專(zhuān)利名稱(chēng)：交流風(fēng)扇故障檢測(cè)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及單相交流風(fēng)扇控制領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種交流風(fēng)扇故障檢測(cè)電 路。
背景技術(shù)：
由于單相交流電機(jī)具有電源簡(jiǎn)單、使用方便的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用，例如被應(yīng)用于家 電、機(jī)械、制造設(shè)備以及其他有通風(fēng)散熱要求的產(chǎn)品上。上述產(chǎn)品中，由于散熱性能將直接 影響產(chǎn)品性能及產(chǎn)品使用壽命，因此這些產(chǎn)品中的單相交流電機(jī)的堵轉(zhuǎn)故障檢測(cè)也變得非常重要。
目前，上述交流風(fēng)扇比較常用的故障檢測(cè)方法有兩種其一是在交流風(fēng)扇的電機(jī) 定子上固定一個(gè)霍爾傳感器，只要風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，就會(huì)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，貝1J霍爾傳感器輸出與風(fēng)扇 轉(zhuǎn)速成正比的交變電壓，通過(guò)檢測(cè)該交變電壓的頻率即可判斷風(fēng)扇是否有堵轉(zhuǎn)故障；其二 是在風(fēng)扇的供電主回路上串聯(lián)一個(gè)精密電阻進(jìn)行電流采樣，因相對(duì)正常運(yùn)行，堵轉(zhuǎn)情況下 風(fēng)扇的電流較大，因此通過(guò)檢測(cè)采樣電阻的電壓變化也可判斷出是否有堵轉(zhuǎn)故障。
然而，上述采用霍爾傳感器檢測(cè)交流風(fēng)扇故障的方案中，需要使用霍爾傳感器。霍 爾傳感器不僅價(jià)格較高，而且其必須固定在風(fēng)扇電機(jī)內(nèi)部，從而增加風(fēng)扇的制造工藝難度。 并且，有些風(fēng)扇內(nèi)部不能安裝霍爾傳感器，此時(shí)不能使用該方案。
采用電阻對(duì)電流采樣的方案中，主回路電流流過(guò)采樣電阻進(jìn)行采樣必然產(chǎn)生較大 的功率損耗，且通常交流風(fēng)扇工作的頻率及電壓范圍較寬，而風(fēng)扇受頻率及電壓的變化影 響時(shí)主回路電流變化也較大，很可能某一頻率及電壓下正常工作的主回路電流非常接近另 一工作頻率及電壓下堵轉(zhuǎn)時(shí)的主回路電流，這樣就很難確認(rèn)交流風(fēng)扇處于正常工作狀態(tài)或 堵轉(zhuǎn)狀態(tài)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)上述交流風(fēng)扇故障檢測(cè)中霍爾傳感器價(jià)格昂 貴、結(jié)構(gòu)復(fù)雜以及采樣電阻電流較難精確判斷的問(wèn)題，提供一種交流風(fēng)扇故障檢測(cè)電路。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是，提供一種交流風(fēng)扇故障檢測(cè)電路，包括 依次連接的電壓檢測(cè)單元、差分放大單元、峰值檢測(cè)單元以及電壓比較單元，其中所述電 壓檢測(cè)單元，用于檢測(cè)啟動(dòng)電容或輔助繞組兩端電壓；所述差分放大單元，用于對(duì)所述電壓 檢測(cè)單元獲得的檢測(cè)電壓進(jìn)行差分放大；所述峰值檢測(cè)單元，用于獲得所述差分放大單元 輸出的差分放大電壓的峰值并輸出所述差分放大電壓峰值；所述電壓比較單元，用于將差 分放大電壓的峰值與參考電壓比較并在差分放大電壓峰值大于和小于參考電壓時(shí)輸出不 同電平，所述參考電壓介于交流風(fēng)扇正常工作時(shí)的差分放大電壓峰值和堵轉(zhuǎn)時(shí)的差分放大 電壓峰值之間。
