CN216016749U - 一种无刷车载吸尘器控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及吸尘器技术领域，尤其是指一种无刷车载吸尘器控制装置，采用无刷电机代替有刷电机，再通过电机控制模块来控制无刷电机的开启、关停以及调速，从而实现车载吸尘器的工作控制，并且相对于有刷电机，无刷电机可以有效降低使用噪音，具有宽调速、小体积、高效率和稳态转速误差小的优点，从而可以大大提升车载吸尘器的性能。

Description

一种无刷车载吸尘器控制装置

技术领域

本实用新型涉及吸尘器技术领域，尤其是指一种无刷车载吸尘器控制装置。

背景技术

目前市面上大多数的车载吸尘器所使用的的马达为有刷马达，所以使用吸尘器时，经常会出现噪音太大、发热量大以及效率较低等问题，导致电机的使用寿命短的问题，从而降低了吸尘器的使用寿命。

发明内容

本实用新型针对现有技术的问题提供一种无刷车载吸尘器控制装置，采用无刷电机，再配合电机控制模块控制无刷电机的启闭以及调速的功能，从而相对于有刷电机，无刷电机可以有效降低使用噪音，具有宽调速、小体积、高效率和稳态转速误差小的优点，从而可以大大提升车载吸尘器的性能。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种无刷车载吸尘器控制装置，包括电机、主控制器U4以及分别与主控制器U4连接的电源模块、开关控制模块、LED驱动模块和电机控制模块，所述电机为无刷电机；所述开关控制模块用于传输用户的控制信号到所述主控制器U4，所述主控制器U4用于根据接收的开关控制模块的信号来驱动所述LED驱动模块和电机控制模块工作，所述电机控制模块用于根据主控制器U4的控制信号驱动所述电机工作，所述LED驱动模块用于根据主控制器U4的控制信号进行发光，所述电源模块用于为所述主控制器U4、开关控制模块、LED驱动模块以及电机控制模块供电；所述电机控制模块包括开关管Q7、开关管Q9、稳压二极管D7、电阻R39、电阻R32以及电阻R35，所述主控制器U4通过电阻与开关管Q9的控制端连接，开关管Q9的一开关端接地，开关管Q9的另一开关端通过电阻R35与开关管Q7的控制端连接，开关管Q7的一开关端与所述电机的正极连接，开关管Q7的另一开关端与电源模块的输出端连接，电阻R32的两端分别与开关管Q7的控制端以及开关端连接，稳压二极管D7与电阻R32并联。

进一步的，所述LED驱动模块包括驱动使能单元、升压单元以及LED灯，所述升压单元包括升压控制器U2、电阻R4、二极管D2以及电感L2；所述驱动使能单元的输入端与所述电源模块的输出端连接，所述驱动使能单元的输出端与所述升压控制器U2的输入端连接，所述主控制器U4与所述驱动使能单元连接并控制驱动使能单元的导通与否；所述升压控制器U2的DIM端与所述主控制器U4连接，二极管D2的阴极与所述驱动使能单元的输出端连接，二极管D2的阳极经过电感L2后与LED灯的阴极连接，所述升压控制器U2的SW端与二极管D2的阳极连接，所述LED灯的阳极经过电阻R4与驱动使能单元的输出端连接，所述升压控制器U2的SEN端与LED灯的阳极连接。

进一步的，所述驱动使能单元包括开关管Q1、开关管Q3、电阻R1、电阻R5、电阻R6、电阻R10以及稳压二极管D1，所述主控制器U4通过电阻R6与开关管Q3的控制端连接，开关管Q3的一开关端通过电阻R5与开关管Q1的控制端连接，开关管Q3的另一开关端接地，电阻R10的两端分别与地端和开关管Q3的控制端连接，开关管Q1的两个开关端分别与电池的输出端和升压控制器U2的输入端连接，电阻R1的两端分别与电池的输出端和开关管Q1的控制端连接，稳压二极管D1与电阻R1并联。

