带蓝牙通信的电机控制器、直流无刷电机及多电机系统 |
|||||||
| 申请号 | CN201520776650.5 | 申请日 | 2015-09-30 | 公开(公告)号 | CN205123631U | 公开(公告)日 | 2016-03-30 |
| 申请人 | 中山大洋电机股份有限公司; | 发明人 | 方强; 边文清; 唐松发; 焦青梅; 李丽娟; | ||||
| 摘要 | 本实用新型公开了带蓝牙通信的 电机 控制器 、直流无刷电机及多电机系统，其中电机控制器包括蓝牙通信单元和电机控制单元，所述的蓝牙通信单元包括供电部分、蓝牙模 块 和 接口 电路 ，供电部分为蓝牙模块与接口电路供电，蓝牙模块用于与外界建立通信连接，蓝牙模块通过接口电路往电机控制单元输入PWM 信号 ，其结构简单，能方便对直流无刷电机进行调速。 | ||||||
| 权利要求 | 1.带蓝牙通信的电机控制器，包括蓝牙通信单元和电机控制单元，其特征在于：所述的蓝牙通信单元包括供电部分、蓝牙模块和接口电路，供电部分为蓝牙模块与接口电路供电，电机控制单元通过蓝牙模块与外界建立通信连接，蓝牙模块通过接口电路往电机控制单元的转速调整信号输入端口输入PWM信号。 |
||||||
| 说明书全文 | 带蓝牙通信的电机控制器、直流无刷电机及多电机系统技术领域： [0001] 本实用新型涉及带蓝牙通信的电机控制器、直流无刷电机及多电机系统，属于电机技术领域。背景技术： [0002] 目前市场上大多数的直流无刷电机调速时均需要外接PWM发生器，通过PWM发生器调节PWM信号的占空比以实现对直流无刷电机的调速，这种调速方式较为麻烦，并且如果需要改变PWM信号的频率则更为麻烦，需要拆开直流无刷电机，对电机控制单元里面的程序进行重新编写。 [0003] 此外，当直流无刷电机需要与外部智能设备建立串口通信时，需要外接一套USB转串口通信设备，在某些情况下，还需要拆开直流无刷电机才能实现串口通信连接，而且经常由于USB接口处接触不良导致出现通信不畅或者软件卡死的问题。 [0004] 同时，当直流无刷电机在客户处出现问题时，客户完全无法知晓问题的所在，只有等到售后维修人员逐一排查，这样就增加了售后维修人员的工作强度以及增加了不必要的维修成本。发明内容： [0005] 本实用新型的第一个目的是提供一种带蓝牙通信的电机控制器，无需装拆电机，就可以方便对直流无刷电机进行调速。 [0006] 本实用新型的第二个目的是提供一种直流无刷电机，其可以实现快速可靠的通信。 [0007] 本实用新型的第三个目的是提供一种多电机系统，能快速寻找故障所在，厂家可以快速指导维修，减小售后维修人员的工作强度，降低了不必要的维修成本。 [0008] 本实用新型的目的是通过下述技术方案予以实现的。 [0009] 带蓝牙通信的电机控制器，包括蓝牙通信单元和电机控制单元，所述的蓝牙通信单元包括供电部分、蓝牙模块和接口电路，供电部分为蓝牙模块与接口电路供电，蓝牙模块用于与外界建立通信连接，蓝牙模块通过接口电路往电机控制单元的转速调整信号输入端口输入PWM信号。 [0010] 上述蓝牙通信单元还包括微处理器与PWM输出控制模块，微处理器与蓝牙模块连接并且相互通信，微处理器和蓝牙模块可以分别输出一路独立的PWM信号，这两路独立的PWM信号通过PWM输出控制模块选择其中一路输出到接口电路，再由接口电路将PWM信号送往电机控制单元的转速调整信号输入端口。 [0011] 上述PWM输出控制模块包括驱动电路和切换开关，当驱动电路没有驱动信号输入时，PWM输出控制模块输出来自蓝牙模块的PWM信号；当驱动电路有驱动信号输入时，驱动电路驱动切换开关动作以驱动PWM输出控制模块输出来自微处理器的PWM信号。 [0012] 上述蓝牙模块输出的PWM信号和微处理器输出的PWM信号的占空比都是可调的。 [0013] 上述由蓝牙模块输出的PWM信号的频率范围小于由微处理器输出的PWM信号的频率范围，由蓝牙模块输出的PWM的频率是可调的。 [0014] 上述切换开关采用继电器。 [0016] 上述供电部分可把外部提供的+24VDC电源分别转换成+12VDC、+5VDC和+3.3VDC后为蓝牙通信单元中各部分电路供电。 [0017] 上述电机控制单元包括电源电路、电机微处理器、运行参数检测单元和功率逆变单元，电源电路为各部分电路供电，运行参数检测单元检测电机的运行参数并把检测到的运行参数输入到电机微处理器里面，电机微处理器通过功率逆变单元控制电机运行。 [0018] 上述电机控制单元还包括信号接口单元，通过信号接口单元把电机微处理器与蓝牙通信单元的接口电路连接起来相互通信，以使电机微处理器可通过蓝牙模块与外界建立通信连接。 [0019] 上述接口电路设置有若干个接插端口用于与电机控制单元的信号接口单元连接，所述若干个接插端口包括+5V端口、RXD＿M端口、TXD＿M端口、GND端口、PWM＿IN端口和NTC端口。 [0020] 上述电机控制器内部设置有热敏电阻，热敏电阻把检测到的温度信号送入到电机微处理器，电机微处理器对该温度信号进行处理以及转换后把该温度信号通过接口电路输入到蓝牙模块里面，再由蓝牙模块送往外部的移动智能设备。 [0021] 上述蓝牙通信单元和电机控制单元集成在同一块线路板上。 [0022] 上述蓝牙通信单元和电机控制单元分别集成在不同的线路板上，其中蓝牙通信单元集成在子线路板上，电机控制单元集成在母线路板上，子线路板与母线路板连接并且相互通信。 [0023] 上述子线路板上设置有USB转串口模块和USB接口，USB转串口模块与蓝牙模块相连，USB转串口模块通过USB接口与外部的移动智能设备或者PC终端建立连接。 [0024] 上述子线路板上还设置有低压差稳压器，低压差稳压器与USB接口相连，外部的移动智能设备或者PC终端可通过USB接口和低压差稳压器为子线路板的各部分电路供电。 [0025] 一种直流无刷电机，包括如上述所述的带蓝牙通信的电机控制器。 [0026] 一种多电机系统，包括多台如上述所描述的直流无刷电机，直流无刷电机之间通过蓝牙通信单元建立通信连接。 [0027] 本实用新型与现有技术相比，具有如下效果： [0028] 1)供电部分为蓝牙模块与接口电路供电，蓝牙模块用于与外界建立通信连接，蓝牙模块通过接口电路往电机控制单元输入PWM信号，其结构简单，无需装拆电机，通过蓝牙模块可以方便对输入到电机控制单元的PWM信号进行调节，该PWM信号作为电机的调速信号，从而实现对直流无刷电机方便调速的目的； [0029] 2)可以通过蓝牙模块或者微处理器对PWM信号的占空比、通过蓝牙模块对PWM信号的频率进行调节，经过调节的PWM信号经PWM输出控制模块选择，再由接口电路送往电机控制单元，操作方便，有效提高效率，降低不必要的成本支出； [0030] 3)蓝牙模块输出的PWM信号和微处理器输出的PWM信号的占空比都是可调的，由蓝牙模块输出的PWM信号的频率范围小于由微处理器输出的PWM信号的频率范围，由蓝牙模块输出的PWM的频率是可调的，不同频率或者不同占空比的PWM信号可通过蓝牙模块或者微处理器的调节而得到，因此可以满足不同电机控制单元对于PWM信号的要求，适用范围广； [0031] 4)切换开关采用继电器，结构简单，成本低廉，有助于提高产品的市场竞争力； [0032] 5)PWM输出控制模块还包括拨码开关，通过拨码开关选择PWM输出控制模块输出的PWM信号的电平电压大小，结构简单，操作方便，满足不同电机控制单元对于PWM信号的电平电压大小的要求，适用范围广； [0033] 