在本發(fā)明所述的交流風(fēng)扇故障檢測(cè)電路中，所述電壓檢測(cè)單元包括串接于所述啟 動(dòng)電容或輔助繞組兩端的分壓電阻Rl、R2。
在本發(fā)明所述的交流風(fēng)扇故障檢測(cè)電路中，所述差分放大單元包括電阻R3、R4、 R5、R6及運(yùn)算放大器U1，其中所述電阻R3、R4的一端分別接于其中一個(gè)分壓電阻的兩端、另 一端分別連接到運(yùn)算放大器Ul的第一輸入端和第二輸入端；所述電阻R5的一端連接在運(yùn) 算放大器Ul的第一輸入端、另一端連接在運(yùn)算放大器Ul的輸出端；所述電阻R6的一端連 接在運(yùn)算放大器Ul的第二輸入端、另一端接地。
在本發(fā)明所述的交流風(fēng)扇故障檢測(cè)電路中，所述電阻R3、R4的阻值相等，且電阻 R5、R6的阻值相等。
在本發(fā)明所述的交流風(fēng)扇故障檢測(cè)電路中，所述峰值檢測(cè)單元包括二極管D1、電 容C2以及電阻R10，其中所述電容C2的一端接地、另一端經(jīng)由反接的二極管Dl連接到差分 放大單元的輸出端，所述電阻RlO并接于所述電容C2的兩端。
在本發(fā)明所述的交流風(fēng)扇故障檢測(cè)電路中，所述電壓比較單元包括比較器U3，該 比較器U3的第一輸入端連接參考電壓、第二輸入端連接峰值檢測(cè)單元的輸出端。
在本發(fā)明所述的交流風(fēng)扇故障檢測(cè)電路中，所述電壓比較單元包括電阻R8、R9，所 述電阻R8、R9串接于兩個(gè)輸入電壓VCC、VEE之間，且該兩個(gè)電阻R8、R9的中點(diǎn)連接到比較 器的第一輸入端。
在本發(fā)明所述的交流風(fēng)扇故障檢測(cè)電路中，所述電壓比較單元在交流風(fēng)扇正常工 作時(shí)輸出高電平，在交流風(fēng)扇堵轉(zhuǎn)時(shí)輸出低電平
本發(fā)明的交流風(fēng)扇故障檢測(cè)電路，通過(guò)檢測(cè)交流風(fēng)扇啟動(dòng)電容或輔助繞組電壓， 可精確判斷交流風(fēng)扇是否堵轉(zhuǎn)。本發(fā)明采用最基本的元器件，不僅成本低廉而且功率損耗 很低。


圖1是單相交流風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路的示意圖。
圖2是交流風(fēng)扇正常工作時(shí)主繞組電壓、啟動(dòng)電容電壓、輔助繞組電壓關(guān)系示意 圖。
圖3是交流風(fēng)扇堵轉(zhuǎn)時(shí)主繞組電壓、啟動(dòng)電容電壓、輔助繞組電壓關(guān)系示意圖。
圖4是本發(fā)明交流風(fēng)扇故障檢測(cè)電路實(shí)施例的示意圖。
圖5是圖4中交流風(fēng)扇故障檢測(cè)電路具體實(shí)現(xiàn)的電路圖。
圖6是本發(fā)明交流風(fēng)扇故障檢測(cè)電路在交流風(fēng)扇正常工作時(shí)各部分電壓波形圖。
圖7是本發(fā)明交流風(fēng)扇故障檢測(cè)電路在交流風(fēng)扇堵轉(zhuǎn)時(shí)各部分電壓波形圖。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
如圖1所示，是交流風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路的示意圖。在該驅(qū)動(dòng)電路中，假設(shè)電機(jī)供電的電 源電壓(也即主繞組電壓)為Vs，啟動(dòng)電容電壓為Vc，輔助繞組電壓為Vm，則三個(gè)電壓向量 應(yīng)滿(mǎn)足Vs=Vc+Vm 或 Vc=Vs-Vm。
