CN110247593A - 一种多直流风机转速检测电路及方法 - Google Patents

Abstract

一种多直流风机转速检测电路，涉及风机转速检测技术领域，其电路包括VSP电压控制电路和开关电路，开关电路用于接收MCU处理器的通道选择信号，将多台电机择一且轮流接通，采集接通电机的转速信号，将该转速信号送至VSP电压控制电路，开关电路的通道端口分别与每台电机的转速反馈端FB电连接，开关电路的通道选择端口CHANNEL和MCU处理器的输出控制口电连接，开关电路的转速信号输出端口和VSP电压控制电路的输入端口电连接，本发明的多直流风机转速检测电路通过开关电路的切换，将多台电机择一且轮流接通，可检测多个电机的转速，对多个电机中运转异常的电机及时采取保护措施。

Description

一种多直流风机转速检测电路及方法

技术领域

本发明涉及风机转速检测技术领域，特别是涉及一种多直流风机转速检测电路及方法。

背景技术

现有较大功率的空调系统，为了提高换热速度和效率，经常需要在外机侧同时使用两个或以上的直流电机换热风扇以提高风量，而且为了降低控制复杂度，一般会采用一个控制电路同时控制多个相同型号的内置驱动直流电机。

现有技术方案由于成本控制、MCU处理器资源等限制仅采用一个电机控制电路，所以控制器只能固定采集其中一个直流电机的转速信号进行闭环控制，同一控制电路中的其它电机则在同一控制信号下进行开环控制，由于两个相同型号的电机参数相近、负载相当，所以转速偏差不大，可以满足应用要求，但如果当处于开环控制的电机出现异常时，控制器并无法知道而及时采取相应的保护措施，应用中存在质量风险。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种多直流风机转速检测电路及方法可检测多个电机的转速，对多个电机中运转异常的电机及时采取保护措施。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

提供一种多直流风机转速检测电路，包括VSP电压控制电路和开关电路，开关电路用于接收MCU处理器的通道选择信号，将多台电机择一且轮流接通，采集接通电机的转速信号，将该转速信号送至VSP电压控制电路，开关电路的通道端口分别与每台电机的转速反馈端FB电连接，开关电路的通道选择端口CHANNEL和MCU处理器的输出控制口电连接，开关电路的转速信号输出端口和VSP电压控制电路的输入端口电连接。

提供一种多直流风机转速检测电路的检测方法，包括如下步骤：

步骤一：MCU处理器输出电机开启信号，

步骤二：MCU处理器读取当前电机目标转速v,

步骤三:MCU处理器控制开关电路的其中一个通道导通，检测该通道对应的电机的实时电机转速，

步骤四：MCU处理器判断该实时电机转速是否达到目标转速v，如果实时电机转速未达到目标转速v，则控制PWM占空比调整VSP电压值使电机调速，

步骤五：在预设时间内该电机未能达到目标转速v,则进入电机故障保护，在预设时间内该电机达到目标转速，则控制开关电路的其他未检测转速的电机所对应的通道导通，重复步骤三至步骤五直到将所有电机转速检测完成。

有益效果：本发明的一种多直流风机转速检测电路及方法，当一个VSP电压控制电路同时控制多个同型号或同类型的直流电机时，通过控制开关电路选择把对应直流电机的转速反馈信号与MCU处理器检测端子相连接，对当前选择的电机转速进行实时检测,从而实现对多个共用VSP电压控制电路的直流电机转速实时检测，并对运转异常的电机及时采取保护措施。

附图说明

利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明的一种多直流风机转速检测电路的电路框图。

图2是本发明的一种多直流风机转速检测电路的实施例的电路图。

图3是本发明的一种多直流风机转速检测电路的实施例的检测方法的流程图。

图4是本发明的一种多直流风机转速检测电路的检测方法的模拟开关芯片真值表。

图5是现有技术的直流风机转速检测电路。

图中包括有：

开关电路1，电压转换电路2，电机调速电路3，储能电路4，电机状态控制电路5。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

本发明的一种多直流风机转速检测电路，如图1所示，包括VSP电压控制电路和开关电路1，VSP电压控制电路包括电压转换电路2、电机调速电路3、储能电路4和电机状态控制电路5。

电压转换电路2：用于将来自开关电路1的转速信号转换成MCU处理器能接收的电压信号，电压转换电路2的输出端和MCU处理器的输入检测口电连接。

电机调速电路3：用于接收MCU处理器输出的PWM信号，根据该PWM信号调整电压储存至储能电路4，电机调速电路3的输入端与MCU处理器的PWM信号输出端电连接。

储能电路4：用于储存来自电机调速电路3输出的电压，并将该电压供给电机以调整电机的转速至目标转速，储能电路4的输入端和电机调速电路3的输出端电连接，储能电路4的输出端和每台电机的转速控制端VSP电连接。

