CN111275952B - 一种无线通信系统及使用该系统的空调直流电机供电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线通信系统，包括主控单元，所述主控单元与正弦波发生单元连接，所述主控单元能够控制正弦波发生单元生成预设频率的正弦波；所述主控单元还与功率控制单元连接，用于向功率控制单元发送功率控制信号；所述功率控制单元也与正弦波发生单元连接，所述功率控制单元能够控制正弦波发生单元产生的正弦波的功率，所发送的信息可以通过功率调制的方式调制到正弦波上，通过电磁感应单元进行无线传输。可无线控制设备，省去了较长的物理连线。

Description

一种无线通信系统及使用该系统的空调直流电机供电系统

技术领域

本发明涉及空调领域，具体的涉及一种无线通信系统及使用该系统的空调直流电机供电系统。

背景技术

当前空调内风机有使用直流电机，但直流电机与主控板的连接需要较长的物理连线。当直流风机损坏，需更换电机时，拆卸不易。

公开号为CN104617833A的发明提供了一种基于PI控制的直流电机调速控制系统及控制方法，控制中心模块单向接收按键模块、带编码器的直流电机模块信号，单向传输信号给显示模块、电机驱动模块，电机驱动模块单向传递信号给带编码器的直流电机模块。用按键预制电机的转速，控制中心模块向电机驱动模块发送信号并产生PWM波，电机驱动模块驱动直流电机旋转。编码器测得直流电机的转速并将其反馈给控制中心模块。控制中心将设定速度与测量速度进行比较，得到速度差。根据速度差进行PI控制，改变PWM波的占空比，最终使得测量速度接近与设定速度，实现对直流电机的调试控制。在显示模块上显示PWM波占空比，设定速度、测量速度、当前P和I的系数等信息。

公开号为CN103887898A的发明提供了一种基于频率控制的磁耦合电能无线传输系统，主要包括基于模糊神经控制算法的DSP控制系统、射频功放系统、距离检测系统、电能发射系统、电能接收系统、整流调压系统、DSP控制功率检测系统、负载八个部分。该系统属于高频电磁理论工程与信号传输应用前沿交叉领域，解决了电能和信号无线自适应高效同步传输的问题。本发明克服了传统上电能无线传输工作距离改变下负载效率下降的问题，设计了结构简单、易于实现、高可靠性、抗干扰能力强、基于DSP的模糊神经控制算法的电能与信号无线自适应同步传输方法。

上述专利介绍了无线能量传输领域以及无线能量传输在直流电机上的应用，但是均未解决直流电机的直流电机与主控板的无线连接通信的问题。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种无线通信系统及使用该系统的空调直流电机供电系统，使得直流电机与主控板的能够进行无线通信。

具体地，本发明是通过如下技术方案实现的：

一种无线通信系统，所述无线通信系统包括第一主控单元和第二主控单元，所述第一主控单元与第一正弦波发生单元连接，所述第一主控单元能够控制第一正弦波发生单元生成预设频率的正弦波；所述第一主控单元还与第一功率控制单元连接，用于向第一功率控制单元发送第一功率控制信号；所述第一功率控制单元也与第一正弦波发生单元连接，所述第一功率控制单元能够控制第一正弦波发生单元产生的正弦波的功率；所述第一正弦波发生单元与电磁感应单元的初级线圈连接，所述电磁感应单元的次级线圈与第二主控单元连接，在所述电磁感应单元的次级线圈与第二主控单元连接的线路上，设置第一开关电路，所述第一开关电路能够闭合或断开电磁感应单元的次级线圈与第二主控单元连接的线路；所述第二主控单元与第二正弦波发生单元连接，所述第二主控单元能够控制第二正弦波发生单元生成预设频率的正弦波；所述第二主控单元还与第二功率控制单元连接，用于向第二功率控制单元发送第二功率控制信号，所述第二功率控制单元也与第二正弦波发生单元连接，所述第二功率控制单元能够控制第二正弦波发生单元产生的正弦波的功率；所述第二正弦波发生单元与电磁感应单元的次级线圈连接，所述电磁感应单元的初级线圈与第一主控单元连接，在所述电磁感应单元的初级线圈与第一主控单元连接的线路上，设置第二开关电路，所述第二开关电路能够闭合或断开电磁感应单元的初级线圈与第一主控单元连接的线路。

