CN214045489U - 一种用于干手机的控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于干手机的控制系统，它包括：MCU控制单元、整流电路、辅助电源电路、红外感应和加热功能切换电路、调试和下载口电路、转子位置信号检测电路、限电流保护电路、过流保护电路、两相不对称半桥电路、加热丝控制电路、加热丝、两相开关磁阻电机、母线电压检测电路、温度检测电路以及LED显示控制电路。本实用新型提供一种用于干手机的控制系统，它采用两相开关磁阻电机组成的控制系统，电磁辐射干扰小，运行稳定，体积更小。

Description

一种用于干手机的控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种用于干手机的控制系统。

背景技术

目前，现有的干手机控制系统大多使用串激电机方案，系统寿命端，电磁辐射干扰大，运行不稳定，容易产生污染环境粉尘。使用三相无刷直流永磁电机的干手机控制系统，需要控制三个线圈的开通和关断，由于使用的功率管数量多，导致控制器的体积过大。使用无刷直流永磁电机的干手机控制系统，需要使用永磁材料制造转子，导致转子在运行过程中容易吸附铁质粉尘类等杂物，造成电机卡死。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种用于干手机的控制系统，它采用两相开关磁阻电机组成的控制系统，电磁辐射干扰小，运行稳定，体积更小。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种用于干手机的控制系统，它包括：

两相开关磁阻电机，两相开关磁阻电机在两相不对称半桥电路的驱动下旋转；

加热丝，加热丝安装在干手机的风道上，在加热丝控制电路驱动下加热干手机吸入的空气；

MCU控制单元，MCU控制单元用于根据接收的各种感测信息以及输入信息对干手机进行控制；

电源电路，电源电路用于将输入到干手机的市电转换为供干手机控制系统所包含的各个模块使用的电源；

加热丝控制电路，加热丝控制电路根据MCU控制单元发送的加热指令控制加热丝的电源接通或断开，若加热丝有不能工作的故障，加热丝控制电路将故障信号传输出给MCU控制单元；

红外感应电路，红外感应电路用于接收红外感应器的信号，用户将手放置到干手机出风口感应区时，将信号传输到MCU控制单元；

加热功能切换电路，加热功能切换电路用于切换加热或不加热的功能，将干手机面板的加热功能切换按键的信号传输给MCU主控单元；

两相不对称半桥电路，两相不对称半桥电路用于在MCU控制单元的控制下将使两相开关磁阻的线圈导通或关断。

进一步，一种用于干手机的控制系统包括母线电压检测电路，母线电压检测电路用于将整流电路产生的直流电转换成MCU控制单元可以检测的低电压信号并传输给 MCU控制单元。

进一步，一种用于干手机的控制系统包括温度检测电路，温度检测电路将检测到的安装在干手机出风口的温度传感器的温度信号传输给MCU控制单元。

进一步，一种用于干手机的控制系统包括LED显示控制电路，LED显示控制电路用于在MCU控制单元的控制下使安装在干手机上的LED灯点亮或熄灭，不同的点亮或熄灭的频率对应不同的故障，以便于检查或维修。

进一步，电源电路包括：

整流电路，整流电路用于将输入到干手机的市电转化为直流电；

辅助电源电路，辅助电源电路用于将整流电路产生的直流电转化为供干手机控制系统所包含的各个组件供电的不同电压值。

进一步，一种用于干手机的控制系统包括调试和下载口电路，调试和下载口电路用于调试和烧写程序。

进一步，一种用于干手机的控制系统包括限电流保护电路，限电流保护电路用于将检测到的电机线圈绕组的电流放大后与第一设定值比较后传输给MCU控制单元，MCU 控制单元根据比较后的结果确定两相开关磁阻电机线圈的导通或关断。

进一步，一种用于干手机的控制系统包括过流保护电路，过流保护电路用于将放大后的电机线圈绕组的电流与第二设定值比较后传输给MCU控制单元，若电流在规定时间内没有低于第二设定值，则MCU控制单元使电机停止工作并通过LED灯显示相应的故障信号。