电机状态控制电路5：用于接受MCU处理器发出的电机状态控制信号，并将储能电路4的电压转换为零或者维持不变，电机状态控制电路5的输入端和MCU处理器的输出口电连接，电机状态控制电路5的输出端和储能电路4的输出端电连接。

与图5的现有技术相比，开关电路1用于接收MCU处理器的通道选择信号，将多台电机择一且轮流接通，采集接通电机的转速信号，将该转速信号送至电压转换电路2，开关电路1的通道端口分别与每台电机的转速反馈端FB电连接，开关电路1的通道选择端口CHANNEL和MCU处理器的输出控制口电连接，开关电路1的转速信号输出端口和电压转换电路2的输入端口电连接。

本发明当一个VSP电压控制电路同时控制多个同型号或同类型的直流电机时，通过开关电路1选择把对应直流电机的转速反馈信号与MCU检测端子相连接，对当前选择的电机转速进行实时检测,从而实现对多个共用控制电路的直流电机转速实时检测，当检测到电机异常时，通过电机状态控制电路5将储能电路4的电压转换为零，即控制该电机停机处理。

实施例。

本实施例的一种多直流风机转速检测电路，如图2所示，图2采用一个VSP电压控制电路同时控制两个电机OFAN1和OFAN2，其中两个电机的转速信号分别连接至模拟转换开关芯片的两个输入通道，再通过模拟转换芯片的输出端连接至VSP电压控制电路。

本实施例的一种多直流风机转速检测电路，包括VSP电压控制电路和开关电路1，VSP电压控制电路包括电压转换电路2、电机调速电路3、储能电路4和电机状态控制电路5。

示例性的，本实施例的电机包括两台，分别是OFAN1和OFAN2。

所述开关电路1包括模拟开关芯片U1，模拟开关芯片U1的通道端口X0与电机OFAN1的转速反馈端FB电连接，模拟开关芯片U1的通道端口X1与电机OFAN2的转速反馈端FB电连接，模拟开关芯片U1的输出端口X与电压转换电路2电连接。

模拟开关芯片U1的CHANNEL接口接MCU处理器的输出控制口。

所述电压转换电路2包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第三电容、第四电容和三极管Q1，第五电阻的一端接电源VCC，另一端接第六电阻的一端、开关电路1的输出端和第三电容，第六电阻的另一端接第一三极管的基极、第七电阻的一端，第一三极管的集电极接第八电阻的一端、第九电阻的一端，第八电阻的另一端接电源VCC2，第九电阻的另一端接第四电容的一端和MCU处理器的输入检测口，第三电容的另一端、第七电阻的另一端、第一三极管的发射极和第四电容的另一端均接地。

所述电机调速电路3包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、稳压二极管、第二三极管、第三三极管和第四三极管，第十一电阻的一端接电源VCC2，第十一电阻的另一端接MCU处理器的PWM信号输出端、第十二电阻的一端，第十二电阻的另一端接第三三极管的基极，第三三极管的集电极接第四三极管的基极、第一电阻的一端，第四三极管的集电极接稳压二极管的正极、第二电阻的一端，稳压二极管的负极接第四电阻的一端，第四电阻的另一端接第三电阻的一端、第二三极管的基极，第三电阻的另一端接第二电阻的另一端、第一电阻的另一端、第二三极管的发射极和电源VCC，第二三极管的集电极接第十电阻的一端，第十电阻的另一端接第十三电阻的一端、第十四电阻的一端，第十四电阻的另一端接储能电路4，第三三极管的发射极、第四三极管的发射极、第十三电阻的另一端均接地。

所述储能电路4包括第五电容，第五电容的正极接第十四电阻的另一端，第五电容的负极接地。

所述电机状态控制电路5包括第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻和第五三极管，第十五电阻的一端接储能电路4的输出端、第十六电阻，第十六电阻的另一端接第五三极管的集电极，第五三极管的发射极和第十五电阻的另一端接地均接地，第五三极管的基极接第十八电阻的一端，第十八电阻的另一端接第十七电阻的一端和MCU处理器的输出口，第十七电阻的另一端接电源VCC2。

