基于单片机的无刷直流电机转子位置检测保护器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了基于单片机的无刷直流电机转子位置检测保护器，包括ATMEGA64单片机、5V直流电源、RS485通信接口电路、数据存储单元和功率驱动模块，以及多个传感器组件；所述ATMEGA64单片机的输入端接有温度传感器、电流采样电路和按键复位电路；所述ATMEGA64单片机的输出端接有液晶显示电路；所述多个传感器组件包括均匀布设在转子周围的第一霍尔传感器模块、第一光耦隔离电路、第二霍尔传感器模块、第二光耦隔离电路、第三霍尔传感器模块和第三光耦隔离电路；所述功率驱动模块包括第四光耦隔离电路、功率驱动电路和过电流保护电路；本实用新型具有检测转子位置、温度和电流信息的功能，功能完备，实用性强。
【专利说明】
基于单片机的无刷直流电机转子位置检测保护器
【技术领域】
[0001]本实用新型属于无刷直流电机保护【技术领域】，具体涉及基于单片机的无刷直流电机转子位置检测保护器。
【背景技术】
[0002]现代科技进步，电子行业日新月异，每时每刻都在更新在变化，无刷直流电机以其无磨擦、低干扰，寿命长、维护成本低并效率高等诸多优点而在生活和工业系统中扮演着重要角色，例如跑步机、绕线机和军用离心机等等，在这样一个高科技的社会，必然也就对产品的控制精度也有很高的要求，这样才能更好的实现我们所需的功能，控制的精度越来越高，对无刷直流电机的控制也就显得异常重要，精确到电机转子运动的每一圈每一度，现如今，无刷直流电机的应用面越来越广，市场中缺少一种能够精确控制电机转子运动的无刷直流电机控制器，并且由于电机运动电流为交流电流，缺少一种带有电流保护装置的无刷直流电机控制器，由霍尔位置传感器能够将电机转子的转动位置信号传送为单片机处理，并有单片机发送给外部存储器保存数据，一旦断电，存储器就可以准确的知道当前无刷直流电机的运行角度和电流，控制的精度就进一步得到提高，因此设计一款无刷直流电机控制器是非常有必要的。
实用新型内容
[0003]本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供基于单片机的无刷直流电机转子位置检测保护器，其设计新颖合理，结构简单，成本低，位置信息精确，精度高，性能稳定，功能完备，实用性强，便于推广使用。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:基于单片机的无刷直流电机转子位置检测保护器，其特征在于:包括ATMEGA64单片机、5V直流电源、与ATMEGA64单片机相接且用于数据通信的RS485通信接口电路、与ATMEGA64单片机相接且用于实时存储无刷直流电机转子位置温度及电流数据的数据存储单元和用于检测并保护无刷直流电机驱动的功率驱动模块，以及用于实时检测转子位置信息的多个传感器组件；所述ATMEGA64单片机的输入端接有用于检测无刷直流电机转子周围温度信息的温度传感器、用于检测无刷直流电机控制端回路电流的电流采样电路和用于故障恢复重新开启运行的按键复位电路；所述ATMEGA64单片机的输出端接有用于显示无刷直流电机转子位置信息周围温度回路电流信息的液晶显示电路；所述多个传感器组件包括均匀布设在转子周围用于检测无刷直流电机转子位置信息的第一霍尔传感器模块和与第一霍尔传感器模块输出端相接且用于抗干扰隔离保护微控制器的第一光耦隔离电路，用于检测无刷直流电机转子位置信息的第二霍尔传感器模块和与第二霍尔传感器模块输出端相接且用于抗干扰隔离保护微控制器的第二光耦隔离电路和用于检测无刷直流电机转子位置信息的第三霍尔传感器模块和与第三霍尔传感器模块输出端相接且用于抗干扰隔离保护微控制器的第三