一種雙芯片控制的馬達控制系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種雙芯片控制的馬達控制系統，包括馬達控制單元以及與馬達控制單元相連的主控制單元；馬達控制單元包括用于控制馬達運行狀態的第一控制模塊、與第一控制模塊相連的用于接收和發送信息的第一通訊模塊、以及與第一控制模塊相連的用于驅動馬達的馬達驅動電路；主控制單元包括與第一通訊模塊相連的第二通訊模塊、以及與第二通訊模塊相連的第二控制模塊，第二控制模塊將控制信息通過第二通訊模塊發送給第一通訊模塊，同時通過第二通訊模塊接收第一通訊模塊發送的信息，根據第一通訊模塊發送的信息判斷馬達的運行情況。本方案簡化了開發過程，極大的提高馬達閉環控制應用項目的開發效率，降低開發難度，提高系統可靠性和穩定性。
【專利說明】
一種雙芯片控制的馬達控制系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及馬達控制系統的技術領域，更具體地說，涉及一種雙芯片控制的馬達控制系統。
【背景技術】
[0002]現有的帶馬達閉環調速的產品往往采用單芯片控制，將系統所有功能均集中到一個芯片控制處理，使得每一個帶馬達調速產品均須進行專門的底層和人機交互界面功能的開發以及調試，存在技術要求高，開發周期長，調試項目多且復雜，重復勞動多，售后產品不易維護和升級，而且開發調試人員必須具備熟練的馬達閉環調速底層開發經驗的工程師才能勝任。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述采用單芯片控制的馬達控制系統的缺陷，提供一種雙芯片控制的馬達控制系統。
[0004]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:構造一種雙芯片控制的馬達控制系統，包括馬達控制單元以及與所述馬達控制單元相連的主控制單元；
[0005]所述馬達控制單元包括用于控制馬達運行狀態的第一控制模塊、與所述第一控制模塊相連的用于接收和發送信息的第一通訊模塊、以及與所述第一控制模塊相連的用于驅動馬達的馬達驅動電路；
[0006]所述主控制單元包括與所述第一通訊模塊相連的第二通訊模塊、以及與所述第二通訊模塊相連的第二控制模塊，所述第二控制模塊將控制信息通過所述第二通訊模塊發送給所述第一通訊模塊，同時通過所述第二通訊模塊接收所述第一通訊模塊發送的信息，根據所述第一通訊模塊發送的信息判斷馬達的運行情況。
[0007]優選地，所述控制馬達運行狀態包括控制馬達的速度、故障保護、過流檢測，速度檢測、以及繼電器安全控制。
[0008]優選地，所述馬達控制單元還包括用于檢測交流市電過零點時刻電路的過零檢測電路、用于檢測電路中的過流情況的過流檢測電路、用于檢測馬達運行速度的速度檢測電路、以及用于保護電路的繼電器安全保護電路；
[0009]所述過零檢測電路、過流檢測電路、速度檢測電路以及繼電器安全保護電路分別與所述第一控制模塊相連。
[0010]優選地，所述主控制單元還包括分別與所述第二控制模塊相連的用于給用戶顯示馬達的運行狀態，并根據用戶需求將信息反饋給所述第二控制模塊的人機交互顯示單元以及用于擴展所述主控制單元功能的其他功能擴展電路。
[0011]優選地，所述第二控制模塊控制所述人機交互顯示單元的按鍵輸入、及相應的功能菜單流程的實現。
[0012]優選地，所述第二控制模塊通過所述第二通訊模塊傳送給所述第一通訊模塊的控制信息包括啟動馬達、停止馬達、馬達運行速度、馬達運行時間、以及繼電器的閉合與斷開。
[0013]優選地，所述第一通訊模塊和所述第二通訊模塊之間的連接方式為導線連接。
[0014]優選地，所述第一通訊模塊和所述第二通訊模塊之間的連接方式為光耦連接。
[0015]優選地，所述第一通訊模塊和所述第二通訊模塊之間采用I2C總線或串行總線相連接。