本实施例应用的电机为内置驱动控制的直流电机，图2原理图中电机端子引脚1、3、4、5、6分别表示电机的直流电源端DC+、地GND、控制电源端VCC、转速控制端VSP、转速反馈端FB，其中VSP为直流电机转速调节控制输入信号，电机根据该输入信号电压值的大小按电机预计转速运行，FB为直流电机转速输出信号，根据电机转速大小输出脉冲信号，单位时间的脉冲信号越多表示转速越高。本实施例的电路包含有VSP电压控制部分（包括电机调速电路3、储能电路4和电机状态控制电路5）和电机转速反馈控制检测部分（包括开关电路1和电压转换电路2）。

其中，在VSP电压控制部分电路中，第五电容C5的正极分别与两个电机的转速控制端VSP相连，FAN_PWM端口与MCU处理器的PWM信号输出端相连，MCU处理器输出PWM信号控制电路中第二三极管Q2、第三三极管Q3、第四三极管Q4开或关，经第五电容C5稳压后转换为可变电压值的直流电压信号并输入到电机VSP端用于电机转速调节；ON/OFF_CONTROL端口与MCU处理器的输出口相连，MCU处理器输出高/低电平控制第五三极管Q5开或关，实现对第五电容C5处电压信号的控制，当第五三极管Q5导通时，第五电容C5的电压被快速放电，相当于电机VSP电压信号快速被拉低，电机转速为零，间接控制电机快速停止运行。

在电机转速反馈控制检测部分电路中，1号电机FAN1的转速反馈端FB与模拟开关芯片U1的0通道输入端相连，2号电机FAN2的转速反馈端FB与模拟开关芯片U1的1通道输入端相连，模拟开关芯片U1的输出端经过第一三极管Q1组成的电压转换电路2后的SPEED_FEEDBACK端与MCU处理器的输入检测口相连，用于检测电机转速反馈信号并计算当前电机转速，模拟开关芯片U1的通道选择控制端CHANNLE与MCU处理器的输出控制口相连，结合图3模拟开关芯片真值表，当MCU处理器输出低电平时，模拟开关芯片的0通道与输出端导通，其它通道截止，此时1号电机转速反馈信号传输至MCU转速检测口（即输入检测口）进行转速检测，当MCU处理器输出高电压时，模拟开关芯片U1的1通道与输出端导通，其它通道截止，此时2号电机转速反馈信号传输至MCU转速检测口进行转速检测。如需检测两个以上电机转速信号，只需将其它电机转速反馈端与模拟开关芯片U1各输入通道相连，并通过MCU处理器增加通道选择控制则可（具体按照图4的模拟开关芯片真值表），其中，本实施例中模拟开关芯片U1的型号为IC_LOGIC_MC14051BCP。

本发明方案控制逻辑如图3所示，由于1号电机OFAN1与2号电机OFAN1共用一个VSP电压控制电路，所以只能选取其中一个电机的转速反馈信号作为所有电机转速闭环控制信号统一控制，另一个电机转速反馈信号用于检测判定电机运行故障。具体为，当MCU处理器执行电机控制程序时，先读取当前系统的目标转速v，并控制模拟开关0通道导通检测1号电机实时转速v1，如当前转速未达到目标转速v，则MCU处理器通过改变输出PWM信号占空比实现提高或降低VSP信号电压值，从而提高或降低电机转速，然后再将1号电机转速与目标转速v作对比，如在预设时间内无法达到目标转速v±50转，则判定此时1号电机控制异常并进入电机保护功能；如1号电机当前转速达到目标转速，则控制模拟开关1通道导通并检测2号电机当前转速v2，再将2号电机转速与目标转速对比，如2号电机转速v2无法达到目标转速v±100转,则判定此时2号电机控制异常并进入电机保护功能。其中，1号电机转速判定范围选取±50转，是根据电机应用的经验值，可以根据电机型号及应用场合选取其它合适的值，而2号电机转速判定范围选取±100转，是由于2号电机属于开环控制，转速控制精度较差，可以根据实际应用中的电机型号及应用场合适当缩小或放大判定范围。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种多直流风机转速检测电路，包括VSP电压控制电路，其特征在于：还包括开关电路：用于接收MCU处理器的通道选择信号，将多台电机择一且轮流接通，采集接通电机的转速信号，将该转速信号送至VSP电压控制电路，开关电路的通道端口分别与每台电机的转速反馈端FB电连接，开关电路的通道选择端口CHANNEL和MCU处理器的输出控制口电连接，开关电路的转速信号输出端口和VSP电压控制电路的输入端口电连接。

