CN109004867A - 一种控制信号的调节装置、电机及其转速调节方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种控制信号的调节装置、电机及其转速调节方法，该装置包括：控制单元，将外部为调节待控设备的控制信号而输入的第一调节信号进行设定速度的信号处理并输出反馈信号至振荡单元；振荡单元，根据设定的触发时间，对反馈信号进行振荡处理后，输出第一处理信号至比较单元；比较单元，用于将第一处理信号与设定比较信号进行比较，在第一处理信号大于设定比较信号时输出高电平信号，再进行上拉处理后得到的第二处理信号输出至控制单元；控制单元，还用于将第二处理信号进行运算处理得到第二调节信号，并将第二调节信号拉低并限制至设定调节信号范围内。本发明的方案，可以解决现有技术中电机空载转速较高的问题，达到降低空载转速的效果。
Description
技术领域
本发明属于电子电路技术领域，具体涉及一种控制信号的调节装置、电机及其转速调节方法，尤其涉及一种直流无刷电机调节转速的装置、具有该装置的直流无刷电机、以及该直流无刷电机调节转速的方法。
背景技术
无刷直流电动机必须配以电子控制器才能够工作，电子控制器的首要功能就是实现绕组的电子换相。一般来说电机换相电路最低限度地包括位置传感器电路、换相信号处理电路以及功率开关电路三部分。无刷电动机的控制和驱动专用集成电路模块的出现，是推动无刷直流电机成本下降和普及应用的重要因素。
国际半导体厂商推出了多种不同规格和用途的无刷直流电动机专用集成电路，这些集成电路可设置许多控制功能，并且片内具有输出限流、过电流延时关断、欠电压关断、结温过热关断和输出故障指示信号等功能。这些电路大多数为模拟数字混合电路，大大提高了电机控制器的可靠性、抗干扰能力，又缩短了新产品开发周期，降低研发费用和控制器成本，因而近年来发展很快。
由于现有控制器多半使用单片机来处理，单片机处理能力有限，需采用新的控制方案，为了进一步提高电机控制的综合性能，近几年国内纷纷推出了性能更加优越的专用芯片控制。专用芯片就是以DSP为基础的内核，配以电机控制器所需要的外围电路，集成在单一芯片内，使控制器的价格大大降低，性能更加齐全，但由于专用芯片内部已嵌入烧写好的程序，不能通过外部烧录程序，空载与负载效率相差较大。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述缺陷，提供一种控制信号的调节装置、电机及其转速调节方法，以解决现有技术中以DSP为基础的内核，配以电机控制器所需要的外围电路，并集成在单一芯片内的电机控制专用芯片的内部程序不能通过外部烧录存在空载与负载效率相差较大而使得空载转速较高的问题，达到降低空载转速的效果。
本发明提供一种控制信号的调节装置，包括：控制单元、振荡单元和比较单元；其中，所述控制单元，用于将外部为调节待控设备的控制信号而输入的第一调节信号进行设定速度的信号处理后，输出反馈信号至所述振荡单元；所述振荡单元，用于根据设定的触发时间，对所述反馈信号进行振荡处理后，输出第一处理信号至所述比较单元；所述比较单元，用于将所述第一处理信号与设定比较信号进行比较，在所述第一处理信号大于所述设定比较信号的情况下输出高电平信号；再将所述高电平信号进行上拉处理后得到的第二处理信号输出至所述控制单元；所述控制单元，还用于将所述第二处理信号进行运算处理得到第二调节信号，并将所述第二调节信号拉低并限制至设定调节信号范围内。
可选地，所述控制单元将外部为调节待控设备的控制信号而输入的第一调节信号进行设定速度的信号处理，包括：在待控设备进入预设的磁性状态的情况下，确定外部为调节待控设备的控制信号而输入的第一调节信号是否提升至超出设定的标准信号并达到设定的最高信号；若所述第一调节信号超出设定的标准信号并达到设定的最高信号，则将外部为调节待控设备的控制信号而输入的第一调节信号进行设定速度的信号处理。
可选地，所述控制单元，还用于在将所述第二调节信号拉低并限制至设定调节信号范围内之后，确定外部为调节待控设备的控制信号而输入的第一调节信号是否降低至设定的解除阈值以下；若外部为调节待控设备的控制信号而输入的第一调节信号降低至所述解除阈值以下，则解除将所述第二调节信号拉低并限制至设定调节信号范围内的操作。
可选地，所述振荡单元，包括：振荡器；还包括：时间输入模块、信号滤波模块中的至少之一；其中，所述振荡器，用于根据所述触发时间对所述反馈信号进行振荡处理；所述时间输入模块，用于设置或调整所述振荡器的所述触发时间；和/或，所述信号滤波模块，用于在所述振荡器根据所述触发时间对所述反馈信号进行振荡处理后，进一步进行滤波处理，得到所述第一处理信号。
可选地，其中，所述时间输入模块，包括：第一电阻和第一电容；其中，所述第一电阻和所述第一电容串联在设定直流电源与地之间，所述第一电阻和所述第一电容的公共端连接至所述振荡器的触发时间输入端；和/或，所述信号滤波模块，包括：第二电阻和第二电容，所述第二电阻和所述第二电容形成RC滤波器。
