CN109931288A - 一种风机无级调速控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风机无级调速控制器，包括手动信号输入模块、自动信号输入模块、模式选择跳线、控制模块、放大模块和反馈模块；所述手动信号输入模块或自动信号输入模块产生直流电压形式的控制信号，经过模式选择跳线，传入所述控制模块；所述控制模块将控制信号按照信号强度转换为对应占空比的PWM脉冲控制信号，然后经过放大模块输出至外接电机，控制所述外接电机转动；所述反馈模块用于接收所述外接电机产生的风量脉冲信号并计数，以及对照风量关系，输出对应的直流电压信号用于核对风量大小。本发明采用模块化设计，接线方便，控制功能和信号兼容能力强；手动控制和自动控制的方便切换，集成程度较高，状态指示信息明确，增加了安全性。
Description
技术领域
本发明涉及风机起动机及调速控制，特别是消防及暖通风机的控制，具体涉及一种风机无级调速控制器。
背景技术
消防及暖通行业风机的开关及调速的控制，存在着控制模式多、控制信号类型多、反馈信号需求多等特点。目前用于实现此类风机的控制的手段大多采用电控箱，内部采用导轨结合空气开关、保险丝座和保险丝及各类继电器，通过人工使用铜导线连线来实现控制功能。由于消防及暖通行业风机的控制模式多、安全系数要求高，需要结合实际工作环境决定采用手动控制还是自动控制。又由于控制信号类型多，控制和反馈信号不直观，给操作带来了困难。同时，现有的结构在安装、维护上存在连线多、费工时、易产生错误、材料价格昂贵等弊端。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：
为了解决现有的电控箱控制模式的通用性弱、连线结构多、结构复杂、安装不便，控制和反馈信号不直观，系统难以集成调控的问题，本发明提出一种风机无级调速控制器。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
本发明提出一种风机无级调速控制器，包括手动信号输入模块、自动信号输入模块、模式选择跳线、控制模块、放大模块和反馈模块；所述手动信号输入模块和自动信号输入模块通过模式选择跳线与控制模块连接；所述控制模块连接外接电机；
所述手动信号输入模块或自动信号输入模块产生直流电压形式的控制信号，经过模式选择跳线，传入所述控制模块；所述控制模块将所述直流电压形式的控制信号按照信号强度转换为对应占空比的PWM脉冲控制信号，然后经过放大模块输出至外接电机，控制所述外接电机转动；
所述反馈模块用于接收所述外接电机产生的风量脉冲信号并计数，根据预设的风量关系计算，输出相应的直流电压信号，用于监视风量大小。
如前所述的一种风机无级调速控制器，进一步地，还包括电源模块，所述电源模块分别给手动信号输入模块、控制模块和放大模块供电。
如前所述的一种风机无级调速控制器，进一步地，所述控制模块包括：第三控制芯片、第一至第四电阻、第七电容、第九至第十一电容；
第三控制芯片的第一端口与第七电容的一端一同接高电平，第三控制芯片的第二端口接插线端子用于接收自动控制信号，第三控制芯片的第三端口用于输出电机启动控制信号CTRL1，第三控制芯片的第四端口接第一电阻的一端，用于传送复位信号；第一电阻的另一端接第二电阻的一端、第九电容的一端、第十电容的一端和第五二极管的正极，第二电阻的另一端、第十电容的另一端和第五二极管的负极接高电平，第九电容的另一端接地；
第三控制芯片的第五端口接接线端子用于输出PWM信号；第三控制芯片的第七端口接第三电阻的一端、第四电阻的一端和第十一电容的一端，第三电阻的另一端接电压输入端，第四电阻和第十一电容的另一端接地；第三控制芯片的第八端口和第七电容的另一端接地。
如前所述的一种风机无级调速控制器，进一步地，所述放大模块包括：第六至第九电阻、第一三极管和第二三极管；
所述第七电阻的一端连接第三控制芯片用于传送PWM脉冲信号；所述第七电阻R7的另一端连接所述第一三极管的基极，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极通过第六电阻接高电平，所述第一三极管的集电极传送放大后的PWM脉冲信号；
