專利名稱：一種無刷直流電機(jī)控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無刷直流電機(jī)控制器，尤其涉及一種可用于航模、車 輛玩具的能控制無刷直流電機(jī)并調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度的控制器。
背景技術(shù)：
一般用于航空模型的直流電機(jī)控制電路，都不對(duì)電機(jī)和負(fù)載的參數(shù)進(jìn) 行檢測(cè)，因此任何時(shí)候接上任何電機(jī)，都是按照一樣的程序啟動(dòng)。這樣對(duì) 電機(jī)性能和負(fù)載相差較大的具體應(yīng)用來說，可能會(huì)有時(shí)無法順暢啟動(dòng)，甚 至是無法啟動(dòng)。
當(dāng)控制油門的無線電波受到干擾時(shí)，或者對(duì)于某些發(fā)射接收機(jī)來說， 當(dāng)發(fā)射機(jī)關(guān)閉時(shí)，接收機(jī)會(huì)輸出無效的脈寬信號(hào)，這時(shí)油門是無效的。這 種情況下，市面上的微控制器就隨著無效的脈寬信號(hào)控制電機(jī)時(shí)大時(shí)小或 者時(shí)開時(shí)關(guān)。
市面上的微控制器除了可以設(shè)置剎車、超前角等運(yùn)行時(shí)固定的參數(shù) 外，并不能將轉(zhuǎn)速等實(shí)時(shí)變化的參數(shù)告知用戶。用戶只能使用儀器才能得 知電機(jī)的轉(zhuǎn)速以及微控制器的溫度。在給微控制器設(shè)置一些用戶參數(shù)的時(shí) 候，我們可以使用油門、按鍵作為輸入，顯示電路、聲音作為輸出。在輸 入?yún)?shù)的細(xì)節(jié)上，市面上的微控制器是這樣的程序每隔一小段時(shí)間就將 數(shù)字加1，當(dāng)數(shù)字跳到用戶需要的數(shù)字時(shí)，用戶通過油門或者按鍵等方式 確認(rèn)；或者每按一次按鍵數(shù)字加1，當(dāng)跳到需要的數(shù)字時(shí)，用戶確認(rèn)；或 者使用編程卡，在卡里編好參數(shù)直接導(dǎo)入微控制器?？墒乔皟烧邔?duì)設(shè)置較 大的數(shù)字比較麻煩，例如要設(shè)置一個(gè)4500的KV每伏所得轉(zhuǎn)速值，步長(zhǎng)為 50，需要等待數(shù)字跳變45次，或者按鍵按45次，這是相當(dāng)麻煩的事情； 而第三者又增加了成本和用戶使用的復(fù)雜性。
用戶參數(shù)是在電機(jī)啟動(dòng)之前先設(shè)置好的，甚至是只在剛上電的時(shí)候才可以進(jìn)行設(shè)置。市面上未見過在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中可以對(duì)參數(shù)進(jìn)行在線更 新的。
當(dāng)微控制器用在直升飛機(jī)模型上時(shí)，為了使得飛機(jī)操作簡(jiǎn)單，人們想 出了一個(gè)穩(wěn)速的功能。即當(dāng)達(dá)到一定條件，電機(jī)的轉(zhuǎn)速自動(dòng)調(diào)節(jié)在一個(gè)轉(zhuǎn) 速上，這樣就可以多點(diǎn)注意力控制飛機(jī)的其他通道，這對(duì)初學(xué)者尤為有用。
市面上的微控制器，開啟了穩(wěn)速功能，并設(shè)定好穩(wěn)定的速度(例如5000 轉(zhuǎn)/分鐘)，以及油門門限(如下限70%，上限80%)后，當(dāng)油門大于80% 后，程序自動(dòng)將轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在5000轉(zhuǎn)/分鐘；當(dāng)油門小于70%后，程序自動(dòng) 退出穩(wěn)速狀態(tài)。這個(gè)缺點(diǎn)是穩(wěn)定的速度只是一個(gè)點(diǎn)(例如5000轉(zhuǎn)/分鐘)， 對(duì)不同負(fù)載統(tǒng)統(tǒng)使用相同的速度點(diǎn)，在實(shí)際航?？刂粕喜⒉缓糜?。