可选地，所述比较单元，包括：比较器和信号上拉模块；其中，所述比较器，将所述第一处理信号与设定比较信号进行比较，在所述第一处理信号大于所述设定比较信号的情况下输出高电平信号；所述信号上拉模块，用于将所述高电平信号进行上拉处理后得到的第二处理信号输出至所述控制单元。
可选地，所述比较单元，还包括：信号输入模块；所述信号输入模块，用于设置或调整所述比较器的所述设定比较信号。
可选地，其中，所述信号上拉模块，包括：第三电阻和第四电阻；所述第三电阻和所述第四电阻依次连接在所述比较器的同相输入端和设定直流电源之间，所述第三电阻和所述第四电阻的公共端连接至所述比较器的信号输出端；和/或，所述信号输入模块，包括：第五电阻和第六电阻；所述第五电阻和所述第六电阻依次连接在设定直流电源和地之间，所述第五电阻和所述第六电阻的公共端连接至所述比较器的同相输入端。
与上述装置相匹配，本发明再一方面提供一种电机，包括：以上所述的控制信号的调节装置。
与装置电机相匹配，本发明另一方面提供一种电机的转速调节方法，包括：将外部为调节电机的控制信号而输入的第一调节信号进行设定速度的信号处理后，输出反馈信号；根据设定的触发时间，对所述反馈信号进行振荡处理后，输出第一处理信号；将所述第一处理信号与设定比较信号进行比较，在所述第一处理信号大于所述设定比较信号的情况下输出高电平信号；再将所述高电平信号进行上拉处理后得到的第二处理信号；将所述第二处理信号进行运算处理得到第二调节信号，并将所述第二调节信号拉低并限制至设定调节信号范围内。
可选地，将外部为调节电机的控制信号而输入的第一调节信号进行设定速度的信号处理，包括：在电机进入预设的磁性状态的情况下，确定外部对电机输入的第一调节信号是否提升至超出设定的标准信号并达到设定的最高信号；若所述第一调节信号超出设定的标准信号并达到设定的最高信号，则将外部为调节电机的控制信号而输入的第一调节信号进行设定速度的信号处理。
可选地，还包括：在将所述第二调节信号拉低并限制至设定调节信号范围内之后，确定外部对电机输入的第一调节信号是否降低至设定的解除阈值以下；若外部对电机输入的第一调节信号降低至所述解除阈值以下，则解除将所述第二调节信号拉低并限制至设定调节信号范围内的操作。
本发明的方案，通过空载将电机转速限制在一定范围内的电路，可以减少了电机在高电压高调速电压输入的条件下产生非必要的损耗，保证空载电机运行的稳定性以及负载的可靠性，使电机可以在控制要求的转速范围内稳定运行。
进一步，本发明的方案，通过将超出的高转速拉低并限制在设定的转速内，极大地解决了电机空载转速较高的现象，减少电机损耗，节省电机运行寿命。
进一步，本发明的方案，通过采用振荡器与比较器配合使用，尤其在弱磁条件下可调节转速至设定转速，且保证电机空载运行的稳定性及可靠性。
由此，本发明的方案，通过配置振荡器以及滞回比较器，将输出的跃变信号送至控制芯片中，芯片内部经过处理，最终输出反馈信号，实现转速调节的目的，解决现有技术中以DSP为基础的内核，配以电机控制器所需要的外围电路，并集成在单一芯片内的电机控制专用芯片的内部程序不能通过外部烧录存在空载与负载效率相差较大而使得空载转速较高的问题，从而，克服现有技术中空载转速高、电机损耗大和浪费运行寿命的缺陷，实现空载转速低、电机损耗小和节省运行寿命的有益效果。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的控制信号的调节装置的一实施例的结构示意图；
图2为本发明的控制信号的调节装置的另一实施例的结构示意图，具体为振荡器与比较器组成的原理示意图；
图3为本发明的控制信号的调节装置的一实施例的输出信号示意图，具体为中引用该控制信号的调节装置或电路所产生的输出信号示意图；
图4为本发明的控制信号的调节装置的一实施例的转速限制及解除区域示意图，具体为运用该控制信号的调节装置或电路的转速限制及解除区域示意图；
图5为本发明的控制信号的调节装置的一实施例的利用上升沿触发转速调节输出信号示意图；
图6为本发明的控制信号的调节装置的一实施例的利用滞回比较器电压传输特性示意图；
图7为本发明的控制信号的调节装置中滞回比较器的一实施例的工作原理示意图；
图8为本发明的电机的转速调节方法的一实施例的流程示意图；
图9为本发明的方法中对外部输入的调节信号进行处理的一实施例的流程示意图；
图10为本发明的方法中解除限制的一实施例的流程示意图。
结合附图，本发明实施例中附图标记如下：
102-控制单元；104-振荡单元；106-比较单元。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的实施例，提供了一种控制信号的调节装置，如图1所示本发明的装置的一实施例的结构示意图。该控制信号的调节装置可以包括：控制单元102、振荡单元104和比较单元106。