6)电机控制器内部设置有热敏电阻，热敏电阻把检测到的温度信号送入到电机微处理器，电机微处理器对该温度信号进行处理以及转换后把该温度信号通过接口电路输入到蓝牙模块里面，再由蓝牙模块送往外部的移动智能设备，其结构简单，用户可通过移动智能设备上的APP软件实时检测电机的温度变化，使用方便，有效减小事故的发生； [0034] 7)子线路板上设置有USB转串口模块和USB接口，USB转串口模块与蓝牙模块相连，USB转串口模块通过USB接口与外部的移动智能设备或者PC终端建立连接，使用方便，实现快速可靠的通信，并且能保证数据传输的稳定性和可靠性； [0035] 8)子线路板上还设置有低压差稳压器，低压差稳压器与USB接口相连，外部的移动智能设备或者PC终端可通过USB接口和低压差稳压器为子线路板的各部分电路供电，移动智能设备或者PC终端就可以给子线路板供电，不用担心需要额外的电源，使用更加方便、可靠； [0036] 9)多电机系统中，直流无刷电机之间通过蓝牙通信单元建立通信连接，通过直流无刷电机之间的通信能快速寻找故障所在，厂家可以快速指导维修，减小售后维修人员的工作强度，降低了不必要的维修成本。附图说明： [0037] 图1是实施例中蓝牙通信单元的原理图； [0038] 图2是实施例中供电部分的电路图； [0039] 图3是实施例中PWM输出控制模块的电路图； [0040] 图4是实施例中电机控制单元的原理图； [0041] 图5是实施例中母线路板的结构示意图； [0042] 图6是实施例中子线路板的结构示意图； [0043] 图7是实施例中蓝牙模块、接口电路与电机微处理器的连接原理图； [0044] 图8是实施例中转换电路的电路图； [0045] 图9是实施例二中直流无刷电机的结构示意图； [0046] 图10是实施例三中直流无刷电机第一种结构示意图； [0047] 图11是实施例三中直流无刷电机第二种结构示意图； [0048] 图12是实施例四中多电机系统的结构示意图； [0050] 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。 [0051] 实施例一：如图1所示，本实施例是一种带蓝牙通信的电机控制器，包括蓝牙通信单元和电机控制单元，其中蓝牙通信单元包括供电部分、蓝牙模块和接口电路，供电部分为蓝牙模块与接口电路供电，蓝牙模块用于与外界建立通信连接，蓝牙模块通过接口电路往电机控制单元的转速调整信号输入端口输入PWM信号，PWM信号用于调节直流无刷电机的转速。 [0052] 如图2所示，供电部分接收来自电机控制单元提供的+24VDC电源或者接收来自外部提供的+24VDC电源，供电部分把+24VDC电源分别转换成+12VDC、+5VDC和+3.3VDC后为蓝牙通信单元中不同的电路部分供电。 [0053] 如图1和图3所示，蓝牙通信单元还包括微处理器与PWM输出控制模块，微处理器与蓝牙模块连接并且相互通信，微处理器和蓝牙模块可以分别输出一路独立的PWM信号，这两路独立的PWM信号通过PWM输出控制模块选择其中一路输出到接口电路，再由接口电路将PWM信号送往电机控制单元。PWM输出控制模块包括驱动电路和切换开关，当驱动电路没有驱动信号输入时，PWM输出控制模块输出来自蓝牙模块的PWM信号；当驱动电路有驱动信号输入时，驱动电路驱动切换开关动作以驱动PWM输出控制模块输出来自微处理器的PWM信号。蓝牙模块输出的PWM信号和微处理器输出的PWM信号的占空比都是可调的，并且由蓝牙模块输出的PWM信号的频率范围小于由微处理器输出的PWM信号的频率范围，由蓝牙模块输出的PWM的频率是可调的。