进一步，一种用于干手机的控制系统包括转子位置信号检测电路，转子位置信号检测电路用于将接收到的电机转子的位置信号传输出给MCU控制单元。

进一步，两相不对称半桥电路包括半桥电路模块和功率管电路模块，半桥驱动电路模块包括A相半桥驱动模块和B相半桥驱动模块，功率管电路模块包括A相功率管驱动模块和B相功率管驱动模块。

采用了上述技术方案，本实用新型具有以下的有益效果：

1、相比于使用串激电机方案的干手机控制系统，由开关磁阻电机组成的电机系统寿命长，运行可靠，不产生污染环境粉尘、制造工艺简单。

2、相比于使用三相无刷直流永磁电机的干手机控制系统，由两相开关磁阻电机组成的控制系统，只需要控制两个线圈的开通和关断，不需要控制三个线圈的开通和关断，减少了功率管的数量，缩小了控制器的体积，所以开关磁阻电机组成的干手机控制系统成本低、制造工艺简单。

3、相比于使用无刷直流永磁电机的干手机控制系统，由两相开关磁阻电机组成的控制系统，由于没有使用永磁材料制造转子，所以两相开关磁阻电机的转子不会吸附铁质粉尘类等杂物造成电机卡死的风险。

附图说明

图1为本实用新型的一种用于干手机的控制系统的原理框图；

图2为本实用新型的MCU控制单元的电路图；

图3为本实用新型的红外感应和加热功能切换电路的电路图；

图4为本实用新型的LED显示控制电路的电路图；

图5为本实用新型的两相不对称半桥电路的电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示，一种用于干手机的控制系统，它包括：MCU控制单元、整流电路、辅助电源电路、红外感应和加热功能切换电路、调试和下载口电路、转子位置信号检测电路、限电流保护电路、过流保护电路、两相不对称半桥电路、加热丝控制电路、加热丝、两相开关磁阻电机、母线电压检测电路、温度检测电路以及LED显示控制电路。

如图2所示，MCU控制单元，MCU控制单元用于根据接收的各种感测信息以及输入信息对干手机进行控制；MCU芯片采用直流3.3V供电，MCU芯片上设置有第一I/O 口～第十九I/O口、程序调试和烧写口SWCLK和SWDIO，I/O口与上述各电路相连。

如图1所示，加热丝安装在干手机的风道上，在加热丝控制电路驱动下加热干手机吸入的空气。加热丝控制电路根据MCU控制单元发送的加热指令控制加热丝的电源接通或断开，若加热丝有不能工作的故障，加热丝控制电路将故障信号传输出给MCU控制单元。

如图5所示，两相开关磁阻电机在两相不对称半桥电路的驱动下旋转。两相不对称半桥电路用于在MCU控制单元的控制下将使两相开关磁阻的线圈导通或关断。如图5 所示，两相不对称半桥电路包括半桥电路模块和功率管电路模块，半桥驱动电路模块包括A相半桥驱动模块和B相半桥驱动模块，功率管电路模块包括A相功率管驱动模块和B相功率管驱动模块，A相半桥驱动模块的电路a1和B相半桥驱动模块b1的电路相同，A相功率管驱动模块的电路a2和B相功率管驱动模块的电路b2相同。