较佳的，在所述电磁感应单元的次级线圈与第二主控单元连接的线路上，还连接第一采样单元和第一放大单元。

较佳的，在所述电磁感应单元的初级线圈与第一主控单元连接的线路上，还连接第二采样单元和第二放大单元。

较佳的，所述电磁感应单元包括可分离式松耦合变压器、第一谐振电容和第二谐振电容，所述第一谐振电容一端与第一正弦波发生单元和第二采样单元连接，另一端与可分离式松耦合变压器的初级线圈连接；所述第二谐振电容一端与第二正弦波发生单元和第一采样单元连接，另一端与可分离式松耦合变压器的次级线圈连接。

较佳的，所述第一采样单元和第二采样单元分别为第一采样电阻和第二采样电阻，所述第一采样电阻一端与第二谐振电容连接，另一端接地；所述第二采样电阻一端与第一谐振电容连接，另一端接地。

较佳的，所述第一正弦波发生单元包括第一驱动电路、第一开关管、第二驱动电路和第二开关管，所述第一开关管和第二开关管均为N沟道增强型MOSFET，所述第一驱动电路一端与第一主控单元连接，另一端与第一开关管的栅极连接，所述第二驱动电路一端与第一主控单元连接，另一端与第二开关管的栅极连接，所述第一开关管的漏极与第一功率控制单元连接，所述第一开关管的源极与第二开关管的漏极连接，所述第二开关管的源极接地，在第一开关管的源极与第二开关管的漏极之间引出导线作为第一正弦波发生单元的输出端，与电磁感应单元连接。

较佳的，所述第一功率控制单元为第一升压电路。

较佳的，所述第二正弦波发生单元包括第三驱动电路、第三开关管、第四驱动电路和第四开关管，所述第三开关管和第四开关管均为N沟道增强型MOSFET，所述第三驱动电路一端与第二主控单元连接，另一端与第三开关管的栅极连接；所述第四驱动电路一端与第二主控单元连接，另一端与第四开关管的栅极连接，所述第三开关管的漏极与第二功率控制单元连接，所述第三开关管的源极与第四开关管的漏极连接，所述第四开关管的源极接地，在第三开关管的源极与第四开关管的漏极之间引出导线作为第二正弦波发生单元的输出端，与电磁感应单元连接。

较佳的，所述第二功率控制单元为第二升压电路。

一种空调直流电机供电系统，所述供电系统使用前述的无线通信系统，所述供电系统包括主控侧供电MCU、功率放大器、直流电压源、第三谐振电容、可分离式松耦合供电变压器、第四谐振电容、整流滤波单元、开关电源和直流电机，所述主控侧供电MCU和直流电压源均与功率放大器连接，所述功率放大器通过第三谐振电容与可分离式松耦合供电变压器的初级线圈连接，所述可分离式松耦合供电变压器的次级线圈通过第四谐振电容与整流滤波单元连接，所述整流滤波单元一方面与直流电机连接，另一方面与开关电源连接，所述直流电机供电系统的主控侧供电MCU与所述无线通信系统的第一主控单元共用同一个MCU芯片，所述直流电机供电系统的可分离式松耦合供电变压器与所述无线通信系统的电磁感应单元共用同一个可分离式松耦合变压器，所述无线通信系统的第二主控单元与所述直流电机供电系统的直流电机的控制板连接。

本发明的有益效果是：可无线控制设备，省去了较长的物理连线。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的一种无线通信系统逻辑模块示意图；

