CN108667353A - 一种多功能无刷电机控制电路 - Google Patents

一种多功能无刷电机控制电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种多功能无刷电机控制电路，包括：用于控制整个电路运行的中央处理单元；用于检测无刷电机的转子的具体位置的位置检测单元，所述位置检测单元与所述中央处理单元电性连接；用于检测温度的温度检测单元，所述温度检测单元与所述中央处理单元电性连接；用于检测环境中的灰尘或杂质的杂物检测单元，所述杂物检测单元与所述中央处理单元电性连接；用于控制所述无刷电机工作的电机驱动单元，所述电机驱动单元与所述中央处理单元电性连接；用于提供电能的供电单元，所述供电单元分别与所述中央处理单元、所述杂物检测单元和所述电机驱动单元电性连接。本发明能够自动调节无刷电机的输出功率，保护无刷电机，延长无刷电机的使用寿命。

Description

一种多功能无刷电机控制电路
技术领域
本发明涉及自动化领域，尤其涉及一种多功能无刷电机控制电路。
背景技术
随着科技的发展，智能吸尘器（又称扫地机器人）已经得到了普及，很多家庭都会选择智能吸尘器来打扫卫生。智能吸尘器一般采用刷扫和吸相结合的方式，通过智能吸尘器的无刷电机高速旋转，在智能吸尘器内形成了真空空间，空气进入该真空空间形成高速气流，从而吸附走灰尘、毛发等杂质。现有的智能吸尘器不能够根据其清洁区内的杂质量来调节无刷电机的输出功率，吸尘效果欠佳。因此，有必要提供一种新的方案来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够自动调节无刷电机的输出功率的多功能无刷电机控制电路。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种多功能无刷电机控制电路，包括：
用于控制整个电路运行的中央处理单元；
用于检测无刷电机的转子的具体位置的位置检测单元，所述位置检测单元与所述中央处理单元电性连接；
用于检测温度的温度检测单元，所述温度检测单元与所述中央处理单元电性连接；
用于检测环境中的灰尘或杂质的杂物检测单元，所述杂物检测单元与所述中央处理单元电性连接；
用于控制所述无刷电机工作的电机驱动单元，所述电机驱动单元与所述中央处理单元电性连接；
用于提供电能的供电单元，所述供电单元分别与所述中央处理单元、所述杂物检测单元和所述电机驱动单元电性连接。
优选的，所述中央处理单元包括微处理器和门驱动器，所述微处理器和所述门驱动器电性连接，所述位置检测单元包括霍尔传感器，所述温度检测单元包括温度传感器，所述温度传感器紧靠所述无刷电机设置，所述供电单元包括可充电电池。
优选的，所述多功能无刷电机控制电路还包括用于控制外部负载的负载控制单元，所述负载控制单元分别与所述微处理器、所述供电单元电性连接。
优选的，所述多功能无刷电机控制电路还包括用于检测所述供电单元的供电电压的电压检测单元，所述电压检测单元连接在所述供电单元和所述微处理器之间。
优选的，所述多功能无刷电机控制电路还包括用于控制供电单元的充电电流的充电控制单元，所述充电控制单元分别与所述供电单元、所述微处理器电性连接。
优选的，所述杂物检测单元包括红外线发射管和红外线接收管，所述红外线发射管连接在所述供电单元的电能输出端与地线之间，所述红外线接收管连接在所述微处理器与地线之间。
优选的，所述电机驱动单元包括第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、第四场效应管和第一电阻，所述第一场效应管的栅极与所述门驱动器的第一输出端电性连接，所述第一场效应管的漏极与所述供电单元的电能输出端电性连接，所述第一场效应管的源极与所述第三场效应管的漏极电性连接；所述第二场效应管的栅极与所述门驱动器的第二输出端电性连接，所述第二场效应管的漏极与所述供电单元的电能输出端电性连接，所述第二场效应管的源极与所述第四场效应管的漏极电性连接；所述第三场效应管的栅极与所述门驱动器的第三输出端电性连接，所述第三场效应管的源极与所述第四场效应管的源极电性连接，所述第四场效应管的栅极与所述门驱动器的第四输出端电性连接，所述第四场效应管的源极还与所述第一电阻的第一端电性连接，所述第一电阻的第二端接地，于使用时，所述第三场效管的漏极与所述第四场效应管的漏极之间连接所述无刷电机。
