CN200990578Y - 空调器直流无刷电机自动调速、测速控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种空调器直流无刷电机自动调速、测速控制装置，其特点是：装置中有一单片机，直流无刷电机输出的位置信号连接到单片机的外中断端口，单片机的一个I/O端口输出模拟PWM信号连接到直流无刷电机的IPM功率驱动模块的输入端，在单片机的另两组I/O口分别挂接着操作键盘和LCD显示器，可任意设定电机转速，通过单片机程序的运算输出对应的脉宽调制信号给电机，电机转速直显示在LCD显示器上，并不断地比较设定转速和实际转速，按照其差值实现自动调节。同时通过电机转速换算出空调器的送风量等参数。便于开发过程中探索和调整以及对检验过程中各指标的验证，系统的硬件成本大大降低，操作、维修方便。
Description
技术领域
本实用新型是一种空调器电机自动调速、测速控制装置，是空调器系统开发、调试、检验用设备，属于空调与制冷工程技术领域，具体说是一种空调器直流无刷电机自动调速、测速控制装置。
背景技术
空调器中的压缩机、风扇都是电动机驱动的，在空调器的研发和生产检验过程中，经常需要对压缩机的制冷量和散热器的送风量进行检测、调试，这就需要一种能够对电机进行平滑调速、检速的自动控制装置。
现有空调器的压缩机、风扇一直以单相小功率异步电动机及单相换向器电机为主的有级调速系统作驱动，这种调速系统通常由于换向装置是机械式的，存在着噪声、火花、电磁干扰、寿命短等一系列弊病，随着技术的发展，新一代家用电器包括空调器多采用无级调速电机和电子换向技术。无刷直流电机具有结构简单、体积小、重量轻、效率高、高功率密度、启动扭矩大、惯量小、无励磁损耗、调速性能好和响应快等其它种类直流电机无法比拟的特性，在家用电器(空调、冰箱、洗衣机)中得到广泛的应用，在空调器中包括直流无刷压缩机和直流无刷风机。
直流无刷电动机内置3个霍尔效应位置传感器，并嵌有IPM驱动模块，电机正常运行时，位置传感器输出3个脉宽为180度电角度的互相重叠的信号，该信号反映了电机的转向，信号频率的变化反映了电机转速的改变。内置的IPM功率驱动模块能将外部输入的电机驱动脉冲信号进行功率放大后驱动直流无刷电动机运转，IPM模块还内藏有过电压，过电流和过热等故障检测电路，并可将检测信号送到CPU。因此直流无刷电动机的控制包括转向和转速的控制其关键是通过直流无刷电动机输出的位置信号得到电机当前的转向和转速，然后根据需要的目标转向和转速给电机输入适当的驱动脉冲信号。
在本实用新型作出之前，直流无刷电动机的控制通常借助于专用芯片，如MC33035，MC33035是MOTORLORA公司研制的第二代无刷直流电机控制专用集成电路，该芯片内部具有定频调宽PWM电路，它集译码、过热、过流、欠压保护、正反转控制等诸多功能于一身，是一种功能齐全的电机控制器。加上1片MC3309电子测速器将无刷直流电动机的转子位置信号进行F/V转换，形成转速反馈信号，即可构成转速闭环调节系统。
但是这种专用芯片构成的直流无刷电动机闭环调节系统由于没有速度数字设定和显示功能，适合于定型产品使用，在产品开发或产品检验过程中需要随机设定速度、观察调速效果的场合，这种系统显然不合适，而且一个系统只能调节一台直流无刷电动机，尤其是作为空调器用直流无刷电机自动调速系统使用时，不能随机地将电机转速换算成送风量等参数予以显示。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有技术存在的不足而提供一种空调器直流无刷电机自动调速、测速控制装置，适用于空调器产品开发或产品检验，不但具有普通直流无刷电动机调速系统的一般功能，还具有速度设定、速度显示、不同设定速度下送风量参数的记录和数据查询功能，而且一个系统能够同时调节多台直流无刷电动机，系统结构简单、成本低，操作方便。
本实用新型的目的是通过以下技术措施实现的：
一种空调器直流无刷电机自动调速、测速控制装置，包括： 直流无刷电机位置信号接受电路、工作电源电路、脉宽调制PWM电路，其特征在于：装置中有一单片机，所述的直流无刷电机位置信号接受电路的输出连接到单片机的外中断INTO端口，单片机的一个O/O端口输出模拟PWM信号连接到脉宽调制PWM接口电路的输入端，脉宽调制PWM接口电路的输出端连接到直流无刷电机，在单片机的另两组I/O口分别挂接着操作键盘和LCD显示器。
