之内；频率判断模块，用于在所述PWM信号的频率在允许的频率误差范围之内的情况下，判断接收到的所述PWM信号的频率正常；否则，判断接收到的所述PWM信号的频率异常。

作为优选，所述频率判断模块包括：时间检测模块，用于检测所述PWM信号的频率超出所述允许的频率误差范围的时间；时间判断模块，用于判断所述时间检测模块检测到的时间是否大于预定时间；频率异常判断模块，用于在所述时间检测模块检测到的时间大于所述预定时间的情况下，判断接收到的所述PWM信号的频率异常。

作为优选，所述电机调速控制装置还包括：异常处理模块，用于在判断接收到的所述PWM信号的频率异常时，停止所述电机。

作为优选，所述占空比周期确定模块包括：获取模块，用于获取所述第二定时器的计数值；第二波滤模块，用于对所述第二定时器的计数值进行滤波处理；计算模块，用于利用所述第二波滤模块进行滤波处理后的所述第二定时器的计数值得到所述PWM信号的占空比周期。

本发明还提供了一种抽油烟机，包括上述的电机调速控制装置。

由于采用了上述技术方案，本发明可在不增加硬件成本的基础上达到频率检测的目的，且不占用单片机额外的I/O口资源，通过配置定时器就能实现对频率的检测功能，具有简单、高效的特点。

附图说明

图1是本发明实施例中从主板到电机的VSP信号传输过程示意图；

图2是检测频率异常时示意图；

图3是本发明中的电机调速控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。

以抽油烟机为例，其主板发出占空比可调的PWM信号为幅值大小确定、频率f固定的方波，其中频率f范围可为任意值，一般为10Hz-1KHz，例如，可以为100Hz，占空比的调节范围可从0至100％。如图1所示，信号发送端B(例如主板)发出的VSP信号A经过硬件电路(例如，滤波及电压转换电路等)后传输到信号接收端C(例如电机)。考虑到从主板到电机要经过比较长的一段导线，该硬件电路要对PWM信号A进行滤波。

设定主板输出的PWM信号的高电平峰值为V1，电机单片机所能识别的高电平峰值为V2，因无法避免在传输路径中不引入其余干扰信号，因而使V1≥V2以减小干扰信号所占的比例。例如，以单片机的高电平典型值3.3V为例，主板输出的高电平峰值选为≥3.3V。经过电压转化后的VSP信号至电机单片机的引脚。

请参考图1至图2，本发明实施例提供一种电机调速控制方法，包括：检测PWM信号的电平；如果所述电平为高电平，则开启第一定时器开始计数；如果所述电平为低电平，则读取所述第一定时器的计数值；对所述计数值进行滤波处理；根据滤波处理后的所述计数值得到所述PWM信号的高电平时间；根据所述高电平时间与预定的占空比频率计算得到占空比；根据所述占空比与电机控制电流之间的关系控制电机转速。例如，这里的第一定时器，可以为电机单片机的Tx，特别是T3定时器。

在上述技术方案中，当单片机引脚外部的VSP信号A(即PWM信号)为高电平时，第一定时器开始计数，并不断检测外部VSP信号是否为低电平，如果不是，则第一定时器持续计数；如果是，则触发第一定时器的中断子程序。

中断子程序触发后，将第一定时器的计数值读出来，该计数值即为外部VSP信号的高电平时间。由于主板发送的占空比频率为固定值(例如100Hz)，因此，可将高电平时间转化为高电平的占空比。

接着，就可根据预先预定的占空比与电机控制电流之间的关系，计算与占空比对应的电机控制电流值，从而控制转速。其中，占空比与电机控制电流之间的关系可根据电机、负载的需求及应用场合确定。

由于采用了上述技术方案，本发明可在不增加硬件成本的基础上达到频率检测的目的，且不占用单片机额外的I/O口资源，通过配置定时器就能实现对频率的检测功能，具有简单、高效的特点。

为得到稳定VSP信号，优选地，采用下式对所述计数值进行滤波处理：

Y(n)＝a×Y(n-1)+(1-a)×X(n)

其中，Y(n)为当前时刻的滤波器输出值，Y(n-1)为上一时刻的滤波器输出值，a为比例系数，取值范围为0-1任一数，X(n)为当前时刻的滤波器输入值，n为计数值。

图2示出了占空比发生调整时的PWM信号波形图。如图2所示，首先，PWM信号持续两个完整的第一周期D，然后，在周期E处发生异常。此时，点H构成占空比调节点，且F构成一个完整的PWM周期。图2中的G点处，为中断子程序的进入点。

