CN203151422U

CN203151422U - 步进电机控制电路及包括该控制电路的空调器

Info

Publication number: CN203151422U
Application number: CN 201320081281
Authority: CN
Inventors: 李相军; 宋艳凤; 董金盛
Original assignee: Haier Group Corp; Qingdao Haier Technology Co Ltd
Current assignee: Haier Group Corp; Qingdao Haier Technology Co Ltd
Priority date: 2013-02-21
Filing date: 2013-02-21
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2023-02-21

Abstract

本实用新型涉及一种步进电机控制电路，及包括该控制电路的空调器，控制电路包括依次连接的主控单元、两组步进电机驱动电路组和对应的步进电机组，所述主控单元用于生成具有一定相位差的脉冲控制信号依次控制上述两组步进电机驱动电路组驱动对应的步进电机组。空调器包括上述电路，通过一主控单元同时控制多台步进电机，通过将多台步进电机分为两组，并输出具有相位差的脉冲控制信号，实现多台步进电机的功率平衡。

Description

步进电机控制电路及包括该控制电路的空调器

技术领域

本实用新型涉及一种步进电机控制电路及包括该控制电路的空调器。

背景技术

步进电动机是一种将脉冲控制信号变换成相应的角位移（或线位移）的电磁装置，是一种特殊的电动机。一般电动机都是连续转动的，而步进电动机则有定位和运转两种基本状态，当有脉冲控制信号输入时步进电动机一步一步地转动，每接收一个脉冲控制信号，步进电动对应转过一定的角度。

目前空调器室内机的摆风通常采用步进电机来驱动，下面以四相步进电机步为例说明其工作状态，如图1所示的四相步进电机的工作原理示意图，启动后，依据脉冲控制信号，开关SB接通电源，开关SA、SC、SD断开，B相磁极和转子的0、3号齿对齐，同时，转子的1、4号齿与C、D相绕组磁极产生错齿，转子的2、5号齿与D、A相绕组磁极产生错齿。而后，开关SC接通电源，SB、SA、SD断开，由于C相绕组的磁力线和转子的1、4号齿之间磁力线的作用，使转子转动，转子的1、4号齿与C相绕组的磁极对齐。而转子的0、3号齿与A、B相绕组产生错齿，转子的2、5号齿与A、D相绕组磁极产生错齿。依次类推，A、B、C、D四相绕组轮流供电，则转子便沿着A、B、C、D方向转动。

四相步进电机按照通电顺序的不同，可分为单四拍（即各相通电顺序为A→B→C→D→A）、双四拍（即各相通电顺序为AB→BC→CD→DA→AB）、四相八拍（即各相通电顺序为A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A）三种工作方式。单四拍与双四拍的步距角相等，但单四拍的转动力矩小。四相八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半，因此，四相八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。

空调器室内机通常设置至少2组成对的步进电机，如驱动上下摆风的一对电机、驱动左右摆风的一对电机。当使用多个步进电机时，采用四相八拍工作方式存在下述问题，针对不同数量的步进电机需要多个控制终端，且多个控制终端之间的协同工作难以做到统一，例如出现在某一时刻出现所有步进电机均为两相通电，而另一时刻单相通电，由此便会造成多个步进电机功率叠加的情况，造成电源负载不均衡，即某一时刻电源的负载电流较大，而另一时刻电源的负载电流较小，例如步进电机的数量为N，内阻为200Ω，其驱动电压为12V，则得出其工作电流为60mA，则可能出现负载电流差值为60mA*2*N-60mA*1*N，易导致空调器损坏。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于，提供一种步进电机控制电路及包括该控制电路的空调器，通过一主控单元同时控制多台步进电机，通过将多台步进电机分为两组，并输出具有相位差的脉冲控制信号，实现多台步进电机的功率平衡。

为实现上述目的，本实用新型提供的一种步进电机控制电路，包括依次连接的主控单元、两组步进电机驱动电路组和对应的步进电机组，

所述主控单元用于生成具有一定相位差的脉冲控制信号依次控制上述两组步进电机驱动电路组驱动对应的步进电机组。

由上，通过一主控单元同时控制多台步进电机，通过将多台步进电机分为两组，并输出具有相位差的脉冲控制信号，实现多台步进电机的功率平衡。

可选的，所述主控单元为包括型号为SPMC75F2413A芯片的电路。

可选的，所述步进电机驱动电路组为包括型号为ULN2003芯片的电路，ULN2003芯片的脉冲控制信号输入端口与主控单元中SPMC75F2413A芯片的脉冲控制信号输出端口连接。

可选的，所述步进电机组中的步进电机为四相八拍步进电机。

可选的，所述电机接口的脉冲控制信号接收端口与所述步进电机驱动电路组中ULN2003芯片的的驱动输出端口连接。

另外，本实用新型还提供一种空调器，包括上述步进电机控制电路。

可选的，还包括检测单元，用于检测空调器的运行状态信息以及环境信息；

所述主控单元与检测单元连接，还用于将所述运行状态信息以及环境信息进行编码；

通信单元，与主控单元连接，用于所述运行状态信息以及环境信息输出。

附图说明

图1表示四相步进电机的工作原理示意图；

图2表示本实用新型空调器结构示意图；

图3表示步进电机控制电路的电路原理图。

具体实施方式

根据本实用新型的一个优选实施方式，图2所示，空调器包括主控单元10，与主控单元10分别连接的步进电机驱动电路组11、通信单元13、检测单元14和执行单元15，以及与步进电机驱动电路组11连接的步进电机组12。另外，还包括供电单元（未图示），分别与上述单元连接进行供电。