所述的直流无刷电机的转速位置信号接受电路由光电耦合器PC03、电阻、电容组成，直流无刷电机的转速位置信号连接到光电耦合器PC03的输入端，光电耦合器PC03的输出端连接到单片机的外中断INTO端口。
所述的脉宽调制PWM接口电路由三极管、光电耦合器、电阻、电容组成，单片机的一个I/O端口输出的模拟PWM脉冲信号连接到一个三极管Q01的基极，该三极管的E极接电源，C极与光电耦合器PC02的输入端连接，光电耦合器PC02的输出端与由另一个三极管Q02和电阻、电容组成的充放电电路连接，充放电电路的输出连接到直流无刷电机中的IPM驱动模块信号接收端。
所述的工作电源电路输出的DC-310V电源连接到直流无刷电机的IPM功率驱动模块的电源端口，输出的DC 5V电源连接到单片机的工作电源端口及转速位置信号接受电路中光电耦合器PC03输出方电源端口，也连接到脉宽调制PWM接口电路中光电耦合器PC02输入方电源端口；工作电源电路输出的DC-15V电源连接到转速位置信号接受电路中光电耦合器PC03输入方电源端口和脉宽调制PWM接口电路中光电耦合器PC02输出方电源端口。
本实用新型的优点和积极效果是：可以在键盘上任意设定需要的电机转速，通过单片机程序的运算输出对应的脉宽调制信号给电机，电机的实际转速直观地显示在LCD显示器上，单片机程序还可以不断地比较设定转速和实际转速，按照其差值实现自动调节。同时通过电机转速换算出空调器的送风量等参数，便于空调器产品开发过程中设计效果的探索和调整，也便于空调器产品检验过程中各指标的验证。由于充分利用了单片机的软件资源，系统的硬件成本大大降低，操作、维修方便。
附图说明
图1为本实用新型一种空调器直流无刷电机自动调速、测速控制装置实施例的电路图。
具体实施方式
参见图1，一种空调器直流无刷电机自动调速、测速控制装置的实施例，包括一般直流无刷电机自动调速系统都具有的直流无刷电机位置信号接受电路2、工作电源电路1、脉宽调制PWM接口电路3，该装置中有一单片机5，所述的直流无刷电机位置信号接受电路2的输出连接到单片机5的外中断INTO端口，单片机5的一个I/O端口(本实施例中是P3.0)模拟PWM信号连接到脉宽调制PWM接口电路3的输入端，脉宽调制PWM接口电路3的输出端连接到直流无刷电机，在单片机5的另两组I/O口分别挂接着操作键盘和LCD显示器， 本实施例中P1口挂接操作键盘，P0口挂接LCD显示器，P2口的P23、P24、P25、P26、P27端用作LCD显示器的控制信号。
上述直流无刷电机的转速位置信号接受电路2由光电耦合器PC03、电阻R11、R12、电容C32组成，直流无刷电机的转速位置信号连接到光电耦合器PC03的输入端，光电耦合器PC03的输出端连接到单片机5的外中断INTO端口。
上述脉宽调制PWM接口电路3由三极管Q01、Q02、光电耦合器PC02、电阻R7、R8、R9、R10和电容E07组成，单片机5的一个I/O端口(本实施例中是P3.0)输出的模拟PWM脉冲信号连接到三极管Q01的基极，该三极管Q01的E极接电源，C极与光电耦合器PC02的输入端连接，光电耦合器PC02的输出端与由另一个三极管Q02和电阻R8、R9、R10、电容E07组成的充放电电路连接，充放电电路的输出连接到直流无刷电机中的IPM驱动模块信号接收端。
上述工作电源电路1输出的DC-310V电源连接到直流无刷电机的IPM功率驱动模块的电源端口，给IPM提供工作电源，输出的DC 5V电源连接到单片机5的工作电源端口及转速位置信号接受电路2中光电耦合器PC03输出方电源端口，也连接到脉宽调制PWM接口电路3中光电耦合器PC02输入方电源端口；工作电源电路1输出的DC-15V电源连接到转速位置信号接受电路2中光电耦合器PC03输入方电源端口和脉宽调制PWM接口电路3中光电耦合器PC02输出方电源端口。这样光电耦合器PC02、PC03与单片机连接的一方和与直流无刷电机连接的一方其工作电源分离，可以有效地防止干扰。
