一种无刷电机控制板的制作方法

本实用新型涉及一种控制电路，具体地说，是涉及一种无刷电机控制板。

背景技术：

无刷电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品，无刷电机在我国的发展时间虽短，但是随着技术的日益成熟与完善得到了迅猛发展，目前广泛的用于军事装备、电子信息装备、工业装备、家用电器、交通工具等领域。

在现有的无刷电机控制电路中，大多只涉及到在工作现场如何控制无刷电机的启动或停止，在一些室外工作且采用无刷电机作为驱动源的设备中，若使用者无法远程控制无刷电机的工作状态，则会给设备的控制和监测造成不便。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种无刷电机控制板，解决现有控制电路无法实现远程控制，给使用者造成不便的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种无刷电机控制板，包括用于接收远程控制信号的网络通讯控制模块，型号为STM32F103C8T6的主控芯片U6，连接在主控芯片U6上的外围电路，切换电路，无刷电机驱动电路，反电动势采集电路，电机调速电路，供电电路；

切换电路，连接在无刷电机驱动电路的输入端，用于切换手动控制和远程控制两种模式；当为手动控制时，接收由主控芯片U6输出的控制信号；当为远程控制时，接收由网络通讯控制模块输出的控制信号；

无刷电机驱动电路，与切换电路的输出端和主控芯片U6连接，根据控制信号控制无刷电机的停止或开启；

反电动势采集电路，用于采集无刷电机的反电动势，并输出信号至主控芯片U6；

电机调速电路，连接在主控芯片U6上，调节主控芯片U6输出的PWM波的占空比，并输出用于调节无刷电机转速的PWM波至无刷电机驱动电路；

供电电路，将输入的市电转换为12V给无刷电机驱动电路供电，再将12V电压转换为5V和3.3V给主控芯片U6和切换电路供电。

进一步的，所述网络通讯控制模块包括型号为AIR202的通讯芯片，连接在通讯芯片上用于产生GPRS网络的SIM卡电路，连接在通讯芯片的32引脚上用于远程收发控制信号的天线，所述通讯芯片的7引脚作为网络通讯控制模块的信号输出端。

进一步的，所述切换电路包括电阻R75，一端与电阻R75连接、另一端接地的电阻R80，基极连接在电阻R75与电阻R80的连接点上、发射极接地的三极管Q11，阳极连接在三极管Q11集电极的二极管D18，1引脚连接在二极管D18阳极的继电器KC2，一端接地的电容C47，所述电容C47的另一端、继电器的4引脚均与无刷电机驱动电路的输入端连接，所述继电器的2引脚、3引脚与二极管D18阴极连接，所述二极管D18的阴极加载有5V电源，所述继电器的型号为HF49F；

所述电阻R75的另一端为信号输入端，当信号输入端接在网络通讯控制模块的信号输出端时，为远程控制模式；当信号输入端接在主控芯片U6的45引脚时，为手动控制模式。

进一步的，所述无刷电机驱动电路包括型号为JY02A的驱动芯片U7，一端连接在驱动芯片U7的17引脚、另一端连接在主控芯片U6的10引脚上的电阻R78，输入端连接在驱动芯片U7的10引脚、11引脚的第一控制电路，输入端连接在驱动芯片U7的12引脚、13引脚的第二控制电路，以及输入端连接在驱动芯片U7的14引脚、15引脚的第三控制电路，分别用来控制无刷电机的三路相线，且第一控制电路、第二控制电路和第三控制电路的电路结构相同。

进一步的，所述第一控制电路包括型号为IR2213S的控制芯片U1，一端接地、另一端接在控制芯片U1的11引脚的电容C1，输入端连接在控制芯片U1的1引脚、2引脚和3引脚的第一电路，以及输入端连接在控制芯片U1的6引脚、7引脚和8引脚的第二电路，所述控制芯片U1的12引脚与驱动芯片U7的10引脚连接，所述控制芯片U1的14引脚与驱动芯片U7的11引脚连接。