图2为本发明实施例二提供的一种无线通信系统逻辑模块示意图；

图3为本发明实施例三提供的一种无线通信系统具体示意图；

图4为本发明提供的一种空调直流电机供电系统结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本发明可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

一种无线通信系统，如图1所示，所述无线通信系统包括第一主控单元和第二主控单元，所述第一主控单元与第一正弦波发生单元连接，所述第一主控单元能够控制第一正弦波发生单元生成预设频率的正弦波；所述第一主控单元还与第一功率控制单元连接，用于向第一功率控制单元发送第一功率控制信号，所述第一功率控制单元也与第一正弦波发生单元连接，所述第一功率控制单元能够控制第一正弦波发生单元产生的正弦波的功率；所述第一正弦波发生单元与电磁感应单元的初级线圈连接，所述电磁感应单元的次级线圈与第二主控单元连接，在所述电磁感应单元的次级线圈与第二主控单元连接的线路上，设置第一开关电路，所述第一开关电路能够闭合或断开电磁感应单元的次级线圈与第二主控单元连接的线路。

所述第二主控单元与第二正弦波发生单元连接，所述第二主控单元能够控制第二正弦波发生单元生成预设频率的正弦波；所述第二主控单元还与第二功率控制单元连接，用于向第二功率控制单元发送第二功率控制信号，所述第二功率控制单元也与第二正弦波发生单元连接，所述第二功率控制单元能够控制第二正弦波发生单元产生的正弦波的功率；所述第二正弦波发生单元与电磁感应单元的次级线圈连接，所述电磁感应单元的初级线圈与第一主控单元连接，在所述电磁感应单元的初级线圈与第一主控单元连接的线路上，设置第二开关电路，所述第二开关电路能够闭合或断开电磁感应单元的初级线圈与第一主控单元连接的线路。

下面以第一主控单元向第二主控单元传递信息为例，介绍所述无线通信系统的具体通信方式。第一主控单元向第一正弦波发生单元发送信号，使得第一正弦波发生单元产生预设频率的正弦波，同时第一主控单元根据所传递信息的内容，确定向第一功率控制单元发送的功率控制信息，具体的，可以通过查找对照表的方式来完成。例如，在第一主控单元的内部存储器中，存储有如下第一“传递信息-正弦波幅值”对照表：

传递信息的内容	正弦波幅值
		“A”	1V
“B”	2V
		“C”	3V
“D”	4V
		“E”	5V

第一“传递信息-正弦波幅值”对照表

如上表所示，若第一主控单元向第二主控单元传递的信息为“A”，则第一主控单元向第一功率控制单元发送功率控制信息，使得第一功率控制单元控制第一正弦波发生单元产生幅值为1V的正弦波，幅值为1V的正弦波通过电磁感应单元的初级线圈感应到电磁感应单元的次级线圈上，同时，第一开关电路闭合，使得次级线圈上的1V的正弦波输入到第二主控单元中，在第二主控单元中也同样存储有和第一主控单元中一致的“传递信息-正弦波幅值”对照表，第二主控单元检测到输入的正弦波幅值为1V，通过第一“传递信息-正弦波幅值”对照表查找即可得知第一主控单元传递的信息为“A”；第一主控单元传递信息为“B”“C”“D”“E”时同理。

这里，第一主控单元根据需要传递的信息控制第一正弦波发生单元产生对应幅值的正弦波相当于第一主控单元对需要传递的信息进行调制，第二主控单元获知接收到的正弦波幅值后，通过“传递信息-正弦波幅值”对照表查获得第一主控单元传递的信息，相当于第二主控单元对接收到的信号进行解调获得信息。所述“传递信息-正弦波幅值”对照表在第一主控单元中作为第一加密表使用，在第二主控单元中作为第一解密表使用。