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決以往航空模型的無刷直流電機(jī)控制器，不能智能地 檢測(cè)電機(jī)負(fù)載的大小以及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，并根據(jù)電機(jī)負(fù)載值和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量值自適 應(yīng)地控制電機(jī)的啟動(dòng)；不能智能地辨別油門伺服信號(hào)的有效性；不能實(shí)時(shí) 地顯示電機(jī)的溫度、電池電壓、電子換相速度、電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速、油門伺服 信號(hào)的大小、驅(qū)動(dòng)電壓P麗占空比等參數(shù)；不能利用微控制器和油門伺服 信號(hào)接收端，在設(shè)置參數(shù)時(shí)輔助調(diào)節(jié)數(shù)字的增減以及增減的快慢；不能在 線更新各種參數(shù)設(shè)置而無須停機(jī)；不能根據(jù)油門伺服信號(hào)的大小實(shí)現(xiàn)自動(dòng)
穩(wěn)速功能等問題。
為了解決上述問題，本發(fā)明的技術(shù)問題，采用以下方案實(shí)現(xiàn) 一種直流電機(jī)控制電路，所述的無刷直流電機(jī)控制器包括電源穩(wěn)壓電 路、電池檢測(cè)電路、微控制器、油門伺服信號(hào)接收端、按鍵、顯示電路、 功率驅(qū)動(dòng)電路、電機(jī)端電壓檢測(cè)電路，所述微控制器與油門伺服信號(hào)接收 端、電池檢測(cè)電路、電源穩(wěn)壓電路、按鍵、顯示電路、功率驅(qū)動(dòng)電路、電 機(jī)端電壓檢測(cè)電路相連，所述電池檢測(cè)電路分別還與電池、電源穩(wěn)壓電路、 功率驅(qū)動(dòng)電路相連，所述電源穩(wěn)壓電路還與顯示電路相連，所述電機(jī)端電 壓檢測(cè)電路還與功率驅(qū)動(dòng)電路、無刷直流電機(jī)相連，所述無刷直流電機(jī)控制器能控制無刷直流電機(jī)的啟動(dòng)而無需轉(zhuǎn)子位置傳感器，能調(diào)節(jié)無刷直流 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度。
所述微控制器、功率驅(qū)動(dòng)電路和電機(jī)端電壓檢測(cè)電路對(duì)電機(jī)負(fù)載和轉(zhuǎn) 動(dòng)慣量大小進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)到的電機(jī)負(fù)載值和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量值自適應(yīng)地啟 動(dòng)電機(jī)，以及閉環(huán)控制電機(jī)的加減速。
所述微控制器和油門伺服信號(hào)接收端能實(shí)時(shí)檢測(cè)油門伺服信號(hào)，丟棄 掉無效信號(hào)。
所述微控制器和油門伺服信號(hào)接收端，能在設(shè)置參數(shù)時(shí)輔助調(diào)節(jié)數(shù)字 的增減以及增減的快慢。
所述微控制器還能在線更新控制器的各種參數(shù)，而無需停機(jī)，更新的 參數(shù)包括超前角度、油門反應(yīng)速度、剎車和低電壓保護(hù)門限。
所述微控制器、功率驅(qū)動(dòng)電路、電機(jī)端電壓檢測(cè)電路和油門伺服信號(hào) 接收端能根據(jù)油門伺服信號(hào)占最大值的百分比來調(diào)整輸給電機(jī)的功率，從 而讓電機(jī)穩(wěn)定在預(yù)定的轉(zhuǎn)速上。
所述顯示電路能實(shí)時(shí)地顯示電機(jī)的溫度、電池電壓、電子換相速度、
電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速、油門伺服信號(hào)的大小、驅(qū)動(dòng)電壓PWM占空比等參數(shù)。