在一个可选例子中，所述控制单元102，分别连接至所述振荡单元104和所述比较单元106，可以用于在待控设备(如直流风机)进入预设的磁性状态(如弱磁状态)的情况下，随着外部为调节待控设备(如直流风机)的控制信号而输入的第一调节信号(可以是电压调节信号，如调节转速电压信号)的提升，在外部为调节待控设备(如直流风机)的控制信号而输入的第一调节信号(如第一电压调节信号)超出设定的标准信号并达到设定的最高信号的情况下，将外部为调节待控设备(如直流风机)的控制信号而输入的第一调节信号(如第一电压调节信号)进行设定速度的信号处理(如高速信号处理)后，从自身的反馈信号输出端输出反馈信号(如脉冲信号)至所述振荡单元104的振荡输入端。
例如：如图2所示，直流风机在进入弱磁状态下，当外部输入调节转速电压信号时，电机随着输入调速电压的提升，MCU芯片内部做高速信号处理后，及时反馈输出信号，即表现为图2中FG管脚(即MCU的FG管脚)输出脉冲信号。
可选地，所述控制单元102将外部为调节待控设备(如直流风机)的控制信号而输入的第一调节信号(如第一电压调节信号)进行设定速度的信号处理(如高速信号处理)，可以包括：
所述控制单元102，还可以用于在待控设备(如直流风机)进入预设的磁性状态(如弱磁状态)的情况下，确定外部为调节待控设备(如直流风机)的控制信号而输入的第一调节信号(如第一电压调节信号)是否提升至超出设定的标准信号并达到设定的最高信号。
所述控制单元102，还可以用于若所述第一调节信号(如第一电压调节信号)超出设定的标准信号并达到设定的最高信号，则将外部为调节待控设备(如直流风机)的控制信号而输入的第一调节信号(如第一电压调节信号)进行设定速度的信号处理(如高速信号处理)。
例如：当电机转速越来越高，超出设置的最高转速n1时，可用图2电路来调节。
由此，通过在预设的磁性状态下确定外部为调节待控设备的控制信号而输入的第一调节信号提升至超出设定的标准信号并达到设定的最高信号的情况下，才对该第一调节信号进行设定速度的信号处理，一方面可以在该第一调节信号超限时及时处理，以及时将该第一调节信号限制在设定范围内，防止超限带来的增大待控设备的损耗和耗费待控设备的运行寿命；另一方面，在该第一调节信号未超限而不需要处理时不进行处理，有利于节约处理所需的能量和设备损耗，保证待控设备的正常运行。
在一个可选例子中，所述振荡单元104，还与所述比较单元106连接，可以用于根据设定的触发时间，对所述反馈信号进行振荡处理后，从自身的处理信号输出端输出第一处理信号至所述比较单元106的反相输入端。
可选地，所述振荡单元104，可以包括：振荡器；还可以包括：时间输入模块、信号滤波模块中的至少之一，具体说明如下：
所述振荡器，可以用于根据所述触发时间对所述反馈信号进行振荡处理。其中，所述振荡器的振荡输入端，连接至所述控制单元102的反馈信号输出端。所述振荡器的处理信号输出端，连接至所述比较单元106的反相输入端。
所述时间输入模块，连接至所述振荡器的触发时间输入端，可以用于设置或调整所述振荡器的所述触发时间。
更可选地，所述时间输入模块，可以包括：第一电阻(如电阻R5)和第一电容(如电容C1)。
其中，所述第一电阻和所述第一电容串联在设定直流电源与地之间，所述第一电阻和所述第一电容的公共端连接至所述振荡器的触发时间输入端。
例如：如图2所示，以风机超出设定最高转速为例，假设风机转速已超出设定转速n而达到转速n1时，即达到图5中触发输入条件时，通过设置触发时间T，即配置图2中IC1芯片2管脚的电阻R5和电容C1的值(即图5中CR信号)。
由此，通过第一电阻和第一电容形成RC时间常数设置电路，可以根据实际需求灵活设置振荡电路的触发时间，使得振荡电路的使用灵活性更好、通用范围更广。
所述信号滤波模块，可以用于在所述振荡器根据所述触发时间对所述反馈信号进行振荡处理后，进一步进行滤波处理，得到所述第一处理信号。
例如：当图5中的输出电压信号经过图2中的R6和C2滤波后，直接输入到IC2芯片的2脚，即滞回比较器反相输入端。
由此，通过振荡器结合时间输入模块、信号滤波模块等构成振荡单元，在保证振荡处理的前提下还可以进一步调整触发时间、对振荡处理后的信号进行滤波处理等，从而进一步提升了振荡处理的灵活性和可靠性，还有利于提升振荡处理结果的精准性和可靠性。
更可选地，所述信号滤波模块，可以包括：第二电阻(如电阻R6)和第二电容(如电容C2)，所述第二电阻和所述第二电容形成RC滤波器。其中，RC滤波参数的选择很关键，直接影响输入信号是否能正常运行。
例如：如图2所示，设置理论可按公式(2)计算T，T即为输出脉冲宽度，直接体现为图5中输出信号；IC1芯片2管脚RC的值设置必须满足即滤波又满足输出脉冲设置频率：
T≈0.5RC (2)。
其中，所述第二电阻连接在所述振荡器的反馈信号输出端和所述比较单元106的反相输入端之间。所述第二电容连接在所述第二电阻与所述比较单元106的公共端与地之间。