优选的，所述电压检测单元包括第二电阻和第三电阻，所述第二电阻的第一端与所述供电单元的电能输出端电性连接所述第二电阻的第二端分别与所述微处理器、所述第三电阻的第一端电性连接，所述第三电阻的第二端接地。
优选的，所述负载控制单元包括第五场效应管和第四电阻，所述第五场效应管的漏极与所述供电单元的电能输出端之间连接负载，所述第五场效应管的栅极与所述门驱动器的第五输出端电性连接，所述第五场效应管的源极分别与所述微处理器和所述第四电阻的第一端电性连接，所述第四电阻的第二端接地。
优选的，所述充电控制单元包括充电接口、第六场效应管和第一二极管，所述充电接口包括正极和负极，所述充电接口的负极接地，所述充电接口的正极与所述第一二极管的阳极电性连接，所述第一二极管的阴极与所述第六场效应管的漏极电性连接，所述第六场效应管的栅极与所述门驱动器的第六输出端电性连接，所述第六场效应管的源极与所述供电单元的电能输出端电性连接。
与现有技术相比，本发明多功能无刷电机控制电路的有益效果在于：本发明所述多功能无刷电机控制电路能够自动调节无刷电机的输出功率，保护无刷电机，延长无刷电机的使用寿命。
附图说明
图1为本发明多功能无刷电机控制电路一实施例的电路原理图。
图中各标记如下：1、中央处理单元；2、杂物检测单元；3、电机驱动单元；4、供电单元；5、负载控制单元；6、电压检测单元；7、充电控制单元；H、霍尔传感器；TR、温度传感器；IR、红外线发射管；PT、红外线接收管；R1、第一电阻；R2、第二电阻；R3、第三电阻；R4、第四电阻；Q1、第一场效应管；Q2、第二场效应管；Q3、第三场效应管；Q4、第四场效应管；Q5、第五场效应管；Q6、第六场效应管；D1、第一二极管；M、无刷电机；M2、负载。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
如图1所示，本发明提供一种多功能无刷电机控制电路，包括：
一种多功能无刷电机控制电路，包括：
用于控制整个电路运行的中央处理单元1，所述中央处理单元1包括微处理器和门驱动器，所述微处理器和所述门驱动器电性连接；
用于检测无刷电机M的转子的具体位置的位置检测单元，所述位置检测单元包括霍尔传感器H，所述位置检测单元与所述中央处理单元1电性连接；
用于检测温度的温度检测单元，所述温度检测单元包括温度传感器TR，所述温度传感器TR紧靠所述无刷电机M设置，所述温度检测单元与所述中央处理单元1电性连接；
用于检测环境中的灰尘或杂质的杂物检测单元2，所述杂物检测单元2与所述中央处理单元1电性连接，所述杂物检测单元2包括红外线发射管IR和红外线接收管PT，所述红外线发射管IR连接在所述供电单元4的电能输出端与地线之间，所述红外线接收管PT连接在所述微处理器与地线之间；
用于控制所述无刷电机M工作的电机驱动单元3，所述电机驱动单元3与所述中央处理单元1电性连接；
用于提供电能的供电单元4，所述供电单元4包括可充电电池，所述供电单元4分别与所述中央处理单元1、所述杂物检测单元2和所述电机驱动单元3电性连接；
用于控制外部负载M2的负载控制单元5，所述负载控制单元5分别与所述微处理器、所述供电单元4电性连接；
用于检测所述供电单元4的供电电压的电压检测单元6，所述电压检测单元6连接在所述供电单元4和所述微处理器之间；
用于控制供电单元4的充电电流的充电控制单元7，所述充电控制单元7分别与所述供电单元4、所述微处理器电性连接。
在本发明中，所述电机驱动单元3包括第一场效应管Q1、第二场效应管Q2、第三场效应管Q3、第四场效应管Q4和第一电阻R1，所述第一场效应管Q1的栅极与所述门驱动器的第一输出端电性连接，所述第一场效应管Q1的漏极与所述供电单元4的电能输出端电性连接，所述第一场效应管Q1的源极与所述第三场效应管Q3的漏极电性连接；所述第二场效应管Q2的栅极与所述门驱动器的第二输出端电性连接，所述第二场效应管Q2的漏极与所述供电单元4的电能输出端电性连接，所述第二场效应管Q2的源极与所述第四场效应管Q4的漏极电性连接；所述第三场效应管Q3的栅极与所述门驱动器的第三输出端电性连接，所述第三场效应管Q3的源极与所述第四场效应管Q4的源极电性连接，所述第四场效应管Q4的栅极与所述门驱动器的第四输出端电性连接，所述第四场效应管Q4的源极还与所述第一电阻R1的第一端电性连接，所述第一电阻R1的第二端接地。
