一种智能无刷直流电机控制器的制作方法

1.本发明涉及电机控制领域，特别是涉及一种智能无刷直流电机控制器。


背景技术：

2.无刷直流电机具有结构简单，使用寿命长的优点，随着经济的发展，无刷直流电机在家用电器、汽车、智能设备等领域得到了广泛的应用，但无刷直流电机需要进行电子换向，要与无刷直流电机控制器（驱动器）配合才能使用。目前市场上有比较成熟的通用无刷直流电机控制器，也有像电动自行车上使用的专用无刷直流电机控制器。但这些无刷直流控制器基本上只能满足电机的驱动功能，并且只能单独使用，不具备多台电机之间的智能化协同控制功能。
3.有一种叫智能密集架的仓储设备，由多个架体组成一个集群，每个架体都安装一台无刷直流电机，架体之间需要协同移动，还需要能根据前方架体位置提前减速防止剧烈碰撞，每个架体还需要连接串口显示屏提供人机交互界面，以及控制照明灯、定位指示灯等设备，普通的通用型无刷直流电机控制器（驱动器）无法满足这样的使用要求。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种智能无刷直流电机控制器。除了具备基本的无刷直流电机驱动功能外，控制器之间可以通过现场总线通讯进行数据交互，可以连接串口显示屏提供人机交互界面，还能控制继电器、照明灯等设备。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种智能无刷直流电机控制器，主要包括：电源模块、主控芯片、电机驱动模块、通讯模块、输入模块和输出模块，电源模块设有防反接二极管和pptc自恢复保险丝,电机驱动模块主要有栅极驱动器、n型mos管、电流采样电阻和tvs瞬态抑制二极管，通讯模块设有1路can现场总线通讯和至少1路uart通讯，can现场总线通讯电路中设有pptc自恢复保险丝，输入模块设有至少5路输入接口，并设有滤波电容和稳压二极管，输出模块设有至少1路不小于0.1a输出接口和至少1路不小于1a输出接口。电源模块可输出24v、12v、5v和3.3v直流电。主控芯片可以写入和运行程序。电机驱动模块的栅极驱动器可以将主芯片的控制信号转换成mos管栅极控制信号，电流采样电阻上的电压可被主控芯片adc引脚采集并转换成电流数据，tvs瞬态抑制二极管可吸收电机线圈产生的高压以保护电路。通讯模块uart通讯可用于连接串口显示屏或电脑。输入模块具有很好的抗干扰性和较宽的电压输入范围，可以连接无刷电机霍尔反馈、红外开关、接近开关等传感器。输出模块的不少于0.1a的输出接口可用于连接继电器设备，不小于1a的输出接口可用于连接照明灯。
7.作为本发明智能无刷直流电机控制器进一步的方案：所述的主控芯片是基于cortex-m3内核的32位arm微控制器。
8.作为本发明智能无刷直流电机控制器进一步的方案：所述的can现场总线通讯可以换成rs485总线通讯。
9.作为本发明智能无刷直流电机控制器进一步的方案：所述的通讯模块还设有1路usb通讯，可用于连接电脑。
10.作为本发明智能无刷直流电机控制器进一步的方案：所述的输入模块还设有拨码开关或排插针。可用于设置工作模式，可以对无刷直流电机或有刷直流电机两种驱动模式进行选择，还可以对不同类型的串口显示屏进行选择。
11.本发明除了具备基本的无刷直流电机驱动功能外，还可以通过现场总线通讯进行数据交互，可以连接串口显示屏提供人机交互界面，能连接限位开关、红外开关等传感器，还能控制继电器、照明灯等设备，能够满足像智能密集架之类设备需要多台无刷直流电机协同控制的应用需求。
附图说明
12.图1是本发明实施例的功能模块示意图。
13.图2是本发明实施例的设备连接示意图。
14.图3是本发明实施列的电机驱动电路原理图。
15.图4是本发明实施列的栅极驱动控制电路原理图。
16.图5是本发明实施列的can总线通讯电路原理图。
17.图6是本发明实施列的输入接口电路原理图。
具体实施方式
18.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。