例如：在主芯片MCU主电路中增加由振荡器和滞回比较器组成主要电路，电阻电容组成的外围电路。优先采用振荡器与比较器配合使用，尤其在弱磁条件下可调节转速至设定转速，方法较独特，且保证电机空载运行的稳定性及可靠性。
由此，通过第二电阻和第二电容形成RC滤波器，滤波结构简单、且滤波效果可靠。
在一个可选例子中，所述比较单元106，可以用于将所述第一处理信号与设定比较信号(如自其同相输入端输入的设定比较信号)进行比较，在所述第一处理信号大于所述设定比较信号的情况下输出高电平信号。再将所述高电平信号进行上拉处理后得到的第二处理信号输出至所述控制单元102的信号调节端(如MCU的PC脚)。
可选地，所述比较单元106，可以包括：比较器和信号上拉模块，具体说明如下：
所述比较器，将所述第一处理信号与设定比较信号(如自其同相输入端输入的设定比较信号)进行比较，在所述第一处理信号大于所述设定比较信号的情况下输出高电平信号。
所述信号上拉模块，连接至所述比较器的同相输入端与信号输出端，可以用于将所述高电平信号进行上拉处理后得到的第二处理信号输出至所述控制单元102的信号调节端(如MCU的PC脚)。
例如：如图2所示，根据比较器的特性，输入电压在阈值附近的任何微小变化都会引起输出电压的跃变。IC2的正相输入端通过电阻R1、R2分压后输入。IC2的1脚和R3形成正反馈电路。比较器的反相输入电压和正相输入电压比较，若比较器反相输入端输入电压＞同相输入端电压时，比较器输出电压为高电平，将输出的跃变高电平信号经R4电阻上拉，输入到MCU中的PC脚。
由此，通过比较器和信号上拉模块形成比较单元，可以使信号上拉模块基于比较器的比较结果进行上拉处理后再输出至控制单元，从而可以提供给控制单元精准而可靠地调节信号，以使控制单元及时作出反应，有利于提升对第一调节信号超限时进行限制的及时性和可靠性。
更可选地，所述信号上拉模块，可以包括：第三电阻(如电阻R3)和第四电阻(如电阻R4)。
其中，所述第三电阻和所述第四电阻依次连接在所述比较器的同相输入端和设定直流电源之间，所述第三电阻和所述第四电阻的公共端连接至所述比较器的信号输出端。
由此，通过第三电阻和第四电阻的分压结构对比较器的比较结果进行上拉处理，处理结构简单、且处理结果可靠。
进一步可选地，所述比较单元106，还可以包括：信号输入模块。所述信号输入模块，连接至所述比较器的同相输入端，可以用于设置或调整所述比较器的所述设定比较信号。
由此，通过信号输入模块，可以灵活设置比较器的同相输入端的设定比较信号，灵活性好、通用性强。
更可选地，所述信号输入模块，可以包括：第五电阻(如电阻R1)和第六电阻(如电阻R2)。
其中，所述第五电阻和所述第六电阻依次连接在设定直流电源和地之间，所述第五电阻和所述第六电阻的公共端连接至所述比较器的同相输入端。
例如：可通过更换外围电路电阻及电容的值来随意更调节转速的范围，操作简单，调试方便，可不通过外接仪器直接检测到电机转速，简单明了。针对应用不同的条件及环境下，振荡器及比较器周围的电阻电容值需要计算设置
例如：如图2所示，R5和CI用来设置触发时间，R6和C2为滤波元器件，R4、R3、R1和R2为分压电阻。
由此，通过第五电阻和第六电阻形成的分压结构对比较器的同相输入端的设定比较信号进行设置或调整，结构简单、且调整可靠性可以得到保证。
在一个可选例子中，所述控制单元102，还可以用于将所述第二处理信号进行运算处理得到第二调节信号(如第二电压调节信号)，并将所述第二调节信号(如第二电压调节信号)拉低并限制至设定调节信号范围(如设定电压调节信号)内。
例如：提供空载将电机转速限制在一定范围内的电路，将超出的高转速拉低并限制在设定的转速内，极大地解决了电机空载转速较高的现象，减少电机损耗，节省电机运行寿命。
例如：可以通过配置振荡器以及滞回比较器，将输出的跃变信号送至控制芯片中，芯片内部经过处理，最终输出反馈信号，实现转速调节的目的；从而，将超出的高转速拉低并限制在设定的转速，极大地解决了电机空载转速较高的问题，降低电机转速到正常范围内；减少了电机在高电压高调速电压输入的条件下产生非必要的损耗，保证了空载电机运行的稳定性以及负载的可靠性，使电机可以在控制要求的转速范围内稳定运行。
例如：如图2所示，MCU中的PC脚接收到数据后经过内部处理运算，将PC电压信号拉低然后调节至限制的转速。待电机持续运行在限定转速时，此电路解除限制转速，如此反复。输出信号限制至解除过程见示意图3及示意图4。
由此，通过对外部为调节待控设备的控制信号而输入的第一调节信号进行处理后，再依次进行振荡处理和比较处理，并根据比较结果对比较得到的第二处理信号进行运算处理和拉低及限制处理，从而使将第一调节信号引起的待控设备的控制信号降低，有利于提升对待控设备的控制信号调节时保护的及时性和可靠性，进而提升待控设备运行的稳定性和安全性。
