一种恒压变频永磁同步电机驱动板的制作方法

本发明涉及一种恒压变频永磁同步电机驱动板。

背景技术：

近年来随着变频调速技术的日益成熟，其显著的节能效果和可靠稳定的控制方式，在供水系统中得到广泛的应用。比如在水泵上安装变频器，通过水压传感器检测水泵出水管路中的水压变化，通过微机检测运算，自动调整水泵转速保持水压恒定，解决了供水忽大忽小的情况，满足用水要求。但是电机在工作时噪音过大，在工作效率和能耗上仍有较大提高的空间。电机按照按恒频恒压设计，无法完全适应变频调速的要求，采用变频器的方案可以达到变频目的，但也会影响到电机本身的效率，温度升高快的问题也有待解决，变频器本身也有一定能耗。采用变频器供电时，电机可能处于频繁启动、制动的情况下，加快了电机的老化，影响了水泵的使用寿命，切变频器的市场价格较高，因此成本高。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有产品中的不足，提供一种恒压变频永磁同步电机驱动板。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种恒压变频永磁同步电机驱动板，包括单片机模块、压力传感器模块、温度传感器模块、水流开关模块、显示模块、IPM控制模块、反电动势检测模块、位于水泵上的电机J、电源模块、按键模块，所述压力传感器模块、温度传感器模块、水流开关模块、显示模块、IPM控制模块、反电动势检测模块、按键模块都连接单片机模块，所述反电动势检测模块、IPM控制模块都连接位于水泵上的电机J，所述单片机模块、压力传感器模块、温度传感器模块、水流开关模块、显示模块、IPM控制模块、反电动势检测模块、按键模块都连接电源模块。

所述压力传感器模块包括陶瓷压力传感器P2、陶瓷压力传感器P3、电阻R27、电阻R21、电阻R17、电阻R29、电阻R31、电阻R32、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6，所述陶瓷压力传感器P2的1管脚连接电阻R17的一端，所述电阻R17的另一端连接单片机模块，所述电阻R17的另一端通过电容C5连接地信号GND，所述电阻R17的另一端连接单片机模块，所述电阻R31与电容C5相并联，所述陶瓷压力传感器P2的2管脚连接地信号GND，所述陶瓷压力传感器P2的3管脚通过电阻R27连接电源模块，所述陶瓷压力传感器P2的3管脚通过电容C3连接地信号GND，所述陶瓷压力传感器P6的2管脚连接地信号GND，所述陶瓷压力传感器P6的1管脚连接电阻R29的一端，所述电阻R29的另一端连接单片机模块，所述电阻R29的另一端通过电容C6连接地信号GND，所述电阻R32与电容C6相并联，所述陶瓷压力传感器P6的2管脚连接地信号GND，所述陶瓷压力传感器P6的3管脚通过电阻R21连接电源模块，所述陶瓷压力传感器P6的3管脚通过电容C4连接地信号GND。

本发明所述温度传感器模块包括温度传感器P3、温度传感器P5、电阻R16、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电容C1、电容C2，所述温度传感器P3和温度传感器P5的1管脚都连接地信号GND，所述温度传感器P3的2管脚连接电阻R19的一端，所述电阻R19的另一端连接单片机模块，所述温度传感器P3的2管脚通过电阻R16连接电源模块，所述电阻R19的另一端通过电容C1连接地信号GND,所述温度传感器P3的2管脚连接电阻R20的一端，所述电阻R20的另一端连接单片机模块，所述电阻R20的另一端通过电容C2连接地信号GND,所述温度传感器P3的2管脚通过电阻R18连接电源模块。

本发明所述水流开关模块包括水流开关P4、电阻R24、电阻R25、电容C11，所述水流开关P4的1管脚连接地信号GND,所述水流开关P4的2管脚通过电阻R24连接电源模块，所述水流开关P4的2管脚连接电阻R25的一端，所述电阻R25的另一端连接单片机模块，所述电阻R25的另一端通过电容C11连接地信号GND。

