一种无刷直流电机霍尔器件信号监测电路及监测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无刷直流电机的霍尔器件的监测，尤其是提供一种无刷直流电机霍尔 器件信号监测电路及监测方法。
【背景技术】
[0002] 霍尔位置传感器是无刷直流电机中的核必部件，是电磁敏感元器件，它的作用直 接影响到无刷直流电机的驱动电路，直接导致电机运行不正常。当前的无刷直流电机在安 装和使用过程中，一般都忽视了对霍尔器件的保护，认为霍尔器件已经密封在电机金属壳 中，很安全。然而，电机在送些过程中都会不可避免的处于振动，静电，高电压，乃至恶劣的 电磁环境中，都会对霍尔器件造成一定的损伤。在今后的使用中，会影响到霍尔器件的寿 命，有些严重损坏的，可能当时就不能用，已经失去逻辑作用，而轻微损伤的器件，则在今后 的使用中，会慢慢呈现出来。在无刷直流电机的制造过程中，还有的厂家为了省时省力，直 接将霍尔器件的地线与电机绕组的电源地线直接连接到一起。当有外部干扰串入到电机的 供电电源端的时候，很容易打坏霍尔器件。霍尔器件损坏后，只能更换电机，维修成本过高。
[0003] 另外，无刷直流电机的工作原理是直流电源通过开关电路和驱动电路向电动机定 子绕组供电。位置传感器随时检测转子位置，并根据转子的位置信号来控制开关管的导通 和截止，从而实现了电子换向。要让电机转动起来，首先控制CPU就必须根据霍尔传感器检 测到的电机转子目前所在位置，然后依照定子绕组换相真值表中功率晶体管的导通顺序进 行换相，使绕组电流依序流经电机线圈产生旋转磁场，并与转子的磁铁相互作用，就电机就 可W转动。如图2, AH，BH, CH ;H个上桥臂；，化；H个下桥臂。上下桥臂导通的时候， 绝不能开成AH、AL或肌、化或CH、化。此外因为电子零件总有开关的响应时间，所W功率 晶体管在关与开的交错时间要将零件的响应时间考虑进去，否则当上臂（或下臂）尚未完 全关闭，下臂（或上臂）就已开启，结果就造成上、下臂短路而使功率晶体管烧毁。因此，对 霍尔器件进行实时的检测，对于迅速判断麻醉机的电气故障提供了可靠的依据。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于解决麻醉机的无刷直流电机霍尔器件信号快速监测并报警的 问题，提供一种无刷直流电机霍尔器件信号监测电路及监测方法。
[0005] 本发明的目的是通过W下技术方案实现的：
[0006] 一种无刷直流电机霍尔器件信号监测电路，包括：
[0007] 信号处理单元，用于处理霍尔信号；
[0008] 控制单元，用于接收信号处理单元输出的霍尔信号，并判断该霍尔信号的逻辑与 相位；
[0009] 报警单元，用于提示霍尔信号逻辑或相位错误。
[0010] 进一步，所述信号处理单元包括运算放大器、若干个电阻和若干个电容；所述运算 放大器的正输入端串联第一电阻和第二电阻后接霍尔传感器；正输入端串联第一电容后接 地；负输入端串联第H电阻后接地，负输入端串联第四电阻后接输出端；输出端串联第二 电容和第二电阻后接正输入端；输出端串联第五电阻后接控制单元的10。
[0011] 进一步，所述控制单元包括计数器、逻辑监测模块和相位监测模块；
[0012] 所述计数器分别记录一个换相周期内H路霍尔信号的时钟周期数；
[0013] 所述逻辑监测模块用于监测霍尔信号的逻辑；
[0014] 所述相位监测模块用于监测霍尔信号的相位和相序。
[0015] 进一步，所述报警单元是警示灯或蜂鸣器等具有报警功能的器件。
[0016] 进一步，所述控制单元与报警单元之间电连接数据缓冲器。
[0017] 一种无刷直流电机霍尔器件信号监测方法，包括
