电压转换装置、电机控制系统和空调器的制作方法

1.本发明涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种电压转换装置、电机控制系统和空调器。


背景技术：

2.目前，空调中电机的常用控制方法包括：pwm调速控制、0v至10v电压调速控制等。其中，0v至10v电压调速可直接使用通用的控制器，因控制方式简单而较受关注，但其缺点是对应电机成本较高，且兼容性较差，只能限定匹配专用0v至10v的电机。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
4.为此，本发明的一个方面在于提出了一种电压转换装置。
5.本发明的另一个方面在于提出了一种电机控制系统。
6.本发明的再一个方面在于提出了一种空调器。
7.有鉴于此，根据本发明的一个方面，提出了一种电压转换装置，电压转换装置与控制器连接，控制器输出第一电压信号，电压转换装置包括：电压输出电路，电压输出电路输出第二电压信号；比较电路，与控制器和电压输出电路连接，比较电路将第一电压信号与第二电压信号进行比较，得到脉冲宽度调制信号。
8.在该技术方案中，控制器输出第一电压信号，第一电压信号的数值范围为0v至10v，电压转换装置可将0v至10v的电压转换为脉冲宽度调制信号，脉冲宽度调制信号为3.3v或5v，以适用于电机的控制。具体地，电压转换装置包括电压输出电路和比较电路，比较电路将第一电压信号与电压输出电路的第二电压信号进行比较，以输出脉冲宽度调制信号。本发明的技术方案，能够解决0v至10v电机控制器与常规电机匹配兼容度不足的问题，确保控制的通用性。
9.根据本发明的上述电压转换装置，还可以具有以下技术特征：
10.在上述技术方案中，电压输出电路包括：第一比较器；第一电容，第一电容的一端连接第一比较器的反相输入端和供电端，第一电容的另一端接地；第一电阻，第一电阻的一端连接供电端，第一电阻的另一端连接第一比较器的反相输入端和第一电容；第二电阻，第二电阻连接在第一比较器的反相输入端与第一比较器的输出端之间，其中，电压输出电路在第一工作阶段和第二工作阶段间交替工作，并将第一比较器的反相输入端的电压作为第二电压信号，第一工作阶段为供电端通过第一电阻向第一电容充电，使第一比较器的输出端的电压由第三电压信号转换为低电平，第二工作阶段为第一电容通过第二电阻放电，使第一比较器的输出端的电压由低电平转换为第三电压信号。
11.在该技术方案中，电压输出电路的第一工作阶段包括：第一比较器的反相输入端的电压为0时，第一比较器的同相输入端的电压和第一比较器的输出端的电压均为第三电压信号，供电端通过第一电阻向第一电容充电，直至第一比较器的反相输入端的电压大于
第三电压信号时，第一比较器的输出端的电压由第三电压信号转换为低电平；电压输出电路的第二工作阶段包括：第一比较器的输出端的电压为低电平时，第一比较器的同相输入端的电压为第四电压信号，第一比较器的反相输入端的电压为第二电压信号，第一电容通过第二电阻放电，直至第二电压信号小于第四电压信号时，第一比较器的输出端的电压由低电平转换为第三电压信号，第一比较器的同相输入端的电压也恢复为第三电压信号。重复第一工作阶段和第二工作阶段，在第一比较器的反相输入端形成一个类似的锯齿波(即第二电压信号)，从而能够将第二电压信号与0v至10v电压进行比较后得到脉冲宽度调制信号，实现0v至10v控制器和交直流电机的匹配。
12.在上述任一技术方案中，电压输出电路还包括：第三电阻，第三电阻的一端接地，第三电阻的另一端连接第一比较器的同相输入端；第四电阻，第四电阻连接在供电端与第一比较器的同相输入端之间；第五电阻，第五电阻连接在第一比较器的同相输入端与第一比较器的输出端之间。
13.在该技术方案中，第一比较器的反相输入端的电压为0时，第一比较器的同相输入端的电压、第一比较器的输出端的电压均为第三电阻和第四电阻对供电端的分压(即第三电压信号)。第一比较器的输出端的电压为低电平后，第一比较器的输出端的电压为第三电阻与第五电阻并联后和第四电阻对供电端的分压(即第四电压信号)。