在一个可选例子中，还可以包括：解除限制的过程，具体如下：
所述控制单元102，还可以用于在将所述第二调节信号(如第二电压调节信号)拉低并限制至设定调节信号范围(如设定电压调节信号)内之后，确定外部为调节待控设备(如直流风机)的控制信号而输入的第一调节信号(如第一电压调节信号)是否降低至设定的解除阈值以下。
所述控制单元102，还可以用于若外部为调节待控设备(如直流风机)的控制信号而输入的第一调节信号(如第一电压调节信号)降低至所述解除阈值以下，则解除将所述第二调节信号(如第二电压调节信号)拉低并限制至设定调节信号范围(如设定电压调节信号)内的操作。
例如：可以在原有控制器基础上，主芯片MCU主电路中增加由振荡器和滞回比较器组成主要电路，电阻电容组成的外围电路。当外围电路中VSP电压升高时，此电路限制功能开启；当转速下降至解除阈值以下时，解除限制。此方案与其他直流电机控制器电路相比，优先采用振荡器与比较器配合使用，尤其在弱磁条件下可限制高转速，方法较独特，且保证电机空载运行的可靠性。
由此，通过在将第一调节信号引起的待控设备的控制信号降低后，在相应的第一调节信号降低至解除阈值以下时解除对第一调节信号引起的待控设备的控制信号的限制，从而在保证待控设备安全的情况下保证待控设备的正常运行，及时性强、且可靠性高。
经大量的试验验证，采用本实施例的技术方案，通过空载将电机转速限制在一定范围内的电路，可以减少了电机在高电压高调速电压输入的条件下产生非必要的损耗，保证空载电机运行的稳定性以及负载的可靠性，使电机可以在控制要求的转速范围内稳定运行。
根据本发明的实施例，还提供了对应于控制信号的调节装置的一种电机。该电机可以包括：以上所述的控制信号的调节装置。
直流无刷电机在电机空载若在高VSP电压条件下时，由于专用芯片控制方案自身固有特性，在电机空载运行，控制器超前角与带载运行时超前脚所对应的效率点不一致，而电机效率最优是在电机带载运行时调制的最优角度，故电机在空载运行时会出现电机转速较高，超出额定转速的n倍及以上。
在一个可选实施方式中，针对该问题，本发明设计出一种空载将电机转速限制在一定范围内的电路。该电路会将超出的高转速拉低并限制在设定的转速内，极大地解决了电机空载转速较高的现象，减少电机损耗，节省电机运行寿命。
在一个可选例子中，本发明提供了一种在电路中添加相应的元器件，可以通过配置振荡器以及滞回比较器，将输出的跃变信号送至控制芯片中，芯片内部经过处理，最终输出反馈信号，实现转速调节的目的；从而，将超出的高转速拉低并限制在设定的转速，极大地解决了电机空载转速较高的问题，降低电机转速到正常范围内。本发明产生的直接效益至少是：减少了电机在高电压高调速电压输入的条件下产生非必要的损耗，保证了空载电机运行的稳定性以及负载的可靠性，使电机可以在控制要求的转速范围内稳定运行。
可选地，本发明的方案中，在主芯片MCU主电路中增加由振荡器和滞回比较器组成主要电路，电阻电容组成的外围电路。此方案与其他直流电机控制器电路相比，优先采用振荡器与比较器配合使用，尤其在弱磁条件下可调节转速至设定转速，方法较独特，且保证电机空载运行的稳定性及可靠性。
具体地，可以在原有控制器基础上，主芯片MCU主电路中增加由振荡器和滞回比较器组成主要电路，电阻电容组成的外围电路。当外围电路中VSP电压升高时，此电路限制功能开启；当转速下降至解除阈值以下时，解除限制。此方案与其他直流电机控制器电路相比，优先采用振荡器与比较器配合使用，尤其在弱磁条件下可限制高转速，方法较独特，且保证电机空载运行的可靠性。
其中，芯片封装通用，占用体积较小，可贴片可直插，满足不同设计场合需求。芯片供电电压可选择满足规格书要求范围内的电压，电压运用范围较宽。外围电路简单，可通过更换外围电路电阻及电容的值来随意更调节转速的范围，操作简单，调试方便，可不通过外接仪器直接检测到电机转速，简单明了。
在一个可选具体实施方式中，下面结合图2至图7对本发明的具体实现过程进行进一步详细说明。
图2是风机内置控制器IC主电路附近添加由振荡器IC1和滞回比较器IC2组成的调节转速示意图。图2中IC1为振荡器，IC2为比较器，此电路主要由IC1和IC2元器件组成，R5和CI用来设置触发时间，R6和C2为滤波元器件，R4、R3、R1和R2为分压电阻。
如图2所示，直流风机在进入弱磁状态下，当外部输入调节转速电压信号时，电机随着输入调速电压的提升，MCU芯片内部做高速信号处理后，及时反馈输出信号，即表现为图2中FG管脚(即MCU的FG管脚)输出脉冲信号，由脉冲信号可读出转速，用公示(1)来计算出转速：
其中，n表示风机转速，f表示风机输出脉冲频率，P表示风机极对数。
当电机转速越来越高，超出设置的最高转速n1时，可用图2电路来调节。
电机正常工作条件下是不会进入弱磁状态的，弱磁状态是电机异常工作状态；弱磁是由于逆变器直流侧电压达到最大值后会引起电流调节器的饱和。
在一个可选具体例子中，以风机超出设定最高转速为例，图2所示的调节电路的原理可以如下：
