CN210898988U - 一种正弦无刷直流电机隔膜泵控制器 - Google Patents

Abstract

一种正弦无刷直流电机隔膜泵控制器，涉及隔膜泵技术领域，包括主控电路；场效应管驱动控制电路，与主控电路、无刷电机连接，用于控制无刷电机的运行状态；电压检测电路，与主控电路连接，检测电路电压；电流检测电路，与主控电路连接，检测电路电流；串口通信电路，与主控电路、无刷电机连接，实现与外部的通信；本实用新型通过无刷电机取代传统的有刷电机，确保同一功率下，降低设备体积，提高工作效率，检测无刷电机霍尔位置，结合场效应管驱动控制电路，使无刷电机平稳安静的运行，无刷电机通过串口通信与外部连接，传递各种信息，实现速度调节。

Description

一种正弦无刷直流电机隔膜泵控制器

技术领域

本实用新型涉及隔膜泵技术领域，特别涉及一种正弦无刷直流电机隔膜泵控制器。

背景技术

隔膜泵又称控制泵，是执行器的主要类型，通过接受调节控制单元输出的控制信号，借助动力操作去改变流体流量。隔膜泵在控制过程中的作用是接受调节器或计算机的控制信号，改变被调介质的流量，使被调参数维持在所要求的范围内，从而达到生产过程的自动化。如果把自动调节系统与人工调节过程相比较，检测单元是人的眼睛，调节控制单元是人的大脑，那么执行单元-隔膜泵就是人的手和脚。要实现对工艺过程某一参数如温度、压力、流量、液位等的调节控制，都离不开隔膜泵。

而电机是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置，或者将一种形式的电能转换成另一种形式的电能；它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。

但目前市场上常用的隔膜泵，电机驱动多为直流有刷电机，该系统噪音大，电机启停产生火花，大功率电机体积较大，寿命限于碳刷，工作效率较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种正弦无刷直流电机隔膜泵控制器。

为克服上述问题，本实用新型提供如下技术方案：

一种正弦无刷直流电机隔膜泵控制器，包括主控电路；场效应管驱动控制电路，与主控电路、无刷电机连接，用于控制无刷电机的运行状态；电压检测电路，与主控电路连接，检测电路电压；电流检测电路，与主控电路连接，检测电路电流；串口通信电路，与主控电路、无刷电机连接，实现与外部的通信。

进一步，所述主控电路为单片机最小系统，采用FU6811L芯片U3。

进一步，所述场效应管驱动控制电路为三相驱动电路，包括第一相驱动电路、第二相驱动电路、第三相驱动电路；第一相驱动电路连接在FD6288芯片U2的第11引脚、第18引脚和第19引脚，第一相驱动电路的具体结构如下：包括电阻R4，电阻R4的第一端连接至FD6288芯片U2的第19引脚，电阻R4的第二端与二极管D3的负极、电阻R5的第一端连接，所述二极管D3的正极和电阻R5的第二端、电阻R6的第一端、场效应管Q1的第1引脚连接，场效应管Q1的第3引脚和电阻R6的第二端、场效应管Q2的第2引脚连接，且场效应管Q1的第3引脚和FD6288芯片U2的第18引脚连接，所述场效应管Q2的第1引脚和电阻R9的第一端、电阻R8的第一端、二极管D6的正极连接，且所述场效应管Q2的第3引脚和电阻R9的第二端连接，电阻R8的第二端和二极管D6的负极相连，且电阻R8的第二端和电阻R7的第一端连接，电阻R7的第二端连接至FD6288芯片U2的第11引脚，第二相驱动电路连接在FD6288芯片U2的第10引脚、第15引脚和第16引脚上，第三相驱动电路连接在FD6288芯片U2的第9引脚、第12引脚和第13引脚上；所述第二相驱动电路、第三相驱动电路和第一相驱动电路的结构相同。

