專利名稱：一種集成多種輸入信號接口電路的直流無刷電機控制器及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種集成多種輸入信號接口電路的直流無刷電機控制器及其控制方法。
背景技術(shù)：
目前，一般的直流無刷電機控制器只有一種形式的輸入信號接口電路，其結(jié)構(gòu)見 圖1所示，輸入信號可以是UART控制信號、或者是電位器控制信號、或者是2-10V的電壓控 制信號、或者是4-20mA的電流控制信號、或者是PWM控制信號、或者是頻率控制信號。用戶 控制系統(tǒng)輸出控制信號必須匹配輸入信號接口電路，這樣的直流無刷電機存在如下問題 1)單一形式的輸入信號，限制了直流無刷電機的應用范圍，不能適應不同控制信號的用戶 控制系統(tǒng)，給用戶帶來極大的不便；2)當用戶控制系統(tǒng)改良時使用新型的控制信號，原來 的直流無刷電機就不適用，造成極大的浪費；3)電機生產(chǎn)廠家為了滿足不同用戶控制系統(tǒng) 的不同控制信號，需要開發(fā)多種適應不同輸入信號的控制器，這樣會增加研發(fā)成本和生產(chǎn) 成本，使研發(fā)周期加長。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種集成多種輸入信號接口電路的直流無刷電機控制 器，它應用范圍廣，極大方便了用戶，節(jié)約了電機生產(chǎn)廠家的研發(fā)成本和生產(chǎn)成本。本發(fā)明的直流無刷電機控制器是通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)的。一種集成多種輸入信號接口電路的直流無刷電機控制器，包括輸入接口電路、微 處理器單元和智能功率模塊IPM，用戶控制系統(tǒng)的控制信號通過輸入接口電路輸入到微處 理器單元，微處理器單元的輸出信號通過智能功率模塊IPM輸入到直流無刷電機并驅(qū)動控 制直流無刷電機運行，其中輸入接口電路包括多種輸入控制信號的接口電路。上述所述的輸入接口電路包括電壓電流信號輸入接口電路，PWM信號輸入接口電 路，電位器信號輸入接口電路，UART信號輸入接口電路。上述所述的微處理器單元還連接有一檔位開關(guān)，檔位開關(guān)向微處理器單元輸入信 號用于切換不同的輸入接口電路工作。上述所述的電壓電流信號輸入接口電路，電壓輸入信號可以是2-10V的電壓控制 信號，電流輸入信號可以是4-20mA的電流控制信號。上述所述的UART信號輸入接口電路的輸入信號可以是RS232串行口信號、RS485 串行口信號、或者USB1.0串行口信號、或者USB2.0串行口信號。本發(fā)明的直流無刷電機控制器與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點1)電機控制器集 成了多種信號輸入接口電路，擴大了直流無刷電機的應用范圍，適應了多種不同輸入信號 的用戶控制系統(tǒng)，極大方便了用戶；2)電機生產(chǎn)廠家無需開發(fā)多種適應不同輸入信號的控 制器，節(jié)約了電機生產(chǎn)廠家的研發(fā)成本和生產(chǎn)成本，縮短研發(fā)時間。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種集成多種輸入信號接口電路的直流無刷電機控 制方法，使不同輸入信號接口電路之間切換簡單容易，控制方便。一種集成多種輸入信號接口電路的直流無刷電機控制方法，它包括以下步驟(1)用戶控制系統(tǒng)發(fā)出一個輸入信號給直流無刷電機控制器；(2)直流無刷電機控制器判別該輸入信號是否為UART信號如果是UART信號，就 接通UART信號輸入接口電路，否則，就通過檔位開關(guān)接通對應信號的輸入接口電路；(3)直流無刷電機控制器輸出對應的控制信號控制直流無刷電機工作。