假设风机转速已超出设定转速n而达到转速n1时，即达到图5中触发输入条件时，通过设置触发时间T，即配置图2中IC1芯片2管脚的电阻R5和电容C1的值(即图5中CR信号)。设置理论可按公式(2)计算T，T即为输出脉冲宽度，直接体现为图5中输出信号；IC1芯片2管脚RC的值设置必须满足即滤波又满足输出脉冲设置频率：
T≈0.5RC (2)。
当图5中的输出电压信号经过图2中的R6和C2滤波后，直接输入到IC2芯片的2脚，即滞回比较器反相输入端。根据比较器的特性，输入电压在阈值附近的任何微小变化都会引起输出电压的跃变。
IC2的正相输入端通过电阻R1、R2分压后输入。IC2的1脚和R3形成正反馈电路。比较器的反相输入电压和正相输入电压比较，若比较器反相输入端输入电压＞同相输入端电压时，比较器输出电压为高电平，将输出的跃变高电平信号经R4电阻上拉，输入到MCU中的PC脚，MCU中的PC脚接收到数据后经过内部处理运算，将PC电压信号拉低然后调节至限制的转速。待电机持续运行在限定转速时，此电路解除限制转速，如此反复。输出信号限制至解除过程见示意图3及示意图4。
其中，内部运算可以是芯片内部自带的电路，并不单单是将脉冲信号转换为电压信号，内部运算较复杂，不过最终输出一个模拟电压信号。
在一个可选具体例子中，现进一步说明滞回比较器即图2中IC2芯片工作原理：
IC2比较器工作原理用基本图形示意，如图7所示，UP端(即VP端)为比较器同相输入端，UN端(即VN端)为比较器反相输入端，UP电压可由R1、R2电阻分压计算得出，计算公式如式(3)：
当UI＜-UT时，UN＜UP，UO＝+UZ，UP＝+UT，只有当UI增大到+UT，再增大一个无穷小量时，输出电压UO才会从+UZ跃变至-UZ；当UI＞+UT时，同理，UO从正UZ到-UZ或-UZ变为+UZ的过程中，随着UI的变化，将经过线性区，并需要一定的时间，引入正反馈，从而加快了UO的转换速度。UO从+UZ变为-UZ和UO从-UZ变为+UZ的阈值电压是不同的，当输入电压向单一方向变化时，输出电压之跃变一次。滞回比较器电压传输特性见图6。
如图7所示，从电压传输特性曲线可以看出，当UT1<uI<+UT2时，UO可能是+U，也可能是-U。如果uI是从小于UT的值增大到UT1<uI<+UT2，那么，UO应为+U；如果uI是从大于+UT的值增大到UT1<uI<+UT2时，UO应为-U；虚线具有方向性。其中，uI端即UI端。
在一个可替代具体例子中，针对应用不同的条件及环境下，振荡器及比较器周围的电阻电容值需要计算设置，此电路不仅限于电机转速调节，也可用于其他非电机控制器类限制电路中使用。例如：可以在压缩机控制中使用。
由于本实施例的电机所实现的处理及功能基本相应于前述图1至图7所示的装置的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过将超出的高转速拉低并限制在设定的转速内，极大地解决了电机空载转速较高的现象，减少电机损耗，节省电机运行寿命。
根据本发明的实施例，还提供了对应于电机的一种电机的转速调节方法。参见图8所示本发明的方法的一实施例的流程示意图。该电机的转速调节方法可以包括：步骤S110至步骤S140。
在步骤S110处，在电机(如直流风机)进入预设的磁性状态(如弱磁状态)的情况下，随着外部为调节电机(如直流风机)的控制信号而输入的第一调节信号(可以是电压调节信号，如调节转速电压信号)的提升，在外部对电机(如直流风机)输入的第一调节信号(如第一电压调节信号)超出设定的标准信号并达到设定的最高信号的情况下，将外部为调节电机(如直流风机)的控制信号而输入的第一调节信号(如第一电压调节信号)进行设定速度的信号处理(如高速信号处理)后，从自身的反馈信号输出端输出反馈信号(如脉冲信号)。
可选地，可以结合图9所示本发明的方法中对外部输入的调节信号进行处理的一实施例的流程示意图，进一步说明步骤S110中将外部为调节电机(如直流风机)的控制信号而输入的第一调节信号(如第一电压调节信号)进行设定速度的信号处理(如高速信号处理)的具体过程，可以包括：步骤S210和步骤S220。
步骤S210，在电机(如直流风机)进入预设的磁性状态(如弱磁状态)的情况下，确定外部对电机(如直流风机)输入的第一调节信号(如第一电压调节信号)是否提升至超出设定的标准信号并达到设定的最高信号。
步骤S220，若所述第一调节信号(如第一电压调节信号)超出设定的标准信号并达到设定的最高信号，则将外部为调节电机(如直流风机)的控制信号而输入的第一调节信号(如第一电压调节信号)进行设定速度的信号处理(如高速信号处理)。
例如：当电机转速越来越高，超出设置的最高转速n1时，可用图2电路来调节。