进一步，所述场效应管驱动控制电路还包括自举电路，所述自举电路包括电容C8，电容C8的第一端连接至二极管D2的负极和FD6288芯片U2的第14引脚，二极管D2的正极与二极管D4的正极、二极管D5的正极连接，二极管D4的负极和电容C9的第一端连接，电容C9的第一端连接至FD6288芯片U2的第17引脚，且电容C9的第二端连接至FD6288芯片U2的第15引脚，二极管D5的负极与FD6288芯片U2的第20引脚、电容C12的第一端连接，电容C12的第二端连接至FD6288芯片U2的第18引脚。

进一步，所述第一相驱动电路、第二相驱动电路、第三相驱动电路均与自举电路相连接。

进一步，所述电压检测电路包括电容C16，电容C16的第一端和电阻R26的第一端、电阻R30的第一端连接，且电容C16的第二端和电阻R30的第二端均接地。

进一步，所述电流检测电路包括电容C14，电容C14的第一端连接至FU6811L芯片U3的第4引脚和电阻R27的第一端，电阻R27的第二端与电阻R23的第一端、运算换大器AMP0的O端连接，电阻R23的第二端与运算换大器AMP0的M端、电阻R24的第一端连接，电阻R24的第二端与电容C13的第一端、电阻R25的第一端连接，电容C13的第二端接地，所述运算换大器AMP0的P端与电阻R28的第一端、电阻R31的第一端连接，电阻R31的第二端与电容C17的第一端相连接，且电容C17的第二端接地，电阻R28的第二端与电容C15的第一端、电阻R29的第一端连接，电容C15的第二端接地，电阻R29的第二端与电阻R22的第一端连接，电阻R22的第二端接地。

进一步，所述串口通信电路包括电阻R35，电阻R35的第一端连接至FU6811L芯片U3的第22引脚，电阻R35的第二端连接至串口P3的第2引脚，串口P3的第1引脚连接至+5V，串口P3的第3引脚与电阻R36的第一端、电阻R37的第一端连接，电阻R36的第二端连接至FU6811L芯片U3的第23引脚，电阻R37的第二端连接至+5V，所述串口P3的第4引脚接地。

一种正弦无刷直流电机隔膜泵控制器，还包括电源电路，为电路提供电压；所述电源电路包括电源接口P1，电源接口P1的第1引脚与电容C2的正极、电容C3的正极、电容C4的第一端、电阻R1的第一端、MP2459芯片U1的第5引脚连接，且电容C2的负极、电容C3的负极、电容C4的第二端连接至电源接口P1的第2引脚，其中，电容C2的负极接地，电阻R1的第二端连接至MP2459芯片U1的第4引脚，所述MP2459芯片U1的第1引脚与电容C1的第一端连接，电容C1的第二端与电感L1的第一端、二极管D1的负极连接，二极管D1的正极接地，电感L1的第一端连接至MP2459芯片U1的第6引脚，且电感L1的第二端与电阻R2的第一端、电容C7的第一端、电容C5的正极、电容C6的第一端连接，电阻R2的第二端与电阻R3的第一端、电容C7的第二端、MP2459芯片U1的第3引脚连接，电阻R3的第二端、电容C5的负极、电容C6的第二端均接地，所述电容C6的第一端连接至+12V。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：通过无刷电机取代传统的有刷电机，确保同一功率下，降低设备体积，提高工作效率，检测无刷电机霍尔位置，结合场效应管驱动控制电路，使无刷电机平稳安静的运行，无刷电机通过串口通信与外部连接，传递各种信息，实现速度调节。

附图说明

图1是本实用新型的电路框架图；

图2是本实用新型中单片机及外部电路图；

图3是本实用新型中场效应管驱动控制电路图；

图4是本实用新型中电源电路图；

图5是本实用新型中电压检测电路图；

图6是本实用新型中电流检测电路图；

图7是本实用新型中串口通讯电路图；

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例：

如图1所示的一种正弦无刷直流电机隔膜泵控制器，包括主控电路；所述主控电路为单片机最小系统，采用FU6811L芯片U3；

场效应管驱动控制电路，与主控电路、无刷电机连接，用于控制无刷电机的运行状态；电压检测电路，与主控电路连接，检测电路电压；电流检测电路，与主控电路连接，检测电路电流；串口通信电路，与主控电路、无刷电机连接，实现与外部的通信；另外，还包括电源电路，为电路提供电压。