由于電容的移相作用，輔助繞組電壓Vm約超前主繞組電壓Vs相位90°。在交流風(fēng)扇正常工作時(shí)，輔助繞組上具有反電動(dòng)勢(shì)，此時(shí)輔助繞組電壓Vm較大，因此啟動(dòng)電容電壓Vc也較大，對(duì)應(yīng)電壓向量關(guān)系如圖2所示；在交流風(fēng)扇堵轉(zhuǎn)時(shí)，輔助繞組上沒(méi)有反電動(dòng)勢(shì)，輔助繞組電壓Vm則比較小，因此啟動(dòng)電容電壓Vc也比較小，對(duì)應(yīng)向量關(guān)系如圖3。
本發(fā)明根據(jù)上述交流風(fēng)扇在正常工作和堵轉(zhuǎn)時(shí)，啟動(dòng)電容和輔助繞組電壓的上述特性來(lái)判斷交流風(fēng)扇的電機(jī)是否出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)故障。
如圖4所示，是本發(fā)明交流風(fēng)扇故障檢測(cè)電路實(shí)施例的示意圖。在本實(shí)施例中，故障檢測(cè)電路包括依次連接的電壓檢測(cè)單元41、差分放大單元42、峰值檢測(cè)單元43以及電壓比較單元44，其中電壓檢測(cè)單元41連接到啟動(dòng)電容或輔助繞組的兩端，電壓比較單元44在交流風(fēng)扇正常工作和堵轉(zhuǎn)時(shí)輸出不同電平。
電壓檢測(cè)單元41用于檢測(cè)啟動(dòng)電容或輔助繞組兩端電壓。由于啟動(dòng)電容或輔助繞組電壓在交流風(fēng)扇正常工作及堵轉(zhuǎn)時(shí)差異非常明顯，因此通過(guò)對(duì)該電壓的檢測(cè)可很容易判斷交流風(fēng)扇的狀態(tài)。
差分放大單元42用于對(duì)電壓檢測(cè)單元41獲得的檢測(cè)電壓進(jìn)行差分放大。
峰值檢測(cè)單元43用于獲得差分放大單元輸出的差分放大電壓的峰值并輸出該差分放大電壓峰值到電壓比較單元44。
電壓比較單元44用于將差分放大電壓的峰值與參考電壓比較并在差分放大電壓峰值大于和小于參考電壓時(shí)輸出不同電平。上述參考電壓介于交流風(fēng)扇正常工作時(shí)的差分放大電壓峰值和堵轉(zhuǎn)時(shí)的差分放大電壓峰值之間。
如圖5所示，是圖4中交流風(fēng)扇故障檢測(cè)電路具體實(shí)現(xiàn)的電路圖。該圖中的電容 Cl為交流電機(jī)的啟動(dòng)電容(在實(shí)際應(yīng)用中，也可改為輔助繞組)，其兩端電壓為正弦波。
電壓檢測(cè)單元41包括電阻Rl、R2，該兩個(gè)電阻Rl、R2用于對(duì)啟動(dòng)電容Cl所加電壓進(jìn)行分壓。由電阻R3、R4、R5、R6 (電阻R3、R4用于限流)及運(yùn)算放大器Ul組成差分放大單元42 (VCC及VEE為運(yùn)算放大器Ul的供電電壓)并且電阻R3、R4的一端分別接于電阻R2的兩端、另一端分別連接到運(yùn)算放大器Ul的第一輸入端和第二輸入端，電阻R5的一端連接在運(yùn)算放大器Ul的第一輸入端、另一端連接在運(yùn)算放大器Ul的輸出端，電阻R6的一端連接在運(yùn)算放大器Ul的第二輸入端、另一端接地。當(dāng)電阻阻值R3=R4，R5=R6時(shí)，運(yùn)算放大器 Ul 的輸出電壓 VO=Vc X (R/ (Rl+R)) X (R5/R3)，其中 R= (2R2 X R3) / (R2+2R3)。
峰值檢測(cè)單元43包括二極管D1、電容C2、電阻R10，其中電容C2的一端接地、另一端經(jīng)由反接的二極管Dl連接到差分放大單元42的輸出端(即運(yùn)算放大器Ul的輸出端)，電阻RlO并接于電容C2的兩端。若忽略二極管Dl的導(dǎo)通壓降，則運(yùn)算放大器Ul在其輸出電壓VO高于電容C2的電壓Vl時(shí)，直接通過(guò)二極管Dl向電容C2充電；在運(yùn)算放大器Ul的輸出電壓VO低于電容C2的電壓Vl時(shí)，電容C2通過(guò)電阻RlO放電。上述電容C2的充電時(shí)間遠(yuǎn)小于放電時(shí)間(電阻RlO的阻值越大，電容C2的放電速度越慢)，適當(dāng)選擇電阻RlO的阻值可使電容C2幾乎維持在VO的峰值。