所述第八电阻的一端连接第三控制芯片用于传送电机启动控制信号；所述第八电阻的另一端连接所述第二三极管的基极，所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的集电极通过第九电阻接高电平，所述第二三极管的集电极输出放大后的电机启动控制信号。
如前所述的一种风机无级调速控制器，进一步地，存在一个事先设定的电压阈值，当来自手动信号输入模块或自动信号输入模块的控制信号达到该阈值时，所述放大后的电机启动控制信号信号为开启，否则为关闭。
如前所述的一种风机无级调速控制器，进一步地，所述反馈模块包括第六控制芯片，第十电阻至第十八电阻,第三三极管，第四三极管,第十四电容至第十七电容,第五控制芯片；
所述第六控制芯片的第一端口接高电平，第三端口接电机风量计数信号，第四端口经第十八电阻接高电平；第五端口输出PWM控制信号，同时连接第十电阻的一端；第十电阻的另一端连接第十一电阻的一端和第三三极管的基极，第十一电阻的另一端和第三三极管的发射极接地；第三三极管的集电极和第十二电阻的一端、第十三电阻的一端连接；第十二电阻的另一端接高电平；第十三电阻的另一端接第四三极管的基极；第四三极管的发射极接地，第四三极的集电极与第十四电阻的一端和第十五电阻的一端连接；第十四电阻的另一端接高电平；第十五电阻的另一端接第十六电阻的一端和第十四电容的一端；第十四电容的另一端接第十五电阻的一端，第十五电阻的另一端与第十六电阻的另一端和第五控制芯片的同相输入端连接；所述第五控制芯片的反向输入端经过第十七电阻与第五控制芯片的输出端、第十六电容的一端和第十七电容的一端连接；第十六电容的另一端和第十七电容的另一端接地；第五控制芯片的输出端用于输出直流反馈电压。
如前所述的一种风机无级调速控制器，进一步地，所述手动信号输入模块采用手动调节电位器实现，通过调节电位器的阻值大小控制输入的手动控制信号的电压大小。
如前所述的一种风机无级调速控制器，进一步地，还包括远控监视装置，所述远控监视装置用于接收所述反馈模块输出的直流电压信号，判断风机实际风量与控制命令设置的风量是否匹配；如果所述风机实际风量与控制命令设置的风量之间的偏差大于预先设置的阈值，所述远控监视装置给出报警提示。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1.本发明提出的风机无级调速控制器采用模块化设计，模块之间采用接线端口连接，接线方便；
2.可以根据检测到输入信号设置一个阈值判生成一个开关信号，提供给需要开关信号的电机；也可不设置阈值和开关信号，从而适用于不需要的电机；从而令本调速器具有使用灵活，实用性强的特点；
3.同时，本发明提出的控制器将信号的模式在直流电压信号、PWM驱动信号、风量脉冲信号之间转换，控制功能和信号兼容能力强；
4.本发明所述控制器的结构能实现手动控制和自动控制的方便切换，非常适用于消防及暖通行业风机的实际工作场景，可以人工操作无级变速器实现手动控制，便于生产一线人员调试参数、便于现场维护调试工作人员模拟远控命令和测试风机运行；当系统投入实际运行时，又可令本装置切换到自动控制状态，可实现远控设置参数，远控检测风量；
5.此外，本发明所述结构的集成程度较高，安装维护方便、状态指示信息明确，增加了安全性和保障。
附图说明
图1是本发明的功能结构图。
图2是实施例一的电源模块电路连接图。
图3是实施例一的控制模块电路连接图。
图4是实施例一的放大模块电路连接图。
图5是实施例一的反馈模块电路连接图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
首先简述本发明的工作原理。外接交流电经过图2所示的电源模块的整流滤波电路给本发明所述结构提供DC15V、DC10V、DC5V电源，控制模块接收直流电压信号产生某一频率(频率可设置)的PWM波形给外接电机，PWM波形的占空比和输入直流电压大小成正比，通过占空比的大小来控制外接电机的转速。