其中，主控单元10和步进电机驱动电路组11组成步进电机控制电路，由主控单元10向步进电机驱动电路组11输出不同的脉冲控制信号，由步进电机驱动电路组11驱动步进电机组12运行，使步进电机组12中的各个步进电机达到功率平衡。

主控单元10用于依据步进电机的数量，依次输出具有一定相位差的脉冲控制信号至步进电机驱动电路组11，由步进电机驱动电路组11依据所述脉冲控制信号对应驱动步进电机组12运行。

以正转为例，主控单元10检测其端口所连接的步进电机的数量，若所需驱动的步进电机数量为N，则主控单元10将上述步进电机分为两组，每组数量为N/2。针对第一组步进电机，如表1所示，主控单元10输出第一脉冲控制信号，控制第一组步进电机的各相通电顺序为A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A；针对第二组步进电机，如表2所示，主控单元10所输出的第二脉冲控制信号相对于第一脉冲控制信号具有相位差，使其相位互补，控制第二组步进电机的各相通电顺序为AB→B→BC→C→CD→D→DA→A→AB。由此，第一、二两组步进电机在相同时刻的功率达到平衡。即两组步进电机的电流差为（60mA*2*N/2+60mA*1*N/2）-（60mA*1*N/2+60mA*2*N/2）=0。需要说明的是，若N为双数，则每组步进电机数量为N/2；若N为单数，则两组步进电机数量的差为1，以使负载的电流差最小。

正转时序	脉冲信号	脉冲信号	脉冲信号	脉冲信号
					1	0	0	0	1
2	0	0	1	1
					3	0	0	1	0
4	0	1	1	0
					5	0	1	0	0
6	1	1	0	0
					7	1	0	0	0
8	1	0	0	1

表1

正转时序	脉冲信号	脉冲信号	脉冲信号	脉冲信号
					1	0	0	1	1
2	0	0	1	0
					3	0	1	1	0
4	0	1	0	0
					5	1	1	0	0
6	1	0	0	0
					7	1	0	0	1
8	0	0	0	1

表2

所述步进电机驱动电路组11用于依据主控单元10所输出的脉冲信号将电流进行放大处理。较佳的，步进电机驱动电路组11可选择高耐压、大电流复合晶体管阵列，例如图3所示，步进电机驱动电路组11的功能通过包括型号为ULN2003芯片的电路实现，ULN2003芯片的脉冲控制信号输入端口（端口1~端口7）分别连接主控单元10的脉冲控制信号输出端口，ULN2003芯片的驱动输出端口（端口10~端口16）分别连接步进电机组12。所述ULN2003芯片的数量依据步进电机组12中步进电机的数量而定，至少为两组，本实施例中ULN2003芯片的数量为三组。

步进电机组12包括4个步进电机分别对应连接图3中的CN1~CN4接口，上述4个步进电机对应空调器室内机的上、下、左、右四个摆风，CN1~CN4接口的信号接收端口分别与3个ULN2003芯片的驱动输出端口连接；CN1~CN4接口的电源端口连接12V电源。

所述通信单元13用于接收用户的控制信息，以及将空调器的运行状态信息以及环境信息输出。所述通信单元13包括红外通信单元、WIFI通信单元等，不再赘述。

检测单元14包括环境监测模块和空调状态检测模块。其中，环境监测模块用于检测室内温湿度、室外温湿度。空调状态检测模块用于采集空调的当前状态信息，例如，当前空调是否开机，如果开机，具体运行模式是高风或低风等。上述检测单元14属于现有技术，可通过现有硬件实现，例如环境监测模块可通过温湿度传感器实现，空调状态检测模块可通过包括型号为S3F84I9的芯片的电路实现，不再赘述。

主控单元10还用于识别通信单元13所接收的控制信息，并控制执行单元15进行相应操作（包括风机转速和比例阀开度等），以及将检测单元14所检测的室内温湿度、室外温湿度以及空调的当前状态信息进行编码，输出至通信单元13。所述主控单元10的功能可通过包括型号为SPMC75F2413A的电路实现。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种步进电机控制电路，其特征在于，包括依次连接的主控单元（10）、两组步进电机驱动电路组（11）和对应的步进电机组（12），

所述主控单元（10）用于生成具有一定相位差的脉冲控制信号依次控制上述两组步进电机驱动电路组（11）驱动对应的步进电机组（12）。

2.根据权利要求1所述的步进电机控制电路，其特征在于，所述主控单元（10）为包括型号为SPMC75F2413A芯片的电路。

3.根据权利要求2所述的步进电机控制电路，其特征在于，所述步进电机驱动电路组（11）为包括型号为ULN2003芯片的电路，ULN2003芯片的脉冲控制信号输入端口与主控单元（10）中SPMC75F2413A芯片的脉冲控制信号输出端口连接。

4.根据权利要求3所述的步进电机控制电路，其特征在于，所述步进电机组（12）中的步进电机为四相八拍步进电机。

5.根据权利要求4所述的步进电机控制电路，其特征在于，所述电机接口的信号接收端口与所述步进电机驱动电路组（11）中ULN2003芯片的驱动输出端口连接。

6.一种空调器，其特征在于，包括权利要求1-5所述的步进电机控制电路。

7.根据权利要求6所述的空调器，其特征在于，

还包括检测单元（14），用于检测空调器的运行状态信息以及环境信息；

所述主控单元（10）与检测单元（14）连接，还用于将所述运行状态信息以及环境信息进行编码；

通信单元（13），与主控单元（10）连接，用于所述运行状态信息以及环境信息输出。