请参照图2，主控电路中，FU6811L芯片U3的第5引脚与电容C19的第一端、电阻R32的第一端、电阻R33的第一端连接，电容C19的第二端和电阻R33的第二端接地，电阻R32的第二端连接至+5V；FU6811L芯片U3的第14引脚与电容C21的第一端、二极管D11的负极相连接，且FU6811L芯片U3的第14引脚连接至+5V，电容C21的第二端和二极管D11的正极接地，且所述电容C21的第二端连接至FU6811L芯片U3的第13引脚；其余引脚连接各个功能电路模块，控制整体电路的运行。

如图3所示，所述场效应管驱动控制电路为三相驱动电路，包括第一相驱动电路、第二相驱动电路、第三相驱动电路；第一相驱动电路连接在FD6288芯片U2的第11引脚、第18引脚和第19引脚，第一相驱动电路的具体结构如下：包括电阻R4，电阻R4的第一端连接至FD6288芯片U2的第19引脚，电阻R4的第二端与二极管D3的负极、电阻R5的第一端连接，所述二极管D3的正极和电阻R5的第二端、电阻R6的第一端、场效应管Q1的第1引脚连接，场效应管Q1的第3引脚和电阻R6的第二端、场效应管Q2的第2引脚连接，且场效应管Q1的第3引脚和FD6288芯片U2的第18引脚连接，所述场效应管Q2的第1引脚和电阻R9的第一端、电阻R8的第一端、二极管D6的正极连接，且所述场效应管Q2的第3引脚和电阻R9的第二端连接，电阻R8的第二端和二极管D6的负极相连，且电阻R8的第二端和电阻R7的第一端连接，电阻R7的第二端连接至FD6288芯片U2的第11引脚，第二相驱动电路连接在FD6288芯片U2的第10引脚、第15引脚和第16引脚上，第三相驱动电路连接在FD6288芯片U2的第9引脚、第12引脚和第13引脚上；所述第二相驱动电路、第三相驱动电路和第一相驱动电路的结构相同；其中，所述场效应管驱动控制电路还包括自举电路，所述第一相驱动电路、第二相驱动电路、第三相驱动电路均与自举电路相连接。

其次，所述自举电路包括电容C8，电容C8的第一端连接至二极管D2的负极和FD6288芯片U2的第14引脚，二极管D2的正极与二极管D4的正极、二极管D5的正极连接，二极管D4的负极和电容C9的第一端连接，电容C9的第一端连接至FD6288芯片U2的第17引脚，且电容C9的第二端连接至FD6288芯片U2的第15引脚，二极管D5的负极与FD6288芯片U2的第20引脚、电容C12的第一端连接，电容C12的第二端连接至FD6288芯片U2的第18引脚；通过自举电路从而使电压升高，满足设备工作所需的稳定电压。

另外，所述场效应管驱动控制电路由三相独立半桥栅极驱动FD6288T芯片U2，且内置信号滤波低压保护，直通保护，死区时间。

参考图4可知，所述电源电路包括电源接口P1，电源接口P1的第1引脚与电容C2的正极、电容C3的正极、电容C4的第一端、电阻R1的第一端、MP2459芯片U1的第5引脚连接，且电容C2的负极、电容C3的负极、电容C4的第二端连接至电源接口P1的第2引脚，其中，电容C2的负极接地，电阻R1的第二端连接至MP2459芯片U1的第4引脚，所述MP2459芯片U1的第1引脚与电容C1的第一端连接，电容C1的第二端与电感L1的第一端、二极管D1的负极连接，二极管D1的正极接地，电感L1的第一端连接至MP2459芯片U1的第6引脚，且电感L1的第二端与电阻R2的第一端、电容C7的第一端、电容C5的正极、电容C6的第一端连接，电阻R2的第二端与电阻R3的第一端、电容C7的第二端、MP2459芯片U1的第3引脚连接，电阻R3的第二端、电容C5的负极、电容C6的第二端均接地，所述电容C6的第一端连接至+12V；实现将直流电压24V转化成+12V，给其他模块供电。