同理，在第二主控单元中也存储有第二加密表，所述第二加密表同样为一个“传递信息-正弦波幅值”对照表，此处命名为第二“传递信息-正弦波幅值”对照表，如下所示：

传递信息的内容	正弦波幅值
		“F”	1V
“G”	2V
		“H”	3V
“I”	4V
		“J”	5V

第二“传递信息-正弦波幅值”对照表

第二主控单元向第一主控单元传递信息的过程与第一主控单元向第二主控单元传递信息的过程一致，此处不再赘述。在第一主控单元中同样存储有第二“传递信息-正弦波幅值”对照表，且第一主控单元将所述第二“传递信息-正弦波幅值”对照表作为第二解密表使用。

进一步的，如图2所示，在所述电磁感应单元的次级线圈与第二主控单元连接的线路上，还连接第一采样单元和第一放大单元，所述第一采样单元用于将接收到的正弦波进行采样，所述第一放大单元用于将经过采样后的正弦波信号进行放大，以使采样后的正弦波信号大小与第二主控单元能够处理的信号大小相适应。

同样的，在所述电磁感应单元的初级线圈与第一主控单元连接的线路上，还连接第二采样单元和第二放大单元，所述第二采样单元和第二放大单元的作用与第一采样单元和第一放大单元的作用一致。

具体的，如图3所示，所述电磁感应单元包括可分离式松耦合变压器、第一谐振电容和第二谐振电容，所述第一谐振电容一端与第一正弦波发生单元和第二采样单元连接，另一端与可分离式松耦合变压器的初级线圈连接；所述第二谐振电容一端与第二正弦波发生单元和第一采样单元连接，另一端与可分离式松耦合变压器的次级线圈连接。所述变压器的初级线圈和次级线圈能够相互分离，便于拆卸。

具体的，所述第一采样单元和第二采样单元分别为第一采样电阻和第二采样电阻，所述第一采样电阻一端与第二谐振电容连接，另一端接地；所述第二采样电阻一端与第一谐振电容连接，另一端接地。

本发明中，第一主控单元和第二主控单元之间无导线连接，通过电磁感应的方式将携带信息的正弦波从电磁感应单元的一端传递至另一端，且由于变压器传递交流信号等功率的效应，使得电磁感应单元的另一端获得交流信号的功率前后一致，通过第二主控单元的对交流信号功率值的分析即可获得第一主控单元所要传递的信息，整个过程没有导线进行信号传输，即是“无线通信”的概念。

进一步的，所述第一正弦波发生单元包括第一驱动电路、第一开关管、第二驱动电路和第二开关管，所述第一开关管和第二开关管均为N沟道增强型MOSFET，所述第一驱动电路一端与第一主控单元连接，另一端与第一开关管的栅极连接，所述第二驱动电路一端与第一主控单元连接，另一端与第二开关管的栅极连接，所述第一开关管的漏极与第一功率控制单元连接，所述第一开关管的源极与第二开关管的漏极连接，所述第二开关管的源极接地，在第一开关管的源极与第二开关管的漏极之间引出导线作为第一正弦波发生单元的输出端，与电磁感应单元连接。

由于电磁感应单元具有谐振电容和缠绕的线圈，相当于组成了一个LC选频电路，能够从第一开关管的源极与第二开关管的漏极之间输出的方波中选出一次谐波，即正弦波。

采用这样的结构，当第一主控单元与第一驱动电路和第二驱动电路连接的端口上输出相同的PWM方波时，从第一开关管的源极与第二开关管的漏极之间输出的即为与所述PWM方波同周期但幅值不同的方波。

具体的，所述第一功率控制单元为第一升压电路，所述升压电路受第一主控单元控制，由于开关管起到的只是开关作用，所以第一开关管的源极与第二开关管的漏极之间输出的方波幅值即为升压电路中输出的电压值。

同样的，所述第二正弦波发生单元包括第三驱动电路、第三开关管、第四驱动电路和第四开关管，所述第三开关管和第四开关管均为N沟道增强型MOSFET，所述第三驱动电路一端与第二主控单元连接，另一端与第三开关管的栅极连接，所述第四驱动电路一端与第二主控单元连接，另一端与第四开关管的栅极连接，所述第三开关管的漏极与第二功率控制单元连接，所述第三开关管的源极与第四开关管的漏极连接，所述第四开关管的源极接地，在第三开关管的源极与第四开关管的漏极之间引出导线作为第二正弦波发生单元的输出端，与电磁感应单元连接。