进一步的，所述电源模块包括电池组、充电管理单元、电池电压检测单元以及稳压单元；所述充电管理单元的输入端连接外部电源，所述充电管理单元的输出端与电池组连接，所述电池电压检测单元的输入端与所述电池组的输出端，所述电池电压检测单元的输出端与所述主控制器U4连接，电池电压检测单元用于检测电池组的电压并实时传输到主控制器U4，所述主控制器U4与所述充电管理单元连接，所述充电管理单元用于根据接收的主控制器U4的信号判断是否断开电池组的充电电流，所述稳压单元用于将电池组的电压降压后为主控制器U4供电。

进一步的，所述电池电压检测单元包括开关管Q8、电阻R34、电阻R36、电阻R37、电阻R44、电阻R45、电容C25、电容C26、电容C28、电容C37、电容C38以及稳压二极管D9，所述主控制器U4通过电阻R36与开关管Q8的控制端连接，开关管Q8的一开关端通过电阻R34与所述电池组的输出端连接，开关管Q8的另一开关端经过电阻R44与主控制器U4连接，电阻R37的两端分别与地端以及开关管Q8的控制端连接，电阻R45的两端分别与地端以及开关管Q8的另一开关端连接，电容C26的两端分别与电池组的正负极连接，电容C37、电容C38、稳压二极管D9分别与电容C26并联，电容C25与电容C28串联后的两端分别连接在电池组的正负极。

进一步的，所述电源模块还包括供电选择单元，所述供电选择单元用于选择电池组的输出电压或者外部电源为所述稳压单元供电。

进一步的，所述稳压单元包括稳压器U3和电感L3，所述供电选择单元包括开关管Q11、开关管Q10、二极管D5、二极管D6、电阻R30、电阻R31、电阻R50以及电阻R54，外部电源依次经过电阻R31、二极管D5以及电感L3后与稳压器U3的输入端连接；所述主控制器U4通过电阻R54与开关管Q11的控制端连接，开关管Q11的一开关端接地，开关管Q11的另一开关端经过电阻R50与开关管Q10的控制端连接，开关管Q10的一开关端与所述电池组的输出端连接，开关管Q10的另一开关端依次经过电阻R30、二极管D6以及电感L3后与稳压器U3的输入端连接。

进一步的，所述无刷车载吸尘器控制装置还包括温度检测模块，所述温度检测模块的输出端与所述主控制器U4连接，所述温度检测模块用于检测电机以及电池的工作温度并实时传输到主控制器U4。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的一种无刷车载吸尘器控制装置，采用无刷电机代替有刷电机，再通过电机控制模块来控制无刷电机的开启、关停以及调速，从而实现车载吸尘器的工作控制，并且相对于有刷电机，无刷电机可以有效降低使用噪音，具有宽调速、小体积、高效率和稳态转速误差小的优点，从而可以大大提升车载吸尘器的性能。

附图说明

图1为本实用新型的信号框图；

图2为本实用新型的主控制器U4的电路原理图；

图3为本实用新型的电机控制模块的电路原理图；

图4为本实用新型的LED驱动模块的电路原理图；

图5为本实用新型的充电管理单元的电路原理图；

图6为本实用新型的电池电压检测单元的电路原理图；

图7为本实用新型的稳压单元、供电选择单元、开关控制单元的电路原理图；

图8为本实用新型的温度检测单元的电路原理图。

在图1至图8中的附图标记包括：

1-开关控制模块、2-LED驱动模块、3-电机控制模块、4-驱动使能单元、5-升压单元、6-充电管理单元、7-电池电压检测单元、8-稳压单元、9-供电选择单元、10-温度检测模块。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本实用新型作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本实用新型的限定。以下结合附图对本实用新型进行详细的描述。