如图5所示，所述电压检测电路包括电容C16，电容C16的第一端和电阻R26的第一端、电阻R30的第一端连接，且电容C16的第二端和电阻R30的第二端均接地；由电阻分压后电容滤波组成，进入单片机采样，再通过串口通信电路输送至外部。

如图6所示，所述电流检测电路包括电容C14，电容C14的第一端连接至FU6811L芯片U3的第4引脚和电阻R27的第一端，电阻R27的第二端与电阻R23的第一端、运算换大器AMP0的O端连接，电阻R23的第二端与运算换大器AMP0的M端、电阻R24的第一端连接，电阻R24的第二端与电容C13的第一端、电阻R25的第一端连接，电容C13的第二端接地，所述运算换大器AMP0的P端与电阻R28的第一端、电阻R31的第一端连接，电阻R31的第二端与电容C17的第一端相连接，且电容C17的第二端接地，电阻R28的第二端与电容C15的第一端、电阻R29的第一端连接，电容C15的第二端接地，电阻R29的第二端与电阻R22的第一端连接，电阻R22的第二端接地；其中，电阻R22为采样电阻，经过运算放大器AMP0放大后输入单片机，得到系统电流，进行电流控制，确保精准监测工作时电路中的电流情况。

参考图7可得，所述串口通信电路包括电阻R35，电阻R35的第一端连接至FU6811L芯片U3的第22引脚，电阻R35的第二端连接至串口P3的第2引脚，串口P3的第1引脚连接至+5V，串口P3的第3引脚与电阻R36的第一端、电阻R37的第一端连接，电阻R36的第二端连接至FU6811L芯片U3的第23引脚，电阻R37的第二端连接至+5V，所述串口P3的第4引脚接地；值得一说的是，通过该电路实现与外部的通信，例如：霍尔传感器的位置信息，错误报警信息，转速调节等信息交互。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (9)

1.一种正弦无刷直流电机隔膜泵控制器，其特征在于：包括主控电路；场效应管驱动控制电路，与主控电路、无刷电机连接，用于控制无刷电机的运行状态；电压检测电路，与主控电路连接，检测电路电压；电流检测电路，与主控电路连接，检测电路电流；串口通信电路，与主控电路、无刷电机连接，实现与外部的通信。

2.根据权利要求1所述的一种正弦无刷直流电机隔膜泵控制器，其特征在于：所述主控电路为单片机最小系统，采用FU6811L芯片U3。

3.根据权利要求2所述的一种正弦无刷直流电机隔膜泵控制器，其特征在于：所述场效应管驱动控制电路为三相驱动电路，包括第一相驱动电路、第二相驱动电路、第三相驱动电路；第一相驱动电路连接在FD6288芯片U2的第11引脚、第18引脚和第19引脚，第一相驱动电路的具体结构如下：包括电阻R4，电阻R4的第一端连接至FD6288芯片U2的第19引脚，电阻R4的第二端与二极管D3的负极、电阻R5的第一端连接，所述二极管D3的正极和电阻R5的第二端、电阻R6的第一端、场效应管Q1的第1引脚连接，场效应管Q1的第3引脚和电阻R6的第二端、场效应管Q2的第2引脚连接，且场效应管Q1的第3引脚和FD6288芯片U2的第18引脚连接，所述场效应管Q2的第1引脚和电阻R9的第一端、电阻R8的第一端、二极管D6的正极连接，且所述场效应管Q2的第3引脚和电阻R9的第二端连接，电阻R8的第二端和二极管D6的负极相连，且电阻R8的第二端和电阻R7的第一端连接，电阻R7的第二端连接至FD6288芯片U2的第11引脚，第二相驱动电路连接在FD6288芯片U2的第10引脚、第15引脚和第16引脚上，第三相驱动电路连接在FD6288芯片U2的第9引脚、第12引脚和第13引脚上；所述第二相驱动电路、第三相驱动电路和第一相驱动电路的结构相同。