本发明所述反电动势检测模块包括电压比较器U3A、电压比较器U3B、电压比较器U3C、电阻R43、电阻R44、电阻R52、电阻R47、电阻R74、电阻R48、电阻R54、电容C38、电容C11，所述电压比较器U3A的同向输入端通过电阻R47连接电阻R52的一端，所述电阻R52的另一端连接地信号GND，所述电阻R52的一端通过电阻R44连接电阻R43的一端，所述电阻R43的另一端连接位于水泵上的电机J，所述电阻R52的一端通过电容C11连接地信号GND，所述电压比较器U3A的反向输入端连接电阻R52的一端，所述电压比较器U3A的输出端通过电阻R74连接电压比较器U3A的反向输入端，所述电压比较器U3A的输出端通过电阻R48连接电源模块，所述电压比较器U3A的输出端连接电阻R54的一端，所述电阻R54的另一端连接单片机模块，所述电阻R54的另一端通过电容C38连接地信号GND，所述电压比较器U3B的同向输入端、电压比较器U3C的同向输入端都连接电压比较器U2A的同向输入端，还包括电阻R75、电阻R76、电阻R77、电阻R78、电阻R79、电阻R80、电阻R81、电容C40、电容C44，所述电压比较器U3B的同向输入端通过电阻R77连接电阻R79的一端，所述电阻R79的另一端连接地信号GND，所述电阻R79的一端通过电容C40连接地信号GND，所述电压比较器U3B的反向输入端连接电阻R79的一端，所述电阻R79的一端通过电阻R76连接电阻R75的一端，所述电阻R75的另一端连接位于水泵上的电机J，所述电压比较器U3B的反向输入端通过电阻R81连接电压比较器U3B的输出端，所述电压比较器U3B的输出端通过电阻R78连接电源模块，所述电压比较器U3B的输出端通过电阻R80连接单片机模块，所述电阻R80通过电容C44连接地信号GND，还包括电阻R82、电阻R83、电阻R84、电阻R85、电阻R86、电阻R87、电阻R88、电容C64、电容C65，所述电压比较器U3C的同向输入端通过电阻R84连接电阻R86的一端，所述电阻R86的另一端连接地信号GND，所述电压比较器U3C的反向输入端连接电阻R86的一端，所述电阻R86的一端通过电容C64连接地信号GND，所述电阻R86的一端通过电阻R83连接电阻R82的一端，所述电阻R82的另一端连接位于水泵上的电机J，所述电压比较器U3C的反向输入端通过电阻R88连接电压比较器U3C的输出端，所述电压比较器U3C的输出端通过电阻R85连接电源模块，所述电压比较器U3C的输出端通过电阻R87连接单片机模块，所述电阻R87通过电容C65连接地信号GND。

本发明所述IPM控制模块包括智能功率模块U1、信号电压偏置模块、电容C7、电容C18、电容C22、电阻R4、电阻R6、电阻R7、电阻R10、电阻R14、电阻R13、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R23、电阻R25、电阻R26、电阻R29、电阻R24、电阻R28、电阻R51、二极管D4、电容C19、电阻R51、电阻R34、电阻R35、电阻R30、电阻R31、电阻R27、电阻R33、电阻R36、电阻R37、电阻R41、电阻R42、电阻R20、电阻R32、电阻R39、电阻R22、电压比较器U6A，所述智能功率模块U1的4管脚通过电容C22连接智能功率模块U1的21管脚，所述智能功率模块U1的3管脚通过电容C18连接智能功率模块U1的22管脚，所述智能功率模块U1的2管脚通过电容C7连接智能功率模块U1的23管脚，所述智能功率模块U1的5管脚通过电阻R7连接单片机模块，所述电阻R7通过电阻R10连接地信号GND，所述智能功率模块U1的10管脚通过电阻R6连接单片机模块，所述电阻R6通过电阻R4连接地信号GND，所述智能功率模块U1的8管脚通过电阻R14连接电源模块，所述智能功率模块U1的11管脚通过电阻R15连接单片机模块，所述电阻R15通过电阻R13连接地信号GND，所述智能功率模块U1的6管脚通过电阻R16连接单片机模块，所述电阻R16通过电阻R17连接地信号GND，所述智能功率模块U1的12管脚通过电阻R25连接单片机模块，所述电阻R25通过电阻R23连接地信号GND，所述智能功率模块U1的7管脚通过电阻R26连接单片机模块，所述电阻R26通过电阻R29连接地信号GND，所述智能功率模块U1的14管脚通过电阻R24连接电源模块，所述电阻R24通过电阻R28连接单片机模块，所述智能功率模块U1的17管脚连接电阻R51的一端，所述电阻R51的另一端连接单片机模块，所述电阻R51的另一端通过电容C19连接地信号GND，所述电阻R51的另一端通过二极管D4连接电源模块，所述智能功率模块U1的25管脚通过电阻R35连接单片机模块，所述能功率模块U1的25管脚通过电阻R34连接地信号GND，所述智能功率模块U1的22管脚、23管脚、21管脚都连接位于水泵上的电机J，所述电阻R30的一端连接智能功率模块U1的15管脚，所述电阻R30的另一端连接电源模块，所述电阻R30的一端通过电阻R27连接电阻R42的一端，所述电阻R27通过电阻R31连接地信号GND，所述电阻R33与电阻R31相并联，所述电阻R33通过电阻R37连接电阻R36的一端，所述电阻R36的另一端连接电压比较器U6A的反向输入端，所述电阻R42的另一端通过电阻R41连接电压比较器U6A的同向输入端，所述电压比较器U6A的同向输入端通过电阻R22连接信号电压偏置模块，所述电压比较器U6A的反向输入端通过电阻R20连接电压比较器U6A的输出端，所述电压比较器U6A的输出端通过电阻R32连接单片机模块，所述电阻R32通过电阻R39连接地信号GND。

