CN218045002U - 一种洗地机恒控装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及智能家电技术领域，公开了一种洗地机恒控装置，包括电机电流检测单元、微处理器单元和电机；所述微处理器单元用于控制所述电机的转动；所述电机电流检测单元分别与洗地机电机和微处理器单元电性连接，用于判断所述电机电流检测单元检测到的电流变化是否异常；所述运放纹波处理单元分别与洗地机电机及微处理器单元电性连接，用于检测所述洗地机电机转动过程中的电流变化。本实用电路设计成本低，可拓展性强，控制精度高，能够精准控制吸力电机转速。
Description
技术领域
本实用新型涉及智能家电技术领域，特别涉及一种洗地机恒控装置。
背景技术
洗地机作为家居电子产品的一员，在现代生活中占据一席之地。洗地机在不同使用场景中，如瓷砖地面，水泥，地毯等摩擦力不同的地面下，会出现洗地机各部件的电极转速下降，例如吸力电机转速下降，会使地面上的污水无法完全吸入污水箱，引发洗地机洗刷能力下降情况。又例如洗地机滚刷转速下降，引发洗地机洗刷能力下降情况。
现有技术中为了解决上述问题，采用了开环控制方式对电机转速进行控制，但由于开环控制是无反馈的系统控制方式，被控的输出端无法返回到作为控制的输入端，因此电机转速无法精准长效恒定。现有技术中也有采用闭环控制技术，是通过增加光电传感器或者霍尔传感器等检测器件采集电机转速信息，这会增加整个洗地机的硬件及电路结构复杂度，也会增加电控器件线速等设计成本。
检索到最接近的现有技术CN103516270A公开了一种电机转速控制电路及方法，通过检测电路获取电机工作电流，经单片机分析处理后，通过控制脉冲频率以输出脉冲信号给电机的驱动电路，实现对电机转速进行实时控制。但由于该方案将周期性电流波动以电压形式检测，其电路电压中存在直流分量，容易干扰电压变化的检测结果，无法准确检测到这种电压值；并且现有电路中该电压变化较为微小，其直接给单片机作为脉冲信号，也会造成整个电路输入信号不精确、控制精度的大大降低。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，需要提供一种洗地机恒控装置，解决现有电机转速控制电路中的设计成本高、控制精度低的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种洗地机恒控装置，包括电机电流检测单元、运放纹波处理单元、微处理器单元和电机；所述微处理器单元用于控制所述电机的转动；所述电机电流检测单元分别与洗地机电机和微处理器单元电性连接，用于判断所述电机电流检测单元检测到的电流变化是否异常；
所述运放纹波处理单元分别与洗地机电机及微处理器单元电性连接，用于检测所述洗地机电机转动过程中的电流变化。
优选的，还包括电机驱动单元，所述电机驱动单元接受所述微处理单元的控制信号并据此控制所述电机的转动。
进一步优选地，所述电机驱动单元为PWM电机驱动电路。微处理器输出PWM控制洗地机电机的功率管或者专用驱动电机IC单元从而控制洗地机电机的转速，使得电机的实际转速与给定的电机转速一致，达到电机恒定的转速，保持洗地机的电机在不同场景的适用及匹配能力。
优选地，还包括系统供电单元，所述系统供电单元为电机电流检测单元、运放纹波处理单元、微处理器单元和电机驱动单元供电。
进一步优选地，所述供电单元由电源芯片U4、电源芯片U6、二极管D4及外围电路构成，用于将方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉动直流电。所述外围电路还包括电容C46、电容C11、电容C79，电容C46、电容C11、电容C79并联在电源芯片U4输出端，用于滤除旁路高频干扰信号，补偿稳定供电电源。
优选地，所述微处理器单元根据检测信号和脉冲频率生成控制信号发送至电机驱动单元，所述检测信号为所述检测单元将检测到的所述洗地机电机转动过程中的电流变化，所述脉冲频率为运放纹波处理单元获取到的电流变化是否异常的判断结果。
