CN209545478U - 一种直流无刷电机接口信号转换子线路板及电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种直流无刷电机接口信号转换子线路板及电机，直流无刷电机接口信号转换子线路板设置若干路端口，所述的若干路端口包括5个档位信号输入端口、PWM端口、GND2端口和R/T端口，5个档位信号输入端口分别为M1端口、M2端口、M3端口、M4端口和M5端口，M1端口和M2端口的输入信号由第一信号转换电路来转换；M3端口和M4端口的输入信号由第二信号转换电路来转换；M5端口和PWM端口的输入信号由第三信号转换电路来转换，它简化电路结构，降低制造成本，便于与客户用户端控制系统匹配信号，可以减少占用母板微处理器的输入信号端口资源。

Description

一种直流无刷电机接口信号转换子线路板及电机

技术领域：

本实用新型涉及一种直流无刷电机接口信号转换子线路板及电机。

背景技术：

见图1、图2所示，一般直流无刷电机包括电机实体和电机控制器，电机实体包括电机的定子、转子部分和电机外壳，电机控制器除了需要与电机实体匹配外，还需要与电机具体的应用系统——即用户端控制系统的控制接口匹配，因为不同的用户端控制系统匹配不同的控制信号，例如空调控制系统与洗衣机控制系统都是用户端的控制系统，两个系统的控制信号完全不一样。传统的做法是针对每一种用户端控制系统就开发一种电机及电机控制器，这样一来产生如下问题：1)电机厂家生产的电机型号非常多，不便于管理和标准化；2)浪费开发时间和研发的投入，因为每一个新的用户端控制系统都需要重新开发一款电机，增加产品的制造成本；3)重新设计需要制定新的生产工艺和认证成本，增加了投入；4)电机应用范围非常窄，不便于大范围推广应用。

为了解决上述的技术问题，现在出现了一些子母线路板对接的电机控制器，将电机控制器的主要功能电路设置在母线路板上，将多种的接口单元电路和识别电路设置在多个子线路板上，利用其中一个子线路板与母线路板对接，子线路板上的识别电路通知母线路板上的母板微处理器，由母板微处理器自动配置子线路板上的I/O口类型，从而可以通过更换不同的子线路板就可以应用不同场合，应用范围广，电机生产厂家减少电机的种类便于管理，可以减少电机的研发投入、缩短研发周期，降低产品成本，简化生产工艺，提高效率。

其具体的技术方案如图3、图4和图5所示，电机控制器包括母板微处理器、接口电路单元和识别电路，母板微处理器设置在母线路板上，接口电路单元、识别电路设置在子线路板上，通过子线路板和母线路板的对接形成电连接，识别电路将识别信号输入到母板微处理器，母板微处理器根据识别信号自动配置接口电路单元的各个I/o端口的类型。不同种类的接口电路单元匹配的识别电路输出不同的信号，形成多个不同的子线路板。母板微处理器的输出端连接功率驱动电路模块，转子位置检测电路的输出端连接母板微处理器的输入端，功率驱动电路模块和转子位置检测电路都设置在母线路板上。电源电路和模拟量检测电路也设置在母线路板上。电源电路为各部份电路供电。所述的母板微处理器是CPU或者是单片机MCU或者是数字信号处理器DSP。母线路板上设置接插端口3a，接插端口3a里面设置11路接线片，子线路板可以有多个，分别为第一子线路板、第二子线路板和第三子线路板，接插端口3a上11路接线片分别为E、N、L、M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8，各接线片的可以按如下标准定义，E、N、L三路是电源输入，M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8是用户端控制系统输入到子线路板的接口信号。在母线路板上设置有插槽1a，子线路板上设置有插接头2a，插接头2a嵌套在插槽1a里面，使子线路板与母线路板电连接起来。

但是对于多档位信号的子线路板，例如有5个档位输入信号和1个PWM信号，至少在子线路板设置6个信号转换电路来处理5个档位输入信号和1个PWM信号并且输出6路信号到母线路板，这导致子线路板电路结构复杂，制造成本偏高，制造成本大，另外还要占用母板微处理器的6个输入信号端口资源，浪费较多输入端口资源。

发明内容：

本实用新型的目的是提供一种直流无刷电机接口信号转换子线路板及电机，解决具有多路档位输入信号的子线路板电路结构复杂，制造成本高，占用较多的母板微处理器的输入信号端口资源的技术问题。