上述所述的檔位開關(guān)具有“0-7” 8個檔位檔位開關(guān)“0”檔，表示“停機”控制狀態(tài)；檔位開關(guān)“1”檔，表示“恒速1”控制狀態(tài)檔位開關(guān)“ 2 ”檔，表示“恒速2 ”控制狀態(tài)檔位開關(guān)“ 3 ”檔，表示“恒速3 ”控制狀態(tài)檔位開關(guān)“4”檔，表示“電位器”控制狀態(tài)；檔位開關(guān)“5”檔，表示“恒功率1”控制狀態(tài)；檔位開關(guān)“6”檔，表示“恒功率2”控制狀態(tài)；檔位開關(guān)“ 7，，檔，表示“PWM或者電壓電流”控制狀態(tài)。一種集成多種輸入信號接口電路的直流無刷電機控制方法，它包括以下步驟(1)用戶控制系統(tǒng)發(fā)出一個輸入信號給直流無刷電機控制器；(2)直流無刷電機控制器通過檔位開關(guān)接通相應的信號輸入接口電路；(3)直流無刷電機控制器輸出對應的控制信號控制直流無刷電機工作。本發(fā)明直流無刷電機控制方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下的優(yōu)點及技術(shù)效果它集 成了多種信號輸入接口電路，利用檔位開關(guān)接通不同輸入信號接口電路，簡單容易，使用方 便。
圖1是現(xiàn)有單一形式的輸入信號的直流無刷電機控制系統(tǒng)方框圖。
圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)方框圖。
圖3是本發(fā)明中直流無刷電機控制器的第一種控制流程圖。
圖4是本發(fā)明中直流無刷電機控制器的第二種控制流程圖。
圖5是UART信號輸入接口電路的電路圖。
圖6是電位器信號輸入接口電路的電路圖。
圖7是電壓電流信號輸入接口電路的電路圖。
圖8是PWM信號輸入接口電路的電路圖。
具體實施例方式下面通過具體實施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述。圖2所出，本發(fā)明的集成多種輸入信號接口電路的直流無刷電機控制器，包括輸 入接口電路、微處理器單元和智能功率模塊IPM，用戶控制系統(tǒng)的控制信號通過輸入接口 電路輸入到微處理器單元，微處理器單元的輸出信號通過智能功率模塊IPM輸入到直流無刷電機并驅(qū)動控制直流無刷電機運行，其中輸入接口電路包括多種輸入控制信號的接口電 路。所述的輸入接口電路包括電壓電流信號輸入接口電路，PWM信號輸入接口電路，電 位器信號輸入接口電路，UART信號輸入接口電路。微處理器單元還連接有一檔位開關(guān)，檔 位開關(guān)向微處理器單元輸入信號用于切換不同的輸入接口電路工作。電壓電流信號輸入接 口電路，電壓輸入信號可以是2-10V的電壓控制信號，電流輸入信號可以是4-20mA的電流 控制信號。UART信號輸入接口電路的輸入信號可以是RS232串行口信號、RS485串行口信 號、或者USB1.0串行口信號、或者USB2.0串行口信號。檔位開關(guān)具有“0-7”8個檔位，它 分別與電壓電流信號輸入接口電路，PWM信號輸入接口電路，電位器信號輸入接口電路和微 處理器單元之間相互連接。電位器是用于分壓的可變電阻器。微處理器單元可以采用8位 MCU、16位MCU或者32位MCU，它可以對輸入信號進行自動識別、排序處理。