本实施例中切换开关采用单刀双掷继电器，但是切换开关的选择不限于此，其还可以采用其它可以实现切换输出不同PWM信号的继电器开关。 [0054] 具体的如图3所示，当电机控制单元所需PWM信号的频率在60Hz—8KHz之间时，此时不需要往驱动电路输入驱动信号，驱动电路没有导通使得继电器K1保持在初始的连接位置上，PWM输出控制模块输出来自蓝牙模块默认的PWM信号。此时由蓝牙模块的PWM1口输出默认的PWM信号，PWM信号经PWM输出控制模块和接口电路后输入到电机控制单元里面，或者可以通过蓝牙模块对PWM信号的占空比、频率进行调节，再由蓝牙模块的PWM1口输出PWM信号，PWM信号经PWM输出控制模块和接口电路后输入到电机控制单元里面； [0055] 当电机控制单元所需PWM信号的频率不在60Hz—8KHz之间时，使用智能手机或者其他移动智能设备终端上的APP软件与蓝牙模块进行连接，连接成功后就可以向蓝牙模块的IO6脚写入低电平，向蓝牙模块的IO6脚写入的低电平同时输入到驱动电路，驱动电路得到驱动信号后，驱动电路中的Q3、Q4导通，继电器K1得电切换到另一个连接位置上，PWM输出控制模块输出来自微处理器的PWM信号。此时可以通过蓝牙模块对PWM信号的占空比进行调节，再由蓝牙模块的PWM3口输出PWM信号，PWM信号经微处理器、PWM输出控制模块和接口电路后输入到电机控制单元里面。 [0056] PWM输出控制模块还包括拨码开关S1，通过拨码开关S1选择PWM输出控制模块输出的PWM信号的电平电压大小，PWM信号的电平电压大小可以选择为5V、12V或者24V。 [0057] 如图4所示，电机控制单元包括电源电路、电机微处理器、运行参数检测单元和功率逆变单元，电源电路为各部分电路供电，运行参数检测单元检测电机的运行参数并把检测到的运行参数输入到电机微处理器里面，电机微处理器通过功率逆变单元控制电机运行。电机控制单元还包括信号接口单元，通过信号接口单元把电机微处理器与蓝牙通信单元的接口电路连接起来相互通信，以使电机微处理器可通过蓝牙模块与外界建立通信连接。 [0058] 如图5和图6所示，本实施例中，蓝牙通信单元和电机控制单元分别集成在不同的线路板上，其中蓝牙通信单元集成在子线路板上，电机控制单元集成在母线路板上，母线路板与子线路板均安装在电机控制器里面，在母线路板上设置有插槽1，子线路板上设置有插接头2，插接头2嵌套在插槽1里面，使子线路板与母线路板电连接起来。蓝牙通信单元的接口电路中设置有若干个接插端口用于与电机控制单元的信号接口单元连接，所述若干个接插端口包括+5V端口、RXD＿M端口、TXD＿M端口、GND端口、PWM＿IN端口、NTC端口、+24V端口和COM端口。其中+24V端口用于电机控制单元向蓝牙通信单元提供+24VDC电源，RXD＿M端口、TXD＿M端口用于在接口电路与信号接口单元之间建立串行通信，PWM＿IN端口用于接口电路往电机控制单元输入PWM信号，NTC端口用于把热敏电阻检测到的温度信号经过接口电路送往蓝牙模块，再由蓝牙模块送往智能终端设备上。 [0059] 如图7所示，接口电路主要包括光耦隔离电路和转换电路，通过光耦隔离电路和转换电路实现蓝牙模块与电机微处理器之间的通讯连接，在电机控制器内部设置有热敏电阻NTC1，热敏电阻NTC1其自身的阻值因电机控制器内部温度的变化而变化，最终体现在模拟量电压的变化。模拟量电压输入到电机微处理器的AN2脚，通过电机微处理器中的A/D转换电路转换成数字量电压，数字量电压通过光耦隔离电路输入到蓝牙模块的IO1脚，蓝牙模块把变化的数字量电压送往智能终端设备的APP软件上，APP软件可通过对数字量电压进行使用以及处理，从而实现将电机控制器内部的实时温度显示在智能终端设备上。