本实用新型的目的是通过下述技术方案予以实现的。

一种直流无刷电机接口信号转换子线路板，包括集成在子线路板上的若干个单元电路，子线路板用于插接在电机控制器的母线路板上匹配用户端控制系统接口信号，所述的若干个单元电路包括第一信号转换电路、第二信号转换电路、第三信号转换电路和半双工双向串行通信电路，其特征在于：子线路板与用户端控制系统连接设置若干路端口，所述的若干路端口包括5个档位信号输入端口、PWM端口、GND2端口和R/T端口，5个档位信号输入端口分别为M1端口、M2端口、M3端口、M4端口和M5端口，其中：

M1端口和M2端口的输入信号由子线路板上设置的第一信号转换电路来转换后合并为一路信号输入到母线路板；

M3端口和M4端口的输入信号由子线路板上设置的第二信号转换电路来转换后合并为一路信号输入到母线路板；

M5端口和PWM端口的输入信号由子线路板上设置的第三信号转换电路来转换后合并为一路信号输入到母线路板；其中，PWM端口用于PWM信号输入；

R/T端口，串行通信端口，该端口与子线路板上设置的半双工双向串行通信电路连接，用于电机控制器的母线路板与用户端控制系统之间传输数据；

GND2端口，该端口是由用户端控制系统为子线路板提供的公共接地端。

上述所述的第一信号转换电路是光电耦合电路，M1端口连接到第一信号转换电路的输入端，M2端口经过半波整流处理将信号频率降低一半后连接到第一信号转换电路的输入端。

上述所述的第二信号转换电路是光电耦合电路，M3端口连接到第二信号转换电路的输入端，M4端口经过半波整流处理将信号频率降低一半后连接到第二信号转换电路的输入端。

上述所述的第三信号转换电路是光电耦合电路，M5端口连接到第三信号转换电路的输入端，PWM端口经过半波整流处理将信号频率降低一半后连接到第三信号转换电路的输入端。

上述所述的M1端口或M2端口或M3端口或M4端口或M5端口的输入档位信号的规格满足条件如下：电压24VAC，输入电压的频率范围是：50Hz－60Hz。

上述的PWM端口输入的PWM信号的规格满足条件如下：电压范围：12VDC－24VDC，输入电压的频率范围是80Hz－120Hz。

上述的若干个单元电路还包括电源转换电路，M1端口或M2端口或M3端口或M4端口或M5端口的其中一个端口连接到电源转换电路的输入端，电源转换电路的输出端Vcc为半双工双向串行通信电路提供供电电源。

上述所述的母线路板为子线路板提供+3.3V直流输入电源和提供接地端GND1。

上述所述的若干个单元电路还包括身份识别电路，身份识别电路向母线路板提供识别子线路板类型的识别信号BSEL。

一种电机，包括电机控制器和电机本体，电机本体包括定子组件、转子组件和电机外壳，电机控制器包括母线路板和子线路板，母线路板包括母板微处理器、逆变电路、电源电路和检测电路，其特征在于：子线路板是上述所述的直流无刷电机接口信号转换子线路板。

本实用新型与现有技术相比，具有如下效果：

1、本实用新型的子线路板针对5个档位信号输入端口和1个PWM端口，只用第一信号转换电路、第二信号转换电路、第三信号转换电路等3个单元电路进行处理，简化电路结构，降低制造成本，便于与客户用户端控制系统匹配信号；另外，第一信号转换电路只有1路信号输入到母线路板，第二信号转换电路只有1路信号输入到母线路板，第三信号转换电路只有1路信号输入到母线路板，这样一来可以减少占用母板微处理器的输入信号端口资源。

2、本实用新型的其它优点在实施例部分展开详细描述。

附图说明：

图1是传统电机控制器与用户端控制系统的接线图；

图2是传统电机控制器的原理方框图；

图3是传统电机控制器的采用子母线路板的原理示意图；

图4是传统电机控制器的母线路板的外观示意图；

图5是传统电机控制器的子线路板的外观示意图；

图6是本实用新型的实施例一的子线路板的电路方框图；

图7是图6对应的第一部分局部电路图；

图8是图6对应的第二部分局部电路图；

图9是图6对应的第三部分局部电路图；

图10是本实用新型的实施例二的电路方框图。

具体实施方式：

下面通过具体实施例并结合附图对本实用新型作进一步详细的描述：

实施例一：

如图6、图7、图8和图9所示，一种直流无刷电机接口信号转换子线路板，包括集成在子线路板上的若干个单元电路，子线路板用于插接在电机控制器的母线路板上匹配用户端控制系统接口信号，所述的若干个单元电路包括第一信号转换电路1、第二信号转换电路2、第三信号转换电路3和半双工双向串行通信电路，其特征在于：子线路板与用户端控制系统连接设置若干路端口，所述的若干路端口包括5个档位信号输入端口、PWM端口、GND2端口和R/T端口，5个档位信号输入端口分别为M1端口、M2端口、M3端口、M4端口和M5端口，其中：