14.在上述任一技术方案中，电压输出电路还包括：二极管，二极管的正极连接第二电阻，二极管的负极连接第一比较器的输出端。
15.在该技术方案中，二极管的正极连接第二电阻，二极管的负极连接第一比较器的输出端，也就是二极管接在第一比较器的反相输入端与第一比较器的输出端之间，避免出现反向电压对第一比较器的损坏。
16.在上述任一技术方案中，比较电路包括：第二比较器，第二比较器的同相输入端连接第一比较器的反相输入端，第二比较器的反相输入端连接控制器；光耦电路，光耦电路的第一输入端和光耦电路的第二输入端均连接第二比较器的输出端，且在光耦电路的第一输入端与第二比较器的输出端之间接有供电端，其中，在第一电压信号大于第二电压信号时，第二比较器的输出端为低电平，光耦电路导通，光耦电路的输出端为低电平，在第一电压信号小于第二电压信号时，第二比较器的输出端为高电平，光耦电路截止，光耦电路的输出端为高电平，以使光耦电路的输出端输出脉冲宽度调制信号。
17.在该技术方案中，通过第一比较器的反相输入端形成的锯齿波与0v至10v信号u
input
进行比较，当锯齿波电压低于u
input
时，第二比较器的输出端为低电平，由于光耦电路的第一输入端与第二比较器的输出端之间接有供电端(供电端可以为15v)，使得光耦电路被导通，则光耦电路的输出端为低电平；当锯齿波电压高于u
input
时，第二比较器的输出端为高电平，由于光耦电路的第一输入端与第二比较器的输出端之间接有供电端(供电端可以为15v)，使得光耦电路被截止，则光耦电路的输出端为高电平，由此光耦电路的输出端输出特定占空比的波形(即脉冲宽度调制信号)。进一步地，通过判断高低电平的占空比即可计算出对应的0v至10v信号的电压，完成0v至10v输入电压的检测。
18.在上述任一技术方案中，比较电路还包括：第六电阻，第六电阻连接在第二比较器的输出端与光耦电路的第一输入端之间；第七电阻，第七电阻连接在第二比较器的输出端与光耦电路的第二输入端之间。
19.在该技术方案中，第六电阻连接在第二比较器的输出端与第一输入端之间，第七电阻连接在第二比较器的输出端与第二输入端之间，第六电阻和第七电阻均起到限流作用，使得比较电路输出的脉冲宽度调制信号更加精准。
20.在上述任一技术方案中，比较电路还包括：第八电阻；第二电容，第八电阻和第二电容并联形成并联电路，并联电路的第一端连接第二比较器的反相输入端，并联电路的第二端接地；第九电阻，第九电阻连接在并联电路与第二比较器的反相输入端之间；第十电阻，第十电阻连接在第二比较器的同相输入端与第二比较器的输出端之间。
21.在该技术方案中，第八电阻和第二电容形成的并联电路连接在第二比较器的反相输入端与地端之间，第九电阻连接在并联电路与第二比较器的反相输入端之间，第十电阻连接在第二比较器的同相输入端与第二比较器的输出端之间。其中，第八电阻起到滤波作用，第九电阻和第十电阻均起到限流作用，第二电容起到滤波的作用，使得比较电路输出的脉冲宽度调制信号更加精准。
22.在上述任一技术方案中，光耦电路的输出端包括第一输出端和第二输出端，第二输出端接地，比较电路还包括：第十一电阻，第十一电阻连接在第一输出端与供电端之间；第十二电阻，第十二电阻连接第一输出端；第三电容，第三电容的一端连接第一输出端，第三电容的另一端接地。
23.在该技术方案中，第十一电阻连接在光耦电路的第一输出端与供电端之间，第十二电阻一端连接光耦电路的第一输出端，另一端可连接处理器，处理器可接收脉冲宽度调制信号，第三电容连接在第一输出端与地端之间。第十一电阻和第十二电阻均起到限流作用，第三电容起到滤波的作用，使得比较电路输出的脉冲宽度调制信号更加精准。
24.在上述任一技术方案中，还包括：第十三电阻，第十三电阻连接在电压输出电路与比较电路之间。
25.在该技术方案中，第十三电阻连接在电压输出电路与比较电路之间，起到限流作用。