为了对占空比异常进行检测，优选地，所述方法还包括：在初始时开启第二定时器；如果所述电平为低电平，则读取所述第二定时器的计数值，并将所述第二定时器清零；根据所述第二定时器的计数值确定所述PWM信号的占空比周期；根据所述占空比周期确定所述PWM信号的频率是否在允许的频率误差范围之内；如果所述PWM信号的频率在允许的频率误差范围之内，则判断接收到的所述PWM信号的频率正常；否则，判断接收到的所述PWM信号的频率异常。优选地，所述频率误差范围为预定频率值的正负20％以内。优选地，如果判断接收到的所述PWM信号的频率异常，则停止所述电机。

在一个实施例中，中断子程序触发后，读出在初始化后就一直处于计数状态的第二定时器的计数值，然后进行清零。由于该动作发生在中断子程序内，因此，连续两次中断子程序执行的时间间隔就为一个完整的VSP占空比周期。

这样，从第2次中断子程序被触发后，第二定时器的计数值表示的就是一个完整的VSP占空比周期。如图2所示，在占空比在调节的过程中，肯定会存在一个第二定时器的计数值异常时刻。这是因为，在占空比调节时，会改变高电平的持续时间，因此，这时候仍然检测两下降沿时刻值作为一个完整的PWM周期的判断，就存在误差。

为此，在一个实施例中，设预定频率值f为100Hz，频率误差范围为±20％，即检测到的频率值在80Hz～120Hz时电机正常运行；当频率异常时，进行停机处理。

优选地，判断接收到的所述PWM信号的频率异常包括：检测所述PWM信号的频率超出所述允许的频率误差范围的时间；判断所述频率异常的时间是否大于预定时间(例如1ms)；如果所述频率异常的时间大于预定时间，则判断接收到的所述PWM信号的频率异常。

为得到稳定VSP信号，优选地，根据所述第二定时器的计数值确定所述PWM信号的占空比周期包括：获取所述第二定时器的计数值；对所述第二定时器的计数值进行滤波处理；利用滤波处理后的所述第二定时器的计数值得到所述PWM信号的占空比周期。特别地，可以采用与第一定时器的计数值相同的滤波方法对第二定时器的计数值进行滤波。

本发明还提供了一种电机调速控制装置，其可用于实现上述的方法，因此，与该方法重复之处，在此不再赘述。

请参考图3，在一个实施例中，该装置包括：电平检测模块，用于检测PWM信号的电平；第一执行模块，用于在所述电平为高电平时，开启第一定时器开始计数；第二执行模块，用于在所述电平为低电平时，读取所述第一定时器的计数值；第一滤波模块，用于对所述计数值进行滤波处理；高电平时间计算模块，用于根据第一滤波模块进行滤波处理后的所述计数值得到所述PWM信号的高电平时间；占空比计算模块，用于根据所述高电平时间与预定的占空比频率计算得到占空比；控制模块，用于根据所述占空比与电机控制电流之间的关系控制电机转速。

优选地，所述电机调速控制装置还包括：定时器初始化模块，用于在初始时开启第二定时器；第三执行模块，用于在所述电平为低电平时，读取所述第二定时器的计数值，并将所述第二定时器清零；占空比周期确定模块，用于根据所述第二定时器的计数值确定所述PWM信号的占空比周期；误差判断模块，用于根据所述占空比周期确定所述PWM信号的频率是否在允许的频率误差范围之内；频率判断模块，用于在所述PWM信号的频率在允许的频率误差范围之内的情况下，判断接收到的所述PWM信号的频率正常；否则，判断接收到的所述PWM信号的频率异常。

优选地，所述频率判断模块包括：时间检测模块，用于检测所述PWM信号的频率超出所述允许的频率误差范围的时间；时间判断模块，用于判断所述时间检测模块检测到的时间是否大于预定时间；频率异常判断模块，用于在所述时间检测模块检测到的时间大于所述预定时间的情况下，判断接收到的所述PWM信号的频率异常。

优选地，所述电机调速控制装置还包括：异常处理模块，用于在判断接收到的所述PWM信号的频率异常时，停止所述电机。

优选地，所述占空比周期确定模块包括：获取模块，用于获取所述第二定时器的计数值；第二波滤模块，用于对所述第二定时器的计数值进行滤波处理；计算模块，用于利用所述第二波滤模块进行滤波处理后的所述第二定时器的计数值得到所述PWM信号的占空比周期。

本发明还提供了一种抽油烟机，包括上述的电机调速控制装置。

当然，以上是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明基本原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种电机调速控制方法，其特征在于，包括：

