專利名稱：無傳感器無刷直流電機控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種直流電機控制器，尤其涉及到一種可用于轉盤、玩具車、航模微型的能控制無刷直流電機并利用植入軟件來控制電機平穩(wěn)轉動的無傳感器無刷直流電機控制器。
背景技術：
現(xiàn)在我們使用的電機主要有三種有刷電機、有位置傳感器無刷電機和無位置傳感器無刷電機，使用有刷直流電機容易解決換相問題，但是噪音大，而且碳刷容易磨損或損壞，這會增大維護、維修難度，增加使用成本；使用有傳感器無刷直流電機容易確定轉子位置，解決換相問題，但卻增大了電機的設計、制造和安裝難度，也增加了成本，并且傳感器容易損壞，導致電機的使用壽命縮短。在一些應用場合要求使用的電機體積小、效率高、轉速高，微型永磁無刷直流電機能夠較好地滿足要求，因為電機體積較小，安裝位置傳感器困難，所以微型無刷直流電機的無位置傳感器控制就顯得尤為必要，無刷直流電機的無位置傳感器控制的難點在于轉子位置信號的檢測，目前國內外研究人員提出了諸多方法，其中反電動勢法最為簡單、可靠，應用范圍最廣泛；普遍采用的控制方案為基于DSP的控制和基于專用集成電路的控制等，但是其價格高、體積大，不利于用在微型電機控制器中。
發(fā)明內容為了解決現(xiàn)有技術中的不足，本實用新型提供了一種無傳感器無刷直流電機控制器，整體結構簡單，體積超小，價格低廉，運行性能良好，從被檢測相斷電開始計時等待反電勢過零點，再延時等待相應時間，實現(xiàn)換相。本實用新型的目的是通過如下的技術方案來實現(xiàn)的無刷電機的三個輸出信號A、B、C分別通過三個相同的信號處理電路連接至單片機的針腳PI、P2、P3，單片機針腳P4連接有電容C4，針腳P5、P6分別為輸出信號A經單片機檢測后的輸出信號Al、A2，針腳P13、P14分別為輸出信號B經單片機檢測后的輸出信號 Bi、B2，針腳ΡΙΟ、P12分別為輸出信號C經單片機檢測后的輸出信號Cl、C2，針腳Pll為公共信號端，Al、A2、Bi、B2、Cl、C2分別經過放大電路后輸出反饋至無刷電機。無傳感器無刷直流電機控制器，通過單片機檢測反電動勢來確定轉子位置，然后驅動電子轉動。無刷直流電機通過霍爾傳感器來確定轉子位置，以使定子各相繞組順序導通實現(xiàn)換相，而本實用新型則是利用電子線路代替位置傳感器，通過檢測電機在運行過程中產生的反電勢過零點來確定轉子位置，實現(xiàn)換相。通過程序檢測不通電繞組的反電動勢，計算得到換向時間，控制各相繞組依次導通，實現(xiàn)換向，控制馬達平穩(wěn)轉動。帶位置傳感器直流無刷電機就是靠霍爾傳感器來確定轉子位置，以使定子各相繞組順序導通實現(xiàn)換相；而實用新型則是利用電子線路代替位置傳感器，通過檢測電機在運行過程中產生的反電勢過零點來確定轉子位置，實現(xiàn)換相。本實用新型利用單片機來檢測反電動勢來確定轉子位置，然后驅動電子轉動的無位置傳感器無刷直流電機的控制器，從被檢測相斷電開始計時等待反電勢過零點，再延時等待相應時間，實現(xiàn)換相；整個結構簡單，體積超小型，制造成本低，價格低廉，運行性能良好，使用壽命久。
圖1為本實用新型的電路原理圖；圖2為本實用新型的軟件控制程序流程圖。
具體實施方式
下面通過附圖及實施例對本實用新型進一步進行說明和描述本實用新型通過霍爾傳感器來確定轉子位置，以使定子各相繞組順序導通實現(xiàn)換相，而無傳感器直流無刷機則是利用電子線路代替位置傳感器，通過檢測電機在運行過程中產生的反電勢過零點來確定轉子位置，實現(xiàn)換相。通過程序檢測不通電繞組的反電動勢，計算得到換向時間，控制各相繞組依次導通，實現(xiàn)換向，控制馬達平穩(wěn)轉動。帶位置傳感器直流無刷電機就是靠霍爾傳感器來確定轉子位置，以使定子各相繞組順序導通實現(xiàn)換相；而實用新型則是利用電子線路代替位置傳感器，通過檢測電機在運行過程中產生的反電勢過零點來確定轉子位置，實現(xiàn)換相。下面以星形繞組為例進一步說明電機在運行過程中要經過6次換相，每次換相時總有一相繞組未通電，此時可以在該相繞組端口檢測到繞組產生的反電勢，反電勢在 60°電角度內是連續(xù)的。由于電機的規(guī)格、制造工藝有差異，導致相同電角度的反電勢值不同，如果要通過檢測反電勢的數(shù)值來確定轉子位置，難度非常大，因此必須找到該反電勢與轉子位置的關系，才能確定轉子位置，反電勢在60°的電角度過程中總有一次經過坐標橫軸(過零點)，而此處的電角度和下一次換相點的電角度正好相差30°，故可通過檢測反電勢過零點，再延時30°換相，本專利是從被檢測相斷電開始計時等待反電勢過零點，再延時等待相應時間，實現(xiàn)換相。見圖1，無傳感器無刷直流電機控制器，通過單片機檢測反電動勢來確定轉子位置，然后驅動電子轉動。