一种VSP与PWM共线输入的电机共线调速电路及电机的制作方法

一种vsp与pwm共线输入的电机共线调速电路及电机
技术领域：
1.本实用新型属于直流电机的技术领域，具体涉及一种vsp与pwm共线输入的电机共线调速电路及电机。


背景技术：

2.直流电机由于转速高、效率高、寿命长而广泛应用于各种电器，如空调、风扇等，在带有直流电机的电器的使用过程中，为了满足应用舒适度，一般会根据实际情况而对电机的转速进行调整。目前，电机常见的调速方式有：档位调速、pwm调速、vsp(0-5v、0-6.5v/0-10v)调速等调速方式，市场上的产品已针对不同的调速方式而设计处对应的调速电路，且调速电路正往稳定性和兼容性好的方向发展。
3.随着市场的变化，越来越多的用户追求多种调速方式兼容的电机，以使电机的其中一种调速方式发生异常时，还可以用另一种调速方式进行电机的调速，以确保电机的正常使用，而在现有的调速方式中，vsp调速电路与pwm调速电路最为典型，也是最为常用的一种电机调速方式，因此，市面上已经出现了vsp调速方式与pwm调速方式兼容的电机，目前常见的vsp调速方式与pwm调速方式兼容的电机的调速电路如图1所示。
4.图1所示的vsp调速方式与pwm调速方式兼容的电机的调速电路有以下4种不可避免的的缺陷：
5.1)vsp(0-5v、0-6.5v/0-10v)输入电阻r3和电阻r4进行分压输入电机的微处理器mcu，vsp输入电平信号弱或者信号远距离传输时会导致驱动能力不足而压降，无法精准把vsp信号输入到电机的微处理器mcu，而pwm输入则通过电阻r1和电阻r2分压后输入电机的微处理器mcu，如果出现频率变化或者幅值变化时候会影响精度，严重时会使电机不能正常工作。
6.2)浪涌电压易损坏mcu(mcu供电一般是3.3v/5v)，静电能力差。
7.3)vsp(0-5v、0-6.5v/0-10v)负压输入会出现异常，容易损坏mcu。
8.4)vsp信号与pwm信号的输入采用单独端口，因为pwm幅值波动时会直接影响调速功能，若共用，电容c1的存在会影响pwm信号的频率精度，故导致两路输入无法共用，占用用户端的端口资源。


技术实现要素：

9.本实用新型的目的是提供一种vsp与pwm两路输入可共用，输出稳定性及输出精度高的vsp与pwm共线输入的电机共线调速电路及电机。
10.本实用新型的目的是通过下述技术方案予以实现的。
11.本实用新型的一个目的是提供一种vsp与pwm共线输入的电机共线调速电路，共线调速电路包括稳压限幅模块、限流模块和低通滤波模块，稳压限幅模块的输入端连接信号输入端a，调速信号vsp或者调速信号pwm从信号输入端a输入，稳压限幅模块的输出端与限流模块的输入端连接，限流模块的输出端与低通滤波模块的输入端连接，输入的调速信号
vsp或者调速信号pwm经稳压限幅模块、限流模块和低通滤波模块处理后作为共线调速信号vout输出；其中，稳压限幅模块用以限制并稳定输入的调速信号vsp或者调速信号pwm，低通滤波模块用以将输入的调速信号pwm中的高频脉冲滤波后转换成直流电压信号，以使调速信号vsp和调速信号pwm可共线输入。
12.优选地，还包括抗干扰模块，抗干扰模块电连接于所述信号输入端a与地cnd1之间以对浪涌电压与静电进行放电。
13.优选地，还包括第一钳位模块，第一钳位模块电连接于所述稳压限幅模块与所述限流模块之间以对电压进行钳位。
14.优选地，还包括第二钳位模块，第二钳位模块电连接于所述低通滤波模块的输出端对共线调速信号vout的电压进行钳位。
15.优选地，还包括一微处理器mcu，共线调速信号vout作为微处理器mcu的信号输入，共线调速信号vout经过微处理器处理后直接输出vout1或者通过一个隔离电路后再输出vout2。
16.优选地，所述稳压限幅模块包括电阻r3、电阻r4、电容c1和稳压限幅ic u1，电阻r3与电阻r4串联，电阻r3的一端与稳压限幅ic u1的2号脚共同引出作为所述稳压限幅模块的输入端，电阻r4的一端接地cnd1，稳压限幅ic u1的2号脚引出作为所述稳压限幅模块的输出端，稳压限幅ic u1的3号脚接地cnd1，稳压限幅ic u1的1号脚通过电容c1接地cnd1，电容c1与电阻r4并联。