本發(fā)明的集成多種輸入信號接口電路的直流無刷電機控制方法有兩種第一種控 制方案如圖3所示，包括以下具體步驟(1)用戶控制系統(tǒng)發(fā)出一個輸入信號給直流無刷電機控制器；(2)直流無刷電機控制器對接收到的輸入信號進行自動識別、排序處理、控制，它 包括以下控制流程步驟S201 微處理器單元初始化，針對不同的輸入信號自動接通相應 的信號輸入接口電路；步驟S202 微處理器單元運行UART控制信號識別程序如果輸入信 號是UART控制信號，則進入UART控制模式，啟動UART信號輸入接口電路，否則，微處理器 單元就會自動進入檔位開關(guān)控制階段；步驟S203 微處理器單元進入檔位開關(guān)控制階段， 它具有以下控制狀態(tài)①當用戶選擇檔位開關(guān)“0”檔，微處理器單元就進入停機控制狀態(tài)； ②當用戶選擇檔位開關(guān)“1”檔，微處理器單元就進入恒速1控制狀態(tài)；③當用戶選擇檔位開 關(guān)“2”檔，微處理器單元就進入恒速2控制狀態(tài)；④當用戶選擇檔位開關(guān)“3”檔，微處理器 單元就進入恒速3控制狀態(tài)；⑤當用戶選擇檔位開關(guān)“4”檔，微處理器單元就進入電位器控 制狀態(tài)，啟動，電位器信號輸入接口電路；⑥當用戶選擇檔位開關(guān)“5”檔，微處理器單元就 進入恒功率1控制狀態(tài)；⑦當用戶選擇檔位開關(guān)“6”檔，微處理器單元就進入恒功率2控制 狀態(tài)；⑧當用戶選擇檔位開關(guān)“7”檔，微處理器單元就進入PWM控制狀態(tài)或者電壓電流控制 狀態(tài)，啟動電壓電流信號輸入接口電路或者PWM信號輸入接口電路。(3)直流無刷電機控制器輸出對應的控制信號控制直流無刷電機工作。第二種控 制方案如圖所示，包括以下具體步驟(1)用戶控制系統(tǒng)發(fā)出一個輸入信號給直流無刷電機控制器；(2)直流無刷電機控制器通過檔位開關(guān)接通相應的信號輸入接口電路，包括以 下控制流程步驟S201 微處理器單元初始化，針對不同的輸入信號自動接通相應的信號 輸入接口電路；步驟S202 微處理器單元通過選擇檔位開關(guān)控制接收到的輸入信號；步驟 S203 微處理器單元進入檔位開關(guān)控制階段，①當用戶選擇檔位開關(guān)“0”檔，微處理器單元 就進入停機控制狀態(tài)；②當用戶選擇檔位開關(guān)“1”檔，微處理器單元就進入恒速1控制狀 態(tài)；③當用戶選擇檔位開關(guān)“2”檔，微處理器單元就進入恒速2控制狀態(tài)；④當用戶選擇檔 位開關(guān)“3”檔，微處理器單元就啟動UART信號輸入接口電路；⑤當用戶選擇檔位開關(guān)“4” 檔，微處理器單元就進入電位器控制狀態(tài)，啟動，電位器信號輸入接口電路；⑥當用戶選擇 檔位開關(guān)“5”檔，微處理器單元就進入恒功率1控制狀態(tài)；⑦當用戶選擇檔位開關(guān)“6”檔，微處理器單元就進入恒功率2控制狀態(tài)；⑧當用戶選擇檔位開關(guān)“7”檔，微處理器單元就進 入PWM控制狀態(tài)或者電壓電流控制狀態(tài)，啟動電壓電流信號輸入接口電路或者PWM信號輸 入接口電路。(3)直流無刷電機控制器輸出對應的控制信號控制直流無刷電機工作。如圖5所示的UART信號輸入接口電路的電路圖，它由一個隔離電路和電阻Rl、R2、 R3、R4組成。用戶控制系統(tǒng)發(fā)出的UART信號經(jīng)過UART信號輸入接口電路后傳輸?shù)轿⑻幚?器單元；在微處理器單元中作進一步處理后，再傳輸?shù)街悄芄β誓KIPM中，最后驅(qū)動控制 直流無刷電機運行。如圖6所示的電位器信號輸入接口電路的電路圖，它由一個可變電阻器R0、電阻 Rl和電容Cl組成。用戶控制系統(tǒng)發(fā)出一個電位器信號傳輸?shù)街绷鳠o刷電機控制器的電位 器信號輸入接口電路；接著直流無刷電機控制器中的微處理器單元初始化并運行UART識 別程序，判定其不是UART信號后，通過選擇控制檔位開關(guān)“4”檔自動接通電位器信號輸入 接口電路，進入電位器控制狀態(tài)。