本实施例的种无刷车载吸尘器控制装置，如图1，包括电机、主控制器U4以及分别与主控制器U4连接的电源模块、开关控制模块1、LED驱动模块2和电机控制模块43，所述电机为无刷电机；所述开关控制模块1用于传输用户的控制信号到所述主控制器U4，所述主控制器U4用于根据接收的开关控制模块1的信号来驱动所述LED驱动模块2和电机控制模块43工作，所述电机控制模块43用于根据主控制器U4的控制信号驱动所述电机工作，所述LED驱动模块2用于根据主控制器U4的控制信号进行发光，所述电源模块用于为所述主控制器U4、开关控制模块1、LED驱动模块2以及电机控制模块43供电。本实施例使用时，用户通过开关控制模块1启动，如按下按键S1，主控制器U4接收到启动信号后，则通过电机控制模块43启动电机，从而开始吸尘，LED驱动模块2可以显示当前的吸尘器的不同状态，如充电、吸尘、没电等。本实施例采用无刷电机代替有刷电机，再通过电机控制模块43来控制无刷电机的开启、关停以及调速，从而实现车载吸尘器的工作控制，并且相对于有刷电机，无刷电机可以有效降低使用噪音，具有宽调速、小体积、高效率和稳态转速误差小的优点，从而可以大大提升车载吸尘器的性能。其中，如图2，主控制器U4为单片机等现有技术中的控制器，本实施例优选采用型号为CMS32F033 LQFP32的芯片。

其中，如图3所示为电机控制模块43的具体电路原理图，包括开关管Q7、开关管Q9、稳压二极管D7、电阻R39、电阻R32以及电阻R35，主控制器U4通过电阻与开关管Q9的控制端连接，开关管Q9的一开关端接地，开关管Q9的另一开关端通过电阻R35与开关管Q7的控制端连接，开关管Q7的一开关端与电机的正极连接，开关管Q7的另一开关端与电源模块的输出端连接，电阻R32的两端分别与开关管Q7的控制端以及开关端连接，稳压二极管D7与电阻R32并联。开关管Q7和开关管Q9均为MOS管，通过主控制器U4发送不同频率的PWM控制信号，控制两个MOS管的开关来控制电机的开关以及MOS管开启的占空比来进行电机的调速，从而达到不同的吸尘功能。

如图5至图7所示，本实施例的电源模块包括电池组、充电管理单元6、电池电压检测单元7以及稳压单元8；充电管理单元6的输入端连接外部电源，充电管理单元6的输出端与电池组连接，电池电压检测单元7的输入端与电池组的输出端，电池电压检测单元7的输出端与主控制器U4连接，电池电压检测单元7用于检测电池组的电压并实时传输到主控制器U4，主控制器U4与充电管理单元6连接，充电管理单元6用于根据接收的主控制器U4的信号判断是否断开电池组的充电电流，稳压单元8将电池组的电压转换为5V电压后为主控制器U4供电。

具体地，充电管理单元6以及电池电压检测单元7的具体电路原理如图5和图6所示，其中图6的J4接电池组，当充电管理单元6的接口J1与外部电源连接后，则充电管理单元6开始将外部电源转换并为电池组充电，而电池电压检测单元7则实时将电池组的输出电压反馈到主控制器U4，具体为主控制器U4发送信号B+_EN到开关管Q8，使开关管Q8导通，则电池组的电压B+通过B+_Vol端反馈回主控制器U4，当主控制器U4判断电池组充满电时，则发送控制信号CH1_OFF到充电管理单元6的电源控制器U1处，电源控制器U1进而断开电池组的充电电流，不再继续充电，从而防止电池组过充。电源控制器U1采用ICIP2325_3S ESOP-8CV的控制芯片。

进一步的，图7中的稳压单元8的输入，具有采用电池组的输出电压或者选择直接用外部电源供电的功能，如当充电管理单元6的充电口J1与外部电源连接时，则主控制器U4发送控制信号SWC_EN到开关管Q11，控制开关管Q10不导通，从而使稳压器U3的输入选用外部电源Vin，而当Vin没有输入时，则主控制器U4通过控制开关管Q10导通，从而通过电池组为稳压器U3提供输入电压。