[0016]實施本實用新型的雙芯片控制的馬達控制系統，具有以下有益效果:本實用新型提供了一種雙芯片控制的馬達控制系統，主控制單元與馬達控制單元相連，通過主控制單元簡單的控制命令即可處理復雜的馬達調速功能，從而簡化了開發過程，減少了不必要的重復勞動，極大的提高了馬達閉環控制應用項目的開發效率，降低開發難度，提高了系統的可靠性和穩定性。
【附圖說明】
[0017]下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中:
[0018]圖1是本實用新型一種雙芯片控制的馬達控制系統的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0019]為了對本實用新型的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖詳細說明本實用新型的【具體實施方式】。
[0020]由于單芯片控制的馬達控制系統將系統所有功能均集中到一個芯片進行控制處理，使得每一個帶馬達調速的產品均須進行專門的底層和人機交互界面功能的開發及調試，這種控制系統技術要求高，開發周期長，調試項目多且復雜。本實用新型提供一種雙芯片控制的馬達控制系統，通過主控制單元簡單的控制命令即可處理復雜的馬達高速功能，從而簡化了開發過程，降低技術要求，減少了不必要的重復勞動過程。
[0021]如圖1所示，本實用新型一個優選實施例中的雙芯片控制的馬達控制系統包括馬達控制單元100以及與馬達控制單元相連的主控制單元200。馬達控制單元100和主控制單元200上各設置有一個控制芯片(即第一控制模塊6和第二控制模塊9)。馬達控制單元100還包括與第一控制模塊6相連的用于接收和發送信息的第一通訊模塊7、以及與第一控制模塊6相連的用于驅動馬達的馬達驅動電路5。主控制單元200還包括與第一通訊模塊7相連的第二通訊模塊8。主控制單元200通過第二通訊模塊8將控制馬達的控制信息發送給第一通訊模塊7，同時通過第二通訊模塊8接收第一通訊模塊7發送給主控制單元200的信息，根據第一通訊模塊7發送過來的信息判斷馬達的運行情況。
[0022]進一步地，第一通訊模塊7可以集成到第一控制模塊6中，第二通訊模塊8可以集成到第二控制模塊9中，在實際應用中，可根據應用需求進行選擇。對此，本實用新型不作限定。
[0023]如圖1中所示，馬達控制單元100還包括用于檢測交流市電過零點時刻電路的過零檢測電路1、用于檢測電路中的過流情況的過流檢測電路2、用于檢測馬達運行速度的速度檢測電路3、以及用于保護電路的繼電器安全保護電路。過零檢測電路1、過流檢測電路2、速度檢測電路3以及繼電器安全保護電路4分別與第一控制模塊6相連接。
[0024]馬達控制單元100中的第一控制模塊6主要用于控制馬達的運行狀態，可以理解地，控制馬達的運行狀態可以為在馬達運行過程中的過零檢測、速度檢測、過流檢測、馬達驅動、速度檢測以及繼電器安全控制等。同時，根據主控制單元200發送過來的控制信息對馬達的運行速度及運行時間進行控制，并且將各種檢測信號(如電流、速度、過流、過速等)通過第一通訊模塊7發送給主控制單元200，同時進行故障保護，如過流保護、過速保護等。
[0025]主控制單元200還包括分別與第二控制模塊9相連的用于給用戶顯示馬達的運行狀態、并根據用戶需求將信息反饋給第二控制模塊9的人機交互顯示單元10，以及用于擴展主控制單元功能的其他功能擴展電路11。主控制單元200中的第二控制模塊9除了用于將各種控制信息通過第二通訊模塊8傳送給馬達控制單元以外，還可根據馬達控制單元100通過第一通訊模塊7傳送過來的信息判斷馬達運行的基本情況。可以理解地，第二通訊模塊8傳送給第一通訊模塊7的各種控制信息可以為啟動馬達、停止馬達、調整馬達的運行速度、設定或調整馬達的運行時間、以及控制繼電器閉合與斷開等。
