一种带新型挡位选择电路的电机控制器及BLDC电机的制作方法

一种带新型挡位选择电路的电机控制器及bldc电机
技术领域：
1.本实用新型涉及一种带新型挡位选择电路的电机控制器及bldc电机。


背景技术：

2.如图1所示，一般hvac系统(即暖通空调设备)的控制主控板上通过多路继电器开关信号(0-24vac)来控制bldc电机，使bldc电机在不同模式(如制热，制冷，送风，除湿等)运行，24vac信号容易受电网波动或干扰，电压变化范围较大，严重情况下，无法打开对应的空调模式，或者不该开的空调模式误打开，导致空调的功能失效。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种带新型挡位选择电路的电机控制器及bldc电机，能解决现有技术中的hvac系统输出的多路0-24vac继电器开关信号，容易受电网波动或干扰，电压变化范围较大，导致bldc电机控制不精确甚至失效的技术问题。
4.本实用新型的目的是通过下述技术方案予以实现的：
5.一种带新型挡位选择电路的电机控制器，包括挡位选择电路、微处理器mcu 和逆变电路，若干路的挡位信号经过挡位选择电路的处理送到微处理器mcu，微处理器mcu输出信号控制逆变电路工作，逆变电路的输出端连接电机的定子组件的线圈绕组，其特征在于：挡位选择电路包括若干个电机启动信号输入电路和若干个电机停机信号输入电路，每一路挡位信号m一分为二分别输入到一个电机启动信号输入电路和一个电机停机信号输入电路，然后电机启动信号输入电路和电机停机信号输入电路分别输出两路电平信号io-a和io-b到微处理器 mcu，微处理器mcu根据两路电平信号io-a和io-b的值来决定电机的启停状态。
6.上述电机启动信号输入电路带有门槛电压u1，电机停机信号输入电路带有门槛电压u2，门槛电压u1与门槛电压u2之间带有电位差，当挡位信号m的电压值大于门槛电压u1时，io-a是高电平信号；挡位信号m的电压值小于门槛电压u1时，io-a是低电平信号；当挡位信号m的电压值大于门槛电压u2时，io-b 是高电平信号；挡位信号m的电压值小于门槛电压u2时，io-b是低电平信号。
7.上述的电机启动信号输入电路包括电阻r3、电容c5、二极管d1、稳压管 zd1、三极管q1、光耦隔离芯片u10、电容c1和电阻r2，挡位信号m连接到光耦隔离芯片u10的第一输入脚1a，三极管q1的集电极连接光耦隔离芯片u10的第二输入脚2a，三极管q1的发射极接地，电阻r3与稳压管zd1串联后的一端与三极管q1的基极连接，电阻r3与稳压管zd1串联后的另一端与电容c5的一端连接，电容c5的另一端接地，挡位信号m通过二极管d1与电容c5的一端连接，电容c1和电阻r2并联后的一端连接在光耦隔离芯片u10的第三输出脚3a，电容c1和电阻r2并联后的另一端接地。
8.上述的电阻r3与稳压管zd1的参数定义了门槛电压u1，挡位信号m通过二极管d1对电容c5进行充电时，当电容c5的端电压大于门槛电压u1时，三极管q1导通，使光耦隔离芯片
u10的第一输入脚1a、第二输入脚2a和三极管q1 形成通路，光耦隔离芯片u10输出高电平信号io-a；当电容c5的端电压小于门槛电压u1时，三极管q1断开，使光耦隔离芯片u10的第一输入脚1a、第二输入脚2a和三极管q1没有形成通路，光耦隔离芯片u10输出低电平信号io-a。
9.上述的电机停机信号输入电路包括电阻r10、电容c6、二极管d3、稳压管 zd2、三极管q2、光耦隔离芯片u20、电容c3和电阻r9，挡位信号m连接到光耦隔离芯片u20的第一输入脚1b，三极管q2的集电极连接光耦隔离芯片u20第二输入脚2b，三极管q2的发射极接地，电阻r10与稳压管zd2串联后的一端与三极管q2的基极连接，电阻r10与稳压管zd2串联后的另一端与电容c6的一端连接，电容c6的另一端接地，挡位信号m通过二极管d3与电容c6的一端连接,电容c3和电阻r9并联后的一端连接在光耦隔离芯片u20的第三输出脚3b，电容c3和电阻r9并联后的另一端接地。
10.上述的电阻r10与稳压管zd2的参数定义了门槛电压u2，挡位信号m通过二极管d3对电容c6进行充电时，当电容c6的端电压大于门槛电压u2时，三极管q2导通，使光耦隔离芯片u20的第一输入脚1b、第二输入脚2b和三极管 q2形成通路，光耦隔离芯片u20输出高电平信号io-b；当电容c6的端电压小于上位门槛电压u2时，三极管q2断开，使光耦隔离芯片u20的第一输入脚1b、第二输入脚2b和三极管q2没有形成通路，光耦隔离芯片u20输出低电平信号 io-b。