光耦隔离电路，所述第一光稱隔离电路、第二光稱隔离电路和第三光稱隔离电路的输出端均与ATMEGA64单片机相接；所述功率驱动模块包括与ATMEGA64单片机输出端相接且用于隔离保护微控制器的第四光耦隔离电路，与第四光耦隔离电路输出端相接且用于驱动无刷直流电机的功率驱动电路和与功率驱动电路输出端相接且用于保护驱动电路的过电流保护电路；所述ATMEGA64单片机、RS485通信接口电路、第一霍尔传感器模块、第一光耦隔离电路、第二霍尔传感器模块、第二光耦隔离电路、第三霍尔传感器模块、第三光耦隔离电路、第四光耦隔离电路、数据存储单元、温度传感器、电流采样电路和液晶显示电路均与5V直流电源的5V直流电压输出端相接。
[0005]上述的基于单片机的无刷直流电机转子位置检测保护器，其特征在于:所述ATMEGA64单片机为ATMEGA64芯片。
[0006]上述的基于单片机的无刷直流电机转子位置检测保护器，其特征在于:所述第一霍尔传感器模块由型号为SS495A1的第一芯片构成；所述第二霍尔传感器模块由型号为SS495A1的第二芯片构成；所述第三霍尔传感器模块由型号为SS495A1的第三芯片构成。
[0007]上述的基于单片机的无刷直流电机转子位置检测保护器，其特征在于:所述第一光耦隔离电路由型号为TLP5211的第四芯片构成；所述第二光耦隔离电路由型号为TLP5211的第五芯片构成；所述第三光耦隔离电路由型号为TLP5211的第六芯片构成；所述第四光耦隔离电路由型号为TLP5211的第七芯片构成。
[0008]上述的基于单片机的无刷直流电机转子位置检测保护器，其特征在于:所述功率驱动电路为IRF640NPBF芯片。
[0009]本实用新型与现有技术相比具有以下优点:
[0010]1、本实用新型控制保护系统控制精度高，控制功率小、功能丰富、性能稳定以及成本低。
[0011]2、本实用新型通过设置多个型号为SS495A1霍尔位置传感器采集无刷直流电机转子转动位置信号，因此位置信息精确，精度高，产生信号稳定，实用性强。
[0012]3、本实用新型通过设置多个型号为TLP-521光耦隔离电路隔离位置传感器与单片机，保护单片机接收信号，隔离避免干扰，系统抗干扰性强，输出信号稳定。
[0013]4、本实用新型通过单片机采集无刷直流电机位置信号和电流信号，采用ATMEGA64单片机处理所得到电流信号和位置信号，并保存入存储器，采用单片机功耗低，功能完善，处理速度快。
[0014]5、本实用新型结构完整、设计合理、功能完善，稳定性强，使用效果好，实用性强，便于推广使用。
[0015]综上所述，本实用新型设计新颖合理，结构简单，成本低，位置信息精确，精度高，性能稳定，功能完备，实用性强，便于推广使用。
[0016]下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型各电路的电路连接关系示意图。
[0018]附图标记说明:
[0019]I—ATMEGA64 单片机；2 — RS485 通信接口 电路；
[0020]3一第一霍尔传感器模块； 4一第一光I禹隔离电路；
[0021]5—第二霍尔传感器模块；6—第二光耦隔离电路；
[0022]7一第二霍尔传感器模块；8—第二光稱隔尚电路；
[0023]9一第四光I禹隔尚电路；10—功率驱动电路；11 一过电流保护电路；
[0024]12—数据存储单元；13—温度传感器； 14 一电流采样电路；
[0025]15—按键复位电路；16—液晶显示电路 17 — 5V直流电源。
【具体实施方式】