由此，通过在预设的磁性状态下确定外部为调节待控设备的控制信号而输入的第一调节信号提升至超出设定的标准信号并达到设定的最高信号的情况下，才对该第一调节信号进行设定速度的信号处理，一方面可以在该第一调节信号超限时及时处理，以及时将该第一调节信号限制在设定范围内，防止超限带来的增大待控设备的损耗和耗费待控设备的运行寿命；另一方面，在该第一调节信号未超限而不需要处理时不进行处理，有利于节约处理所需的能量和设备损耗，保证待控设备的正常运行。
在步骤S120处，根据设定的触发时间，对所述反馈信号进行振荡处理后，从自身的处理信号输出端输出第一处理信号。
在步骤S130处，将所述第一处理信号与设定比较信号(如自其同相输入端输入的设定比较信号)进行比较，在所述第一处理信号大于所述设定比较信号的情况下输出高电平信号；再将所述高电平信号进行上拉处理后得到的第二处理信号输出。
在步骤S140处，将所述第二处理信号进行运算处理得到第二调节信号(如第二电压调节信号)，并将所述第二调节信号(如第二电压调节信号)拉低并限制至设定调节信号范围(如设定电压调节信号)内。
例如：提供空载将电机转速限制在一定范围内的电路，将超出的高转速拉低并限制在设定的转速内，极大地解决了电机空载转速较高的现象，减少电机损耗，节省电机运行寿命。
例如：可以通过配置振荡器以及滞回比较器，将输出的跃变信号送至控制芯片中，芯片内部经过处理，最终输出反馈信号，实现转速调节的目的；从而，将超出的高转速拉低并限制在设定的转速，极大地解决了电机空载转速较高的问题，降低电机转速到正常范围内；减少了电机在高电压高调速电压输入的条件下产生非必要的损耗，保证了空载电机运行的稳定性以及负载的可靠性，使电机可以在控制要求的转速范围内稳定运行。
例如：如图2所示，MCU中的PC脚接收到数据后经过内部处理运算，将PC电压信号拉低然后调节至限制的转速。待电机持续运行在限定转速时，此电路解除限制转速，如此反复。输出信号限制至解除过程见示意图3及示意图4。
由此，通过对外部为调节待控设备的控制信号而输入的第一调节信号进行处理后，再依次进行振荡处理和比较处理，并根据比较结果对比较得到的第二处理信号进行运算处理和拉低及限制处理，从而使将第一调节信号引起的待控设备的控制信号降低，有利于提升对待控设备的控制信号调节时保护的及时性和可靠性，进而提升待控设备运行的稳定性和安全性。
在一个可选实施方式中，还可以包括：解除限制的过程。
下面结合图10所示本发明的方法中解除限制的一实施例的流程示意图，进一步说明解除限制的具体过程，可以包括：步骤S310和步骤S320。
步骤S310，在将所述第二调节信号(如第二电压调节信号)拉低并限制至设定调节信号范围(如设定电压调节信号)内之后，确定外部对电机(如直流风机)输入的第一调节信号(如第一电压调节信号)是否降低至设定的解除阈值以下。
步骤S320，若外部对电机(如直流风机)输入的第一调节信号(如第一电压调节信号)降低至所述解除阈值以下，则解除将所述第二调节信号(如第二电压调节信号)拉低并限制至设定调节信号范围(如设定电压调节信号)内的操作。
例如：可以在原有控制器基础上，主芯片MCU主电路中增加由振荡器和滞回比较器组成主要电路，电阻电容组成的外围电路。当外围电路中VSP电压升高时，此电路限制功能开启；当转速下降至解除阈值以下时，解除限制。此方案与其他直流电机控制器电路相比，优先采用振荡器与比较器配合使用，尤其在弱磁条件下可限制高转速，方法较独特，且保证电机空载运行的可靠性。
由此，通过在将第一调节信号引起的待控设备的控制信号降低后，在相应的第一调节信号降低至解除阈值以下时解除对第一调节信号引起的待控设备的控制信号的限制，从而在保证待控设备安全的情况下保证待控设备的正常运行，及时性强、且可靠性高。
由于本实施例的方法所实现的处理及功能基本相应于前述电机的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过采用振荡器与比较器配合使用，尤其在弱磁条件下可调节转速至设定转速，且保证电机空载运行的稳定性及可靠性。
综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (12)
1.一种控制信号的调节装置，其特征在于，包括：控制单元(102)、振荡单元(104)和比较单元(106)；其中，
所述控制单元(102)，用于将外部为调节待控设备的控制信号而输入的第一调节信号进行设定速度的信号处理后，输出反馈信号至所述振荡单元(104)；
所述振荡单元(104)，用于根据设定的触发时间，对所述反馈信号进行振荡处理后，输出第一处理信号至所述比较单元(106)；
所述比较单元(106)，用于将所述第一处理信号与设定比较信号进行比较，在所述第一处理信号大于所述设定比较信号的情况下输出高电平信号；再将所述高电平信号进行上拉处理后得到的第二处理信号输出至所述控制单元(102)；