[0026]從圖1中可以看出，第二控制模塊9還有一個重要的功能就是對人機交互顯示單元10的控制，即第二控制模塊9控制人機交互顯示單元10的按鍵輸入以及相應的功能菜單流程的實現，通過人機交互顯示單元10將馬達的運行狀態直觀地反饋給用戶，并將用戶的需求信息反饋給第二控制模塊9(即用戶將自己的需求信息直接在人機交互顯示單元10上輸入)，第二控制模塊9根據輸入的信息轉換成相應的控制信息，并將該控制信息通過第二通訊模塊8傳送給馬達控制單元100，馬達控制單元100中的第一控制模塊6根據第二通訊模塊8傳送過來的控制信息對馬達的運行狀態進行相應的調整或者保護等。即通過人機交互顯示單元10可以直觀、簡單、快速地了解馬達的運行情況，并根據運行情況對馬達進行相應的調整，也可通過人機交互顯示單元10將用戶的需求直接反饋給馬達控制單元100，馬達控制單元100根據接收到的信息對馬達進行調整，從而實現了人機的良好交互。
[0027]第一通訊模塊7和第二通訊模塊8之間的連接方式為導線連接或光耦連接。可以理解地，馬達控制單元100與主控制單元200之間可以采用I2C總線或者串行總線的方式連接，可以理解地，I2C總線或串行總線上的傳輸協議為本領域通用傳輸協議，本實用新型對此不作限定。
[0028]馬達控制單元100與主控制單元200之間的通訊流程如下:
[0029]主控制單元200根據從人機交互顯示單元10收到的用戶對馬達的速度與運行時間的要求，通過第二通訊模塊8轉化成相應的數據幀，然后發送到馬達控制單元100，馬達控制單元100接收到該數據幀后，首先進行校驗，確認數據是否正確，如果正確，則按照要求對馬達進行控制；如果錯誤，則將該信息反饋給主控制單元200，要求重新發送。當主控制單元200需要獲取各種速度、電流數據的時候，則發送讀命令，馬達控制單元100接收到該命令后，將采樣到的數據通過第一通訊模塊7轉化成對應的數據幀回送到主控制單元200，主控制單元200即可依據此數據進行下一步的功能處理。主控制單元200也會通過將收到的故障代碼通過人機交互顯示單元10反映出來，通知用戶馬達處于故障狀態。
[0030]可以理解地，第一控制模塊可以采用普通8位的單片機，如STM8S003、PIC16F1829T等;第二控制模塊則采用相對復雜的芯片，如ARM芯片等。對于第一控制模塊和第二控制模塊的芯片類型可根據實際應用決定，本實用新型對此不作限定。
[0031]主控制單元200中的其他功能擴展電路11可以為預留電路，即如果該馬達控制系統需要增加加熱功能時，可以增加相應的加熱電路，如有溫度檢測需求時，則可以增加相應的溫度檢測電路等。
[0032]馬達控制單元100中的過零檢測電路I是用于檢測交流市電過零點時刻的電路，過零檢測指的是在交流系統中，當波形從正半周向負半周轉換時，經過零位時，系統作出的檢測。在本系統中，設置過零檢測電路I主要是為了給馬達調速控制提供精準的起始點，為馬達驅動電路的可控硅的導通脈沖提供一個計時起點。
[0033]過流檢測電路2是一個保護電路，當負載出現堵轉或者是短路的情況時通過過電流保護電路可以檢測得到(即可通過過流檢測電路檢測到負載出現堵轉或者是短路的狀況)，第一控制模塊6根據過流檢測電路2檢測到的信號采取相應的保護措施并將該信息(負載出現堵轉或短路)通過第一通訊模塊7傳送給主控制單元200，主控制單元200中的人機交互顯示單元將接收到的信息展示給用戶，讓用戶知道系統的現狀并處理此問題。
[0034]速度檢測電路3可以準確地檢測出馬達的運行速度，并根據檢測到的馬達的實際運行速度與要求的速度進行比較，通過PID(即在過程控制中，按偏差的比例(P)、積分(I)和微分(D)進行控制的PID控制器(亦稱PID調節器)，是應用最為廣泛的一種自動控制器。它具有原理簡單，易于實現，適用面廣，控制參數相互獨立，參數的選定比較簡單等優點)算法，對驅動電路的可控硅的導通時間進行調整，以獲取穩定的速度。