所述顯示電路可以換為數(shù)字發(fā)射模塊，通過無線電傳給接收端，從而 在無線接收端顯示出所有參數(shù)。
本發(fā)明為一種無刷直流電機(jī)控制器，能自適應(yīng)的控制不同電機(jī)；能辨 別油門伺服信號(hào)的有效性；可隨時(shí)觀察所述電機(jī)的溫度、電池電壓、電子 換相速度、電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速、油門伺服信號(hào)的大小、驅(qū)動(dòng)電壓PWM占空比等 參數(shù)；能利用微控制器和油門伺服信號(hào)接收端，在設(shè)置參數(shù)時(shí)輔助調(diào)節(jié)數(shù) 字的增減以及增減的快慢；能在線更新參數(shù)；能改進(jìn)自動(dòng)穩(wěn)速功能；實(shí)現(xiàn) 簡(jiǎn)單，成本低廉，控制過程易實(shí)現(xiàn)。


圖l本發(fā)明的系統(tǒng)框圖。
具體實(shí)施例方式
為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的 說明。 一種無刷直流電機(jī)控制器，包括電源穩(wěn)壓電路、電池檢測(cè)電路、微 控制器、油門伺服信號(hào)接收端、按鍵、顯示電路、功率驅(qū)動(dòng)電路、電機(jī)端電壓檢測(cè)電路，所述微控制器與油門伺服信號(hào)接收端、電池檢測(cè)電路、電 源穩(wěn)壓電路、按鍵、顯示電路、功率驅(qū)動(dòng)電路、電機(jī)端電壓檢測(cè)電路相連， 所述電池檢測(cè)電路分別還與電池、電源穩(wěn)壓電路、功率驅(qū)動(dòng)電路相連，所 述電源穩(wěn)壓電路還與顯示電路相連，所述電機(jī)端電壓檢測(cè)電路還與功率驅(qū) 動(dòng)電路、無刷直流電機(jī)相連。
如圖1所示，要實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)地控制不同電機(jī)，采用以下方案1，當(dāng) 接上電機(jī)或者每一次給微控制器上電時(shí)，程序首先輸出檢測(cè)波形；2，反 饋?zhàn)詣?dòng)計(jì)算電機(jī)最優(yōu)的、穩(wěn)定的加速曲線和快速啟動(dòng)的加速力度等參數(shù)； 3，記錄電機(jī)連接狀態(tài)。當(dāng)待機(jī)時(shí)，微控制器輸出待機(jī)波形，從反饋回來 的波形識(shí)別電機(jī)是否連接著微控制器。若電機(jī)一直保持連接著微控制器， 則每次啟動(dòng)將使用已經(jīng)計(jì)算好的參數(shù)。。
如圖1所示，要實(shí)現(xiàn)智能地辨別油門伺服信號(hào)的有效性，采用以下方 案利用油門伺服信號(hào)接收端，實(shí)時(shí)監(jiān)視油門伺服信號(hào)的脈寬，對(duì)偶爾出 現(xiàn)的無效信號(hào)，丟棄；對(duì)較短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)較多無效信號(hào)的情況則認(rèn)為油門 伺服信號(hào)是無效的；并且在接下來的時(shí)間里設(shè)定一個(gè)較高的門限，只有信 號(hào)的脈寬超過比較高的界限，才認(rèn)為油門伺服信號(hào)是有效的。這樣就很好 的辨別了油門伺服信號(hào)的有效性，若油門伺服信號(hào)無效則不隨它的無效信 號(hào)而動(dòng)作。
實(shí)現(xiàn)隨時(shí)觀察各種參數(shù)，采用以下方案微控制器采用事先約定好的 格式將自身實(shí)時(shí)變化的參數(shù)通過輸入輸出I/O 口往外傳送。當(dāng)電機(jī)停止運(yùn) 轉(zhuǎn)時(shí)，微控制器時(shí)刻將溫度、電池電壓參數(shù)往外傳送；當(dāng)電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)， 除了將這兩個(gè)參數(shù)往外傳送之外，還將電子換相速度、電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速、油 門值、電池電壓、驅(qū)動(dòng)電壓PWM占空比等參數(shù)往外傳送。在微控制器上接 一個(gè)顯示電路，顯示這些參數(shù)，也可以將顯示電路換為一個(gè)數(shù)字發(fā)射模塊， 通過無線電傳給接收端，從而在無線接收端顯示出參數(shù)。