具体的，所述第二功率控制单元为第二升压电路。

进一步的，如图4所示，本发明还提供了一种空调直流电机供电系统，所述供电系统包括主控侧供电MCU、功率放大器、直流电压源、第三谐振电容、可分离式松耦合供电变压器、第四谐振电容、整流滤波单元、开关电源和直流电机，所述主控侧供电MCU和直流电压源均与功率放大器连接，所述功率放大器通过第三谐振电容与可分离式松耦合供电变压器的初级线圈连接，所述可分离式松耦合供电变压器的次级线圈通过第四谐振电容与整流滤波单元连接，所述整流滤波单元一方面与直流电机连接，为直流电机供电，另一方面与开关电源连接，使得开关电源将整流滤波单元输出的高压直流电转换为低压直流电为后级芯片所用。

进一步的，所述直流电机供电系统的主控侧供电MCU与所述无线通信系统的第一主控单元共用同一个MCU芯片，所述直流电机供电系统的可分离式松耦合供电变压器与所述无线通信系统的电磁感应单元共用同一个可分离式松耦合变压器，所述无线通信系统的第二主控单元与所述直流电机供电系统的直流电机的控制板连接，用于获取直流电机的相关信息。

本发明还提供了一种空调直流电机供电系统，所述空调直流电机供电系统使用前述的无线通信系统。

所述无线通信系统可以用于直流电机的通信传输。当将第一主控单元、第一功率控制单元、第一正弦波发生单元和第二开关电路设置在直流电机的控制板侧，将第二主控单元、第二功率控制单元、第二正弦波发生单元和第一开关电路设置在直流电机的电机侧时，即能够实现直流电机控制板与直流电机之间双向传输信息的功能。

当直流电机控制板需传送Vsp信号时，直流电机的控制板控制第二开关电路断开，根据前述的方法将Vsp信号传输至直流电机。

当直流电机需传送FG信号时，直流电机侧发送信号，直流电机控制板接收信号。此状态下，直流电机侧为接收状态，第一主控单元停止PWM波的输出，将第一开关电路打开，根据对FG信号的解调，从而感知电机当前的转速。

本发明的优点为：可无线控制直流风机，省去了较长的物理连线，便于拆卸。电路结构简单且易于实现。可实现无线通讯。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种无线通信系统，其特征在于，所述无线通信系统包括第一主控单元和第二主控单元，所述第一主控单元与第一正弦波发生单元连接，所述第一主控单元能够控制第一正弦波发生单元生成预设频率的正弦波；所述第一主控单元还与第一功率控制单元连接，用于向第一功率控制单元发送第一功率控制信号；所述第一功率控制单元也与第一正弦波发生单元连接，所述第一功率控制单元能够控制第一正弦波发生单元产生的正弦波的功率；所述第一正弦波发生单元与电磁感应单元的初级线圈连接，所述电磁感应单元的次级线圈与第二主控单元连接，在所述电磁感应单元的次级线圈与第二主控单元连接的线路上，设置第一开关电路，所述第一开关电路能够闭合或断开电磁感应单元的次级线圈与第二主控单元连接的线路；所述第二主控单元与第二正弦波发生单元连接，所述第二主控单元能够控制第二正弦波发生单元生成预设频率的正弦波；所述第二主控单元还与第二功率控制单元连接，用于向第二功率控制单元发送第二功率控制信号，所述第二功率控制单元也与第二正弦波发生单元连接，所述第二功率控制单元能够控制第二正弦波发生单元产生的正弦波的功率；所述第二正弦波发生单元与电磁感应单元的次级线圈连接，所述电磁感应单元的初级线圈与第一主控单元连接，在所述电磁感应单元的初级线圈与第一主控单元连接的线路上，设置第二开关电路，所述第二开关电路能够闭合或断开电磁感应单元的初级线圈与第一主控单元连接的线路。