如图4为本实施例的LED驱动模块2的具体电路原理图，LED驱动模块2包括驱动使能单元、升压单元5以及LED灯，升压单元5包括升压控制器U2、电阻R4、二极管D2以及电感L2；驱动使能单元的输入端与电源模块的输出端连接，驱动使能单元的输出端与升压控制器U2的输入端连接，主控制器U4与驱动使能单元连接并控制驱动使能单元的导通与否；升压控制器U2的DIM端与主控制器U4连接，二极管D2的阴极与驱动使能单元的输出端连接，二极管D2的阳极经过电感L2后与LED灯的阴极连接，升压控制器U2的SW端与二极管D2的阳极连接，LED灯的阳极经过电阻R4与驱动使能单元的输出端连接，升压控制器U2的SEN端与LED灯的阳极连接。其中驱动使能单元包括开关管Q1、开关管Q3、电阻R1、电阻R5、电阻R6、电阻R10以及稳压二极管D1，主控制器U4通过电阻R6与开关管Q3的控制端连接，开关管Q3的一开关端通过电阻R5与开关管Q1的控制端连接，开关管Q3的另一开关端接地，电阻R10的两端分别与地端和开关管Q3的控制端连接，开关管Q1的两个开关端分别与电池的输出端和升压控制器U2的输入端连接，电阻R1的两端分别与电池的输出端和开关管Q1的控制端连接，稳压二极管D1与电阻R1并联。

本实施例的LED驱动模块2处的升压控制器U2采用HM4115MR芯片，配合肖特基二极管D2以及电感L2，对电池组的电压进行升压，从而提供给LED供电，如图4中的LED_BD1和LED_BD2，通过控制升压控制器U2的输出以及三极管Q6的导通，来控制两组LED的亮灭，如控制LED的常亮，闪烁，间歇闪烁来达到显示吸尘器的不同工作状态的目的。

更进一步的，本实施例还设置有温度检测模块10，具体电路原理如图8所示，端子J6可接热敏电阻，在吸尘器的主要发热部位，如电机或者电池组部分，增加设置热敏电阻，热敏电阻的连接方式为现有技术，图8中未画出，通过实时检测热敏电阻上的电压变化情况，并通过VC1_Vol、VC2_Vol反馈电压到主控制器U4进行判断，当温度过高，则主控制器U4关停电机，停止吸尘器的工作，避免高温对电机、电池组的损坏。

以上所述，仅是本实用新型较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型以较佳实施例公开如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种无刷车载吸尘器控制装置，包括电机、主控制器U4以及分别与主控制器U4连接的电源模块、开关控制模块、LED驱动模块和电机控制模块，所述电机为无刷电机；所述开关控制模块用于传输用户的控制信号到所述主控制器U4，所述主控制器U4用于根据接收的开关控制模块的信号来驱动所述LED驱动模块和电机控制模块工作，所述电机控制模块用于根据主控制器U4的控制信号驱动所述电机工作，所述LED驱动模块用于根据主控制器U4的控制信号进行发光，所述电源模块用于为所述主控制器U4、开关控制模块、LED驱动模块以及电机控制模块供电；其特征在于：所述电机控制模块包括开关管Q7、开关管Q9、稳压二极管D7、电阻R39、电阻R32以及电阻R35，所述主控制器U4通过电阻与开关管Q9的控制端连接，开关管Q9的一开关端接地，开关管Q9的另一开关端通过电阻R35与开关管Q7的控制端连接，开关管Q7的一开关端与所述电机的正极连接，开关管Q7的另一开关端与电源模块的输出端连接，电阻R32的两端分别与开关管Q7的控制端以及开关端连接，稳压二极管D7与电阻R32并联。

2.根据权利要求1所述一种无刷车载吸尘器控制装置，其特征在于：所述LED驱动模块包括驱动使能单元、升压单元以及LED灯，所述升压单元包括升压控制器U2、电阻R4、二极管D2以及电感L2；所述驱动使能单元的输入端与所述电源模块的输出端连接，所述驱动使能单元的输出端与所述升压控制器U2的输入端连接，所述主控制器U4与所述驱动使能单元连接并控制驱动使能单元的导通与否；所述升压控制器U2的DIM端与所述主控制器U4连接，二极管D2的阴极与所述驱动使能单元的输出端连接，二极管D2的阳极经过电感L2后与LED灯的阴极连接，所述升压控制器U2的SW端与二极管D2的阳极连接，所述LED灯的阳极经过电阻R4与驱动使能单元的输出端连接，所述升压控制器U2的SEN端与LED灯的阳极连接。