20.本发明提供了一种智能无刷直流电机控制器，主要包括：电源模块、主控芯片、电机驱动模块、通讯模块、输入模块和输出模块，电源模块设有防反接二极管和pptc自恢复保险丝,电机驱动模块主要有栅极驱动器、n型mos管、电流采样电阻和tvs瞬态抑制二极管，通讯模块设有1路can现场总线通讯和至少1路uart通讯，can现场总线通讯电路中设有pptc自恢复保险丝，输入模块设有至少5路输入接口，并设有滤波电容和稳压二极管，输出模块设有至少1路不小于0.1a输出接口和至少1路不小于1a输出接口。电源模块可输出24v、12v、5v和3.3v直流电。主控芯片可以写入和运行程序。电机驱动模块的栅极驱动器可以将主芯片的控制信号转换成mos管栅极控制信号，电流采样电阻上的电压可被主控芯片adc引脚采集并转换成电流数据，tvs瞬态抑制二极管可吸收电机线圈产生的高压以保护电路。通讯模块uart通讯可用于连接串口显示屏或电脑。输入模块具有很好的抗干扰性和较宽的电压输入范围，可以连接无刷电机霍尔反馈、红外开关、接近开关等传感器。输出模块的不少于0.1a的输出接口可用于连接继电器设备，不小于1a的输出接口可用于连接照明灯。
21.作为本发明智能无刷直流电机控制器优选的方案，主控芯片是基于cortex-m3内核的32位arm微控制器，具体采用stm32f103c8t6芯片。
22.作为本发明智能无刷直流电机控制器优选的方案，输入模块还设有排插针,通过插拔短接跳帽设置工作模式，可以对无刷直流电机或有刷直流电机两种驱动模式进行选择，还可以对不同类型的串口显示屏进行选择。
23.本发明实施例的功能模块如图1所示，主要由电源模块、主控芯片、电机驱动模块、通讯模块、输入模块和输出模块组成，电源模块给主控芯片、电机驱动模块和通讯模块供电，主控芯片与电机驱动模块、通讯模块、输入模块和输出模块连接。
24.本发明实施例的设备连接如图2所示，多个本发明智能无刷直流电机控制器之间通过can现场总线通讯连在一起，每个智能无刷直流电机控制器都连接了串口显示屏、无刷直流电机和限位开关传感器，智能无刷直流电机控制器之间可通过can现场总线通讯相互报告状态参数，收到邻近其它智能无刷直流电机控制器的状态参数后，智能无刷直流电机控制器会结合自身的参数状态进行智能判断和控制无刷直流电机的启动、停止、加减速，从而实现对同一个区域内的无刷直流电机的协同控制。
25.本发明实施例的电机驱动电路原理如图3所示，共有6只n型mos管，分别是t1、t2、t3、t4、t5和t6，每只n型mos管的栅极都可连接控制器信号，分别是控制h1、控制h2、控制h3、控制l1、控制l2和控制l3，输出u、输出v和输出w可与无刷直流电机的uvw线连接，采样电阻r13可将电流信号转成电压信号并与主控芯片adc电流采样引脚连接，tvs瞬态抑制二极管d1连接在电源与gnd之间，同时还在d1旁并联了一个电解电容c1。
26.本发明实施例的栅极驱动控制电路原理如图4所示，栅极驱动器连接了自举电容器c2、c3和c4，还连接了二极管d2、d3和d4，主控芯片与栅极驱动器连接并向栅极驱动器发送控制信号，栅极驱动器输出可以控制n型mos管的控制信号，分别是控制h1、控制h2、控制h3、控制l1、控制l2和控制l3。
27.本发明实施例的can总线通讯电路原理如图5所示，主控芯片与can收发器连接，can收发器的两个输出端口can_h和can_l分别连接了pptc自恢复保险丝。
28.本发明实施例的输入接口电路原理如图6所示，输入信号经r14电阻后与主控芯片相连，同时主控芯片还连接滤波电容c5和稳压二极管d5。
29.以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有多种更改、组合或变化。凡在本发明的精神和原则内所做出的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。