26.根据本发明的另一个方面，提出了一种电机控制系统，包括：控制器，控制器输出第一电压信号；如上述任一技术方案的电压转换装置，与控制器连接，电压转换装置将第一电压信号转换为脉冲宽度调制信号；处理器，与电压转换装置连接，处理器根据脉冲宽度调制信号输出控制信号，并根据控制信号控制电机。
27.在该技术方案中，电机控制系统包括控制器、电压转换装置和处理器，控制器输出0v至10v的第一电压信号，电压转换装置将第一电压信号转换为脉冲宽度调制信号，处理器根据脉冲宽度调制信号输出控制信号以控制电机。本发明的技术方案，能够解决0v至10v电机控制器与常规电机匹配兼容度不足的问题，确保控制的通用性。
28.根据本发明的另一个方面，提出了一种空调器，包括：如上述任一技术方案的电压转换装置；或如上述任一技术方案的电机控制系统。
29.在该技术方案中，空调器包括如上述任一技术方案的电压转换装置，或如上述任一技术方案的电机控制系统，因此能够实现电压转换装置或电机控制系统的全部有益的技术效果。
30.本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
31.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
32.图1示出了本发明的第一个实施例的电压转换装置的示意框图；
33.图2示出了本发明的第二个实施例的电压转换装置的电路图；
34.图3示出了本发明实施例的第一比较器的反相输入端、第一比较器的输出端和比较电路的输出端的波形图；
35.图4示出了本发明的第一个实施例的电机控制系统的示意框图；
36.图5示出了本发明实施例的电机控制系统的工作原理示意图；
37.图6示出了本发明的第二个实施例的电机控制系统的电路图。
具体实施方式
38.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
39.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不限于下面公开的具体实施例的限制。
40.本发明第一方面的实施例，提出一种电压转换装置，电压转换装置与控制器连接，控制器输出第一电压信号。图1示出了本发明的第一个实施例的电压转换装置100的示意框图。其中，该电压转换装置100包括：
41.电压输出电路102，电压输出电路102输出第二电压信号；
42.比较电路104，与控制器和电压输出电路102连接，比较电路104将第一电压信号与第二电压信号进行比较，得到脉冲宽度调制信号。
43.在该实施例中，控制器输出第一电压信号，第一电压信号的数值范围为0v至10v，电压转换装置可将0v至10v的电压转换为脉冲宽度调制信号，脉冲宽度调制信号为3.3v或5v，以适用于电机的控制。具体地，电压转换装置包括电压输出电路102和比较电路104，比较电路104将第一电压信号与电压输出电路102的第二电压信号进行比较，以输出脉冲宽度调制信号。本发明的实施例，能够解决0v至10v电机控制器与常规电机匹配兼容度不足的问题，确保控制的通用性。
44.图2示出了本发明的第二个实施例的电压转换装置的电路图。其中，电压转换装置与0v至10v信号输入相连接，该电压转换装置包括：
45.电压输出电路202，电压输出电路202输出第二电压信号；
46.比较电路204，与0v至10v信号输入和电压输出电路202连接，比较电路204将第一电压信号与第二电压信号进行比较，得到脉冲宽度调制信号。
47.其中，电压输出电路202包括：
48.第一比较器u1；
49.第一电容c1，第一电容c1的一端连接第一比较器u1的反相输入端和供电端vcc，第一电容c1的另一端连接地端gnd；
50.第一电阻r1，第一电阻r1的一端连接供电端vcc，第一电阻r1的另一端连接第一比较器u1的反相输入端和第一电容c1；
51.第二电阻r2，第二电阻r2连接在第一比较器u1的反相输入端与第一比较器u1的输出端之间；
52.第三电阻r3，第三电阻r3连接在地端gnd与第一比较器u1的同相输入端之间；