进一步的，所述第一电路包括一端接在控制芯片U1的2引脚、另一端接在控制芯片U1的3引脚的电容C5，连接在控制芯片U1的1引脚上的电阻R7，并联后一端与电阻R7连接、另一端接在控制芯片U1的2引脚上的电容C9和电阻R9，串联后一端接在电阻R7与电容C9的连接点处、另一端接在控制芯片U1的1引脚的电阻R6和二极管D4，其中，二极管D4的阴极与电阻R6连接，以及栅极连接在二极管D4的阳极的MOS管Q2，所述MOS管Q2的源极与控制芯片U1的2引脚连接，该连接点作为电流输出端IOUT，所述控制芯片U1的3引脚接12V电源；

所述第二电路与第一电路结构相同，第二电路中MOS管的漏极加载有540V电压，第二电路中MOS管的源极与第一电路中MOS管的漏极连接，且该连接点为无刷电机的接入点。

进一步的，所述反电动势采集电路设置有三路，一路所述反电动势采集电路包括一端与无刷电机的接入点连接、另一端与驱动芯片U7的19引脚连接的电阻R40，并联后一端接地、另一端与驱动芯片U7的19引脚连接的电阻R42和电容C43，以及一端与驱动芯片U7的19引脚连接、另一端与驱动芯片U7的18引脚连接的电阻R41。

进一步的，所述电机调速电路包括串联后一端连接在主控芯片U6的29引脚、另一端接地的电阻R73和电阻R76，以及并联在电阻R76上的电容C46，所述电阻R73和电阻R76的连接点与驱动芯片U7的2引脚连接。

进一步的，所述无刷电机驱动电路上还连接有电压检测电路，所述电压检测电路包括串联后一端接地、另一端接540V电源的电阻R81和电阻R89，并联在电阻R89上的电容C49，所述电阻R81和电阻R89的连接点与驱动芯片U7的3引脚连接。

进一步的，所述电流输出端IOUT和驱动芯片U7的6引脚之间设置有限流电路。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型设置了手动控制和远程控制两种模式，通过切换电路切换不同的模式，当切换电路的信号输入端接在网络通讯控制模块的信号输出端时，为远程控制模式，通过网络通讯控制模块接收远程的控制信号，并控制无刷电机的工作状态；当信号输入端接在主控芯片U6的45引脚时，为手动控制模式；本实用新型可通过反电动势采集电路采集无刷电机的三路相线的反电动势，再根据采集结果控制主控芯片U6输出PWM波，且由电机调速电路调节其占空比，从而调节无刷电机的转速，解决了现有控制电路无法实现远程控制，给使用者造成不便的问题，实现了远程控制无刷电机的目的，同时也可以近距离手动控制，操作方式简单。

(2)本实用新型设置了限流电路，该限流电路的电阻阻值和电容值可调，根据接入的无刷电机确定大小，从而限制流入无刷电机的电流，达到保护电机的目的，避免无刷电机受到大电流的影响而损坏。

(3)本实用新型设置了电流检测电路，在过压时通过主控芯片间接控制无刷电机停止转动，达到保护电机的目的。

(4)本实用新型设置了电机调速电路，通过主控芯片U6输出PWM波，并传输至无刷电机驱动电路，无刷电机根据得到的不同占空比的PWM波呈现出不同的转速，调节方便。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图。

图2为本实用新型的主控芯片及外围电路图。

图3为本实用新型的切换电路的电路图。

图4为本实用新型的无刷电机驱动电路的部分电路图。

图5为本实用新型的第一控制电路的电路图。

图6为本实用新型的第二控制电路的电路图。

图7为本实用新型的第三控制电路的电路图。

图8为本实用新型的反电动势采集电路图。

图9为本实用新型的电压检测电路的电路图。

图10为本实用新型的供电电路的电路图。

图11为本实用新型的电机调速电路的电路图。

图12为本实用新型的限流电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的方式包括但不仅限于以下实施例。