本发明所述信号电压偏置模块包括电压比较器U6B、电容C43、电阻R49、电阻R53，所述电压比较器U6B的同向输入端通过电阻R49连接电源模块，所述电压比较器U6B的同向输入端通过电阻R53连接地信号GND，所述电压比较器U6B的同向输入端通过电容C43连接地信号GND，所述电压比较器U6B的反向输入端连接电压比较器U6B的输出端。

本发明所述按键模块包括按键S1、按键S2、按键S3、电阻R1、电阻R2、电阻R40，所述按键S1的一端、按键S2的一端、按键S3的一端都连接地信号GND，所述按键S1的另一端、按键S2的另一端、按键S3的另一端都连接单片机模块，所述按键S1的另一端通过电阻R2连接电源模块，所述按键S2的另一端通过电阻R1连接电源模块，所述按键S3的另一端通过电阻R40连接电源模块。

显示模块为数码管显示模块、用于显示故障原因的LED灯显示模块。

本发明的有益效果如下：本发明具有体积小，损耗小，效率更高的优点，节能效果好，在变频调速时，控制更加精确，提升使用体验与寿命，本发明将恒压变频永磁同步电机控制板代替变频器，在成本更低廉的前提下，提高了水泵电机工作时整体的工作效率，本发明更加安全可靠。

附图说明

图1为本发明的系统框图；

图2为压力传感器模块、温度传感器模块、水流开关模块的电路原理示意图；

图3为反电动势检测模块的电路原理示意图；

图4为IPM控制模块和信号电压偏置模块的电路原理示意图；

图5为按键模块的电路原理示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的技术方案作进一步说明：

如图1到图5所示，一种恒压变频永磁同步电机驱动板，包括单片机模块1、压力传感器模块10、温度传感器模块9、水流开关模块8、显示模块7、IPM控制模块3、反电动势检测模块5、位于水泵上的电机J4、电源模块2、按键模块6，所述压力传感器模块10、温度传感器模块9、水流开关模块8、显示模块7、IPM控制模块3、反电动势检测模块5、按键模块6都连接单片机模块1，所述反电动势检测模块5、IPM控制模块3都连接位于水泵上的电机J4，所述单片机模块1、压力传感器模块10、温度传感器模块9、水流开关模块8、显示模块7、IPM控制模块3、反电动势检测模块5、按键模块6都连接电源模块2。

如图2所示，所述压力传感器模块10包括陶瓷压力传感器P2、陶瓷压力传感器P3、电阻R27、电阻R21、电阻R17、电阻R29、电阻R31、电阻R32、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6，所述陶瓷压力传感器P2的1管脚连接电阻R17的一端，所述电阻R17的另一端连接单片机模块，所述电阻R17的另一端通过电容C5连接地信号GND，所述电阻R17的另一端连接单片机模块1，所述电阻R31与电容C5相并联，所述陶瓷压力传感器P2的2管脚连接地信号GND，所述陶瓷压力传感器P2的3管脚通过电阻R27连接电源模块2，所述陶瓷压力传感器P2的3管脚通过电容C3连接地信号GND，所述陶瓷压力传感器P6的2管脚连接地信号GND，所述陶瓷压力传感器P6的1管脚连接电阻R29的一端，所述电阻R29的另一端连接单片机模块1，所述电阻R29的另一端通过电容C6连接地信号GND，所述电阻R32与电容C6相并联，所述陶瓷压力传感器P6的2管脚连接地信号GND，所述陶瓷压力传感器P6的3管脚通过电阻R21连接电源模块2，所述陶瓷压力传感器P6的3管脚通过电容C4连接地信号GND。

