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CN103309251A - 一种实现高效控制的电器控制系统及其信号转换板 - Google Patents

一种实现高效控制的电器控制系统及其信号转换板 Download PDF

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Abstract

一种实现高效控制的电器控制系统及其信号转换板，包括系统控制器和电机，所述系统控制器输出多个档位开关信号，这些档位开关信号是高压的交流信号，电机是直流无刷电机，简称ECM电机，在系统控制器与ECM电机之间连接信号转换板，所述的信号转换板包括档位开关检测电路、微处理控制器和接口信号处理电路，档位开关检测电路检测系统控制器输出多个档位开关信号，并送到微处理控制器处理，微处理控制器通过接口信号处理电路与ECM电机连接。它采用ECM电机代替传统的单相交流电机PSC，无须改变原来电器控制系统的控制线路，节省开发和使用成本，缩短开发周期，充分利用直流无刷电机具有的优势，提高产品性能，且具有可编程和自定义接口类型，使用灵活方便，适应性强，应用范围更加广。

Description

一种实现高效控制的电器控制系统及其信号转换板
技术领域
本发明涉及一种实现高效控制的电器控制系统及其信号转换板。
背景技术
近几年，随着电器领域(如空调、冰箱、风扇等领域)竞争日趋激烈，对产品技术要求不断提高，如要求产品节能环保、可控性智能化程度高、开发周期短等。作为核心部件——电机，无疑成为解决上述技术问题的关键部件，传统的电器控制系统的结构如图1所示，包括系统控制器和电机，系统控制器输出多个档位开关信号来控制单相交流电机PSC，这些档位开关信号是高压的交流信号(如220V的交流信号，115V的交流信号等)，电机采用单相交流电机，效率低，比较耗能、噪音也大，可控性智能程度低。
随着电机技术的发展，出现了直流无刷电机，简称ECM电机(electronically commutated motor)，直流无刷电机具有节能环保、可靠性和可控性都比较高、噪音小、容易实现智能化等特点，可以解决交流电机的不足，但如果用直流无刷电机直接替换电器控制系统中原来的单相交流电机，必须重新开发一套与直流无刷电机相适用的直流控制系统，那么，必将给客户带来很大的不便和增加开发的成本和研发周期，使该方案很难推广。
另外，由于不同电器控制系统的控制参数不同，必须能恰当给ECM电机灵活定义接口信号类型、各档转速大小、转向、控制模式、电机工作电压等，才能较好地推广应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种实现高效控制的电器控制系统，采用高效节能的ECM电机代替传统的单相交流电机PSC，无须改变原来电器控制系统的控制线路，节省开发和使用成本，缩短开发周期，充分利用直流无刷电机具有的优势，提高产品性能，且具有可编程和自定义接口类型、转向、控制模式、电机工作电压等，使用灵活方便，适应性强，应用范围更加广。
与之相关，本发明的另一目的是提供信号转换板，电路结构简单，且具有可编程和自定义接口类型、转向、控制模式、电机工作电压等，使用灵活方便，适应性强，应用范围更加广。。
本发明的技术方案如下：
一种实现高效控制的电器控制系统，包括系统控制器和电机，所述系统控制器输出多个档位开关信号，这些档位开关信号是高压的交流信号，其特征在于：所述的电机是直流无刷电机，简称ECM电机，在系统控制器与ECM电机之间连接信号转换板，所述的信号转换板包括档位开关检测电路、微处理控制器和接口信号处理电路，档位开关检测电路检测系统控制器输出多个档位开关信号，并送到微处理控制器处理，微处理控制器通过接口信号处理电路与ECM电机连接。
上述所述的档位开关检测电路是包括若干个光耦隔离电路。
上述所述的微处理控制器还连接有通信端口，微处理控制器通过通信端口与上位PC电脑连接，上位PC电脑通过编程设定微处理控制器与ECM电机的接口信号类型、各档转速大小、转向、控制模式、电机工作电压。
上述所述的微处理控制器还连接有拨码开关组，微处理控制器读取拨码开关组设定的组合状态，决定微处理控制器与ECM电机的接口信号类型、各档转速大小、转向、控制模式、电机工作电压。
上述所述的微处理控制器与ECM电机的接口信号类型包含PWM信号、或者是数字信号、或者是低压电压模拟信号，或者是低压电流模拟信号，或者是开关量信号，或者以上多种信号的组合。
一种应用在电器控制系统的信号转换板，其特征在于：它包括档位开关检测电路、微处理控制器和接口信号处理电路，档位开关检测电路检测系统控制器输出多个档位开关信号，并送到微处理控制器处理，微处理控制器通过接口信号处理电路与ECM电机连接。
上述所述的档位开关检测电路是包括若干个光耦隔离电路。
上述所述的微处理控制器还连接有通信端口，微处理控制器通过通信端口与上位PC电脑连接，上位PC电脑通过编程设定微处理控制器与ECM电机的接口信号类型、各档转速大小、转向、控制模式、电机工作电压。
上述所述的微处理控制器还连接有拨码开关组，微处理控制器读取拨码开关组设定的组合状态，决定微处理控制器与ECM电机的接口信号类型、各档转速大小、转向、控制模式、电机工作电压。
上述所述的微处理控制器与ECM电机的接口信号类型包含PWM信号、或者是数字信号、或者是低压电压模拟信号，或者是低压电流模拟信号，或者是开关量信号，或者以上多种信号的组合。
