无刷直流电机多功能控制器的制作方法

本实用新型涉及电机制造领域，尤其涉及一种无刷直流电机多功能控制器。

背景技术：

目前市场上的无刷直流电机控制电路采用的控制芯片大多不具备专业无刷直流电机控制模块，在外围电路的设计中需要搭建很多的逻辑门电路来实现电机控制MOSFET电桥的逻辑驱动控制，在MOSFET上下桥臂的互锁功能和死区时间的设置等都靠模拟电路去实现，可靠性较差，功能较单一，维修也不方便。

技术实现要素：

本实用新型为了解决上述技术问题，提供一种无刷直流电机多功能控制器，其结构简单，功能较多，可靠性高，也便于维修和维护。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本实用新型包括电机控制单元、PWM调速单元、温控单元和为整个控制器提供工作电压的电源单元，PWM调速单元和电机控制单元相连，电机控制单元和无刷直流电机相连，温控单元中的温度传感器设在无刷直流电机上，温控单元的输出端与所述的电机控制单元和无刷直流电机的连接回路相连。通过温度传感器实时检测无刷直流电机的工作温度，温控单元根据测得的温度控制电机控制单元和无刷直流电机的连接回路的通断，一旦温度超过设定值，立即切断电机控制单元和无刷直流电机的连接回路，使电机停止工作，起到过热保护作用，提高可靠性。本实用新型结构简单，功能较多，可靠性高，也便于维修和维护。

作为优选，所述的电机控制单元包括电机控制芯片U1，电机控制芯片U1采用BP6118电机控制芯片；电机控制芯片U1的HA+脚、HA-脚分别和霍尔传感器HALL的两个输出脚相连，霍尔传感器HALL的另外两个管脚分别接电阻R15及接地，电阻R15的另一端接电压VDD，电压VDD经电容C14接地，电机控制芯片U1的FG脚经电阻R14接电压VDD，电机控制芯片U1的nFault脚经电阻R13接电压VDD；电机控制芯片U1的VDD脚，一路接电压VDD，另一路经电阻R11和电阻R12接地，电阻R11和电阻R12的连接点和电机控制芯片U1的LA脚相连，电机控制芯片U1的LA脚经电容C11接地，电机控制芯片U1的Filter脚经电容C12接地，电机控制芯片U1的PWM脚和所述的PWM调速单元的输出端相连；电机控制芯片U1的VIN脚、GND脚分别接电压VIN及接地，电压VIN经电容C13接地，电机控制芯片U1的P1脚、N1脚分别和场效应管Q2、场效应管Q3的栅极相连，场效应管Q2的源极接电压VIN，场效应管Q3的源极和电机控制芯片U1的CS+脚相连，场效应管Q2的漏极及场效应管Q3的漏极均和无刷直流电机的一端相连；电机控制芯片U1的P2脚、N2脚分别和场效应管Q4、场效应管Q5的栅极相连，场效应管Q4的源极接电压VIN，场效应管Q5的源极和电机控制芯片U1的CS+脚相连，场效应管Q4的漏极及场效应管Q5的漏极均和无刷直流电机的另一端相连；电机控制芯片U1的CS+脚经电阻R16和电机控制芯片U1的CS-脚相连，电机控制芯片U1的CS-脚接地。电机控制单元采用专用芯片实现，实现闭环速度控制，直接驱动MOSFET管，超前角设置，转速信号输出，具有欠压保护、逐周期保护、堵转保护等特点。本实用新型简化电路，便于维修，精度高，可靠性高。

作为优选，所述的温控单元包括所述的温度传感器、差动放大单元和继电器J，温度传感器的输出端和差动放大单元的输入端相连，差动放大单元的输出端和继电器J的驱动端相连，继电器J的常闭开关K1串联在所述的电机控制单元和无刷直流电机的连接回路中。温度传感器实时检测电机温度，测得的温度值经差动放大单元放大和处理，输出一个控制信号给继电器的驱动端，控制继电器的动作。当测得的温度值超过某一设定值时，继电器被驱动，常闭开关断开，导致电机控制单元和无刷直流电机的连接回路为断路状态，电机立即停止工作，起到过热保护作用。