在實(shí)際應(yīng)用中考慮二極管Dl的壓降，則電容C2的電壓Vl幾乎維持在VO 峰值減去二極管Dl的導(dǎo)通壓降Vd，若VO的峰值FOmax = VixFO,則電容C2的電壓 V\ = VQ max- Vd = X VQ - Vd = X Vc X/(JU + (R5 R >) - Vcl ，其中 R=(2R2XR3)/(R2+2R3)。
由前面的分析可知啟動(dòng)電容Cl (或輔助繞組)電壓在風(fēng)扇正常工作時(shí)電壓較小(設(shè)此時(shí)的啟動(dòng)電容Cl電壓為Vc_l)，堵轉(zhuǎn)時(shí)較大(設(shè)此時(shí)的啟動(dòng)電容電壓為Vc_2)，同樣電容 C2的電壓Vl也在正常工作時(shí)較大(設(shè)此時(shí)的電容C2的電壓為Vl_Normal)而堵轉(zhuǎn)時(shí)較小 (設(shè)此時(shí)電容C2的電壓為Vl_Fault)，則
Vl — Normal = x Vc — I χ ( R/(R I + R)) x (R5/R3) - Vd，
Vl _ Fault = 42 x Vc _2x( R/(R1 + R)) x (R5/R3) — Vd,
其中R= (2R2 X R3) / (R2+2R3)。
電阻R7、R8、R9及比較器U3構(gòu)成電壓比較單元44，其中電阻R7用于限流，比較器 U3的第一輸入端連接參考電壓、第二輸入端連接峰值檢測(cè)單元的輸出端。
R8、R9用于提供參考電壓，其兩段所加電壓和等于VCC-VEE，則電阻R8、R9的中點(diǎn) 電壓V2=VEE+ (R9/ (R8+R9)) X (VCC-VEE)，該電壓輸入比較器U3的第一輸入端。
適當(dāng)選擇R8、R9的值，使交流風(fēng)扇正常工作時(shí)參考電壓V2的電壓小于Vl_Normal 并留有一定預(yù)量，同時(shí)堵轉(zhuǎn)時(shí)參考電壓V2的電壓大于Vl_Fault并留有一定預(yù)量。即在風(fēng) 扇正常工作時(shí)，啟動(dòng)電容Cl電壓為Vcj較大，電容C2的電壓Vl_Normal大于參考電壓V2， 比較器U3的輸出電壓ERR為高電平，各部分電壓波形如圖6所示；在電機(jī)出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)故障時(shí)， 啟動(dòng)電容電壓為Vc_2較小，相應(yīng)的電容C2的電壓Vl_Fault小于參考電壓V2，比較器U3輸 出電壓ERR為低電平，即低電平即表示故障電平，各部分波形如圖7所示。
當(dāng)然，上述各單元在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)可采用具有相同功能的電路代替。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍 為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種交流風(fēng)扇故障檢測(cè)電路，其特征在于包括依次連接的電壓檢測(cè)單元、差分放大單元、峰值檢測(cè)單元以及電壓比較單元，其中所述電壓檢測(cè)單元，用于檢測(cè)啟動(dòng)電容或輔助繞組兩端電壓；所述差分放大單元，用于對(duì)所述電壓檢測(cè)單元獲得的檢測(cè)電壓進(jìn)行差分放大；所述峰值檢測(cè)單元，用于獲得所述差分放大單元輸出的差分放大電壓的峰值并輸出所述差分放大電壓峰值；所述電壓比較單元，用于將差分放大電壓的峰值與參考電壓比較并在差分放大電壓峰值大于和小于參考電壓時(shí)輸出不同電平，所述參考電壓介于交流風(fēng)扇正常工作時(shí)的差分放大電壓峰值和堵轉(zhuǎn)時(shí)的差分放大電壓峰值之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流風(fēng)扇故障檢測(cè)電路，其特征在于所述電壓檢測(cè)單元包括串接于所述啟動(dòng)電容或輔助繞組兩端的分壓電阻Rl、R2。