[0026]如图1所示，本实用新型包括ATMEGA64单片机1、5V直流电源17、与ATMEGA64单片机I相接且用于数据通信的RS485通信接口电路2、与ATMEGA64单片机I相接且用于实时存储无刷直流电机转子位置温度及电流数据的数据存储单元12和用于检测并保护无刷直流电机驱动的功率驱动模块，以及用于实时检测转子位置信息的多个传感器组件；所述ATMEGA64单片机I的输入端接有用于检测无刷直流电机转子周围温度信息的温度传感器13、用于检测无刷直流电机控制端回路电流的电流采样电路14和用于故障恢复重新开启运行的按键复位电路15 ;所述ATMEGA64单片机I的输出端接有用于显示无刷直流电机转子位置信息周围温度回路电流信息的液晶显示电路16 ;所述多个传感器组件包括均匀布设在转子周围用于检测无刷直流电机转子位置信息的第一霍尔传感器模块3和与第一霍尔传感器模块3输出端相接且用于抗干扰隔离保护微控制器的第一光耦隔离电路4，用于检测无刷直流电机转子位置信息的第二霍尔传感器模块5和与第二霍尔传感器模块5输出端相接且用于抗干扰隔离保护微控制器的第二光耦隔离电路6和用于检测无刷直流电机转子位置信息的第三霍尔传感器模块7和与第三霍尔传感器模块7输出端相接且用于抗干扰隔离保护微控制器的第三光耦隔离电路8，所述第一光耦隔离电路4、第二光耦隔离电路6和第三光耦隔离电路8的输出端均与ATMEGA64单片机I相接；所述功率驱动模块包括与ATMEGA64单片机I输出端相接且用于隔离保护微控制器的第四光耦隔离电路9，与第四光耦隔离电路9输出端相接且用于驱动无刷直流电机的功率驱动电路10和与功率驱动电路10输出端相接且用于保护驱动电路的过电流保护电路11 ;所述ATMEGA64单片机1、RS485通信接口电路2、第一霍尔传感器模块3、第一光稱隔离电路4、第二霍尔传感器模块5、第二光耦隔离电路6、第三霍尔传感器模块7、第三光耦隔离电路8、第四光耦隔离电路9、数据存储单元12、温度传感器13、电流采样电路14和液晶显示电路16均与5V直流电源17的5V直流电压输出端相接。
[0027]本实施例中，所述ATMEGA64单片机I为ATMEGA64芯片。
[0028]本实施例中，所述第一霍尔传感器模块3由型号为SS495A1的第一芯片构成；所述第二霍尔传感器模块5由型号为SS495A1的第二芯片构成；所述第三霍尔传感器模块7由型号为SS495A1的第三芯片构成。
[0029]本实施例中，所述第一光耦隔离电路4由型号为TLP5211的第四芯片构成；所述第二光I禹隔离电路6由型号为TLP5211的第五芯片构成；所述第三光I禹隔离电路8由型号为TLP5211的第六芯片构成；所述第四光耦隔离电路9由型号为TLP5211的第七芯片构成。
[0030]本实施例中，所述功率驱动电路10为IRF640NPBF芯片。
[0031]本实用新型使用时，通过均与布设在无刷直流电机转子周围的多个霍尔传感器采集转子转动的位置信息，且多个霍尔传感器分别通过与其相连的光耦隔离电路隔离电压，保证输入的信息干扰噪声小保护微控制器精确稳定的处理数据，由于当负载过大或不当使用时会造成大电流而将功率驱动电路被烧毁，因此本保护器通过电流采集电路实时检测回路的电流数据，通过液晶直观的显示出来，当电流突然增大就有可能是负载过大过电流保护电路11通过缓冲续流对电路中产生的大电流进行疏通以保护功率驱动电路10和ATMEG64单片机不被烧毁，当发生过载、欠压或使用不当时，无刷直流电机通常都会增大电流同时发热，因此本保护器通过温度传感器采集无刷直流电机转子周围温度，温度传感器13具有灵敏度高检测速度快等特点，会及时反应无刷直流电机转子的运行情况，数据存储单元12采用掉电保存数据的数据存储芯片，对无刷直流电机转子的位置信息、电流数据和环境温度进行实时的保存，通过多种数据保证无刷直流电机发生故障时及时的排查故障，降低损失。
[0032]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