53.第四电阻r4，第四电阻r4连接在供电端vcc与第一比较器u1的同相输入端之间；
54.第五电阻r5，第五电阻r5连接在第一比较器u1的同相输入端与第一比较器u1的输出端之间；
55.二极管d，二极管d的正极连接第二电阻r2，二极管d的负极连接第一比较器u1的输出端。
56.比较电路204包括：
57.第二比较器u2，第二比较器u2的同相输入端连接第一比较器u1的反相输入端，第二比较器u2的反相输入端连接控制器；
58.光耦电路ic，光耦电路ic的第一输入端和光耦电路ic的第二输入端均连接第二比较器u2的输出端，且在光耦电路ic的第一输入端与第二比较器u2的输出端之间接有供电端vcc；
59.第六电阻r6，第六电阻r6连接在第二比较器u2的输出端与光耦电路ic的第一输入端之间；
60.第七电阻r7，第七电阻r7连接在第二比较器u2的输出端与光耦电路ic的第二输入端之间；
61.第八电阻r8；
62.第二电容c2，第八电阻r8和第二电容c2并联形成并联电路，并联电路的第一端连接第二比较器u2的反相输入端，并联电路的第二端接地端gnd；
63.第九电阻r9，第九电阻r9连接在并联电路与第二比较器u2的反相输入端之间；
64.第十电阻r10，第十电阻r10连接在第二比较器u2的同相输入端与第二比较器u2的输出端之间；
65.第十一电阻r11，第十一电阻r11连接在光耦电路ic的第一输出端与供电端vcc之间，光耦电路ic的输出端包括第一输出端和第二输出端，光耦电路ic的第二输出端接地端gnd；
66.第十二电阻r12，第十二电阻r12连接光耦电路ic的第一输出端；
67.第三电容c3，第三电容c3的一端连接光耦电路ic的第一输出端，第三电容c3的另一端连接地端gnd。
68.电压转换装置还包括：
69.第十三电阻r13，第十三电阻r13连接在电压输出电路与比较电路之间。
70.电压输出电路202包括两个工作阶段：第一工作阶段和第二工作阶段，电压输出电路202在第一工作阶段和第二工作阶段间交替工作，并将工作过程中第一比较器u1的反相输入端产生的电压作为第二电压信号。比较电路204将第二电压信号与0v至10v的第一电压信号进行比较，输出特定占空比的波形(即脉冲宽度调制信号)。
71.其中，电压输出电路202的第一工作阶段，第一电容c1充电，第一比较器u1的输出
端电平翻转：
72.初始，第一比较器u1的反相输入端的输入电压为0，第一比较器u1的同相输入端的电压和第一比较器u1的输出端的电压为第三电阻r3和第四电阻r4对供电端vcc的分压v
同相
；随着供电端vcc通过第一电阻r1对第一电容c1充电，第一比较器u1的反相输入端的电压持续上升，直到第一比较器u1的反相输入端的电压高于第一比较器u1的同相输入端的电压，第一比较器u1的输出端输出低电平，此时第一比较器u1的反相输入端的电压为v
反相
。
73.电压输出电路202的第二工作阶段，第一电容c1快速放电，第一比较器u1的输出端电平再次翻转：
74.第一比较器u1的输出端翻转为低电平后，第一比较器u1的同相输入端的电压值为第三电阻r3与第五电阻r5并联后和第四电阻r4对供电端vcc的分压v
同相’，v
同相’小于第一工作阶段的v
同相
，第一电容c1通过第二电阻r2快速进行放电，直到v
反相
小于v
同相’，第一比较器u1的输出端电平翻转，恢复为v
同相
，第一比较器u1的同相输入端电压也恢复为v
同相
，供电端vcc通过第一电阻r1再次对第一电容c1进行充电。第一比较器u1通过第一电容c1的不停充放电，重复第一工作阶段和第二工作阶段过程，在第一比较器u1的反相输入端形成一个类似的锯齿波(即第二电压信号)。
75.最后，通过锯齿波和第一电压信号进行比较，输出特定占空比波形(即脉冲宽度调制信号)：
76.通过前两个工作阶段中第一比较器u1的反相输入端形成的锯齿波，与0v至10v信号输入的电压u
input
进行比较，当锯齿波电压低于u
input
时，第二比较器u2的输出端输出低电平，光耦电路ic被导通，比较电路204的输出端的电压u