M1端口和M2端口的输入信号由子线路板上设置的第一信号转换电路1来转换后合并为一路信号输入到母线路板；第一信号转换电路1是光电耦合电路，主要包括光电耦合芯片U401、电阻R401、电阻R421、电容C401等，M1端口的档位信号输入到光电耦合芯片U401的输入端，M2端口的档位信号先经过半波整流8处理后使频率降低一半后输入到光电耦合芯片U401的输入端，所述的M1端口或M2端口输入的档位信号的规格满足条件如下：电压24VAC，输入电压的频率范围是：50Hz－60Hz，光电耦合芯片U401处理档位输入信号后送到母板微处理器，通过频率的鉴别可以判断出是M1端口的档位信号还是M2端口的档位信号；

M3端口和M4端口的输入信号由子线路板上设置的第二信号转换电路2来转换后合并为一路信号输入到母线路板的信号；第二信号转换电路2是光电耦合电路，主要包括光电耦合芯片U402、电阻R402、电阻R419、电容C402等，M3端口的档位信号输入到光电耦合芯片U402的输入端，M4端口的档位信号先经过半波整流8处理后使频率降低一半后输入到光电耦合芯片U402的输入端，所述的M3端口或M4端口输入的档位信号的规格满足条件如下：电压24VAC，输入电压的频率范围是：50Hz－60Hz，光电耦合芯片U402处理档位输入信号后送到母板微处理器，通过频率的鉴别可以判断出是M3端口的档位信号还是M4端口的档位信号；

M5端口和PWM端口的输入信号由子线路板上设置的第三信号转换电路3来转换后合并为一路信号输入到母线路板；其中，PWM端口用于PWM信号输入；第三信号转换电路3是光电耦合电路，主要包括光电耦合芯片U403、电阻R403、电阻R417、电容C403等，M5端口的档位信号输入到光电耦合芯片U403的输入端，PWM端口的档位信号先经过半波整流8处理后使频率降低一半后输入到光电耦合芯片U403的输入端，所述的M5端口输入的档位信号的规格满足条件如下：电压24VAC，输入电压的频率范围是：50Hz－60Hz，光电耦合芯片U403处理档位输入信号后送到母板微处理器，通过频率的鉴别可以判断出是M5端口的档位信号还是PWM端口的档位信号；

另外，图8中利用M5端口的档位信号(电压24VAC，输入电压的频率范围是：50Hz－60Hz)通过电源转换电路7得到一个直流DC电源Vcc，直流DC电源Vcc为半双工双向串行通信电路5供电，当然利用M1端口或者M2端口或者M3端口或者M4端口的档位信号也可以作为电源转换电路7的输入端。

R/T端口，串行通信端口，该端口与子线路板上设置的半双工双向串行通信电路5连接，用于电机控制器的母线路板与用户端控制系统之间传输数据；

GND2端口，该端口是由用户端控制系统为子线路板提供的公共接地端。

本实用新型的子线路板针对5个档位信号输入端口和1个PWM端口，只用第一信号转换电路1、第二信号转换电路2、第三信号转换电路3等3个单元电路进行处理，简化电路结构，降低制造成本，便于与客户用户端控制系统匹配信号；另外，第一信号转换电路1的输出信号通过一个端口输入到母线路板，第二信号转换电路2的输出信号通过一个端口输入到母线路板，第三信号转换电路3的输出信号通过一个端口输入到母线路板，这样一来可以减少占用母板微处理器的输入信号端口资源。

所述的第一信号转换电路1是光电耦合电路，M1端口连接到第一信号转换电路的输入端，M2端口经过半波整流8处理将信号频率降低一半后连接到第一信号转换电路1的输入端。

所述的第二信号转换电路2是光电耦合电路，M3端口连接到第二信号转换电路2的输入端，M4端口经过半波整流8处理将信号频率降低一半后连接到第二信号转换电路2的输入端。

所述的第三信号转换电路3是光电耦合电路，M5端口连接到第三信号转换电路3的输入端，PWM端口经过半波整流8处理将信号频率降低一半后连接到第三信号转换电路3的输入端。

所述的M1端口或M2端口或M3端口或M4端口或M5端口的输入档位信号的规格满足条件如下：电压24VAC，输入电压的频率范围是：50Hz－60Hz。

所述的PWM端口输入的PWM信号的规格满足条件如下：电压范围：12VDC－24VDC，输入电压的频率范围是80Hz－120Hz。

上述的若干个单元电路还包括电源转换电路，M1端口或M2端口或M3端口或M4端口或M5端口的其中一个端口连接到电源转换电路7的输入端，电源转换电路的输出端Vcc为半双工双向串行通信电路5提供供电电源，使用方便，无需用户端控制系统提供电源。