作为优选，所述的温度传感器为热敏电阻RP1，热敏电阻RP1采用PT100铂电阻温度传感器；所述的差动放大单元包括电阻R1～电阻R3、电阻R6～电阻R8、电阻Rf1、电阻Rf2、可变电阻W1～可变电阻W3和运放UA、运放UB；电阻R1的一端接+5V电压，电阻R1的另一端经可变电阻W1接地，热敏电阻RP1和可变电阻W1并联，电阻R2的一端接+5V电压，电阻R2的另一端经可变电阻W2接地，电阻R3的一端接+5V电压，电阻R3的另一端经可变电阻W3接地，电阻R2和可变电阻W2的连接点经电阻R6和运放UA的反相输入端相连，运放UA的反相输入端经电阻Rf1和运放UA的输出端相连，电阻R1和可变电阻W1的连接点经电阻R7和运放UA的同相输入端相连，运放UA的同相输入端和运放UB的同相输入端相连，电阻R3和可变电阻W3的连接点经电阻R8和运放UB的反相输入端相连，运放UB的反相输入端经电阻Rf2和运放UB的输出端相连，运放UB的输出端接地，运放UA的输出端和所述的继电器J的驱动端相连。PT100铂电阻温度传感器，在温度为-50度到600度的范围内具有线性度好、稳定性高、价格便宜等优点，理论上能测到-200度到660度的温度值。电阻R1～电阻R3、热敏电阻RP1和可变电阻W1～可变电阻W3构成测量电桥，当热敏电阻RP1的电阻值和可变电阻W2的电阻值不相等时，测量电桥输出一个mV级的压差信号，这个压差信号经过运放UA放大后输出一个期望大小的电压信号，再由这个电压信号控制是否驱动继电器。当热敏电阻RP1感测的温度到达预先设置的温度值时，运放UA和运放UB构成的两个电压比较器输出高电平，继电器被驱动，常闭开关K1断开，导致电机失电而停止工作，起到过热保护作用。

作为优选，所述的温控单元包括由发光二极管LED2和发光二极管LED3构成的状态指示灯单元，运放UA的输出端经电阻R5和发光二极管LED3的正极相连，发光二极管LED3的负极接地，运放UB的输出端经电阻R4和发光二极管LED2的正极相连，发光二极管LED2的负极接地。运放UA的输出端为高电平时，驱动继电器，同时点亮发光二极管LED3，提醒人们电机已因过热而停止工作。运放UB的输出端为高电平时，点亮发光二极管LED2。

作为优选，所述的温控单元包括三极管Q1和电阻RJ，所述的差动放大单元的输出端经电阻RJ和三极管Q1的基极相连，三极管Q1的集电极接电压+5V，三极管Q1的发射极和继电器J的驱动正极相连，继电器J的驱动负极接地，继电器J的常闭开关K1串联在所述的电机控制单元和无刷直流电机的连接回路中，继电器J的常开触点K2悬空。当运放UA的输出端为高电平时，三极管Q1导通，继电器J被驱动，继电器J的常闭开关K1断开，继电器J的公共端和常开触点K2吸合，导致电机失电而停止工作，起到过热保护作用。

作为优选，所述的PWM调速单元包括单片机及其外围电路，单片机采用AT89C51单片机，单片机的PWM脉冲波输出脚和所述的电机控制单元相连。AT89C51单片机自带PWM模块，能输出PWM脉冲波，输送给电机控制单元，实现电机的PWM调速控制。当然PWM调速单元也能采用其它能产生PWM信号的单片机实现，或者自带PWM模块的DSP信号处理单元实现。

本实用新型的有益效果是：电路结构简单，实现闭环速度控制，直接驱动MOSFET管，具有欠压保护、逐周期保护、堵转保护和过温保护等特点，功能较多，可靠性高，便于维修和维护。

附图说明

图1是本实用新型的一种电路原理连接结构框图。

图2是本实用新型中温控单元的一种电路原理连接结构框图。

图3是本实用新型中电机控制单元的一种电路原理图。

图4是本实用新型中温控单元的一种电路原理图。

图中1.电机控制单元，2.PWM调速单元，3.温控单元，4.电源单元，5.无刷直流电机，6.温度传感器，7.差动放大单元，8.状态指示灯单元。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的无刷直流电机多功能控制器，如图1、图2所示，包括电机控制单元1、PWM调速单元2、温控单元3和为整个控制器提供工作电压的电源单元4，PWM调速单元2和电机控制单元1相连，电机控制单元1和无刷直流电机5相连，温控单元3包括温度传感器6、差动放大单元7、继电器J和状态指示灯单元8，温度传感器6安装在无刷直流电机5上，温度传感器6的输出端和差动放大单元7的输入端相连，差动放大单元7的输出端分别和继电器J的驱动端、状态指示灯单元8的控制端相连，继电器J的常闭开关K1串联在电机控制单元1和无刷直流电机5的连接回路中。