本发明与现有技术相比具有如下优点：1)将ECM电机替代原来单相交流电机PSC，在系统控制器与ECM电机之间连接信号转换板，信号转换板起到了桥梁的作用，在系统控制器不改变情况下，实现了ECM电机的推广应用，使电器控制系统节能环保、可控性智能化程度高、调速性能好、可靠性好，使用简单方便，便于推广应用；2)微处理控制器还连接有通信端口，微处理控制器通过通信端口与上位PC电脑连接，上位PC电脑通过编程设定微处理控制器与ECM电机的接口信号类型、各档转速大小、转向、控制模式、电机工作电压，使用灵活方便；3)微处理控制器还连接有拨码开关组，微处理控制器读取拨码开关组设定的组合状态，决定微处理控制器与ECM电机的接口信号类型、各档转速大小、转向、控制模式、电机工作电压，使用非常方便；4)档位开关检测电路是包括若干个光耦隔离电路，电路结构简单。
附图说明：
图1是现有的电器控制系统的控制图；
图2是本发明的原理示意图；
图3是图2的具体电路方框图；
图4是本发明的档位开关检测电路的电路图。
具体实施方式：
如图2、图3所示，一种实现高效控制的电器控制系统，包括系统控制器和电机，所述系统控制器输出多个档位开关信号，这些档位开关信号是高压的交流信号，所述的电机是直流无刷电机，简称ECM电机，在系统控制器与ECM电机之间连接信号转换板，所述的信号转换板包括档位开关检测电路、微处理控制器和接口信号处理电路，档位开关检测电路检测系统控制器输出多个档位开关信号，并送到微处理控制器处理，微处理控制器通过接口信号处理电路与ECM电机连接，所述的档位开关检测电路是包括若干个光耦隔离电路，微处理控制器还连接有通信端口，通信端口是串行口，微处理控制器通过通信端口与上位PC电脑连接，上位PC电脑通过编程设定微处理控制器与ECM电机的接口信号类型、各档转速大小、转向、控制模式、电机工作电压，微处理控制器还连接有拨码开关组，微处理控制器读取拨码开关组设定的组合状态，决定微处理控制器与ECM电机的接口信号类型、各档转速大小、转向、控制模式、电机工作电压，微处理控制器与ECM电机的接口信号类型包含PWM信号、或者是数字信号、或者是低压电压模拟信号，或者是低压电流模拟信号，或者是开关量信号，或者以上多种信号的组合。如图4所示，档位开关检测电路主要是由电阻R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R20；电容C13、C14、C15、C17、C18、C19；整流二极管D8、D9、D10；光电隔离器U1、U2、U3。档位开关检测电路主要检测多个档位开关是否闭合，如果闭合就测量到信号，微处理控制器接收到档位开关信号。接口信号处理电路可以包含如下电路：D/A转换电路、电平转换驱动电路、RS485串行口接口电路、RS232串行口接口电路等。
原理说明：1)ECM电机的工作电压可以通过信号转换板的跳线选择115V或230V或460V工作电压，也可以上位PC电脑通过编程的形式来设定115V或230V或460V工作电压，或者微处理控制器MCU读取拨码开关组设定的组合状态来设定115V或230V或460V工作电压；2)控制模式有3，恒转速模式、恒风量模式和恒力矩模式。
实施例一：ECM电机与信号转换板的接口类型如下：设有设置8路端口，分别为：
M1：电源输入端口，10V-35VDC电源输入；
M2：模式选择端口，信号转换板向ECM电机的输入信号，高低电平分别代表恒风量模式和恒转速模式。
M3：PWM信号端口，向ECM电机输入信号，是电机转速/力矩控制命令输入信号，输入信号应为一定频率的PWM信号；
M4：R/T端口，半双工双向异步通信数据线，高电平时为VDC，低电平时为信号地，ECM电机与信号转换板之间传输数据；
M5：COM端口，此端口为信号线的地线，控制信号公共端；
M6：出错信号端口，ECM电机向信号转换板输出的信号，出错状态信号输出，高电平时电机出错状态，低电平时电机正常状态；
M7：功率指示端口，ECM电机向信号转换板输出的信号，集电极开路输出，电机功率指示PWM输出信号，通过PWM的占空比计算功率；
M8：速度反馈端口，ECM电机向信号转换板输出的信号，集电极开路输出速度信号，以每转输出若干个脉冲。
实施例二：ECM电机与信号转换板的接口类型如下：设有设置8路端口，分别为：
M1：信号转换板向ECM电机输入的开关量信号，电压范围是0V～24V的DC电压；
M2：信号转换板向ECM电机输入的开关量信号，电压范围是0V～24V的DC电压；
M3：信号转换板向ECM电机输入的开关量信号，电压范围是0V～24V的DC电压；
M4：信号转换板向ECM电机输入的开关量信号，电压范围是0V～24V的DC电压；
M5：信号转换板向ECM电机输入的开关量信号，电压范围是0V～24V的DC电压；
Mode：模式选择端口，信号转换板向ECM电机输入的选择信号，高电平时恒风量模式，低电平时选择正常模式，；
G2：开关信号的公共端；
R/T：半双工双向异步通信数据线，信号转换板向ECM电机之间传输数据端口。
实施例三：微处理控制器还连接有拨码开关组，微处理控制器读取拨码开关组设定的组合状态，决定微处理控制器与ECM电机的接口信号类型、各档转速大小、转向、控制模式、电机工作电压。例如，拨码开关组是由8组具有0和1两种变化的单个开关组成，那麽可以推理出有512种组合，假设微处理控制器读取的拨码开关组是10010011，代表电机工作电压230VAC，转速1250RPM、恒转矩状态，正向转动，那麽微处理控制器就初始化接口类型后发出相应的指令控制ECM电机按设定状态运行。又如：微处理控制器读取的拨码开关组是10010000，代表电机工作电压115VAC，第一档转速1500RPM、第二档转速1200RPM、第三档转速1000RPM、恒转速状态，反向转动，那麽微处理控制器就初始化接口类型后发出相应的指令控制ECM电机按设定转台运行，这样一来，可以通过设定拨码开关组的状态来选择ECM电机的不同运行状态。
当然，也可以通过上位PC电脑通过编程设定微处理控制器与ECM电机的接口信号类型、各档转速大小、转向、控制模式、电机工作电压，在这里不再叙述。