进一步优选地，所述微处理器单元是型号为AT32F421封装LQFP48的芯片，采样效率高，能够对检测信号及脉冲频率进行精准信号处理。
一种洗地机，包括滚刷电机，还包括上述任一所述的洗地机恒控装置控制，洗地机恒控装置控制与滚刷电机相连，控制滚刷电机转速，使得滚刷电机的实际转速与给定的电机转速一致。通过洗地机恒控装置控制滚刷电机，达到控制洗地机滚刷恒定的转速，保持洗地机的滚刷在不同场景的洗刷能力。
一种洗地机，包括吸力电机，还包括上述任一所述的洗地机恒控装置控制，洗地机恒控装置控制与吸力电机相连，控制吸力电机转速，使得吸力电机的实际转速与给定的电机转速一致。通过洗地机恒控装置控制吸力电机，达到控制洗地机吸力电机恒定的转速，保持地面上的污水完全吸入污水箱，使其能在不同场景的吸水能力。
上述技术方案具有以下有益效果：
1、本实用新型电路设计巧妙合理，设计成本低，可拓展性强，控制精度高，能够精准控制吸力电机转速，使得电机的实际转速与给定的电机转速一致。
2、本实用新型电路中的系统供电单元能够同时提供3.3V及5.0电源，并且具有良好的滤除旁路干扰信号功能，能够提供稳定的供电电源。
3、本实用新型电路中的电机驱动单元是PWM电机驱动电路，电路中实现光电隔离处理及功率驱动，驱动效果好。
4、本实用新型电路中的电机电流检测单元采集信号后滤波效果好，能够提供高标准的采样信号。
5、本实用新型电路中运放纹波处理单元采用二级放大处理，能够有效地将电机的电流纹波进行滤波放大整形得到对应吸力电机转速频率脉冲信号。
6、本使用新型电路中的微处理单元采用型号为型号为AT32F421封装LQFP48的芯片，采样效率高，能够对检测信号及脉冲频率进行精准信号处理。
附图说明
图1为具体实施方式所述洗地机恒控装置的电路框图。
图2为具体实施方式所述洗地机恒控装置的系统供电电路原理图。
图3为具体实施方式所述洗地机恒控装置的微处理单元电路原理图。
图4为具体实施方式所述洗地机恒控装置的运放波纹处理电路单元、电流检测电路单元和电机驱动电路单元电路原理图。
附图标记说明：
1、电机电流检测单元；2、运放纹波处理单元；3、微处理器单元；4、电机驱动单元；5、系统供电单元；6、洗地机电机。
具体实施方式
为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
实施例1
请参阅图1-图4所示，本实施例提供洗地机恒控装置，包括电机电流检测单元1、运放纹波处理单元2、微处理器单元3、电机驱动单元4和系统供电单元5；所述系统供电单元5为电机电流检测单元1、运放纹波处理单元2、微处理器单元3和电机驱动单元4供电，所述电机电流检测单元1分别与洗地机电机6和微处理器单元3电性连接，电机电流检测单元1将从电机获取的检测信号发送至微处理器单元3，所述检测信号为电机电流检测单元1检测到的所述洗地机电机转动过程中的电流，所述微处理单元3判断所检测到的电流是否异常，所述电机电流检测单元1为检测电机电流的电压值进入微处理单元3的数模转换端口，进而得到电机对应的电流，实现对吸力电机堵转检测，用于防止堵转；
所述运放纹波处理单元2分别与洗地机电机6和微处理器单元3电性连接，运放纹波处理单元2用于转速检测，运放纹波处理单元2为电机前端信号处理单元，其采用电机转动过程中产生周期性纹波电流，并将周期性纹波电流进行滤波放大整形得到对应电机转速的频率脉冲信号，并将该频率脉冲信号发送至微处理器单元3；
微处理器单元3是型号为AT32F421封装LQFP48的芯片，微处理器单元3对脉冲频率进行计数处理最终得到电机的实际转速；所述电机驱动单元4分别与电机和微处理器单元3电性连接，所述微处理器单元3根据检测信号和脉冲频率生成PWM控制信号发送至电机驱动单元4，电机驱动电路单元是PWM电机驱动电路；所述电机驱动单元4根据PWM控制信号控制电机转速，使得电机的实际转速与给定的电机转速一致。