本实施例中，PWM调速单元2包括单片机及其外围电路，单片机采用AT89C51单片机；电机控制单元1包括电机控制芯片U1，电机控制芯片U1采用BP6118电机控制芯片。如图3所示，电机控制芯片U1的HA+脚、HA-脚分别和霍尔传感器HALL的两个输出脚相连，霍尔传感器HALL的另外两个管脚分别接电阻R15及接地，电阻R15的另一端接电压VDD，电压VDD经电容C14接地，电机控制芯片U1的FG脚经电阻R14接电压VDD，电机控制芯片U1的nFault脚经电阻R13接电压VDD；电机控制芯片U1的VDD脚，一路接电压VDD，另一路经电阻R11和电阻R12接地，电阻R11和电阻R12的连接点和电机控制芯片U1的LA脚相连，电机控制芯片U1的LA脚经电容C11接地，电机控制芯片U1的Fi1ter脚经电容C12接地，电机控制芯片U1的PWM脚和AT89C51单片机的PWM脉冲波输出脚相连；电机控制芯片U1的VIN脚、GND脚分别接电压VIN及接地，电压VIN经电容C13接地，电机控制芯片U1的P1脚、N1脚分别和场效应管Q2、场效应管Q3的栅极相连，场效应管Q2的源极接电压VIN，场效应管Q3的源极和电机控制芯片U1的CS+脚相连，场效应管Q2的漏极及场效应管Q3的漏极均和继电器J的常闭开关K1的一端相连，常闭开关K1的另一端和无刷直流电机5的一端相连；电机控制芯片U1的P2脚、N2脚分别和场效应管Q4、场效应管Q5的栅极相连，场效应管Q4的源极接电压VIN，场效应管Q5的源极和电机控制芯片U1的CS+脚相连，场效应管Q4的漏极及场效应管Q5的漏极均和无刷直流电机5的另一端相连；电机控制芯片U1的CS+脚经电阻R16和电机控制芯片U1的CS-脚相连，电机控制芯片U1的CS-脚接地。

如图4所示，温控单元3中，温度传感器6为热敏电阻RP1，热敏电阻RP1采用PT100铂电阻温度传感器；差动放大单元7包括电阻R1～电阻R3、电阻R6～电阻R8、电阻Rf1、电阻Rf2、可变电阻W1～可变电阻W3和运放UA、运放UB；状态指示灯单元8包括发光二极管LED2和发光二极管LED3。电阻R1的一端接+5V电压，电阻R1的另一端经可变电阻W1接地，热敏电阻RP1和可变电阻W1并联，电阻R2的一端接+5V电压，电阻R2的另一端经可变电阻W2接地，电阻R3的一端接+5V电压，电阻R3的另一端经可变电阻W3接地，电阻R2和可变电阻W2的连接点经电阻R6和运放UA的反相输入端相连，运放UA的反相输入端经电阻Rf1和运放UA的输出端相连，电阻R1和可变电阻W1的连接点经电阻R7和运放UA的同相输入端相连，运放UA的同相输入端和运放UB的同相输入端相连，电阻R3和可变电阻W3的连接点经电阻R8和运放UB的反相输入端相连，运放UB的反相输入端经电阻Rf2和运放UB的输出端相连，运放UB的输出端经电阻R4和发光二极管LED2的正极相连，发光二极管LED2的负极接地，运放UA的输出端经电阻RJ和三极管Q1的基极相连，三极管Q1的集电极接电压+5V，三极管Q1的发射极和继电器J的驱动正极相连，继电器J的驱动负极接地，继电器J的常闭开关K1串联在电机控制单元1和无刷直流电机5的连接回路中，继电器J的常开触点K2悬空，运放UA的输出端还经电阻R5和发光二极管LED3的正极相连，发光二极管LED3的负极接地。

AT89C51单片机自带PWM模块，能输出PWM脉冲波，输送给电机控制芯片，经电机控制芯片处理，输出信号给四个场效应管，再由四个场效应管控制无刷直流电机的运转。温控单元中，电阻R1～电阻R3、热敏电阻RP1和可变电阻W1～可变电阻W3构成测量电桥，当热敏电阻RP1的电阻值和可变电阻W2的电阻值不相等时，测量电桥输出一个mV级的压差信号，这个压差信号经过运放UA放大后输出一个期望大小的电压信号，再由这个电压信号控制是否驱动继电器。当热敏电阻RP1感测的温度到达预先设置的温度值时，运放UA和运放UB构成的两个电压比较器输出高电平，继电器被驱动，发光二极管LED2和发光二极管LED3点亮，继电器的常闭开关K1断开，导致电机失电而停止工作，起到过热过温保护作用。

本实用新型的主要电路采用集电电路实现，故电路结构简单，便于维修和维护，本实用新型实现闭环速度控制，直接驱动MOSFET管，具有欠压保护、逐周期保护、堵转保护和过温保护等特点，功能较多，可靠性高。