如图5所示，A相半桥驱动模块包括8个电阻、四个电容、两个二极管、一个驱动芯片，驱动芯片U4的管脚1与辅助电源的15V电压输出端VCC15V相接，电阻R90 一端作为A+的信号输入端，电阻R90另一端与驱动芯片U4的管脚2和电容C42的一端相接，电容C42的另一端与GND相接，电阻R91一端作为A－的信号输入端，电阻 R91另一端与驱动芯片U4的管脚3和电容C43的一端相接，电容C43的另一端与GND 相接，电容C28的一端与VCC15V相接，电容C28另一端与GND相接，自举二极管 D11的正极与电阻R55串联后与VCC15V相接，自举二极管D11的负极与驱动芯片U4 的管脚8和自举电容C31的一端相接，自举电容C31的另一端与驱动芯片的管脚6相接，二极管D12正极与电阻R56串联后与A相功率管驱动模块的功率管T1的门极相接，电阻R57的一端与二极管D12的负极相接，电阻R57另一端与A相功率管驱动模块的功率管T1的门极和电阻R58的一端相接，电阻R58的另一端与驱动芯片U4的管脚5 相接，电阻R59的一端与驱动芯片U4的管脚5相接，电阻R59的另一端与电阻R60 的一端、A相功率管驱动模块的功率管T2的门极相接，电阻R60的另一端与检流电阻的一端相接。其中A+的信号输入端与MCU控制单元的第十三I/O口相接，A－的信号输入端与MCU控制单元的第十I/O口相接。

如图5所示，A相功率管驱动模块包括两个功率管、两个二极管、两个电容，功率管T1的门极与电阻R58的一端和R57的另一端相接，功率管T1的发射极与电阻R58 的另一端、驱动芯片的管脚6、快恢复二极管FWD2的负极、电容C48的一端、电机A 相线圈的一端相接，功率管的集电极与整流电路的母线电压输入端Vmx、快恢复二极管 FWD1的负极、电容C34的一端相接，快恢复二极管FWD2的正极与GND相接，电容 C48与的另一端与GND相接，功率管T2的门极与电阻R59的另一端、电阻R60的一端相接，功率管T2的发射极与电阻R60的另一端、检流电阻R73的一端相接，检流电阻R73处为检流电阻压降输出口Vyj。其中电容C34和电容C48安装在功率管T1附近。

如图5所示，A相半桥驱动模块和B相半桥驱动模块中使用了电容C42、电容C43、电容C44、电容C45，电容C42可以抑制MCU控制单元的第十三I/O口到A+信号输入端的传输出过程中产生的干扰信号，电容C43可以抑制MCU控制单元的第十I/O口到 A－信号输入端的传输出过程中产生的干扰信号，电容C44可以抑制MCU控制单元的第十四I/O口到B+信号输入端的传输出过程中产生的干扰信号，电容C45可以抑制MCU 控制单元的第十一I/O口到A+信号输入端的传输出过程中产生的干扰信号，防止功率管误导通。

如图5所示，A相半桥驱动模块使用了二极管D12、电阻R56(D14、R62)，可以使功率管T1快速的关断，降低功率管T1的功耗和温升；B相半桥驱动模块使用了二极管D14、电阻R62，可以使功率管T2快速的关断，降低功率管T2的功耗和温升。

如图5所示，与现有的功率拓扑电路相比，A相功率管驱动模块中使用了安装在功率管T1附近的电容C34和电容C48，B相功率管驱动模块中使用了安装在功率管T2 附近的电容C35和电容C49，可以有效的抑制系统产生的辐射干扰(GB4343.1-2018， 4.1.2.2)，通过试验的方法可以调整电容C34、电容C48、电容C35、电容C49的容量值，可以使系统产生的辐射干扰值降到最低，本实施例中C34和C35为1.5uF，C48和C49 为0.012uF。

如图1所示，电源电路用于将输入到干手机的市电转换为供干手机控制系统所包含的各个模块使用的电源；电源电路包括：

整流电路，整流电路用于将输入到干手机的市电转化为直流电；

辅助电源电路，辅助电源电路用于将整流电路产生的直流电转化为供干手机控制系统所包含的各个组件供电的不同电压值。

如图3所示，红外感应电路用于接收红外感应器的信号，用户将手放置到干手机出风口感应区时，将信号传输到MCU控制单元；红外感应电路包括红外传感器的接入端(CN7的pin5脚)、电阻R23、电阻R24、电阻R105、三极管Q4、三极管Q5、电容 C10、电容C11、红外信号输出端RX、红外信号控制端RT组成的红外接收电路。其中红外传感器的接入端(CN7的pin5脚)与干手机上的红外传感器信号输出相接(未示出)，红外信号输出端与MCU控制单元的第四I/O口相接，红外信号控制端与MCU控制单元的第六I/O口相接。