4.根据权利要求3所述的一种正弦无刷直流电机隔膜泵控制器，其特征在于：所述场效应管驱动控制电路还包括自举电路，所述自举电路包括电容C8，电容C8的第一端连接至二极管D2的负极和FD6288芯片U2的第14引脚，二极管D2的正极与二极管D4的正极、二极管D5的正极连接，二极管D4的负极和电容C9的第一端连接，电容C9的第一端连接至FD6288芯片U2的第17引脚，且电容C9的第二端连接至FD6288芯片U2的第15引脚，二极管D5的负极与FD6288芯片U2的第20引脚、电容C12的第一端连接，电容C12的第二端连接至FD6288芯片U2的第18引脚。

5.根据权利要求4所述的一种正弦无刷直流电机隔膜泵控制器，其特征在于：所述第一相驱动电路、第二相驱动电路、第三相驱动电路均与自举电路相连接。

6.根据权利要求1所述的一种正弦无刷直流电机隔膜泵控制器，其特征在于：所述电压检测电路包括电容C16，电容C16的第一端和电阻R26的第一端、电阻R30的第一端连接，且电容C16的第二端和电阻R30的第二端均接地。

7.根据权利要求1所述的一种正弦无刷直流电机隔膜泵控制器，其特征在于：所述电流检测电路包括电容C14，电容C14的第一端连接至FU6811L芯片U3的第4引脚和电阻R27的第一端，电阻R27的第二端与电阻R23的第一端、运算换大器AMP0的O端连接，电阻R23的第二端与运算换大器AMP0的M端、电阻R24的第一端连接，电阻R24的第二端与电容C13的第一端、电阻R25的第一端连接，电容C13的第二端接地，所述运算换大器AMP0的P端与电阻R28的第一端、电阻R31的第一端连接，电阻R31的第二端与电容C17的第一端相连接，且电容C17的第二端接地，电阻R28的第二端与电容C15的第一端、电阻R29的第一端连接，电容C15的第二端接地，电阻R29的第二端与电阻R22的第一端连接，电阻R22的第二端接地。

8.根据权利要求1所述的一种正弦无刷直流电机隔膜泵控制器，其特征在于：所述串口通信电路包括电阻R35，电阻R35的第一端连接至FU6811L芯片U3的第22引脚，电阻R35的第二端连接至串口P3的第2引脚，串口P3的第1引脚连接至+5V，串口P3的第3引脚与电阻R36的第一端、电阻R37的第一端连接，电阻R36的第二端连接至FU6811L芯片U3的第23引脚，电阻R37的第二端连接至+5V，所述串口P3的第4引脚接地。

9.根据权利要求1所述的一种正弦无刷直流电机隔膜泵控制器，其特征在于：还包括电源电路，为电路提供电压；所述电源电路包括电源接口P1，电源接口P1的第1引脚与电容C2的正极、电容C3的正极、电容C4的第一端、电阻R1的第一端、MP2459芯片U1的第5引脚连接，且电容C2的负极、电容C3的负极、电容C4的第二端连接至电源接口P1的第2引脚，其中，电容C2的负极接地，电阻R1的第二端连接至MP2459芯片U1的第4引脚，所述MP2459芯片U1的第1引脚与电容C1的第一端连接，电容C1的第二端与电感L1的第一端、二极管D1的负极连接，二极管D1的正极接地，电感L1的第一端连接至MP2459芯片U1的第6引脚，且电感L1的第二端与电阻R2的第一端、电容C7的第一端、电容C5的正极、电容C6的第一端连接，电阻R2的第二端与电阻R3的第一端、电容C7的第二端、MP2459芯片U1的第3引脚连接，电阻R3的第二端、电容C5的负极、电容C6的第二端均接地，所述电容C6的第一端连接至+12V。

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