实施例

如图1～12所示，本实用新型公开的一种无刷电机控制板，包括用于接收远程控制信号的网络通讯控制模块，型号为STM32F103C8T6的主控芯片U6，连接在主控芯片U6上的外围电路，切换电路，无刷电机驱动电路，反电动势采集电路，电机调速电路，供电电路；

切换电路，连接在无刷电机驱动电路的输入端，用于切换手动控制和远程控制两种模式；当为手动控制时，接收由主控芯片U6输出的控制信号；当为远程控制时，接收由网络通讯控制模块输出的控制信号；

无刷电机驱动电路，与切换电路的输出端和主控芯片U6连接，根据控制信号控制无刷电机的停止或开启；

反电动势采集电路，用于采集无刷电机的反电动势，并输出信号至主控芯片U6；

电机调速电路，连接在主控芯片U6上，调节主控芯片U6输出的PWM波的占空比，并输出用于调节无刷电机转速的PWM波至无刷电机驱动电路；

供电电路，将输入的市电转换为12V给无刷电机驱动电路供电，再将12V电压转换为5V和3.3V给主控芯片U6和切换电路供电。

本实用新型的网络通讯控制模块包括型号为AIR202的通讯芯片，连接在通讯芯片上用于产生GPRS网络的SIM卡电路，连接在通讯芯片的32引脚上用于远程收发控制信号的天线，所述通讯芯片的7引脚作为网络通讯控制模块的信号输出端。

本实用新型设置了手动控制和远程控制两种模式，通过切换电路切换不同的模式，所述切换电路包括电阻R75，一端与电阻R75连接、另一端接地的电阻R80，基极连接在电阻R75与电阻R80的连接点上、发射极接地的三极管Q11，阳极连接在三极管Q11集电极的二极管D18，1引脚连接在二极管D18阳极的继电器KC2，一端接地的电容C47，所述电容C47的另一端、继电器的4引脚均与无刷电机驱动电路的输入端连接，所述继电器的2引脚、3引脚与二极管D18阴极连接，所述二极管D18的阴极加载有5V电源，所述继电器的型号为HF49F；所述电阻R75的另一端为信号输入端，当信号输入端接在网络通讯控制模块的信号输出端时，为远程控制模式，通过网络通讯控制模块接收远程的控制信号，并控制无刷电机的工作状态；当信号输入端接在主控芯片U6的45引脚时，为手动控制模式。

在电路设计时，在电路板上设置一个三脚排针，一侧的排针与通讯芯片的7引脚连接，另一侧的排针与主控芯片U6的45引脚连接，中间的排针连接电阻R75的另一端，即信号输入端；在切换远程控制和手动控制两种模式时，短接中间的排针与两侧的任一排针即可实现。

本实用新型设置的无刷电机驱动电路包括型号为JY02A的驱动芯片U7，一端连接在驱动芯片U7的17引脚、另一端连接在主控芯片U6的10引脚上的电阻R78，输入端连接在驱动芯片U7的10引脚、11引脚的第一控制电路，输入端连接在驱动芯片U7的12引脚、13引脚的第二控制电路，以及输入端连接在驱动芯片U7的14引脚、15引脚的第三控制电路，分别用来控制无刷电机的三路相线，且第一控制电路、第二控制电路和第三控制电路的电路结构相同，电压检测电路的信号输入端接在驱动芯片U7的3引脚上。

其中，所述第一控制电路包括型号为IR2213S的控制芯片U1，一端接地、另一端接在控制芯片U1的11引脚的电容C1，输入端连接在控制芯片U1的1引脚、2引脚和3引脚的第一电路，以及输入端连接在控制芯片U1的6引脚、7引脚和8引脚的第二电路，所述控制芯片U1的12引脚与驱动芯片U7的10引脚连接，所述控制芯片U1的14引脚与驱动芯片U7的11引脚连接。