为了防止红外传感器受到干扰而使系统误动作，MCU控制单元的MCU芯片内部程序进行了如下设定：MCU控制单元的第六I/O口通过红外控制端向三极管Q5的基极发送固定频率的方波信号，当三极管Q5的基极为高电平时，检测与红外信号输出端相接的MCU控制单元的第四I/O口是否为低电平，如果是红外信号输出端是低电平，则认为红外感应器感应到物体，如果是红外信号输出端是高电平，则认为红外感应器没有感应到物体。

如图3所示，加热功能切换电路用于切换加热或不加热的功能，将干手机面板的加热功能切换按键的信号传输给MCU主控单元；图3中，JR1为加热功能指示接收端， JR2为加热功能切换信号。

如图1所示，母线电压检测电路用于将整流电路产生的直流电转换成MCU控制单元可以检测的低电压信号并传输给MCU控制单元；本实施例中，整流电路产生的直流电是311V左右，通过分压电路将电压转换成0～3.3V范围内，以便于MCU能进行检测。设置母线电压检测电路的目的是通过检测市电过低或过高时产生报警，该系统在市电过低或过高时停止工作，保护系统。

如图1所示，温度检测电路将检测到的安装在干手机出风口的温度传感器的温度信号传输给MCU控制单元；温度过高时降低加热丝的加热功率，温度过低时增大加热丝的加热功率，使用户得到一个舒适恒定的温度。本实施例中可以是NTC温度传感器。

如图4所示，LED显示控制电路用于在MCU控制单元的控制下使安装在干手机上的LED灯点亮或熄灭，不同的点亮或熄灭的频率对应不同的故障，以便于检查或维修。 LED显示控制电路由指示电源接通功能的LED灯接入端(CN9的pin2脚)、指示故障功能的LED灯接入端(CN9的pin3脚)、电阻R31、电阻R32、三极管Q6、三极管Q7、故障信号输入端GZ、电源接通信号输入端DY组成。其中指示电源接通功能的LED灯接入端(CN9的pin2脚)和指示故障功能的LED灯接入端(CN9的pin3脚)分别与干手机上对应的LED灯相接，电源接通信号输入端与MCU控制单元的第十五I/O口相接，故障信号输入端与MCU控制单元的第十六I/O口相接。

MCU控制单元的MCU芯片内部程序设定：如果干手机接通市电，接收到MCU控制单元的第十五I/O口的电源接通信号输入端控制指示电源接通功能的LED灯常亮；如果系统有故障，则在MCU控制单元的控制下，故障信号输入端控制指示故障功能的LED 灯显示相应的故障信号，为了让指示故障功能的LED灯显示不同的故障类型，MCU控制单元使LED灯有不同的闪烁频率，用户或维修人员可以根据LED灯不同的闪烁频率识别干手机故障类型，快速诊断处理，便于维修。本实施例不需要使用多个故障灯来对应显示多个故障类型，只采用一个故障LED灯可以显示多种故障类型的设计方案可以节省系统成本，简化电路结构。

如图1所示，包括调试和下载口电路，调试和下载口电路用于调试和烧写程序。

如图1所示，包括限电流保护电路，限电流保护电路用于将检测到的电机线圈绕组的电流放大后与第一设定值比较后传输给MCU控制单元，MCU控制单元根据比较后的结果确定两相开关磁阻电机线圈的导通或关断。

如图1所示，包括过流保护电路，过流保护电路用于将放大后的电机线圈绕组的电流与第二设定值比较后传输给MCU控制单元，若电流在规定时间内没有低于第二设定值，则MCU控制单元使电机停止工作并通过LED灯显示相应的故障信号；例如，如果电机线圈短路了，给电机断电停止工作。