電位器信號在微處理器單元中作進一步處理后，再傳輸?shù)?智能功率模塊IPM中，最后驅(qū)動控制直流無刷電機運行。如圖7所示的電壓電流信號輸入接口電路的電路圖，它由二極管D1、D2，一個穩(wěn)壓 二極管D3，兩個功率放大器Tl、T2，電阻Rl、R2、R3、R4、R5、R6、R7和電容Cl、C2、C 3、C4、 C5、C6、C7、C8等元器件組成。戶控制系統(tǒng)發(fā)出一個電壓或者電流信號傳輸?shù)街绷鳠o刷電 機控制器的電壓電流信號輸入接口電路；接著直流無刷電機控制器中的微處理器單元初始 化并運行UART識別程序，判定其不是UART信號后，通過選擇控制檔位開關(guān)“7”檔自動接 通電壓電流信號輸入接口電路，對電壓或者電流信號進行識別處理后進入電壓電流控制狀 態(tài)。電壓或者電流信號在微處理器單元中作進一步處理后，再傳輸?shù)街悄芄β誓KIPM中， 最后驅(qū)動控制直流無刷電機運行。如圖8所示的PWM信號輸入接口電路的電路圖，它由電阻R1、R2、R 3，電容C1、C2 和一個光電耦合器等元器件組成。用戶控制系統(tǒng)發(fā)出一個PWM信號傳輸?shù)街绷鳠o刷電機控 制器的PWM信號輸入接口電路；接著直流無刷電機控制器中的微處理器單元初始化并運行 UART識別程序，判定其不是UART信號后，通過選擇控制檔位開關(guān)“7”檔自動接通PWM信號 輸入接口電路，對PWM信號進行識別處理后進入PWM控制狀態(tài)。PWM信號在微處理器單元中 作進一步處理后，再傳輸?shù)街悄芄β誓KIPM中，最后驅(qū)動控制直流無刷電機運行。此外，當用戶需要控制直流無刷電機以預定的速度或者以預定的功率運行時，可以通過選擇檔位開關(guān)的不同檔位進入對應的控制狀態(tài)選擇檔位開關(guān)“ 1”檔，直流無刷電 機控制器進入“恒速1”控制狀態(tài)；選擇檔位開關(guān)“2”檔，直流無刷電機控制器進入“恒速2” 控制狀態(tài)；選擇檔位開關(guān)“3”檔，直流無刷電機控制器進入“恒速3”控制狀態(tài)；選擇檔位開 關(guān)“5”檔，直流無刷電機控制器進入“恒功率1”控制狀態(tài)；選擇檔位開關(guān)“6”檔，直流無刷 電機控制器進入“恒功率2”控制狀態(tài)。最后用戶只需選擇檔位開關(guān)“0”檔進入“停機”控 制狀態(tài)即可驅(qū)動控制直流無刷電機停止運行。上述實施例為本發(fā)明的較佳實施方式，但本發(fā)明的實施方式不限于此，其他任何 未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均為等效的置換方 式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種集成多種輸入信號接口電路的直流無刷電機控制器，包括輸入接口電路、微處理器單元和智能功率模塊IPM，用戶控制系統(tǒng)的控制信號通過輸入接口電路輸入到微處理器單元，微處理器單元的輸出信號通過智能功率模塊IPM輸入到直流無刷電機并驅(qū)動控制直流無刷電機運行，其特征在于輸入接口電路包括多種輸入控制信號的接口電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集成多種輸入信號接口電路的直流無刷電機控制器，其 特征在于輸入接口電路包括電壓電流信號輸入接口電路，PWM信號輸入接口電路，電位器 信號輸入接口電路，UART信號輸入接口電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種集成多種輸入信號接口電路的直流無刷電機控制 器，其特征在于微處理器單元還連接有一檔位開關(guān)，檔位開關(guān)向微處理器單元輸入信號用 于切換不同的輸入接口電路工作。