實(shí)現(xiàn)油門輔助大數(shù)字參數(shù)設(shè)置，采用以下方案使用油門來控制數(shù)字 的增減以及增減的快慢，微控制器上增加一個(gè)的按鍵來輔助參數(shù)設(shè)置。當(dāng) 控制油門的搖桿撥在中間時(shí)，數(shù)字不增減；當(dāng)往上撥時(shí)，數(shù)字增加，且越 往上撥，數(shù)字增加得越快；當(dāng)往下?lián)軙r(shí)與往上撥類似。
實(shí)現(xiàn)在線更新參數(shù)，采用以下方案航模在做某些動(dòng)作時(shí)將超前角設(shè)置為低，當(dāng)需要電機(jī)加速更快、轉(zhuǎn)速更快時(shí)，可以在線將超前角設(shè)為高，這中間無需降落航模，且可以在瞬間完成。其中修改并發(fā)射參數(shù)的模塊可以并到油門發(fā)射機(jī)里面去。
改進(jìn)自動(dòng)穩(wěn)速功能，采用以下方案
1，電機(jī)調(diào)速電路預(yù)先設(shè)定參數(shù)，讓程序自動(dòng)得到最大轉(zhuǎn)速M(fèi)ax—Speed。用戶預(yù)先向程序輸入電機(jī)的KV每伏所得轉(zhuǎn)速值、飛機(jī)齒輪比、截取比例，例如0.65、油門門限，例如下限20%，上線30%，這個(gè)可以都設(shè)為零，此
時(shí)一啟動(dòng)電機(jī)就進(jìn)入穩(wěn)速狀態(tài)。程序算出理論上電機(jī)的最大速度
最大轉(zhuǎn)速M(fèi)ax—Speed = KV值*電池電壓*齒輪比*截取比例2，穩(wěn)定的速度點(diǎn)由油門的大小決定，當(dāng)油門大于上限，例如當(dāng)油門為35%時(shí)，電機(jī)進(jìn)入了穩(wěn)速狀態(tài)，程序控制它穩(wěn)定在最大轉(zhuǎn)速M(fèi)ax_Speed *35%，如果油門不變，則這個(gè)速度不變；如果油門加大，那么這個(gè)穩(wěn)速點(diǎn)也會(huì)加大，例如當(dāng)油門為85%時(shí)，電機(jī)就穩(wěn)定在最大轉(zhuǎn)速M(fèi)ax_Speed * 85%。當(dāng)油門小于下限值(例如20%)時(shí)，自動(dòng)退出穩(wěn)速狀態(tài)。
8
權(quán)利要求
1、一種無刷直流電機(jī)控制器，其特征在于，所述的無刷直流電機(jī)控制器包括電源穩(wěn)壓電路、電池檢測(cè)電路、微控制器、油門伺服信號(hào)接收端、按鍵、顯示電路、功率驅(qū)動(dòng)電路、電機(jī)端電壓檢測(cè)電路，所述微控制器與油門伺服信號(hào)接收端、電池檢測(cè)電路、電源穩(wěn)壓電路、按鍵、顯示電路、功率驅(qū)動(dòng)電路、電機(jī)端電壓檢測(cè)電路相連；所述電池檢測(cè)電路分別還與電池、電源穩(wěn)壓電路、功率驅(qū)動(dòng)電路相連；所述電源穩(wěn)壓電路還與顯示電路相連；所述電機(jī)端電壓檢測(cè)電路還與功率驅(qū)動(dòng)電路、無刷直流電機(jī)相連；所述無刷直流電機(jī)控制器能控制無刷直流電機(jī)的啟動(dòng)而無需轉(zhuǎn)子位置傳感器，能調(diào)節(jié)無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷直流電機(jī)控制器，其特征在于，所述 微控制器、功率驅(qū)動(dòng)電路和電機(jī)端電壓檢測(cè)電路對(duì)電機(jī)負(fù)載和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大 小進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)到的電機(jī)負(fù)載值和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量值自適應(yīng)地啟動(dòng)電機(jī)， 以及閉環(huán)控制電機(jī)的加減速。