[0035]繼電器安全保護電路4是根據安規的要求所設置的電路，主要是為了保證在即使可控硅失效短路的情況下，也可以通過可控硅來關斷馬達，從而達到保護用戶的目的。
[0036]馬達驅動電路5是直接驅動馬達的功率控制電路，在本實用新型中主要指可控硅控制電路，主要是提供合適的門極觸發脈沖導通可控硅。
[0037]以上實施例只為說明本實用新型的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本實用新型的內容并據此實施，并不能限制本實用新型的保護范圍。凡跟本實用新型權利要求范圍所做的均等變化與修飾，均應屬于本實用新型權利要求的涵蓋范圍。
[0038]應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬于本實用新型所附權利要求的保護范圍。
【主權項】
1.一種雙芯片控制的馬達控制系統，其特征在于，包括馬達控制單元(100)以及與所述馬達控制單元相連的主控制單元(200)； 所述馬達控制單元(100)包括用于控制馬達運行狀態的第一控制模塊(6)、與所述第一控制模塊(6)相連的用于接收和發送信息的第一通訊模塊(7)、以及與所述第一控制模塊(6)相連的用于驅動馬達的馬達驅動電路(5); 所述主控制單元(200)包括與所述第一通訊模塊(7)相連的第二通訊模塊(8)、以及與所述第二通訊模塊(8)相連的第二控制模塊(9)，所述第二控制模塊(9)將控制信息通過所述第二通訊模塊(8)發送給所述第一通訊模塊(7)，同時通過所述第二通訊模塊(8)接收所述第一通訊模塊(7)發送的信息，根據所述第一通訊模塊(7)發送的信息判斷馬達的運行情況。2.根據權利要求1所述的雙芯片控制的馬達控制系統，其特征在于，所述控制馬達運行狀態包括控制馬達的速度、故障保護、過流檢測，速度檢測、以及繼電器安全控制。3.根據權利要求2所述的雙芯片控制的馬達控制系統，其特征在于，所述馬達控制單元(100)還包括用于檢測交流市電過零點時刻電路的過零檢測電路(1)、用于檢測電路中的過流情況的過流檢測電路(2)、用于檢測馬達運行速度的速度檢測電路(3)、以及用于保護電路的繼電器安全保護電路(4); 所述過零檢測電路(I)、過流檢測電路(2)、速度檢測電路(3)以及繼電器安全保護電路(4)分別與所述第一控制模塊(6)相連。4.根據權利要求3所述的雙芯片控制的馬達控制系統，其特征在于，所述主控制單元(200)還包括分別與所述第二控制模塊(9)相連的用于給用戶顯示馬達的運行狀態，并根據用戶需求將信息反饋給所述第二控制模塊(9)的人機交互顯示單元(10)以及用于擴展所述主控制單元(200)功能的其他功能擴展電路(11)。5.根據權利要求4所述的雙芯片控制的馬達控制系統，其特征在于，所述第二控制模塊(9)控制所述人機交互顯示單元(10)的按鍵輸入、及相應的功能菜單流程的實現。6.根據權利要求4所述的雙芯片控制的馬達控制系統，其特征在于，所述第二控制模塊(9)通過所述第二通訊模塊(8)傳送給所述第一通訊模塊(7)的控制信息包括啟動馬達、停止馬達、馬達運行速度、馬達運行時間、以及繼電器的閉合與斷開。7.根據權利要求1至6任一項所述的雙芯片控制的馬達控制系統，其特征在于，所述第一通訊模塊(7)和所述第二通訊模塊(8)之間的連接方式為導線連接。8.根據權利要求1至6任一項所述的雙芯片控制的馬達控制系統，其特征在于，所述第一通訊模塊(7)和所述第二通訊模塊(8)之間的連接方式為光耦連接。9.根據權利要求8所述的雙芯片控制的馬達控制系統，其特征在于，所述第一通訊模塊(7)和所述第二通訊模塊(8)之間采用I2C總線或串行總線相連接。
【文檔編號】G05B19/04GK205721179SQ201620598782
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月17日
【發明人】王定仲, 彭有杰, 馮鐘祥
【申請人】深圳拓邦股份有限公司