【权利要求】
1.基于单片机的无刷直流电机转子位置检测保护器，其特征在于:包括ATMEGA64单片机(1)、5V直流电源(17)、与ATMEGA64单片机(1)相接且用于数据通信的RS485通信接口电路(2)、与ATMEGA64单片机(1)相接且用于实时存储无刷直流电机转子位置温度及电流数据的数据存储单元(12)和用于检测并保护无刷直流电机驱动的功率驱动模块，以及用于实时检测转子位置信息的多个传感器组件；所述ATMEGA64单片机(1)的输入端接有用于检测无刷直流电机转子周围温度信息的温度传感器(13)、用于检测无刷直流电机控制端回路电流的电流采样电路(14)和用于故障恢复重新开启运行的按键复位电路(15);所述ATMEGA64单片机(1)的输出端接有用于显示无刷直流电机转子位置信息周围温度回路电流信息的液晶显示电路(16);所述多个传感器组件包括均匀布设在转子周围用于检测无刷直流电机转子位置信息的第一霍尔传感器模块(3)和与第一霍尔传感器模块(3)输出端相接且用于抗干扰隔离保护微控制器的第一光耦隔离电路(4)，用于检测无刷直流电机转子位置信息的第二霍尔传感器模块(5)和与第二霍尔传感器模块(5)输出端相接且用于抗干扰隔离保护微控制器的第二光耦隔离电路(6)和用于检测无刷直流电机转子位置信息的第三霍尔传感器模块(7)和与第三霍尔传感器模块(7)输出端相接且用于抗干扰隔离保护微控制器的第三光耦隔离电路(8)，所述第一光耦隔离电路(4)、第二光耦隔离电路(6)和第三光耦隔离电路(8)的输出端均与ATMEGA64单片机(1)相接；所述功率驱动模块包括与ATMEGA64单片机(1)输出端相接且用于隔离保护微控制器的第四光耦隔离电路(9)，与第四光耦隔离电路(9)输出端相接且用于驱动无刷直流电机的功率驱动电路(10)和与功率驱动电路(10)输出端相接且用于保护驱动电路的过电流保护电路(11);所述ATMEGA64单片机(1)、RS485通信接口电路(2)、第一霍尔传感器模块(3)、第一光耦隔离电路(4)、第二霍尔传感器模块(5)、第二光耦隔离电路￠)、第三霍尔传感器模块(7)、第三光耦隔离电路(8)、第四光耦隔离电路(9)、数据存储单元(12)、温度传感器(13)、电流采样电路(14)和液晶显示电路(16)均与5V直流电源(17)的5V直流电压输出端相接。
2.按照权利要求1所述的基于单片机的无刷直流电机转子位置检测保护器，其特征在于:所述ATMEGA64单片机(1)为ATMEGA64芯片。
3.按照权利要求1所述的基于单片机的无刷直流电机转子位置检测保护器，其特征在于:所述第一霍尔传感器模块(3)由型号为SS495A1的第一芯片构成；所述第二霍尔传感器模块(5)由型号为SS495A1的第二芯片构成；所述第三霍尔传感器模块(7)由型号为SS495A1的第三芯片构成。
4.按照权利要求1所述的基于单片机的无刷直流电机转子位置检测保护器，其特征在于:所述第一光耦隔离电路(4)由型号为TLP5211的第四芯片构成；所述第二光耦隔离电路(6)由型号为TLP5211的第五芯片构成；所述第三光耦隔离电路(8)由型号为TLP5211的第六芯片构成；所述第四光耦隔离电路(9)由型号为TLP5211的第七芯片构成。
5.按照权利要求1所述的基于单片机的无刷直流电机转子位置检测保护器，其特征在于:所述功率驱动电路(10)为IRF640NPBF芯片。
【文档编号】H02P6/16GK204206041SQ201420667177
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月8日 优先权日:2014年11月8日
【发明者】杨晓方 申请人:陕西亚泰电器科技有限公司