检测PWM信号的电平；

如果所述电平为高电平，则开启第一定时器开始计数；

如果所述电平为低电平，则读取所述第一定时器的计数值；

对所述计数值进行滤波处理；

根据滤波处理后的所述计数值得到所述PWM信号的高电平时间；

根据所述高电平时间与预定的占空比频率计算得到占空比；

根据所述占空比与电机控制电流之间的关系控制电机转速。

2.根据权利要求1所述的电机调速控制方法，其特征在于，采用下式对所述计数值进行滤波处理：

Y(n)＝a×Y(n-1)+(1-a)×X(n)

其中，Y(n)为当前时刻的滤波器输出值，Y(n-1)为上一时刻的滤波器输出值，a为比例系数，取值范围为0-1任一数，X(n)为当前时刻的滤波器输入值，n为计数值。

3.根据权利要求1所述的电机调速控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

在初始时开启第二定时器；

如果所述电平为低电平，则读取所述第二定时器的计数值，并将所述第二定时器清零；

根据所述第二定时器的计数值确定所述PWM信号的占空比周期；

根据所述占空比周期确定所述PWM信号的频率是否在允许的频率误差范围之内；

如果所述PWM信号的频率在允许的频率误差范围之内，则判断接收到的所述PWM信号的频率正常；否则，判断接收到的所述PWM信号的频率异常。

4.根据权利要求3所述的电机调速控制方法，其特征在于，所述频率误差范围为预定频率值的正负20％以内。

5.根据权利要求3所述的电机调速控制方法，其特征在于，判断接收到的所述PWM信号的频率异常包括：

检测所述PWM信号的频率超出所述允许的频率误差范围的时间；

判断所述频率异常的时间是否大于预定时间；

如果所述频率异常的时间大于预定时间，则判断接收到的所述PWM信号的频率异常。

6.根据权利要求3所述的电机调速控制方法，其特征在于，如果判断接收到的所述PWM信号的频率异常，则停止所述电机。

7.根据权利要求3所述的电机调速控制方法，其特征在于，根据所述第二定时器的计数值确定所述PWM信号的占空比周期包括：

获取所述第二定时器的计数值；

对所述第二定时器的计数值进行滤波处理；

利用滤波处理后的所述第二定时器的计数值得到所述PWM信号的占空比周期。

8.一种电机调速控制装置，其特征在于，包括：

电平检测模块，用于检测PWM信号的电平；

第一执行模块，用于在所述电平为高电平时，开启第一定时器开始计数；

第二执行模块，用于在所述电平为低电平时，读取所述第一定时器的计数值；

第一滤波模块，用于对所述计数值进行滤波处理；

高电平时间计算模块，用于根据第一滤波模块进行滤波处理后的所述计数值得到所述PWM信号的高电平时间；

占空比计算模块，用于根据所述高电平时间与预定的占空比频率计算得到占空比；

控制模块，用于根据所述占空比与电机控制电流之间的关系控制电机转速。

9.根据权利要求8所述的电机调速控制装置，其特征在于，所述电机调速控制装置还包括：

定时器初始化模块，用于在初始时开启第二定时器；

第三执行模块，用于在所述电平为低电平时，读取所述第二定时器的计数值，并将所述第二定时器清零；

占空比周期确定模块，用于根据所述第二定时器的计数值确定所述PWM信号的占空比周期；

误差判断模块，用于根据所述占空比周期确定所述PWM信号的频率是否在允许的频率误差范围之内；

频率判断模块，用于在所述PWM信号的频率在允许的频率误差范围之内的情况下，判断接收到的所述PWM信号的频率正常；否则，判断接收到的所述PWM信号的频率异常。

10.根据权利要求9所述的电机调速控制装置，其特征在于，所述频率判断模块包括：

时间检测模块，用于检测所述PWM信号的频率超出所述允许的频率误差范围的时间；

时间判断模块，用于判断所述时间检测模块检测到的时间是否大于预定时间；

频率异常判断模块，用于在所述时间检测模块检测到的时间大于所述预定时间的情况下，判断接收到的所述PWM信号的频率异常。

11.根据权利要求9所述的电机调速控制装置，其特征在于，所述电机调速控制装置还包括：

异常处理模块，用于在判断接收到的所述PWM信号的频率异常时，停止所述电机。

12.根据权利要求9所述的电机调速控制装置，其特征在于，所述占空比周期确定模块包括：

获取模块，用于获取所述第二定时器的计数值；

第二波滤模块，用于对所述第二定时器的计数值进行滤波处理；

计算模块，用于利用所述第二波滤模块进行滤波处理后的所述第二定时器的计数值得到所述PWM信号的占空比周期。

13.一种抽油烟机，其特征在于，包括权利要求8至12中任一项所述的电机调速控制装置。