2.根据权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，在所述电磁感应单元的次级线圈与第二主控单元连接的线路上，还连接第一采样单元和第一放大单元。

3.根据权利要求2所述的无线通信系统，其特征在于，在所述电磁感应单元的初级线圈与第一主控单元连接的线路上，还连接第二采样单元和第二放大单元。

4.根据权利要求2所述的无线通信系统，其特征在于，所述电磁感应单元包括可分离式松耦合变压器、第一谐振电容和第二谐振电容，所述第一谐振电容一端与第一正弦波发生单元和第二采样单元连接，另一端与可分离式松耦合变压器的初级线圈连接；所述第二谐振电容一端与第二正弦波发生单元和第一采样单元连接，另一端与可分离式松耦合变压器的次级线圈连接。

5.根据权利要求4所述的无线通信系统，其特征在于，所述第一采样单元和第二采样单元分别为第一采样电阻和第二采样电阻，所述第一采样电阻一端与第二谐振电容连接，另一端接地；所述第二采样电阻一端与第一谐振电容连接，另一端接地。

6.根据权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，所述第一正弦波发生单元包括第一驱动电路、第一开关管、第二驱动电路和第二开关管，所述第一开关管和第二开关管均为N沟道增强型MOSFET，所述第一驱动电路一端与第一主控单元连接，另一端与第一开关管的栅极连接，所述第二驱动电路一端与第一主控单元连接，另一端与第二开关管的栅极连接，所述第一开关管的漏极与第一功率控制单元连接，所述第一开关管的源极与第二开关管的漏极连接，所述第二开关管的源极接地，在第一开关管的源极与第二开关管的漏极之间引出导线作为第一正弦波发生单元的输出端，与电磁感应单元连接。

7.根据权利要求6所述的无线通信系统，其特征在于，所述第一功率控制单元为第一升压电路。

8.根据权利要求7所述的无线通信系统，其特征在于，所述第二正弦波发生单元包括第三驱动电路、第三开关管、第四驱动电路和第四开关管，所述第三开关管和第四开关管均为N沟道增强型MOSFET，所述第三驱动电路一端与第二主控单元连接，另一端与第三开关管的栅极连接；所述第四驱动电路一端与第二主控单元连接，另一端与第四开关管的栅极连接，所述第三开关管的漏极与第二功率控制单元连接，所述第三开关管的源极与第四开关管的漏极连接，所述第四开关管的源极接地，在第三开关管的源极与第四开关管的漏极之间引出导线作为第二正弦波发生单元的输出端，与电磁感应单元连接。

9.根据权利要求8所述的无线通信系统，其特征在于，所述第二功率控制单元为第二升压电路。

10.一种空调直流电机供电系统，其特征在于，所述供电系统使用权利要求1～9任一所述的无线通信系统，所述供电系统包括主控侧供电MCU、功率放大器、直流电压源、第三谐振电容、可分离式松耦合供电变压器、第四谐振电容、整流滤波单元、开关电源和直流电机，所述主控侧供电MCU和直流电压源均与功率放大器连接，所述功率放大器通过第三谐振电容与可分离式松耦合供电变压器的初级线圈连接，所述可分离式松耦合供电变压器的次级线圈通过第四谐振电容与整流滤波单元连接，所述整流滤波单元一方面与直流电机连接，另一方面与开关电源连接，所述直流电机供电系统的主控侧供电MCU与所述无线通信系统的第一主控单元共用同一个MCU芯片，所述直流电机供电系统的可分离式松耦合供电变压器与所述无线通信系统的电磁感应单元共用同一个可分离式松耦合变压器，所述无线通信系统的第二主控单元与所述直流电机供电系统的直流电机的控制板连接。

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