上述的母线路板为子线路板提供+3.3V直流输入电源和提供接地端GND1，简化子线路板的电路结构。

上述的若干个单元电路还包括身份识别电路6，身份识别电路6向母线路板提供识别子线路板类型的识别信号BSEL，实用方便。

实施例二：

如图10所示，一种电机，包括电机控制器和电机本体，电机本体包括定子组件、转子组件和电机外壳，电机控制器包括母线路板和子线路板，母线路板包括母板微处理器、逆变电路、电源电路和检测电路，其特征在于：子线路板是实施例一所述的直流无刷电机接口信号转换子线路板。

上述实施例为本实用新型的较佳实施方式，但本实用新型的实施方式不限于此，其他任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种直流无刷电机接口信号转换子线路板，包括集成在子线路板上的若干个单元电路，子线路板用于插接在电机控制器的母线路板上匹配用户端控制系统接口信号，所述的若干个单元电路包括第一信号转换电路、第二信号转换电路、第三信号转换电路和半双工双向串行通信电路，其特征在于：子线路板与用户端控制系统连接设置若干路端口，所述的若干路端口包括5个档位信号输入端口、PWM端口、GND2端口和R/T端口，5个档位信号输入端口分别为M1端口、M2端口、M3端口、M4端口和M5端口，其中：

M1端口和M2端口的输入信号由子线路板上设置的第一信号转换电路来转换后合并为一路信号输入到母线路板；

M3端口和M4端口的输入信号由子线路板上设置的第二信号转换电路来转换后合并为一路信号输入到母线路板；

M5端口和PWM端口的输入信号由子线路板上设置的第三信号转换电路来转换后合并为一路信号输入到母线路板；其中，PWM端口用于PWM信号输入；

R/T端口，串行通信端口，该端口与子线路板上设置的半双工双向串行通信电路连接，用于电机控制器的母线路板与用户端控制系统之间传输数据；

GND2端口，该端口是由用户端控制系统为子线路板提供的公共接地端。

2.根据权利要求1所述的一种直流无刷电机接口信号转换子线路板，其特征在于：所述的第一信号转换电路是光电耦合电路，M1端口连接到第一信号转换电路的输入端，M2端口经过半波整流处理将信号频率降低一半后连接到第一信号转换电路的输入端。

3.根据权利要求2所述的一种直流无刷电机接口信号转换子线路板，其特征在于：所述的第二信号转换电路是光电耦合电路，M3端口连接到第二信号转换电路的输入端，M4端口经过半波整流处理将信号频率降低一半后连接到第二信号转换电路的输入端。

4.根据权利要求3所述的一种直流无刷电机接口信号转换子线路板，其特征在于：所述的第三信号转换电路是光电耦合电路，M5端口连接到第三信号转换电路的输入端，PWM端口经过半波整流处理将信号频率降低一半后连接到第三信号转换电路的输入端。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种直流无刷电机接口信号转换子线路板，其特征在于：M1端口或M2端口或M3端口或M4端口或M5端口的输入档位信号的规格满足条件如下：电压24VAC，输入电压的频率范围是：50Hz－60Hz。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的一种直流无刷电机接口信号转换子线路板，其特征在于：PWM端口输入的PWM信号的规格满足条件如下：电压范围：12VDC－24VDC，输入电压的频率范围是80Hz－120Hz。

7.根据权利要求1或2或3或4所述的一种直流无刷电机接口信号转换子线路板，其特征在于：若干个单元电路还包括电源转换电路，M1端口或M2端口或M3端口或M4端口或M5端口的其中一个端口连接到电源转换电路的输入端，电源转换电路的输出端Vcc为半双工双向串行通信电路提供供电电源。

8.根据权利要求7所述的一种直流无刷电机接口信号转换子线路板，其特征在于：母线路板为子线路板提供+3.3V直流输入电源和提供接地端GND1。

9.根据权利要求7所述的一种直流无刷电机接口信号转换子线路板，其特征在于：若干个单元电路还包括身份识别电路，身份识别电路向母线路板提供识别子线路板类型的识别信号BSEL。

10.一种电机，包括电机控制器和电机本体，电机本体包括定子组件、转子组件和电机外壳，电机控制器包括母线路板和子线路板，母线路板包括母板微处理器、逆变电路、电源电路和检测电路，其特征在于：子线路板是权利要求1至9任意一项所述的直流无刷电机接口信号转换子线路板。