如图2所示，所述温度传感器模块包括温度传感器P3、温度传感器P5、电阻R16、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电容C1、电容C2，所述温度传感器P3和温度传感器P5的1管脚都连接地信号GND，所述温度传感器P3的2管脚连接电阻R19的一端，所述电阻R19的另一端连接单片机模块1，所述温度传感器P3的2管脚通过电阻R16连接电源模块2，所述电阻R19的另一端通过电容C1连接地信号GND,所述温度传感器P3的2管脚连接电阻R20的一端，所述电阻R20的另一端连接单片机模块1，所述电阻R20的另一端通过电容C2连接地信号GND,所述温度传感器P3的2管脚通过电阻R18连接电源模块2。

如图2所示，所述水流开关模块包括水流开关P4、电阻R24、电阻R25、电容C11，所述水流开关P4的1管脚连接地信号GND,所述水流开关P4的2管脚通过电阻R24连接电源模块2，所述水流开关P4的2管脚连接电阻R25的一端，所述电阻R25的另一端连接单片机模块1，所述电阻R25的另一端通过电容C11连接地信号GND。

如图3所示，所述反电动势检测模块包括电压比较器U3A、电压比较器U3B、电压比较器U3C、电阻R43、电阻R44、电阻R52、电阻R47、电阻R74、电阻R48、电阻R54、电容C38、电容C11，所述电压比较器U3A的同向输入端通过电阻R47连接电阻R52的一端，所述电阻R52的另一端连接地信号GND，所述电阻R52的一端通过电阻R44连接电阻R43的一端，所述电阻R43的另一端连接位于水泵上的电机J4，所述电阻R52的一端通过电容C11连接地信号GND，所述电压比较器U3A的反向输入端连接电阻R52的一端，所述电压比较器U3A的输出端通过电阻R74连接电压比较器U3A的反向输入端，所述电压比较器U3A的输出端通过电阻R48连接电源模块2，所述电压比较器U3A的输出端连接电阻R54的一端，所述电阻R54的另一端连接单片机模块1，所述电阻R54的另一端通过电容C38连接地信号GND，所述电压比较器U3B的同向输入端、电压比较器U3C的同向输入端都连接电压比较器U2A的同向输入端，还包括电阻R75、电阻R76、电阻R77、电阻R78、电阻R79、电阻R80、电阻R81、电容C40、电容C44，所述电压比较器U3B的同向输入端通过电阻R77连接电阻R79的一端，所述电阻R79的另一端连接地信号GND，所述电阻R79的一端通过电容C40连接地信号GND，所述电压比较器U3B的反向输入端连接电阻R79的一端，所述电阻R79的一端通过电阻R76连接电阻R75的一端，所述电阻R75的另一端连接位于水泵上的电机J4，所述电压比较器U3B的反向输入端通过电阻R81连接电压比较器U3B的输出端，所述电压比较器U3B的输出端通过电阻R78连接电源模块2，所述电压比较器U3B的输出端通过电阻R80连接单片机模块1，所述电阻R80通过电容C44连接地信号GND，还包括电阻R82、电阻R83、电阻R84、电阻R85、电阻R86、电阻R87、电阻R88、电容C64、电容C65，所述电压比较器U3C的同向输入端通过电阻R84连接电阻R86的一端，所述电阻R86的另一端连接地信号GND，所述电压比较器U3C的反向输入端连接电阻R86的一端，所述电阻R86的一端通过电容C64连接地信号GND，所述电阻R86的一端通过电阻R83连接电阻R82的一端，所述电阻R82的另一端连接位于水泵上的电机J4，所述电压比较器U3C的反向输入端通过电阻R88连接电压比较器U3C的输出端，所述电压比较器U3C的输出端通过电阻R85连接电源模块2，所述电压比较器U3C的输出端通过电阻R87连接单片机模块1，所述电阻R87通过电容C65连接地信号GND。