具体的，所述第一电路包括一端接在控制芯片U1的2引脚、另一端接在控制芯片U1的3引脚的电容C5，连接在控制芯片U1的1引脚上的电阻R7，并联后一端与电阻R7连接、另一端接在控制芯片U1的2引脚上的电容C9和电阻R9，串联后一端接在电阻R7与电容C9的连接点处、另一端接在控制芯片U1的1引脚的电阻R6和二极管D4，其中，二极管D4的阴极与电阻R6连接，以及栅极连接在二极管D4的阳极的MOS管Q2，所述MOS管Q2的源极与控制芯片U1的2引脚连接，该连接点作为电流输出端IOUT，所述控制芯片U1的3引脚接12V电源；所述第二电路与第一电路结构相同，第二电路中MOS管的漏极加载有540V电压，第二电路中MOS管的源极与第一电路中MOS管的漏极连接，且该连接点为无刷电机的接入点。

在本实用新型中，所述反电动势采集电路设置有三路，分别用于采集无刷电机的三路相线的反电动势，一路所述反电动势采集电路包括一端与无刷电机的接入点连接、另一端与驱动芯片U7的19引脚连接的电阻R40，并联后一端接地、另一端与驱动芯片U7的19引脚连接的电阻R42和电容C43，以及一端与驱动芯片U7的19引脚连接、另一端与驱动芯片U7的18引脚连接的电阻R41；在无刷电机转动的过程中，反电动势采集电路实时采集三路相线的反电动势，当检测到反电动势过大时，则降低主控芯片U6输出PWM波的占空比，减小无刷电机的转速，从而降低反电动势。

为了便于调节无刷电机的转速，所述主控芯片U6的29引脚与驱动芯片U7的2引脚之间设置有电机调速电路，所述电机调速电路包括串联后一端连接在主控芯片U6的29引脚、另一端接地的电阻R73和电阻R76，以及并联在电阻R76上的电容C46，所述电阻R73和电阻R76的连接点与驱动芯片U7的2引脚连接；接入主控芯片U6的29引脚输出的PWM波，并通过电机调速电路调节占空比后传输至驱动芯片U7的2引脚，无刷电机根据得到的不同占空比的PWM波呈现出不同的转速。

本实用新型还设置了电压检测电路，所述电压检测电路包括串联后一端接地、另一端接540V电源的电阻R81和电阻R89，并联在电阻R89上的电容C49，所述电阻R81和电阻R89的连接点与驱动芯片U7的3引脚连接；电压检测电路用于检测无刷电机电压，在过压时，主控芯片U6停止输出PWM波，无刷电机停止工作，达到保护无刷电机的目的。

为了保护无刷电机不受大电流的影响而损坏，所述电流输出端IOUT和驱动芯片U7的6引脚之间设置有限流电路，该限流电路由串联后的电阻和电容与另一电阻并联而成，其中的电阻阻值和电容值可调，根据接入的无刷电机确定大小，从而限制流入无刷电机的电流，同样可达到保护电机的目的。

在控制的过程中，首先选择手动或远程控制两种模式，远程控制时通过网络通讯控制模块输出控制信号，手动控制时通过主控芯片U6输出控制信号，无刷电机驱动电路根据控制信号控制无刷电机的启动或停止；在无刷电机工作过程中，反电动势采集电路实时采集三路相线的反电动势，当反电动势过大时，降低主控芯片输出PWM波的占空比，电机调速电路根据输入的PWM波减小无刷电机的转速，从而减小反电动势；在电压检测电路检测到无刷电机的电压过大时，主控芯片此时不输出PWM波，使无刷电机停止工作。

本实用新型通过上述设计，有效地解决了现有控制电路无法实现远程控制，给使用者造成不便的问题，使用者既可以远程控制无刷电机，也可以近距离手动控制，操作方式简单，且设置的限流电路和电压检测电路可达到保护无刷电机的目的。

上述实施例仅为本实用新型的优选实施方式之一，不应当用于限制本实用新型的保护范围，但凡在本实用新型的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本实用新型一致的，均应当包含在本实用新型的保护范围之内。