为了更好地说明本实施例的电路原理，结合图2-4具体的电机电流检测单元1、运放纹波处理单元2、微处理器单元3、电机驱动单元4和系统供电单元5的电路原图，详细展开说明本实施例的方案。
所述系统供电单元利用二极管D4单向导电性，将方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉动直流电，包括二极管D4、二极管D3、电阻R122、电阻R94、电容C44、电容C45、电容C10、电容C9、电源芯片U4、电源芯片U6，其中电源芯片型号为CM8861、电容C46、电容C47、电容C11、电容C12、电容C79和电容C80，所述二极管D4阳极接电源电压VCC，二极管D4阴极接电阻R122一端，电阻R122另一端接电源芯片U4输入端，电源芯片U4输出端为3.3V电源，电容C44、电容C9并联在电源芯片U4输入端，电容C46、C11、C79并联在电源芯片U4输出端，用于滤除旁路高频干扰信号，补偿稳定供电电源；所述二极管D3阳极接电源电压VCC，二极管D3阴极接电阻R94一端，电阻R94另一端接电源芯片U6输入端，电源芯片U6输出端为5.0V电源，电容C45、电容C10并联在电源芯片U4输入端，电容C47、C12、C80并联在电源芯片U3输出端，用于滤除旁路高频干扰信号，补偿稳定供电电源。
所述电机驱动单元是PWM电机驱动电路，包括调速电机GS-M、二极管D19、电容C43、场效应管Q27、电阻R128和电阻R71，所述二极管D19和电容C43并联在电机GS-M两端，二极管D19的阴极与电源VM相连，所述二极管D19用于释放电机转动时产生的电动势，所述电容C43用于滤波防止电流突变，所述场效应管Q27的D极与二极管D19阳极相连，所述场效应管Q27的S极经电阻R128接地，所述场效应管Q27的G极经电阻R71接地。直流电机的速度控制中，需要对控制信号进行功率驱动或电气隔离，本实施例采用二极管D19和场效应管Q27做光电隔离处理及功率驱动。
所述电机电流检测单元包括电阻R72和电容C42，电阻R72一端与场效应管Q27的S极相连，电阻R72另一端经电容C42接地，该端同时与微处理器单元相连。电阻R72和电容C42构成分压采样电路，将分压电路输出至微处理器单元，电容C42用于滤波。
所述运放纹波处理单元包括电阻R37、电容C29、电容C30、电阻R39、电容C4、电阻R5、电容C16、电阻R36、运放U+A、电阻R6、电阻R7、电容C1、电阻R41、电阻R8、电阻R42、运放U+2、电阻R48和电阻R45，所述电阻R37一端与场效应管Q的S极相连，电阻R37另一端接电容C30一端，该端同时经电容C29接地，电容C30另一端接电容C4一端，该端同时经电阻R39接地，电容C4另一端接电阻R5一端，电阻R5另一端接运放U+A的负输入端，运放U+A的正输入端经电阻R7接地，该端还经电阻R6接5V电源，运放U+A的输出端与负输入端之间并联电阻R36和电容C16，用于滤波减小高频增益，运放U+A的输出端还与电阻R41一端连接，该端还连接电阻R8一端，电阻R41另一端与运放U+2负输入端相连，电阻R8另一端与电阻R42一端相连，电阻R42还经以电容C34接地，电阻R42另一端与运放U+2正输入端相连，运放U+2的输出端与正输入端之间连接电阻R48，运放U+2的输出端与电阻R45相连，电阻R45另一端与微处理器单元相连。采用二级放大处理，能够有效地将电机的电流纹波进行滤波放大整形得到对应吸力电机转速频率脉冲信号，放大效果好。
实施例2