于使用时，所述第三场效管的漏极与所述第四场效应管Q4的漏极之间连接所述无刷电机M，则当第一场效应管Q1和第四场效应管Q4导通时，无刷电机M正转；当第二场效应管Q2和第三场效应管Q3导通时，无刷电机M反转。
在本实施例中，所述电压检测单元6包括第二电阻R2和第三电阻R3，所述第二电阻R2的第一端与所述供电单元4的电能输出端电性连接，所述第二电阻R2的第二端分别与所述微处理器、所述第三电阻R3的第一端电性连接，所述第三电阻R3的第二端接地。
本发明所述负载控制单元5包括第五场效应管Q5和第四电阻R4，所述第五场效应管Q5的漏极与所述供电单元4的电能输出端之间连接负载M2，所述第五场效应管Q5的栅极与所述门驱动器的第五输出端电性连接，所述第五场效应管Q5的源极分别与所述微处理器和所述第四电阻R4的第一端电性连接，所述第四电阻R4的第二端接地。
此外，所述充电控制单元7包括充电接口、第六场效应管Q6和第一二极管D1，所述充电接口包括正极和负极，所述充电接口的负极接地，所述充电接口的正极与所述第一二极管D1的阳极电性连接，所述第一二极管D1的阴极与所述第六场效应管Q6的漏极电性连接，所述第六场效应管Q6的栅极与所述门驱动器的第六输出端电性连接，所述第六场效应管Q6的源极与所述供电单元4的电能输出端电性连接。
在具体应用时，所述红外线发射管IR发射红外线至红外线接收管PT，当红外线的光路上有不同数量或体积的灰尘或毛发或杂质等杂物时，红外线接收管PT接收到的红外线量也不同，红外线接收管PT发送给微处理器的第一信号也不同，微处理器根据第一信号来控制第一场效应管Q1、第二场效应管Q2、第三场效应管Q3和第四场效应管Q4的栅极信号，即控制第一场效应管Q1、第二场效应管Q2、第三场效应管Q3和第四场效应管Q4的通断时间，从而控制无刷电机M的输出功率，对应的调整原则为，杂物越多，控制第一场效应管Q1、第二场效应管Q2、第三场效应管Q3和第四场效应管Q4的导通时间越长，则无刷电机M的输出功率越大，对杂物的吸附力越强。此外，微处理器通过接收霍尔传感器H的信号来判断无刷电机M的转子的具体位置，并根据转子的具体位置来控制第一至第四场效应管的通断，从而控制无刷电机M运动。
当无刷电机M的温度过高时，温度传感器TR将检测到的对应温度信号传送至微处理器，微处理器接收到该温度信号后控制第一至第四场效应管断开。当供电单元4的输出电压过高时，微处理器检测到的第三电阻R3两端的电压值也会过高，此时微处理器控制第一至第四场效应管断开。当供电单元4的输出电压过低时，微处理器检测到的第三电阻R3两端的电压值也会过低，此时微处理器控制第一至第四场效应管断开。采用上述控制方式，能够使无刷电机M在温度和供电电压过高或过低时停止工作，从而达到保护无刷电机M的目的。
当本发明多功能无刷电机控制电路外接负载M2时，微处理器依据在第五场效应管Q5的源极采集到的电压信号，来确定负载M2的当前输出功率，并通过控制第五场效应管Q5的栅极信号，来控制第五场效应管Q5的通断时间，从而控制负载M2的输出功率。
在供电单元4充电的过程中，微处理器通过检测第三电阻R3两端的电压值来判断供电单元4是否充满电，当供电单元4快充满电时，微处理通过控制第六场效应管Q6的通断时间来控制充电电流的大小，当供电单元4充满电以后，微处理器控制第六场效应管Q6断开，从而防止供电单元4过度充电，保护供电单元4。
综上所述，本发明能够根据检测到的温度信号和供电电压信号来自动控制无刷电机M通电或断电，还能够根据环境中的杂物含量来调整无刷电机M的输出功率，既提高了无刷电机M的工作效率，又能保护无刷电机M，延长无刷电机M的使用寿命。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多功能无刷电机控制电路，其特征在于，包括：