2.如权利要求1所述的一种多直流风机转速检测电路，其特征在于：所述开关电路包括模拟开关芯片U1，模拟开关芯片U1的各个通道端口与每台电机的转速反馈端FB一一电连接，模拟开关芯片U1的输出端口与电压转换电路电连接。

3.如权利要求1所述的一种多直流风机转速检测电路，其特征在于：所述VSP电压控制电路包括电压转换电路：用于将来自开关电路的转速信号转换成MCU处理器能接收的电压信号，电压转换电路的输出端和MCU处理器的输入检测口电连接，

电机调速电路：用于接收MCU处理器输出的PWM信号，根据该PWM信号调整电压储存至

储能电路，电机调速电路的输入端与MCU处理器的PWM信号输出端电连接，

储能电路：用于储存来自电机调速电路输出的电压，并将该电压供给电机以调整电机的转速至目标转速，储能电路的输入端和电机调速电路的输出端电连接，储能电路的输出端和每台电机的转速控制端VSP电连接，

电机状态控制电路：用于接受MCU处理器发出的电机状态控制信号，并将储能电路的电压转换为零或者维持不变，电机状态控制电路的输入端和MCU处理器的输出口电连接，电机状态控制电路的输出端和储能电路的输出端电连接。

4.如权利要求3所述的一种多直流风机转速检测电路，其特征在于：所述电压转换电路包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第三电容、第四电容和三极管Q1，第五电阻的一端接电源VCC，另一端接第六电阻的一端、开关电路的输出端和第三电容，第六电阻的另一端接第一三极管的基极、第七电阻的一端，第一三极管的集电极接第八电阻的一端、第九电阻的一端，第八电阻的另一端接电源VCC2，第九电阻的另一端接第四电容的一端和MCU处理器的输入检测口，第三电容的另一端、第七电阻的另一端、第一三极管的发射极和第四电容的另一端均接地。

5.如权利要求3所述的一种多直流风机转速检测电路，其特征在于：所述电机调速电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、稳压二极管、第二三极管、第三三极管和第四三极管，第十一电阻的一端接电源VCC2，第十一电阻的另一端接MCU处理器的PWM信号输出端、第十二电阻的一端，第十二电阻的另一端接第三三极管的基极，第三三极管的集电极接第四三极管的基极、第一电阻的一端，第四三极管的集电极接稳压二极管的正极、第二电阻的一端，稳压二极管的负极接第四电阻的一端，第四电阻的另一端接第三电阻的一端、第二三极管的基极，第三电阻的另一端接第二电阻的另一端、第一电阻的另一端、第二三极管的发射极和电源VCC，第二三极管的集电极接第十电阻的一端，第十电阻的另一端接第十三电阻的一端、第十四电阻的一端，第十四电阻的另一端接储能电路，第三三极管的发射极、第四三极管的发射极、第十三电阻的另一端均接地。

6.如权利要求5所述的一种多直流风机转速检测电路，其特征在于：所述储能电路包括第五电容，第五电容的正极接第十四电阻的另一端，第五电容的负极接地。

7.如权利要求3所述的一种多直流风机转速检测电路，其特征在于：所述电机状态控制电路包括第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻和第五三极管，第十五电阻的一端接储能电路的输出端、第十六电阻，第十六电阻的另一端接第五三极管的集电极，第五三极管的发射极和第十五电阻的另一端接地均接地，第五三极管的基极接第十八电阻的一端，第十八电阻的另一端接第十七电阻的一端和MCU处理器的输出口，第十七电阻的另一端接电源VCC2。

8.权利要求1所述的一种多直流风机转速检测电路的检测方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：MCU处理器输出电机开启信号，

步骤二：MCU处理器读取当前电机目标转速v,

步骤三:MCU处理器控制开关电路的其中一个通道导通，检测该通道对应的电机的实时电机转速，

步骤四：MCU处理器判断该实时电机转速是否达到目标转速v，如果实时电机转速未达到目标转速v，则控制PWM占空比调整VSP电压值使电机调速，

步骤五：在预设时间内该电机未能达到目标转速v,则进入电机故障保护，在预设时间内该电机达到目标转速，则控制开关电路的其他未检测转速的电机所对应的通道导通，重复步骤三至步骤五直到将所有电机转速检测完成。

9.如权利要求8所述的一种多直流风机转速检测电路的检测方法，其特征在于：选取其中一个电机的转速反馈信号作为所有电机转速闭环控制信号统一控制，其他电机的转速反馈信号作为电机转速开环控制信号用于检测判定电机运行故障。

10.如权利要求8所述的一种多直流风机转速检测电路的检测方法，其特征在于：所述电机故障保护是将供给该电机的电压转换为零。