17.优选地，所述低通滤波模块包括电容c2、电容c3、电容c4、电容c5、电阻r6、电阻r7、电阻r8和运算放大器u2，运算放大器u2用以放大电流，电容c2的一端、电阻r6的一端和电阻r7的一端共同引出作为所述低通滤波模块的输入端，电阻r7的另一端接地cnd1，电阻r6的另一端与运算放大器u2的1号脚电连接，运算放大器u2的2号脚接地cnd1，电容c2的另一端与运算放大器u2的4号脚电连接，运算放大器u2的3号脚与4号脚电连接，运算放大器u2的5号脚连接电源vcc，电容c5的一端与运算放大器u2的5号脚电连接，电容c5的另一端接地，电阻r8的一端与运算放大器u2的4号脚电连接，电阻r8的另一端引出作为所述低通滤波模块的输出端，电容c4的一端与电阻r8的另一端电连接，电容c4的另一端接地cnd1。
18.优选地，所述抗干扰模块包括电阻r1。
19.本实用新型的另一个目的是提供一种电机，包括电机主体、电机的微处理器mcu、逆变电路和共线调速电路，电机主体包括转子、定子和机壳，共线调速电路与电机的微处理器mcu连接，电机的微处理器mcu与逆变电路连接，逆变电路与电机主体的定子连接，调速信号vsp或者调速信号pwm经过共线调速电路的处理后送到电机的微处理器mcu，所述共线调速电路采用上述所述的一种vsp与pwm共线输入的电机共线调速电路。
20.本实用新型与现有技术相比，具有如下效果：
21.1)本实用新型提供的vsp与pwm共线输入的电机共线调速电路，通过设置稳压限幅模块、限流模块和低通滤波模块，输入的调速信号vsp或者调速信号pwm经稳压限幅模块、限流模块和低通滤波模块处理后作为共线调速信号vout输出，稳压限幅模块限制并稳定输入的调速信号vsp或者调速信号pwm，低通滤波模块将输入的调速信号pwm中的高频脉冲滤波后转换成直流电压信号以使调速信号vsp和调速信号pwm可共线输入，从而实现单线双功能调速，可减少输入端口的使用，从而降低用户端的端口资源的占用，而且通过稳压限幅模块
限制并稳定输入的调速信号vsp或者调速信号pwm，使得即使输入调速信号vsp电压过高或者调速信号pwm的幅值过高且频率变化时均能有效转换为精准的直流电压信号，从而可保证输出的调速信号的稳定性及输出精度，将vsp输入和pwm输入结合在一起共线使用，可以实现电压调速0-5v、0-6.5v/0-10v或者pwm占空比调速1％-100％、频率1hz-100khz宽频调速，本方案所提供的调速电路只需使用同一个输入端口即可实现两种调速方式，对应地，用户端只需设置一个信号输出端口即可，使用户端只需维护一个调速信号输出端口即可，减少了用户端的端口资源的占用，方便用户端的统一集成管理。
22.2)本实用新型的其它优点在实施例部分展开详细描述。
附图说明：
23.图1是为现有技术提供的调速电路的电路结构示意图。
24.图2是为本实用新型实施例一提供的共线调速电路的方框结构示意图。
25.图3是为本实用新型实施例一提供的共线调速电路的电路结构示意图。
26.图4是为本实用新型实施例一提供的pwm与vsp的线性关系示意图。
27.图5是为本实用新型实施例一提供的共线调速电路的方框结构示意图(含微处理器)。
28.图6是为本实用新型实施例一提供的共线调速电路的方框结构示意图(含微处理器和隔离电路)。
29.图7是为本实用新型实施例二提供的电机的电路方框结构示意图。
30.图8是为本实用新型实施例二提供的共线调速电路与电机的微处理器mcu电连接的方框结构示意图。
31.图9是为本实用新型实施例二提供的共线调速电路与电机的微处理器mcu电连接的方框结构示意图(共线调速电路含微处理器)。
32.图10是为本实用新型实施例二提供的共线调速电路与电机的微处理器mcu电连接的方框结构示意图(共线调速电路含微处理器和隔离电路)。
具体实施方式：
33.下面通过具体实施例并结合附图对本实用新型作进一步详细的描述。
34.实施例一：