無刷電機的三個輸出信號A、B、C分別通過三個相同的信號處理電路連接至單片機的針腳PI、P2、P3，單片機針腳P4連接有電容C4，針腳P5、P6分別為輸出信號A經單片機檢測后的輸出信號Al、A2，針腳P13、P14分別為輸出信號B經單片機檢測后的輸出信號B1、B2，針腳P10、P12分別為輸出信號C經單片機檢測后的輸出信號C1、C2， 針腳Pl 1為公共信號端，Al、A2、Bl、B2、Cl、C2分別經過放大電路后輸出反饋至無刷電機。同時單片機還設置有檢測信號端口 I0B1、I0B2、I0B3, IOBU I0B3連接有I0B3過流保護電路，I0B2、I0B3間連接有電阻R39、R42。進一步地，所述的信號處理電路，由電容、電阻及運算放大器組成，電容一端串聯(lián)電阻后，再并聯(lián)一電阻和電容后接入運算放大器的同相輸入端，運算放大器的反相輸入端加有5V電壓，運算放大器的反相輸入端口并聯(lián)在一起；以輸出信號A信號處理電路為例，由電容C2、C11，電阻R22、R23、R24、R30，及運算放大器U4A組成，C2 一端串聯(lián)R22后，再并聯(lián)R23、Cll后接入U4A的同相輸入端，U4A的反相輸入端加有5V電壓；U4A、U4B、U4C的反相輸入端口并聯(lián)在一起。進一步地，所述的放大電路，單片機的針腳分別串聯(lián)電阻后聯(lián)接至三極管的基極， 三極管的集電極輸出連接至無刷電機；以輸出信號B1、B2為例描述，單片機的針腳P13、P14 分別串聯(lián)電阻R15、R16后聯(lián)接至三極管Q2、Q5的基極，Q2的發(fā)射極和基極間連接一電阻 Rll，Q2、Q5的集電極輸出連接至無刷電機。進一步地，所述的過流保護電路，由電阻R14、R29、R33、R37，電容C5，運算放大器 U4D組成，IBOl接入U4D的輸出端，U4D的型號為LM339。進一步地，所述的單片機型號為S0P14，內植入有編程軟件。參見圖2，利用軟件來檢測控制無刷電機的程序流程圖，通過檢測I0B2與I0B3的二進制碼數(shù)值來進行相應的控制，I0B2、I0B3檢測數(shù)值與電機反應情況見下表
I0B3IB02電機單片機MCU10正轉工作01反轉工作00停止待機11停止待機
權利要求1.無傳感器無刷直流電機控制器，其特征在于，無刷電機的三個輸出信號A、B、C分別通過三個相同的信號處理電路連接至單片機的針腳PI、P2、P3，單片機針腳P4連接有電容 C4，針腳P5、P6分別為輸出信號A經單片機檢測后的輸出信號A1、A2，針腳P13、P14分別為輸出信號B經單片機檢測后的輸出信號Bi、B2，針腳ΡΙΟ、P12分別為輸出信號C經單片機檢測后的輸出信號Cl、C2，針腳Pll為公共信號端，Al、A2、Bi、B2、Cl、C2分別經過放大電路后輸出反饋至無刷電機。
2.根據(jù)權利要求1所述的無傳感器無刷直流電機控制器，其特征在于，單片機還設置有檢測信號端口 I0B1、I0B2、I0B3, IOBU I0B3連接有I0B3過流保護電路，I0B2、I0B3間連接有電阻R39、R42。
3.根據(jù)權利要求1所述的無傳感器無刷直流電機控制器，其特征在于，所述的信號處理電路，由電容、電阻及運算放大器組成，電容一端串聯(lián)電阻后，再并聯(lián)一電阻和電容后接入運算放大器的同相輸入端，運算放大器的反相輸入端加有5V電壓，運算放大器的反相輸入端口并聯(lián)在一起。
4.根據(jù)權利要求1所述的無傳感器無刷直流電機控制器，其特征在于，所述的放大電路，單片機的針腳分別串聯(lián)電阻后聯(lián)接至三極管的基極，三極管的集電極輸出連接至無刷電機。
5.根據(jù)權利要求2所述的無傳感器無刷直流電機控制器，其特征在于，所述的過流保護電路，由電阻R14、R29、R33、R37，電容C5，運算放大器U4D組成，IBOl接入U4D的輸出端，U4D的型號為LM339。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的無傳感器無刷直流電機控制器，其特征在于，所述的單片機型號為S0P14。
專利摘要本實用新型公開了一種無傳感器無刷直流電機控制器，通過單片機檢測反電動勢來確定轉子位置，然后驅動電子轉動，利用電子線路代替位置傳感器，通過檢測電機在運行過程中產生的反電勢過零點來確定轉子位置，實現(xiàn)換相，通過程序檢測不通電繞組的反電動勢，計算得到換向時間，控制各相繞組依次導通，實現(xiàn)換向，控制馬達平穩(wěn)轉動，整個結構簡單，體積超小型，制造成本低，價格低廉，運行性能良好，使用壽命久。
文檔編號H02P6/08GK202043066SQ20102062528
公開日2011年11月16日 申請日期2010年11月26日 優(yōu)先權日2010年11月26日
發(fā)明者張如彬 申請人:張如彬