如图1所示，包括转子位置信号检测电路，转子位置信号检测电路用于将接收到的电机转子的位置信号传输出给MCU控制单元。

以上的具体实施例，对本实用新型解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、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 (10)

1.一种用于干手机的控制系统，其特征在于，它包括：

两相开关磁阻电机，所述两相开关磁阻电机在两相不对称半桥电路的驱动下旋转；

加热丝，所述加热丝安装在干手机的风道上，在加热丝控制电路驱动下加热干手机吸入的空气；

MCU控制单元，所述MCU控制单元用于根据接收的各种感测信息以及输入信息对干手机进行控制；

电源电路，所述电源电路用于将输入到干手机的市电转换为供干手机控制系统所包含的各个模块使用的电源；

加热丝控制电路，所述加热丝控制电路根据MCU控制单元发送的加热指令控制加热丝的电源接通或断开，若加热丝有不能工作的故障，所述加热丝控制电路将故障信号传输出给MCU控制单元；

红外感应电路，所述红外感应电路用于接收红外感应器的信号，用户将手放置到干手机出风口感应区时，将信号传输到MCU控制单元；

加热功能切换电路，所述加热功能切换电路用于切换加热或不加热的功能，将干手机面板的加热功能切换按键的信号传输给MCU主控单元；

两相不对称半桥电路，所述两相不对称半桥电路用于在MCU控制单元的控制下将使两相开关磁阻的线圈导通或关断。

2.根据权利要求1所述的一种用于干手机的控制系统，其特征在于：包括母线电压检测电路，所述母线电压检测电路用于将整流电路产生的直流电转换成MCU控制单元可以检测的低电压信号并传输给MCU控制单元。

3.根据权利要求1所述的一种用于干手机的控制系统，其特征在于：包括温度检测电路，所述温度检测电路将检测到的安装在干手机出风口的温度传感器的温度信号传输给MCU控制单元。

4.根据权利要求1所述的一种用于干手机的控制系统，其特征在于：包括LED显示控制电路，所述LED显示控制电路用于在MCU控制单元的控制下使安装在干手机上的LED灯点亮或熄灭，不同的点亮或熄灭的频率对应不同的故障，以便于检查或维修。

5.根据权利要求1所述的一种用于干手机的控制系统，其特征在于，所述电源电路包括：

整流电路，所述整流电路用于将输入到干手机的市电转化为直流电；

辅助电源电路，所述辅助电源电路用于将整流电路产生的直流电转化为供干手机控制系统所包含的各个组件供电的不同电压值。

6.根据权利要求1所述的一种用于干手机的控制系统，其特征在于：包括调试和下载口电路，所述调试和下载口电路用于调试和烧写程序。

7.根据权利要求1所述的一种用于干手机的控制系统，其特征在于：包括限电流保护电路，所述限电流保护电路用于将检测到的电机线圈绕组的电流放大后与第一设定值比较后传输给MCU控制单元，所述MCU控制单元根据比较后的结果确定两相开关磁阻电机线圈的导通或关断。

8.根据权利要求1所述的一种用于干手机的控制系统，其特征在于：包括过流保护电路，所述过流保护电路用于将放大后的电机线圈绕组的电流与第二设定值比较后传输给MCU控制单元，若电流在规定时间内没有低于第二设定值，则所述MCU控制单元使电机停止工作并通过LED灯显示相应的故障信号。

9.根据权利要求1所述的一种用于干手机的控制系统，其特征在于：包括转子位置信号检测电路，所述转子位置信号检测电路用于将接收到的电机转子的位置信号传输出给MCU控制单元。

10.根据权利要求1所述的一种用于干手机的控制系统，其特征在于：所述两相不对称半桥电路包括半桥电路模块和功率管电路模块，所述半桥驱动电路模块包括A相半桥驱动模块和B相半桥驱动模块，所述功率管电路模块包括A相功率管驱动模块和B相功率管驱动模块。

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