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種集成多種輸入信號接口電路的直流無刷電機控制器，其 特征在于所述電壓電流信號輸入接口電路，電壓輸入信號可以是2-10V的電壓控制信號， 電流輸入信號可以是4-20mA的電流控制信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種集成多種輸入信號接口電路的直流無刷電機控制器，其 特征在于UART信號輸入接口電路的輸入信號可以是RS232串行口信號、RS485串行口信 號、或者USB1.0串行口信號、或者USB2.0串行口信號。
6.一種集成多種輸入信號接口電路的直流無刷電機控制方法，其特征在于，它包括以 下步驟(1)用戶控制系統(tǒng)發(fā)出一個輸入信號給直流無刷電機控制器；(2)直流無刷電機控制器判別該輸入信號是否為UART信號，如果是UART信號，就接通 UART信號輸入接口電路，否則，就通過檔位開關(guān)接通對應輸入信號的輸入接口電路；(3)直流無刷電機控制器輸出對應的控制信號控制直流無刷電機工作。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種集成多種輸入信號接口電路的直流無刷電機控制方法， 其特征在于，所述檔位開關(guān)具有“0-7” 8個檔位檔位開關(guān)“0”檔，表示“停機”控制狀態(tài)； 檔位開關(guān)“1”檔，表示“恒速1”控制狀態(tài)； 檔位開關(guān)“2”檔，表示“恒速2”控制狀態(tài)； 檔位開關(guān)“3”檔，表示“恒速3”控制狀態(tài)； 檔位開關(guān)“4”檔，表示“電位器”控制狀態(tài)； 檔位開關(guān)“5”檔，表示“恒功率1”控制狀態(tài)； 檔位開關(guān)“6”檔，表示“恒功率2”控制狀態(tài)； 檔位開關(guān)“ 7，，檔，表示“PWM或者電壓電流”控制狀態(tài)。
8.一種集成多種輸入信號接口電路的直流無刷電機控制方法，其特征在于，它包括以 下步驟(1)用戶控制系統(tǒng)發(fā)出一個輸入信號給直流無刷電機控制器；(2)直流無刷電機控制器通過檔位開關(guān)接通相應的信號輸入接口電路；(3)直流無刷電機控制器輸出對應的控制信號控制直流無刷電機工作。
全文摘要
集成多種輸入信號接口電路的直流無刷電機控制器及其控制方法，電機控制器包括用戶控制系統(tǒng)、直流無刷電機控制器和直流無刷電機，用戶控制系統(tǒng)、直流無刷電機控制器和直流無刷電機依次連接在一起，直流無刷電機控制器包括輸入接口電路、微處理器單元和智能功率模塊IPM，用戶控制系統(tǒng)的控制信號通過輸入接口電路輸入到微處理器單元，微處理器單元的輸出信號通過智能功率模塊IPM輸入到直流無刷電機并驅(qū)動控制直流無刷電機運行，本發(fā)明電機控制器具有應用范圍廣，易于控制，極大方便用戶，節(jié)約了電機生產(chǎn)廠家的研發(fā)成本和生產(chǎn)成本等優(yōu)點。本發(fā)明的控制方法集成了多種信號輸入接口電路，利用檔位開關(guān)接通不同輸入信號接口電路，簡單容易，使用方便。
文檔編號H02P6/00GK101814878SQ200910037378
公開日2010年8月25日 申請日期2009年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月19日
發(fā)明者劉大偉, 張俊強, 趙勇 申請人:中山大洋電機股份有限公司