所述控制单元(102)，还用于将所述第二处理信号进行运算处理得到第二调节信号，并将所述第二调节信号拉低并限制至设定调节信号范围内。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制单元(102)将外部为调节待控设备的控制信号而输入的第一调节信号进行设定速度的信号处理，包括：
在待控设备进入预设的磁性状态的情况下，确定外部为调节待控设备的控制信号而输入的第一调节信号是否提升至超出设定的标准信号并达到设定的最高信号；
若所述第一调节信号超出设定的标准信号并达到设定的最高信号，则将外部为调节待控设备的控制信号而输入的第一调节信号进行设定速度的信号处理。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述控制单元(102)，还用于在将所述第二调节信号拉低并限制至设定调节信号范围内之后，确定外部为调节待控设备的控制信号而输入的第一调节信号是否降低至设定的解除阈值以下；
若外部为调节待控设备的控制信号而输入的第一调节信号降低至所述解除阈值以下，则解除将所述第二调节信号拉低并限制至设定调节信号范围内的操作。
4.根据权利要求1-3之一所述的装置，其特征在于，所述振荡单元(104)，包括：振荡器；还包括：时间输入模块、信号滤波模块中的至少之一；其中，
所述振荡器，用于根据所述触发时间对所述反馈信号进行振荡处理；
所述时间输入模块，用于设置或调整所述振荡器的所述触发时间；和/或，
所述信号滤波模块，用于在所述振荡器根据所述触发时间对所述反馈信号进行振荡处理后，进一步进行滤波处理，得到所述第一处理信号。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，其中，
所述时间输入模块，包括：第一电阻和第一电容；其中，
所述第一电阻和所述第一电容串联在设定直流电源与地之间，所述第一电阻和所述第一电容的公共端连接至所述振荡器的触发时间输入端；
和/或，
所述信号滤波模块，包括：第二电阻和第二电容，所述第二电阻和所述第二电容形成RC滤波器。
6.根据权利要求1-5之一所述的装置，其特征在于，所述比较单元(106)，包括：比较器和信号上拉模块；其中，
所述比较器，将所述第一处理信号与设定比较信号进行比较，在所述第一处理信号大于所述设定比较信号的情况下输出高电平信号；
所述信号上拉模块，用于将所述高电平信号进行上拉处理后得到的第二处理信号输出至所述控制单元(102)。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述比较单元(106)，还包括：信号输入模块；
所述信号输入模块，用于设置或调整所述比较器的所述设定比较信号。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，其中，
所述信号上拉模块，包括：第三电阻和第四电阻；所述第三电阻和所述第四电阻依次连接在所述比较器的同相输入端和设定直流电源之间，所述第三电阻和所述第四电阻的公共端连接至所述比较器的信号输出端；
和/或，
所述信号输入模块，包括：第五电阻和第六电阻；所述第五电阻和所述第六电阻依次连接在设定直流电源和地之间，所述第五电阻和所述第六电阻的公共端连接至所述比较器的同相输入端。
9.一种电机，其特征在于，包括：如权利要求1-8任一所述的控制信号的调节装置。
10.一种如权利要求9所述的电机的转速调节方法，其特征在于，包括：
将外部为调节电机的控制信号而输入的第一调节信号进行设定速度的信号处理后，输出反馈信号；
根据设定的触发时间，对所述反馈信号进行振荡处理后，输出第一处理信号；
将所述第一处理信号与设定比较信号进行比较，在所述第一处理信号大于所述设定比较信号的情况下输出高电平信号；再将所述高电平信号进行上拉处理后得到第二处理信号；
将所述第二处理信号进行运算处理得到第二调节信号，并将所述第二调节信号拉低并限制至设定调节信号范围内。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，将外部为调节电机的控制信号而输入的第一调节信号进行设定速度的信号处理，包括：
在电机进入预设的磁性状态的情况下，确定外部对电机输入的第一调节信号是否提升至超出设定的标准信号并达到设定的最高信号；
若所述第一调节信号超出设定的标准信号并达到设定的最高信号，则将外部为调节电机的控制信号而输入的第一调节信号进行设定速度的信号处理。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，还包括：
在将所述第二调节信号拉低并限制至设定调节信号范围内之后，确定外部对电机输入的第一调节信号是否降低至设定的解除阈值以下；
若外部对电机输入的第一调节信号降低至所述解除阈值以下，则解除将所述第二调节信号拉低并限制至设定调节信号范围内的操作。
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