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的無刷直流電機(jī)控制器，其特征在于，所述 微控制器和油門伺服信號(hào)接收端能實(shí)時(shí)檢測(cè)油門伺服信號(hào)，丟棄掉無效信 號(hào)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的無刷直流電機(jī)控制器，其特征在于，所述 微控制器和油門伺服信號(hào)接收端，能在設(shè)置參數(shù)時(shí)輔助調(diào)節(jié)數(shù)字的增減以 及增減的快慢。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4中所述的無刷直流電機(jī)控制器，其特征在于，所 述微控制器還能在線更新控制器的各種參數(shù)，而無需停機(jī)，更新的參數(shù)包 括超前角度、油門反應(yīng)速度、剎車和低電壓保護(hù)門限。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的無刷直流電機(jī)控制器，其特征在于，所述 微控制器、功率驅(qū)動(dòng)電路、電機(jī)端電壓檢測(cè)電路和油門伺服信號(hào)接收端能根據(jù)油門伺服信號(hào)占最大值的百分比來調(diào)整輸給電機(jī)的功率，從而讓電機(jī) 穩(wěn)定在預(yù)定的轉(zhuǎn)速上。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5或6中任一項(xiàng)所述的無刷直流 電機(jī)控制器，其特征在于，所述顯示電路能實(shí)時(shí)地顯示電機(jī)的溫度、電池 電壓、電子換相速度、電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速、油門伺服信號(hào)的大小、驅(qū)動(dòng)電壓PWM占空比等參數(shù)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的無刷直流電機(jī)控制電路，其特征在于，所 述顯示電路可以換為數(shù)字發(fā)射模塊，通過無線電傳給接收端，從而在無線接收端顯示出所有參數(shù)。
全文摘要
一種無刷直流電機(jī)控制器，包括電源穩(wěn)壓電路、電池檢測(cè)電路、微控制器、油門伺服信號(hào)接收端、按鍵、顯示電路、功率驅(qū)動(dòng)電路、電機(jī)端電壓檢測(cè)電路，所述微控制器與油門伺服信號(hào)接收端、電池檢測(cè)電路、電源穩(wěn)壓電路、按鍵、顯示電路、功率驅(qū)動(dòng)電路、電機(jī)端電壓檢測(cè)電路相連；所述電池檢測(cè)電路分別還與電池、電源穩(wěn)壓電路、功率驅(qū)動(dòng)電路相連；所述電源穩(wěn)壓電路還與顯示電路相連；所述電機(jī)端電壓檢測(cè)電路還與功率驅(qū)動(dòng)電路、無刷直流電機(jī)相連。本發(fā)明所述無刷直流電機(jī)控制器能控制無刷直流電機(jī)的啟動(dòng)而無需轉(zhuǎn)子位置傳感器，能調(diào)節(jié)無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度。此發(fā)明可用于家用電器、電動(dòng)車、航模。
文檔編號(hào)H02P6/14GK101674041SQ20091019338
公開日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2009年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月26日
發(fā)明者杜明輝, 楊曉東, 楊運(yùn)勛, 范振粵, 范立斌, 袁仁坤, 歐 雷, 勇 黃 申請(qǐng)人:東莞市南星電子有限公司