用于控制整个电路运行的中央处理单元；
用于检测无刷电机的转子的具体位置的位置检测单元，所述位置检测单元与所述中央处理单元电性连接；
用于检测温度的温度检测单元，所述温度检测单元与所述中央处理单元电性连接；
用于检测环境中的灰尘或杂质的杂物检测单元，所述杂物检测单元与所述中央处理单元电性连接；
用于控制所述无刷电机工作的电机驱动单元，所述电机驱动单元与所述中央处理单元电性连接；
用于提供电能的供电单元，所述供电单元分别与所述中央处理单元、所述杂物检测单元和所述电机驱动单元电性连接。
2.如权利要求1所述的多功能无刷电机控制电路，其特征在于，所述中央处理单元包括微处理器和门驱动器，所述微处理器和所述门驱动器电性连接，所述位置检测单元包括霍尔传感器，所述温度检测单元包括温度传感器，所述温度传感器紧靠所述无刷电机设置，所述供电单元包括可充电电池。
3.如权利要求2所述的多功能无刷电机控制电路，其特征在于，所述多功能无刷电机控制电路还包括用于控制外部负载的负载控制单元，所述负载控制单元分别与所述微处理器、所述供电单元电性连接。
4.如权利要求2所述的多功能无刷电机控制电路，其特征在于，所述多功能无刷电机控制电路还包括用于检测所述供电单元的供电电压的电压检测单元，所述电压检测单元连接在所述供电单元和所述微处理器之间。
5.如权利要求2所述的多功能无刷电机控制电路，其特征在于，所述多功能无刷电机控制电路还包括用于控制供电单元的充电电流的充电控制单元，所述充电控制单元分别与所述供电单元、所述微处理器电性连接。
6.如权利要求2所述的多功能无刷电机控制电路，其特征在于，所述杂物检测单元包括红外线发射管和红外线接收管，所述红外线发射管连接在所述供电单元的电能输出端与地线之间，所述红外线接收管连接在所述微处理器与地线之间。
7.如权利要求2所述的多功能无刷电机控制电路，其特征在于，所述电机驱动单元包括第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、第四场效应管和第一电阻，所述第一场效应管的栅极与所述门驱动器的第一输出端电性连接，所述第一场效应管的漏极与所述供电单元的电能输出端电性连接，所述第一场效应管的源极与所述第三场效应管的漏极电性连接；所述第二场效应管的栅极与所述门驱动器的第二输出端电性连接，所述第二场效应管的漏极与所述供电单元的电能输出端电性连接，所述第二场效应管的源极与所述第四场效应管的漏极电性连接；所述第三场效应管的栅极与所述门驱动器的第三输出端电性连接，所述第三场效应管的源极与所述第四场效应管的源极电性连接，所述第四场效应管的栅极与所述门驱动器的第四输出端电性连接，所述第四场效应管的源极还与所述第一电阻的第一端电性连接，所述第一电阻的第二端接地，于使用时，所述第三场效管的漏极与所述第四场效应管的漏极之间连接所述无刷电机。
8.如权利要求4所述的多功能无刷电机控制电路，其特征在于，所述电压检测单元包括第二电阻和第三电阻，所述第二电阻的第一端与所述供电单元的电能输出端电性连接所述第二电阻的第二端分别与所述微处理器、所述第三电阻的第一端电性连接，所述第三电阻的第二端接地。
9.如权利要求3所述的多功能无刷电机控制电路，其特征在于，所述负载控制单元包括第五场效应管和第四电阻，所述第五场效应管的漏极与所述供电单元的电能输出端之间连接负载，所述第五场效应管的栅极与所述门驱动器的第五输出端电性连接，所述第五场效应管的源极分别与所述微处理器和所述第四电阻的第一端电性连接，所述第四电阻的第二端接地。
10.如权利要求5所述的多功能无刷电机控制电路，其特征在于，所述充电控制单元包括充电接口、第六场效应管和第一二极管，所述充电接口包括正极和负极，所述充电接口的负极接地，所述充电接口的正极与所述第一二极管的阳极电性连接，所述第一二极管的阴极与所述第六场效应管的漏极电性连接，所述第六场效应管的栅极与所述门驱动器的第六输出端电性连接，所述第六场效应管的源极与所述供电单元的电能输出端电性连接。
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