如图4所示，IPM控制模块3包括智能功率模块U1、信号电压偏置模块、电容C7、电容C18、电容C22、电阻R4、电阻R6、电阻R7、电阻R10、电阻R14、电阻R13、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R23、电阻R25、电阻R26、电阻R29、电阻R24、电阻R28、电阻R51、二极管D4、电容C19、电阻R51、电阻R34、电阻R35、电阻R30、电阻R31、电阻R27、电阻R33、电阻R36、电阻R37、电阻R41、电阻R42、电阻R20、电阻R32、电阻R39、电阻R22、电压比较器U6A，所述智能功率模块U1的4管脚通过电容C22连接智能功率模块U1的21管脚，所述智能功率模块U1的3管脚通过电容C18连接智能功率模块U1的22管脚，所述智能功率模块U1的2管脚通过电容C7连接智能功率模块U1的23管脚，所述智能功率模块U1的5管脚通过电阻R7连接单片机模块，所述电阻R7通过电阻R10连接地信号GND，所述智能功率模块U1的10管脚通过电阻R6连接单片机模块1，所述电阻R6通过电阻R4连接地信号GND，所述智能功率模块U1的8管脚通过电阻R14连接电源模块2，所述智能功率模块U1的11管脚通过电阻R15连接单片机模块1，所述电阻R15通过电阻R13连接地信号GND，所述智能功率模块U1的6管脚通过电阻R16连接单片机模块1，所述电阻R16通过电阻R17连接地信号GND，所述智能功率模块U1的12管脚通过电阻R25连接单片机模块1，所述电阻R25通过电阻R23连接地信号GND，所述智能功率模块U1的7管脚通过电阻R26连接单片机模块1，所述电阻R26通过电阻R29连接地信号GND，所述智能功率模块U1的14管脚通过电阻R24连接电源模块2，所述电阻R24通过电阻R28连接单片机模块1，所述智能功率模块U1的17管脚连接电阻R51的一端，所述电阻R51的另一端连接单片机模块，所述电阻R51的另一端通过电容C19连接地信号GND，所述电阻R51的另一端通过二极管D4连接电源模块2，所述智能功率模块U1的25管脚通过电阻R35连接单片机模块1，所述智能功率模块U1的25管脚通过电阻R34连接地信号GND，所述智能功率模块U1的22管脚、23管脚、21管脚都连接位于水泵上的电机J4，所述电阻R30的一端连接智能功率模块U1的15管脚，所述电阻R30的另一端连接电源模块，所述电阻R30的一端通过电阻R27连接电阻R42的一端，所述电阻R27通过电阻R31连接地信号GND，所述电阻R33与电阻R31相并联，所述电阻R33通过电阻R37连接电阻R36的一端，所述电阻R36的另一端连接电压比较器U6A的反向输入端，所述电阻R42的另一端通过电阻R41连接电压比较器U6A的同向输入端，所述电压比较器U6A的同向输入端通过电阻R22连接信号电压偏置模块，所述电压比较器U6A的反向输入端通过电阻R20连接电压比较器U6A的输出端，所述电压比较器U6A的输出端通过电阻R32连接单片机模块1，所述电阻R32通过电阻R39连接地信号GND。

如图4所示，所述信号电压偏置模块包括电压比较器U6B、电容C43、电阻R49、电阻R53，所述电压比较器U6B的同向输入端通过电阻R49连接电源模块，所述电压比较器U6B的同向输入端通过电阻R53连接地信号GND，所述电压比较器U6B的同向输入端通过电容C43连接地信号GND，所述电压比较器U6B的反向输入端连接电压比较器U6B的输出端。

如图5所示，所述按键模块6包括按键S1、按键S2、按键S3、电阻R1、电阻R2、电阻R40，所述按键S1的一端、按键S2的一端、按键S3的一端都连接地信号GND，所述按键S1的另一端、按键S2的另一端、按键S3的另一端都连接单片机模块1，所述按键S1的另一端通过电阻R2连接电源模块2，所述按键S2的另一端通过电阻R1连接电源模块2，所述按键S3的另一端通过电阻R40连接电源模块2。

所述显示模块7为数码管显示模块、用于显示故障原因的LED灯显示模块。

电源模块用于提供3.3V和5V电源。智能功率模块U1的型号为STGIB10CH60TS-L

本发明可以实时检测水泵出水管路的水压与水流参数，提供给IPM模块进行运算，通过单片机变频技术自动调节电机的转速，达到出水恒压的效果。

用于显示故障原因的LED灯显示模块会显示故障原因，方便用户进行故障的溯源和检修。

本发明具有体积小，损耗小，效率更高的优点，节能效果好，在变频调速时，控制更加精确，提升使用体验与寿命，本发明将恒压变频永磁同步电机控制板代替变频器，在成本更低廉的前提下，提高了水泵电机工作时整体的工作效率，本发明更加安全可靠。

需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一种具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。总之，本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。