进一步地，控制模块根据跳线位置可以选择自动模式或者手动模式，自动模式下选择接收外接自动控制信号(DC0-10V)控制PWM占空比；手动模式下根据手动调节电位器的大小来控制输入信号(DC0-10V)，进而控制PWM占空比。根据设置好的输入信号的某一阈值来判决产生一个电机启动开关信号。电路根据外接电机反馈的风量脉冲信号，通过计数后对照风量关系，输出DC0-10V的电压信号给远控监视装置。
实施例一
如图1所示，为本发明的功能模块图。本实施例中，手动信号输入模块采用电位器实现，自动信号输入模块由自动信号输入端口输入，经过模式选择跳线进入由控制器和外围电路组成的控制模块，经过控制信号放大电路后输出至外接电机，控制电机转动。反馈电压输出电路实现的反馈模块将测得的电机风量计数信号传送给远程监视模块，如果风量与所述外接电机转速对应，则不作干预；如果不对应，则控制电源模块停止供电。
本实施例一种电源模块的电路接线图见图2.如图2所示，外接AC电源信号从接线端子J1接入，通过开关K1后，经二极管D1-D4组成的整流电路后接入稳压芯片U1，输出直流电源DC15V；而后直流电源DC15V信号经过稳压芯片U2和U4产生直流电源DC10V和直流电源DC5V；当开关K1按下，直流电源DC5V经过发光二极管LED，点亮发光二级光指示供电正常。
图3是实施例一的控制模块电路连接图，图4是实施例一的放大模块电路连接图。控制模式选择跳线JP1选择不同的位置，可以输入高、低电平信号给控制芯片U3用于判决远控还是手动控制模式。外接自动控制电压信号经接线端子J2输入，经过电阻R3、R4、电容C11分压处理后输送给U3；手动调节电位器Handle为100K电位器，连接VCC电源和地GND，通过调节电位器的阻值大小控制输入的手动控制信电压大小。
控制芯片U3和由电阻R1、R2、电容C10、二极管D5组成的复位电路组成了PWM产生电路，产生的PWM信号经过电阻R6、R7、三极管Q1的组成的放大电路方法后，通过接线端子输出POUT信号。电机启动开关信号CTRL1经过电阻R8、R9、三极管Q2放大后通过端子输出COUT信号。
电机风量反馈计数信号FB通过接线端子输入到由芯片U6、电阻R18、电容C18组成的直流电压反馈信号产生电路，该电路将计数信号FB变换为对应占空比的PWM信号，然后通过电阻R10、R11、R12、R13、R14、R15、三极管Q3、Q4电路的处理后输送给芯片U5转换为直流反馈电压，通过接线端子JP3输出。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，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，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种风机无级调速控制器，其特征在于：包括手动信号输入模块、自动信号输入模块、模式选择跳线、控制模块、放大模块和反馈模块；所述手动信号输入模块和自动信号输入模块通过模式选择跳线与控制模块连接；所述控制模块连接外接电机；
所述手动信号输入模块或自动信号输入模块产生直流电压形式的控制信号，经过模式选择跳线，传入所述控制模块；所述控制模块将所述直流电压形式的控制信号按照信号强度转换为对应占空比的PWM脉冲控制信号，然后经过放大模块输出至外接电机，控制所述外接电机转动；
所述反馈模块用于接收所述外接电机产生的风量脉冲信号并计数，根据预设的风量关系计算，输出相应的直流电压信号，用于监视风量大小。
2.如权利要求2所述的一种风机无级调速控制器，其特征在于：还包括电源模块，所述电源模块分别给手动信号输入模块、控制模块和放大模块供电。
3.如权利要求1所述的一种风机无级调速控制器，其特征在于：所述控制模块包括：第三控制芯片(U3)、第一至第四电阻(R1-R4)、第七电容(C7)、第九至第十一电容(C9-C11)；
第三控制芯片(U3)的第一端口与第七电容(C7)的一端一同接高电平，第三控制芯片(U3)的第二端口接插线端子用于接收自动控制信号，第三控制芯片(U3)的第三端口用于输出电机启动控制信号CTRL1，第三控制芯片(U3)的第四端口接第一电阻(R1)的一端，用于传送复位信号RST；第一电阻(R1)的另一端接第二电阻(R2)的一端、第九电容(C9)的一端、第十电容(C10)的一端和第五二极管(D5)的正极，第二电阻(R2)的另一端、第十电容(C10)的另一端和第五二极管(D5)的负极接高电平，第九电容(C9)的另一端接地；