Claims (10)

1.一种实现高效控制的电器控制系统，包括系统控制器和电机，所述系统控制器输出多个档位开关信号，这些档位开关信号是高压的交流信号，其特征在于：所述的电机是直流无刷电机，简称ECM电机，在系统控制器与ECM电机之间连接信号转换板，所述的信号转换板包括档位开关检测电路、微处理控制器和接口信号处理电路，档位开关检测电路检测系统控制器输出多个档位开关信号，并送到微处理控制器处理，微处理控制器通过接口信号处理电路与ECM电机连接。
2.根据权利要求1所述的一种实现高效控制的电器控制系统，其特征在于：所述的档位开关检测电路是包括若干个光耦隔离电路。
3.根据权利要求1所述的一种实现高效控制的电器控制系统，其特征在于：微处理控制器还连接有通信端口，微处理控制器通过通信端口与上位PC电脑连接，上位PC电脑通过编程设定微处理控制器与ECM电机的接口信号类型、各档转速大小、转向、控制模式、电机工作电压。
4.根据权利要求1所述的一种实现高效控制的电器控制系统，其特征在于：微处理控制器还连接有拨码开关组，微处理控制器读取拨码开关组设定的组合状态，决定微处理控制器与ECM电机的接口信号类型、各档转速大小、转向、控制模式、电机工作电压。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种实现高效控制的电器控制系统，其特征在于：微处理控制器与ECM电机的接口信号类型包含PWM信号、或者是数字信号、或者是低压电压模拟信号，或者是低压电流模拟信号，或者是开关量信号，或者以上多种信号的组合。
6.一种应用在电器控制系统的信号转换板，其特征在于：它包括档位开关检测电路、微处理控制器和接口信号处理电路，档位开关检测电路检测系统控制器输出多个档位开关信号，并送到微处理控制器处理，微处理控制器通过接口信号处理电路与ECM电机连接。
7.根据权利要求6所述的一种应用在电器控制系统的信号转换板，其特征在于：所述的档位开关检测电路是包括若干个光耦隔离电路。
8.根据权利要求6所述的一种应用在电器控制系统的信号转换板，其特征在于：微处理控制器还连接有通信端口，微处理控制器通过通信端口与上位PC电脑连接，上位PC电脑通过编程设定微处理控制器与ECM电机的接口信号类型、各档转速大小、转向、控制模式、电机工作电压。
9.根据权利要求6所述的一种应用在电器控制系统的信号转换板，其特征在于：微处理控制器还连接有拨码开关组，微处理控制器读取拨码开关组设定的组合状态，决定微处理控制器与ECM电机的接口信号类型、各档转速大小、转向、控制模式、电机工作电压。
10.根据权利要求6或7或8或9所述的一种应用在电器控制系统的信号转换板，其特征在于：微处理控制器与ECM电机的接口信号类型包含PWM信号、或者是数字信号、或者是低压电压模拟信号，或者是低压电流模拟信号，或者是开关量信号，或者以上多种信号的组合。
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