11.上述的门槛电压u1大于门槛电压u2。
12.上述的若干路的挡位信号是指2路挡位信号m1和m2。
13.一种bldc电机，包括电机和电机控制器，电机包括定子、转子和机壳，其特征在于：电机控制器采用上述所述的一种带新型挡位选择电路的电机控制器。
14.本实用新型与现有技术相比，具有如下效果：
15.1)实用新型的每一路挡位信号m一分为二分别输入到电机启动信号输入电路和电机停机信号输入电路，电机启动信号输入电路和电机停机信号输入电路分别输出两路电平信号io-a和io-b；电机启动信号输入电路带有门槛电压u1，电机停机信号输入电路带有门槛电压u2，门槛电压u1与门槛电压u2之间带有电位差；微处理器mcu根据两路电平信号io-a和io-b的值来决定电机的启停状态。由于门槛电压u1与门槛电压u2之间带有滞回的电位差，确保启动和停止的电压有个滞回电压，增强抗干扰性。微处理器mcu通过检测每路挡位信号对应的2个io端口电平状态，判定挡位信号实际电压值处于哪个电压范围，进而实现精确的电压阈值控制启停，提高可靠性。
16.2)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：
17.图1是现有技术中hvac系统与bldc电机的连接方框图；
18.图2是本实用新型实施例一提供的原理方框图；
19.图3是本实用新型实施例一的一路输入挡位信号时对应的挡位选择电路的方框图；
20.图4是图3对应的电路图；
21.图5是图4中光耦隔离芯片对应的电路图；
22.图6是本实用新型实施例二电路方框图。
具体实施方式：
23.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。
24.实施例一：
25.如图2、图3、图4和图5所示，本实施例提供的是一种带新型挡位选择电路的电机控制器，包括挡位选择电路、微处理器mcu和逆变电路，若干路的挡位信号经过挡位选择电路的处理送到微处理器mcu，微处理器mcu输出信号控制逆变电路工作，逆变电路的输出端连接电机的定子组件的线圈绕组，其特征在于：挡位选择电路包括若干个电机启动信号输入电路和若干个电机停机信号输入电路，每一路挡位信号m一分为二分别输入到一个电机启动信号输入电路和一个电机停机信号输入电路，然后电机启动信号输入电路和电机停机信号输入电路分别输出两路电平信号io-a和io-b到微处理器mcu，微处理器mcu根据两路电平信号io-a和io-b的值来决定电机的启停状态。
26.上述电机启动信号输入电路带有门槛电压u1，电机停机信号输入电路带有门槛电压u2，门槛电压u1与门槛电压u2之间带有电位差，当挡位信号m的电压值大于门槛电压u1时，io-a是高电平信号；挡位信号m的电压值小于门槛电压u1时，io-a是低电平信号；当挡位信号m的电压值大于门槛电压u2时，io-b 是高电平信号；挡位信号m的电压值小于门槛电压u2时，io-b是低电平信号。
27.上述的电机启动信号输入电路包括电阻r3、电容c5、二极管d1、稳压管 zd1、三极管q1、光耦隔离芯片u10、电容c1和电阻r2，挡位信号m连接到光耦隔离芯片u10的第一输入脚1a，三极管q1的集电极连接光耦隔离芯片u10的第二输入脚2a，三极管q1的发射极接地，电阻r3与稳压管zd1串联后的一端与三极管q1的基极连接，电阻r3与稳压管zd1串联后的另一端与电容c5的一端连接，电容c5的另一端接地，挡位信号m通过二极管d1与电容c5的一端连接，电容c1和电阻r2并联后的一端连接在光耦隔离芯片u10的第三输出脚3a，电容c1和电阻r2并联后的另一端接地。
28.上述的电阻r3与稳压管zd1的参数定义了门槛电压u1，挡位信号m通过二极管d1对电容c5进行充电时，当电容c5的端电压大于门槛电压u1时，三极管q1导通，使光耦隔离芯片u10的第一输入脚1a、第二输入脚2a和三极管q1 形成通路，光耦隔离芯片u10输出高电平信号io-a；当电容c5的端电压小于门槛电压u1时，三极管q1断开，使光耦隔离芯片u10的第一输入脚1a、第二输入脚2a和三极管q1没有形成通路，光耦隔离芯片u10输出低电平信号io-a。