转换电路的具体结构如图8所示，转换电路可为光耦隔离电路提供足够的驱动电路以保证光耦隔离电路正常工作。 [0060] 此外，可以把蓝牙通信单元和电机控制单元集成在同一块线路板上，其电路结构与工作原理与上述的相同，在此不再赘述。 [0061] 实施例二：如图9所示，本实施例是一种直流无刷电机，包括电机实体和电机控制器，电机控制器控制电机实体运行，电机控制器采用实施例一中所描述的电机控制器。 [0062] 实施例三：如图10和图11所示，本实施例是一种直流无刷电机，包括电机实体和电机控制器，本实施例与实施例二的不同之处在于，将子线路板从电机控制器中分离出来单独做成一个与直流无刷电机通信的通信板，其内部结构与实施例一中的子线路板并无实质区别。不同之处在于，在子线路板上还设置有USB转串口模块、USB接口和低压差稳压器，USB转串口模块与蓝牙模块相连，USB转串口模块、低压差稳压器均与USB接口相连，而USB接口与外部的移动智能设备或者PC终端连接。 [0063] 如图10所示，移动智能设备是指智能手机或其他支持蓝牙4.0的移动设备，移动智能设备可通过OTG转换线与USB接口连接，连接之后，移动智能设备就可通过USB接口和低压差稳压器为子线路板的各部分电路供电，并且移动智能设备可通过其自带的蓝牙与电机控制器的蓝牙模块建立通信连接。 [0064] 如图11所示，PC终端可直接与USB接口连接，连接之后，PC终端就可通过USB接口和低压差稳压器为子线路板的各部分电路供电，并且PC终端可通过USB接口、USB转串口模块与蓝牙模块建立通信连接，通过PC终端可往蓝牙模块输入控制参数或者接收从蓝牙模块输出的反馈信号。 [0065] 优选的，低压差稳压器LM1086－3.3主要是为了可以稳定地向子线路板上的各部分电路提供+3.3VDC，减少由于电压波动而影响各部分电路的稳定工作。通过外部的移动智能设备或者PC终端就可以给子线路板供电，因此不需要担心需要额外的电源的问题，使用起来更加方便。 [0066] 另外可在USB转串口模块与蓝牙模块之间设置拨码开关，当蓝牙模块与转换电路通信时，可以通过拨码开关切断USB转串口模块与蓝牙模块之间的连接，减小USB转串口模块对蓝牙模块与转换电路之间通信的干扰；当移动智能设备或者PC终端与USB接口连接通信时，可以通过拨码开关把USB转串口模块与蓝牙模块连接起来。 [0067] 实施例四：如图12所示，本实施例是一种多电机系统，包括多台如实施例二或者实施例三中所描述的直流无刷电机，直流无刷电机之间通过蓝牙通信单元建立通信连接。 [0068] 将其中的一台直流无刷电机作为主机，其它的直流无刷电机作为从机，其中主机中的蓝牙通信单元为主透传模块，从机中的蓝牙通信单元为从透传模块，主机与从机均有各自唯一标示的ID号。当其中某一台从机出现故障异常，该从机的从透传模块优先与主机中的主透传模块连接通信并且把数据传送给主机中的主透传模块，主机根据该数据采取相应的措施并将控制命令发送给从机以实现高效控制，由此可以大大减小售后维修人员逐一排查故障电机的劳动强度以及人力成本。 [0069] 实施例五：如图13所示，本实施例是一种风机系统，包括风机3和如实施例二中所描述的直流无刷电机4，直流无刷电机4安装在风机3上。蓝牙通信单元5安装在电机控制单元6上，在蓝牙通信单元5上设置有所述的蓝牙模块7。 [0070] 以上实施例为本发明的较佳实施方式，但本发明的实施方式不限于此，其他任何未背离本发明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，都包含在本发明的保护范围之内。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