作为实施例1的具体运用，实施例2是将实施例1的洗地机恒控装置控制用于控制洗地机的滚刷电机，洗地机恒控装置控制与滚刷电机相连，控制滚刷电机转速，使得滚刷电机的实际转速与给定的电机转速一致。运放信号处理单元对电机的电流纹波进行滤波放大整形得到对应电机转速频率脉冲信号；系统微处理器对脉冲频率进行计数处理最终得到电机的实际转速；电机驱动电路单元是PWM电机驱动电路；微处理器输出PWM控制滚刷电机的功率管或者专用驱动电机IC单元从而控制电机的转速，使得电机的实际转速与给定的电机转速一致，达到控制洗地机滚刷恒定的转速，保持洗地机的滚刷在不同场景的洗刷能力；电流检测电路是检测电机电流的电压值进入系统微处理器的数模转换端口，得到对应电机的电流，实现对滚刷电机堵转检测，实现堵转保护。系统供电单元对各个模块进行可靠供电。
实施例3
作为实施例1的具体运用，实施例3是将实施例1的洗地机恒控装置控制用于控制洗地机的吸力电机，洗地机恒控装置控制与吸力电机相连，控制吸力电机转速，使得吸力电机的实际转速与给定的电机转速一致。运放信号处理单元对电机的电流纹波进行滤波放大整形得到对应吸力电机转速频率脉冲信号；系统微处理器对脉冲频率进行计数处理最终得到吸力电机的实际转速；电机驱动电路单元是PWM电机驱动电路；微处理器输出PWM控制滚刷电机的功率管或专用驱动电机IC单元从而控制电机的转速，使得电机的实际转速与给定的电机转速一致，达到控制洗地机吸力电机恒定的转速，保持地面上的污水完全吸入污水箱，使其能在不同场景的吸水能力，电流检测电路是检测电机电流的电压值进入系统微处理器的数模转换端口，得到电机对应的电流，实现对吸力电机堵转检测，实现堵转保护。系统供电单元对各个模块进行可靠供电。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。
尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利保护范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围之内。
Claims (9)
1.一种洗地机恒控装置，其特征在于，包括电机电流检测单元、运放纹波处理单元、微处理器单元和电机；所述微处理器单元用于控制所述电机的转动；所述电机电流检测单元分别与洗地机电机和微处理器单元电性连接，用于判断所述电机电流检测单元检测到的电流变化是否异常；
所述运放纹波处理单元分别与洗地机电机及微处理器单元电性连接，用于检测所述洗地机电机转动过程中的电流变化。
2.如权利要求1所述的洗地机恒控装置，其特征在于，还包括电机驱动单元，所述电机驱动单元接受所述微处理器单元的控制信号并据此控制所述电机的转动。
3.如权利要求2所述的洗地机恒控装置，其特征在于，所述电机驱动单元为PWM电机驱动电路。
4.如权利要求2所述的洗地机恒控装置，其特征在于，还包括系统供电单元，所述系统供电单元为电机电流检测单元、运放纹波处理单元、微处理器单元和电机驱动单元供电。
5.如权利要求4所述的洗地机恒控装置，其特征在于，所述供电单元由电源芯片U4、电源芯片U6、二极管D4及外围电路构成，用于将方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉动直流电。
6.如权利要求5所述的洗地机恒控装置，其特征在于，所述微处理器单元根据检测信号和脉冲频率生成控制信号发送至电机驱动单元，所述检测信号为所述检测单元将检测到的所述洗地机电机转动过程中的电流变化，所述脉冲频率为运放纹波处理单元获取到的电流变化是否异常的判断结果。
7.如权利要求6所述的洗地机恒控装置，其特征在于，所述微处理器单元为型号AT32F421封装LQFP48的芯片。
8.一种洗地机，包括滚刷电机，其特征在于，还包括上述权利要求1-7任一所述的洗地机恒控装置控制，洗地机恒控装置控制与滚刷电机相连，控制滚刷电机转速，使得滚刷电机的实际转速与给定的电机转速一致。
9.一种洗地机，包括吸力电机，其特征在于，还包括上述权利要求1-7任一所述的洗地机恒控装置控制，洗地机恒控装置控制与吸力电机相连，控制吸力电机转速，使得吸力电机的实际转速与给定的电机转速一致。
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