29.上述的电机停机信号输入电路包括电阻r10、电容c6、二极管d3、稳压管 zd2、三极管q2、光耦隔离芯片u20、电容c3和电阻r9，挡位信号m连接到光耦隔离芯片u20的第一输入脚1b，三极管q2的集电极连接光耦隔离芯片u20第二输入脚2b，三极管q2的发射极接地，电阻r10与稳压管zd2串联后的一端与三极管q2的基极连接，电阻r10与稳压管zd2串联后的另一端与电容c6的一端连接，电容c6的另一端接地，挡位信号m通过二极管d3与电容c6的一端连接,电容c3和电阻r9并联后的一端连接在光耦隔离芯片u20的第三输出脚3b，电容c3和电阻r9并联后的另一端接地。
30.上述的电阻r10与稳压管zd2的参数定义了门槛电压u2，挡位信号m通过二极管d3
对电容c6进行充电时，当电容c6的端电压大于门槛电压u2时，三极管q2导通，使光耦隔离芯片u20的第一输入脚1b、第二输入脚2b和三极管 q2形成通路，光耦隔离芯片u20输出高电平信号io-b；当电容c6的端电压小于上位门槛电压u2时，三极管q2断开，使光耦隔离芯片u20的第一输入脚1b、第二输入脚2b和三极管q2没有形成通路，光耦隔离芯片u20输出低电平信号 io-b。
31.上述的门槛电压u1大于门槛电压u2。
32.本实用新型的原理是：每一路挡位信号m一分为二分别输入到电机启动信号输入电路和电机停机信号输入电路，电机启动信号输入电路和电机停机信号输入电路分别输出两路电平信号io-a和io-b；电机启动信号输入电路带有门槛电压u1，电机停机信号输入电路带有门槛电压u2，门槛电压u1与门槛电压u2 之间带有电位差；微处理器mcu根据两路电平信号io-a和io-b的值来决定电机的启停状态。由于门槛电压u1与门槛电压u2之间带有滞回的电位差，确保启动和停止的电压有个滞回电压，增强抗干扰性。微处理器mcu通过检测每路挡位信号对应的2个io端口电平状态，判定挡位信号实际电压值处于哪个电压范围，进而实现精确的电压阈值控制启停，提高可靠性。
33.光耦隔离芯片u20与光耦隔离芯片u10的结构是一样的，见图5所示。
34.实施例二：
35.本实施例是在实施例一基础上的改进，如图2和图6所示，若干路的挡位信号是指2路挡位信号m1和m2，有2个电机启动信号输入电路和2个电机停机信号输入电路。
36.与挡位信号m1连接的电机启动信号输入电路和电机停机信号输入电路向微处理器mcu的2个i/0端口输出两路电平信号io1和io2；
37.与挡位信号m2连接的电机启动信号输入电路和电机停机信号输入电路向微处理器mcu的另外2个i/0端口输出两路电平信号io3和io4。那么通过逻辑真值表可以实现电机的精确的启动和停止。
[0038][0039][0040]
如上m1和m2两个挡位情况下的逻辑表：挡位信号m1大于12vac时，两路电平信号io1和io2均输出高电平；挡位信号m1小于6vac时，两路电平信号io1和io2均输出低电平；挡
位信号m2大于12vac时，两路电平信号io3和 io4均输出高电平；挡位信号m2小于6vac时，两路电平信号io3和io4均输出低电平。
[0041]
1.当io1和io2同为高电平，微处理器mcu判定m1档实际电压高于12vac (门槛电压u1)，m1档运行；
[0042]
2.当io1和io2同为低电平，微处理器mcu判定m1档实际电压低于6vac(门槛电压u2)，m1档停止；
[0043]
3.当io1为高电平，io2为低电平，微处理器mcu判定m1档实际电压介于 6-12vac之间，m1档停止；
[0044]
4.当io1为低电平，io2为高电平，该情况不成立.
[0045]
5.当io3和io4同为高电平，微处理器mcu判定m2档实际电压高于12vac， m2档运行；
[0046]
6.当io3和io4同为低电平，微处理器mcu判定m2档实际电压低于6vac， m2档停止；
[0047]
7.当io3为高电平，io4为低电平，微处理器mcu判定m2档实际电压介于 6-12vac之间，m2档停止；
[0048]
8.当io3为低电平，io4为高电平，该情况不成立。
[0049]
实施例三：
[0050]
本实施例提供一种bldc电机，包括电机和电机控制器，电机包括定子、转子和机壳，其特征在于：电机控制器采用权利实施例一或者实施例二所述的一种带新型挡位选择电路的电机控制器。
[0051]
以上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。