[0018] (1)用于获得H路信号的逻辑电平的方法；无刷直流电机的霍尔传感器输出的霍尔 信号经放大电路放大后输入信号处理单元，完成滤波后经过A/D转换再经IO输入到控制单 J L O
[0019] 樹用于比较步骤(1)中霍尔信号逻辑与霍尔信号真值表的方法。逻辑监测模块将一 个换相周期内无刷直流电机的霍尔信号的逻辑与霍尔信号真值表比对，如果逻辑不同，贝U 反馈给控制单元，控制单元控制报警单元发出错误警示。
[0020] -种无刷直流电机霍尔器件信号监测方法，包括
[0021] 用于获取一个换相周期内H路霍尔信号的时钟周期数的方法；
[0022] 用于获得H路霍尔信号的相位的方法；
[0023] 用于判断H路霍尔信号的相位是否正确的方法。
[0024] 进一步，获得一个换相周期内霍尔信号的时钟周期的方法是W任意一路信号的相 邻的两个电平改变时刻为计时起点和计时终点，分别记录H路霍尔信号的时钟周期数。
[00巧]进一步，获得霍尔信号相位的方法：
[0026] 计算霍尔信号的一个换相周期的时间间隔；
[0027] 选择一路霍尔信号的时间间隔作为基准，计算另外两路霍尔信号的时间间隔与其 的比值；
[0028] 计算得到H路霍尔信号的相位。
[0029] 进一步，判断霍尔信号相位是否正确的方法是比较计算得到的相位角与正确的霍 尔信号相位角。
[0030] 本发明的有益效果是；采用信号处理单元处理霍尔信号中的噪声，克服了霍尔信 号中高频干扰的影响；控制单元是可编程的逻辑处理单元，能够迅速的实现霍尔信号逻辑 错误或相位、相序错误的判断。报警单元能够在霍尔信号出错时及时的发出警报，避免了因 信号错误导致上桥臂、下桥臂短路使得晶体管烧毁，降低了无刷直流电机的维修成本。
【附图说明】
[0031] 图1是本发明霍尔信号监测电路的硬件结构示意图；
[0032] 图2是无刷直流电机二相全桥驱动原理图；
[0033] 图3是本发明霍尔信号监测电路的一个具体实施例的硬件结构示意图；
[0034] 图4是本发明中信号处理单元的电路示意图；
[0035] 图5是霍尔信号逻辑与时序图；
[0036] 图6是本发明霍尔信号相位、相序监测方法的流程图。
[0037] 图中：
[003引 1、信号处理单元 2、控制单元 21、计数器
[0039] 22、逻辑监测模块 23、相位监测模块 3、数据缓冲器
[0040] 4、报警单元 5、二阶低通滤波器 6、FPGA芯片
[00川 7、L邸灯 8、电源芯片 9、FPGA配置芯片
【具体实施方式】
[0042] 下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0043] 如图1所示，本发明提供了一种无刷直流电机霍尔器件信号监测电路，包括：用于 处理霍尔信号的信号处理单元1 ;用于接收信号处理单元输出的霍尔信号，并判断该霍尔 信号的逻辑与相位角的控制单元2 ;用于提示霍尔信号逻辑或相位错误的报警单元4。信 号处理单元1可W是二阶低通滤波器。控制单元2包括计数器21、逻辑监测模块22和相 位监测模块23 ;计数器21分别记录H路霍尔信号的一个周期内的持续时间；逻辑监测模块 22用于判断错误逻辑电平并发送报警指令；相位监测模块23用于判断错误相位并发送报 警指令。控制单元2与报警单元4之间电连接数据缓冲器3。
[0044] 如图2所示，a相、b相和C相绕组分别与功率晶体管（AH，AL)，触，化)，畑，化） 相接，图中，AH, BH, CH ;H个上桥臂；AL,化，化；H个下桥臂。上下桥臂导通的时候，绝不 能开成AH、AL或肌、化或CH、化。此外因为电子零件总有开关的响应时间，所W功率晶体 管在关与开的交错时间要将零件的响应时间考虑进去，否则当上桥臂（或下桥臂）尚未完 全关闭，下桥臂（或上桥臂）就已开启，结果就造成上、下桥臂短路而使功率晶体管烧毁。 [004引如图3