output
为低电平；当锯齿波电压高于u
input
时，第二比较器u2的输出端输出高电平，光耦电路ic被截止，比较电路204的输出端的电压u
output
为高电平，从而能够通过判断高低电平的占空比即可计算出对应的0v至10v信号输入的电压u
input
，完成0v至10v输入电压的检测。
77.图3示出了本发明实施例的波形图，其中，第一比较器u1的反相输入端的电压(即第二电压信号)波形为锯齿波，如波形a所示，第一比较器u1的输出端的电压波形如波形b所示，比较电路204的输出端的电压u
output
的电压波形如波形c所示。
78.本发明实施例电路简单、可靠性高、成本低、方便推广，能够解决市场中电机控制器的通用性问题，能够增加电机驱动能力及电机控制的通用性，因兼容性增强，能降低市场配件数量，降低成本。
79.本发明第二方面的实施例，提出了一种电机控制系统，图4示出了本发明的第一个实施例的电机控制系统300的示意框图。其中，该电机控制系统300包括：
80.控制器302，控制器302输出第一电压信号；
81.如上述任一实施例的电压转换装置304，与控制器302连接，电压转换装置304将第一电压信号转换为脉冲宽度调制信号；
82.处理器306，与电压转换装置304连接，处理器306根据脉冲宽度调制信号输出控制信号，并根据控制信号控制电机。
83.在该实施例中，电机控制系统包括控制器302、电压转换装置304和处理器306。电机控制系统300的工作原理如图5所示，控制器302输出0v至10v的电压信号，电压转换装置304作为转接板，隔离前后端，接收0v至10v的电压信号，输出pwm(脉冲宽度调制)信号，处理
器306(即主mcu)根据pwm信号输出电机驱动信号，进行电机驱动控制。本发明的实施例，能够解决0v至10v电机控制器与常规电机匹配兼容度不足的问题，确保控制的通用性。
84.处理器306完成控制器302的信号检测后，通过输出电机控制信号来控制电机，根据检测到的信号来划分不同的档位来驱动电机。例如，将风位划分为7个档位，控制器302的输出电压与处理器306控制输出风挡的对应关系如表1所示。
85.表1
[0086][0087]
图6示出了本发明的第二个实施例的电机控制系统的电路图。其中，该电机控制系统包括：
[0088]
控制器402，输出0v至10v信号输入。
[0089]
电压转换装置404，电压转换装置404中包括的各元器件以及各元器件的连接关系如图2所示，不再赘述，电压转换装置404将0v至10v信号转换为pwm信号。
[0090]
处理器406，根据pwm信号输出电机驱动信号。
[0091]
电机408，根据电机驱动信号运行。
[0092]
本发明实施例能够增强电机控制通用性，解决市面上控制器种类众多、电机种类众多，且互相不匹配的问题。因兼容性增加后，市场可随意购买控制器，且可以选择更通用化及成本更低的方案，降低系统方案成本及售后成本。
[0093]
本发明第三方面的实施例，提出了一种空调器，包括：如上述任一实施例的电压转换装置；或如上述任一实施例的电机控制系统。
[0094]
在该实施例中，空调器包括如上述任一实施例的电压转换装置，或如上述任一实施例的电机控制系统，因此能够实现电压转换装置或电机控制系统的全部有益的技术效果。
[0095]
在本说明书的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，除非另有明确的规定和限定；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相
连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0096]
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0097]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。