35.如图2至图4所示，本实施例提供的是一种vsp与pwm共线输入的电机共线调速电路，共线调速电路包括稳压限幅模块1、限流模块2和低通滤波模块3，稳压限幅模块1的输入端连接信号输入端a，调速信号vsp或者调速信号pwm从信号输入端a输入，稳压限幅模块1的输出端与限流模块2的输入端连接，限流模块2的输出端与低通滤波模块3的输入端连接，输入的调速信号vsp或者调速信号pwm经稳压限幅模块1、限流模块2和低通滤波模块3处理后作为共线调速信号vout输出；其中，稳压限幅模块1用以限制并稳定输入的调速信号vsp或者调速信号pwm，低通滤波模块3用以将输入的调速信号pwm中的高频脉冲滤波后转换成直流电压信号，以使调速信号vsp和调速信号pwm可共线输入，从而实现单线双功能调速，可减少输入端口的使用，从而降低用户端的端口资源的占用，低通滤波模块3的设置可以使vsp信号与pwm信号同步输入，使得输入信号的精度高，且线性比例同步(参考图4)，而且通过稳
压限幅模块1限制并稳定输入的调速信号vsp或者调速信号pwm，使得即使输入调速信号vsp电压过高或者调速信号pwm的幅值过高且频率变化时均能有效转换为精准的直流电压信号，从而可保证输出的调速信号的稳定性及输出精度，将vsp输入和pwm输入结合在一起共线使用，可以实现电压调速0-5v、0-6.5v/0-10v或者pwm占空比调速1％-100％、频率1hz-100khz宽频调速，本方案所提供的调速电路20只需使用同一个输入端口即可实现两种调速方式，对应地，用户端只需设置一个信号输出端口即可，使用户端只需维护一个调速信号输出端口即可，减少了用户端的端口资源的占用，方便用户端的统一集成管理。
36.如图3所示，具体地，所述稳压限幅模块1包括电阻r3、电阻r4、电容c1和稳压限幅ic u1，电阻r3与电阻r4串联，电阻r3的一端与稳压限幅ic u1的2号脚共同引出作为所述稳压限幅模块1的输入端，电阻r4的一端接地cnd1，稳压限幅ic u1的2号脚引出作为所述稳压限幅模块1的输出端，稳压限幅ic u1的3号脚接地cnd1，稳压限幅ic u1的1号脚通过电容c1接地cnd1，电容c1与电阻r4并联。
37.如图3所示，具体地，所述低通滤波模块3包括电容c2、电容c3、电容c4、电容c5、电阻r6、电阻r7、电阻r8和运算放大器u2，运算放大器u2用以放大电流，电容c2的一端、电阻r6的一端和电阻r7的一端共同引出作为所述低通滤波模块3的输入端，电阻r7的另一端接地cnd1，电阻r6的另一端与运算放大器u2的1号脚电连接，运算放大器u2的2号脚接地cnd1，电容c2的另一端与运算放大器u2的4号脚电连接，运算放大器u2的3号脚与4号脚电连接，运算放大器u2的5号脚连接电源vcc，电容c5的一端与运算放大器u2的5号脚电连接，电容c5的另一端接地，电阻r8的一端与运算放大器u2的4号脚电连接，电阻r8的另一端引出作为所述低通滤波模块3的输出端，电容c4的一端与电阻r8的另一端电连接，电容c4的另一端接地cnd1。
38.如图2和图3所示，作为一个优选方案，还包括抗干扰模块4，抗干扰模块4电连接于所述信号输入端a与地cnd1之间以对浪涌电压与静电进行放电，可提高调速电路20的抗干扰能力，使得调速电路20更加稳定；具体地，所述抗干扰模块4包括电阻r1。
39.如图2和图3所示，作为一个优选方案，所述调速电路20还包括第一钳位模块5，第一钳位模块5电连接于所述稳压限幅模块1与所述限流模块2之间以对电压进行钳位；本实施例中所述第一钳位模块5由二极管d1组成。
40.如图2和图3所示，作为一个优选方案，所述调速电路20还包括第二钳位模块6，第二钳位模块6电连接于所述低通滤波模块3的输出端对共线调速信号vout的电压进行钳位；本实施例中所述第二钳位模块6由二极管d2组成。
41.如图5和图6所示，作为一个优选方案，所述调速电路20还包括一微处理器mcu，共线调速信号vout的电压经第二钳位模块6钳位后作为微处理器mcu的信号输入，第二钳位模块6可以有效保护微处理器mcu，当电压输入过高时可上拉到微处理器mcu的工作电源处，当负压输入时可有效下拉到零电位以防止过压损坏mcu；共线调速信号vout经过微处理器mcu处理后直接输出vout1或者通过一个隔离电路后再输出vout2；需说明的是，本实施例中的微处理器mcu可以是调速电路20中的一部分以作为调速电路20的通讯模块，当共线调速信号vout为低电压输出时，可经过微处理器mcu处理后直接输出vout1至电机的微处理器mcu8，当共线调速信号vout为高电压输出时，经过微处理器mcu处理后，还需经过隔离电路对信号进行隔离处理后再输出vout2至电机的微处理器mcu8；当然，本实施例中的微处理器