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的交流風(fēng)扇故障檢測(cè)電路，其特征在于所述差分放大單元包括電阻R3、R4、R5、R6及運(yùn)算放大器U1，其中所述電阻R3、R4的一端分別接于其中一個(gè)分壓電阻的兩端、另一端分別連接到運(yùn)算放大器Ul的第一輸入端和第二輸入端；所述電阻R5 的一端連接在運(yùn)算放大器Ul的第一輸入端、另一端連接在運(yùn)算放大器Ul的輸出端；所述電阻R6的一端連接在運(yùn)算放大器Ul的第二輸入端、另一端接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的交流風(fēng)扇故障檢測(cè)電路，其特征在于所述電阻R3、R4的阻值相等，且電阻R5、R6的阻值相等。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流風(fēng)扇故障檢測(cè)電路，其特征在于所述峰值檢測(cè)單元包括二極管D1、電容C2以及電阻R10，其中所述電容C2的一端接地、另一端經(jīng)由反接的二極管Dl連接到差分放大單元的輸出端，所述電阻RlO并接于所述電容C2的兩端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流風(fēng)扇故障檢測(cè)電路，其特征在于所述電壓比較單元包括比較器U3，該比較器U3的第一輸入端連接參考電壓、第二輸入端連接峰值檢測(cè)單元的輸出端。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的交流風(fēng)扇故障檢測(cè)電路，其特征在于所述電壓比較單元包括電阻R8、R9，所述電阻R8、R9串接于兩個(gè)輸入電壓VCC、VEE之間，且該兩個(gè)電阻R8、R9的中點(diǎn)連接到比較器的第一輸入端。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的交流風(fēng)扇故障檢測(cè)電路，其特征在于所述電壓比較單元在交流風(fēng)扇正常工作時(shí)輸出高電平，在交流風(fēng)扇堵轉(zhuǎn)時(shí)輸出低電平。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種交流風(fēng)扇故障檢測(cè)電路，包括依次連接的電壓檢測(cè)單元、差分放大單元、峰值檢測(cè)單元以及電壓比較單元，其中所述電壓檢測(cè)單元用于檢測(cè)啟動(dòng)電容或輔助繞組兩端電壓；所述差分放大單元用于對(duì)所述電壓檢測(cè)單元獲得的檢測(cè)電壓進(jìn)行差分放大；所述峰值檢測(cè)單元用于獲得所述差分放大單元輸出的差分放大電壓的峰值并輸出所述差分放大電壓峰值；所述電壓比較單元用于將差分放大電壓的峰值與參考電壓比較并在差分放大電壓峰值大于和小于參考電壓時(shí)輸出不同電平，所述參考電壓介于交流風(fēng)扇正常工作時(shí)的差分放大電壓峰值和堵轉(zhuǎn)時(shí)的差分放大電壓峰值之間。本發(fā)明通過(guò)檢測(cè)交流風(fēng)扇啟動(dòng)電容或輔助繞組電壓，可精確判斷交流風(fēng)扇是否堵轉(zhuǎn)。
文檔編號(hào)F04D15/00GK102996470SQ201210407200
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月23日
發(fā)明者丁越乙 申請(qǐng)人:深圳市匯川技術(shù)股份有限公司, 蘇州匯川技術(shù)有限公司, 蘇州默納克控制技術(shù)有限公司