在实际使用时，首先在键盘上设定一需要的电机转速，单片机的程序就根据这一转速按照一定的算法在P3.0口输出具有适合脉宽的脉冲信号给脉宽调制PWM接口电路3(脉冲信号的占空比决定了电动机的转速)，经光电耦合器PC02的隔离，连接到电机内部的IPM驱动模块，由IPM模块进行功率放大后驱动直流无刷电动机运转，电动机内的位置传感器输出一脉冲信号，经位置信号接受电路2连接到单片机5的外中断INTO端口，该脉冲信号的频率反映了电动机的转速，单片机程序将该脉冲信号的频率换算成转速显示在LCD显示器上，并与设定转速进行比较，按照其差值自动调节输出给脉宽调制PWM接口电路3的脉冲信号的占空比，同时通过电机转速换算出空调器的送风量等参数显示在LCD显示器上，便于空调器产品开发过程中设计效果的探索和调整，也便于空调器产品检验过程中各指标的验证。由于充分利用了单片机的软件资源，系统的硬件成本大大降低，操作灵活、维修方便。
图1中单片机采用AT89C52，也可以采用其他型号的单片机，如C8051F系列单片机。
当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本实用新型的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1、一种空调器直流无刷电机自动调速、测速控制装置，包括：直流无刷电机位置信号接受电路(2)、工作电源电路(1)、脉宽调制PWM接口电路(3)，其特征在于：装置中有一单片机(5)，所述的直流无刷电机位置信号接受电路(2)的输出连接到单片机(5)的外中断INT0端口，单片机(5)的一个I/O端口输出模拟PWM信号连接到脉宽调制PWM接口电路(3)的输入端，脉宽调制PWM接口电路(3)的输出端连接到直流无刷电机，在单片机(5)的另两组I/O口分别挂接着操作键盘(4)和LCD显示器(6)。
2、按照权利要求1所述的一种空调器直流无刷电机自动调速、测速控制装置，其特征在于：所述的直流无刷电机的转速位置信号接受电路(2)由光电耦合器PC03、电阻、电容组成，直流无刷电机的转速位置信号连接到光电耦合器PC03的输入端，光电耦合器PC03的输出端连接到单片机(5)的外中断INT0端口。
3、按照权利要求1或2所述的一种空调器直流无刷电机自动调速、测速控制装置，其特征在于：所述的脉宽调制PWM接口电路(3)由三极管、光电耦合器、电阻、电容组成，单片机(5)的一个I/O端口输出的模拟PWM脉冲信号连接到接口电路(3)中的一个三极管Q01的基极，该三极管的E极接电源，C极与光电耦合器PC02的输入端连接，光电耦合器PC02的输出端与由另一个三极管Q02和电阻、电容组成的充放电电路连接，充放电电路的输出连接到直流无刷电机中的IPM驱动模块信号接收端。
4、按照权利要求1或2所述的一种空调器直流无刷电机自动调速、测速控制装置，其特征在于：所述的工作电源电路(1)输出的DC-310V电源连接到直流无刷电机的IPM功率驱动模块的电源端口，输出的DC 5V电源连接到单片机(5)的工作电源端口及转速位置信号接受电路(2)中光电耦合器PC03输出方电源端口，也连接到脉宽调制PWM接口电路(3)中光电耦合器PC02输入方电源端口；工作电源电路(1)输出的DC-15V电源连接到转速位置信号接受电路(2)中光电耦合器PC03输入方电源端口和脉宽调制PWM接口电路(3)中光电耦合器PC02输出方电源端口。
5、按照权利要求3所述的一种空调器直流无刷电机自动调速、测速控制装置，其特征在于：所述的工作电源电路(1)输出的DC-310V电源连接到直流无刷电机的IPM功率驱动模块的电源端口，输出的DC 5V电源连接到单片机(5)的工作电源端口及转速位置信号接受电路(2)中光电耦合器PC03输出方电源端口，也连接到脉宽调制PWM接口电路(3)中光电耦合器PC02输入方电源端口；工作电源电路(1)输出的DC-15V电源连接到转速位置信号接受电路(2)中光电耦合器PC03输入方电源端口和脉宽调制PWM接口电路(3)中光电耦合器PC02输出方电源端口。
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