第三控制芯片(U3)的第五端口接接线端子用于输出PWM信号；第三控制芯片(U3)的第七端口接第三电阻(R3)的一端、第四电阻(R4)的一端和第十一电容(C11)的一端，第三电阻(R3)的另一端接电压输入端VIN，第四电阻(R4)和第十一电容(C11)的另一端接地；第三控制芯片(U3)的第八端口和第七电容(C7)的另一端接地。
4.如权利要求3所述的一种风机无级调速控制器，其特征在于：所述放大模块包括：第六至第九电阻(R6-R9)、第一三极管(Q1)和第二三极管(Q2)；
所述第七电阻(R7)的一端连接第三控制芯片(U3)用于传送PWM脉冲信号；所述第七电阻(R7)的另一端连接所述第一三极管(Q1)的基极，所述第一三极管(Q1)的发射极接地，所述第一三极管(Q1)的集电极通过第六电阻(R6)接高电平，所述第一三极管(Q1)的集电极传送放大后的PWM脉冲信号POUT；
所述第八电阻(R8)的一端连接第三控制芯片(U3)用于传送电机启动控制信号CTRL1；所述第八电阻(R8)的另一端连接所述第二三极管(Q2)的基极，所述第二三极管(Q2)的发射极接地，所述第二三极管(Q2)的集电极通过第九电阻(R9)接高电平，所述第二三极管(Q2)的集电极输出放大后的电机启动控制信号COUT。
5.如权利要求4所述的一种风机无级调速控制器，其特征在于，所述放大模块存在一个事先设定的电压阈值，当来自手动信号输入模块或自动信号输入模块的控制信号达到该阈值时，所述放大后的电机启动控制信号信号COUT为开启，否则为关闭。
6.如权利要求4所述的一种风机无级调速控制器，其特征在于，所述反馈模块包括第六控制芯片(U6)，第十电阻至第十八电阻(R10-R18),第三三极管(Q3)，第四三极管(Q4),第十四电容至第十七电容(C14-C17),第五控制芯片(U5)；
所述第六控制芯片(U6)的第一端口接高电平，第三端口接电机风量计数信号FB，第四端口经第十八电阻(R18)接高电平；第五端口输出PWM控制信号，同时连接第十电阻(R10)的一端；第十电阻(R10)的另一端连接第十一电阻(R11)的一端和第三三极管(Q3)的基极，第十一电阻(R11)的另一端和第三三极管(Q3)的发射极接地；第三三极管(Q3)的集电极和第十二电阻(R12)的一端、第十三电阻(R13)的一端连接；第十二电阻(R12)的另一端接高电平；第十三电阻(R13)的另一端接第四三极管(Q4)的基极；第四三极管(Q4)的发射极接地，第四三极管(Q4)的集电极与第十四电阻(R14)的一端和第十五电阻(R15)的一端连接；第十四电阻(R14)的另一端接高电平；第十五电阻(R15)的另一端接第十六电阻(R16)的一端和第十四电容(C14)的一端；第十四电容的另一端接第十五电阻(C15)的一端，第十五电阻(C15)的另一端与第十六电阻(R16)的另一端和第五控制芯片(U5)的同相输入端连接；所述第五控制芯片(U5)的反向输入端经过第十七电阻(R17)与第五控制芯片(U5)的输出端、第十六电容(C16)的一端和第十七电容(C17)的一端连接；第十六电容(C16)的另一端和第十七电容(C17)的另一端接地；第五控制芯片(U5)的输出端用于输出直流反馈电压。
7.如权利要求1所述的一种风机无级调速控制器，其特征在于：所述手动信号输入模块采用手动调节电位器实现，通过调节电位器的阻值大小控制输入的手动控制信号的电压大小。
8.如权利要求1所述的一种风机无级调速控制器，其特征在于：还包括远控监视装置，所述远控监视装置用于接收所述反馈模块输出的直流电压信号，判断风机实际风量与控制命令设置的风量是否匹配；如果所述风机实际风量与控制命令设置的风量之间的偏差大于预先设置的阈值，所述远控监视装置给出报警提示。
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