3.根据权利要求2所述一种无刷车载吸尘器控制装置，其特征在于：所述驱动使能单元包括开关管Q1、开关管Q3、电阻R1、电阻R5、电阻R6、电阻R10以及稳压二极管D1，所述主控制器U4通过电阻R6与开关管Q3的控制端连接，开关管Q3的一开关端通过电阻R5与开关管Q1的控制端连接，开关管Q3的另一开关端接地，电阻R10的两端分别与地端和开关管Q3的控制端连接，开关管Q1的两个开关端分别与电池的输出端和升压控制器U2的输入端连接，电阻R1的两端分别与电池的输出端和开关管Q1的控制端连接，稳压二极管D1与电阻R1并联。

4.根据权利要求1所述一种无刷车载吸尘器控制装置，其特征在于：所述电源模块包括电池组、充电管理单元、电池电压检测单元以及稳压单元；所述充电管理单元的输入端连接外部电源，所述充电管理单元的输出端与电池组连接，所述电池电压检测单元的输入端与所述电池组的输出端，所述电池电压检测单元的输出端与所述主控制器U4连接，电池电压检测单元用于检测电池组的电压并实时传输到主控制器U4，所述主控制器U4与所述充电管理单元连接，所述充电管理单元用于根据接收的主控制器U4的信号判断是否断开电池组的充电电流，所述稳压单元用于将电池组的电压降压后为主控制器U4供电。

5.根据权利要求4所述一种无刷车载吸尘器控制装置，其特征在于：所述电池电压检测单元包括开关管Q8、电阻R34、电阻R36、电阻R37、电阻R44、电阻R45、电容C25、电容C26、电容C28、电容C37、电容C38以及稳压二极管D9，所述主控制器U4通过电阻R36与开关管Q8的控制端连接，开关管Q8的一开关端通过电阻R34与所述电池组的输出端连接，开关管Q8的另一开关端经过电阻R44与主控制器U4连接，电阻R37的两端分别与地端以及开关管Q8的控制端连接，电阻R45的两端分别与地端以及开关管Q8的另一开关端连接，电容C26的两端分别与电池组的正负极连接，电容C37、电容C38、稳压二极管D9分别与电容C26并联，电容C25与电容C28串联后的两端分别连接在电池组的正负极。

6.根据权利要求4所述一种无刷车载吸尘器控制装置，其特征在于：所述电源模块还包括供电选择单元，所述供电选择单元用于选择电池组的输出电压或者外部电源为所述稳压单元供电。

7.根据权利要求6所述一种无刷车载吸尘器控制装置，其特征在于：所述稳压单元包括稳压器U3和电感L3，所述供电选择单元包括开关管Q11、开关管Q10、二极管D5、二极管D6、电阻R30、电阻R31、电阻R50以及电阻R54，外部电源依次经过电阻R31、二极管D5以及电感L3后与稳压器U3的输入端连接；所述主控制器U4通过电阻R54与开关管Q11的控制端连接，开关管Q11的一开关端接地，开关管Q11的另一开关端经过电阻R50与开关管Q10的控制端连接，开关管Q10的一开关端与所述电池组的输出端连接，开关管Q10的另一开关端依次经过电阻R30、二极管D6以及电感L3后与稳压器U3的输入端连接。

8.根据权利要求1所述一种无刷车载吸尘器控制装置，其特征在于：所述无刷车载吸尘器控制装置还包括温度检测模块，所述温度检测模块的输出端与所述主控制器U4连接，所述温度检测模块用于检测电机以及电池的工作温度并实时传输到主控制器U4。

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