mcu还可以是电机的微处理器mcu8，即调速电路20与电机共用一个微处理器mcu，输入的调速信号vsp或者调速信号pwm经稳压限幅模块1、限流模块2和低通滤波模块3处理后作为共线调速信号vout直接输出到电机的微处理器mcu8，可简化电机的电路。
42.如图3所示，作为一个优选方案，于所述第二钳位模块6与微处理器mcu之间电连接有电阻r9。
43.如图3所示，作为一个优选方案，于所述信号输入端a与所述稳压限幅模块1的输入端之间电连接有限流电阻r2。
44.实施例二：
45.如图7所示，本实施例提供的是一种电机，电机包括电机主体9、电机的微处理器mcu8、逆变电路10和共线调速电路20，电机主体9包括转子、定子和机壳，共线调速电路20与电机的微处理器mcu8连接，电机的微处理器mcu8与逆变电路10连接，逆变电路10与电机主体9的定子连接，调速信号vsp或者调速信号pwm经过共线调速电路20的处理后送到电机的微处理器mcu8，所述共线调速电路20采用实施例一所述的一种vsp与pwm共线输入的电机共线调速电路。
46.如图8所示，输入的调速信号vsp或者调速信号pwm经稳压限幅模块1、限流模块2和低通滤波模块3处理后作为共线调速信号vout直接输出到电机的微处理器mcu8。
47.如图9所示，输入的调速信号vsp或者调速信号pwm经稳压限幅模块1、限流模块2和低通滤波模块3处理后作为共线调速信号vout输出到微处理器mcu，此时的共线调速信号vout为低电压输出，微处理器mcu作为共线调速电路20的通讯模块，共线调速信号vout经过微处理器处理后输出vout1至电机的微处理器mcu8。
48.如图10所示，输入的调速信号vsp或者调速信号pwm经稳压限幅模块1、限流模块2和低通滤波模块3处理后作为共线调速信号vout输出到微处理器mcu，经过微处理器mcu处理后，还需经过隔离电路对信号进行隔离处理后再输出vout2，此时的共线调速信号vout为高电压输出，微处理器mcu作为共线调速电路20的通讯模块，共线调速信号vout经过微处理器、隔离电路处理后输出vout2至电机的微处理器mcu8。
49.以上实施例为本实用新型的较佳实施方式，但本实用新型的实施方式不限于此，其他任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种vsp与pwm共线输入的电机共线调速电路，其特征在于：包括稳压限幅模块(1)、限流模块(2)和低通滤波模块(3)，稳压限幅模块(1)的输入端连接信号输入端a，调速信号vsp或者调速信号pwm从信号输入端a输入，稳压限幅模块(1)的输出端与限流模块(2)的输入端连接，限流模块(2)的输出端与低通滤波模块(3)的输入端连接，输入的调速信号vsp或者调速信号pwm经稳压限幅模块(1)、限流模块(2)和低通滤波模块(3)处理后作为共线调速信号vout输出；其中，稳压限幅模块(1)用以限制并稳定输入的调速信号vsp或者调速信号pwm，低通滤波模块(3)用以将输入的调速信号pwm中的高频脉冲滤波后转换成直流电压信号，以使调速信号vsp和调速信号pwm可共线输入。2.根据权利要求1所述的一种vsp与pwm共线输入的电机共线调速电路，其特征在于：还包括抗干扰模块(4)，抗干扰模块(4)电连接于所述信号输入端a与地cnd1之间以对浪涌电压与静电进行放电。3.根据权利要求2所述的一种vsp与pwm共线输入的电机共线调速电路，其特征在于：还包括第一钳位模块(5)，第一钳位模块(5)电连接于所述稳压限幅模块(1)与所述限流模块(2)之间以对电压进行钳位。4.根据权利要求3所述的一种vsp与pwm共线输入的电机共线调速电路，其特征在于：还包括第二钳位模块(6)，第二钳位模块(6)电连接于所述低通滤波模块(3)的输出端对共线调速信号vout的电压进行钳位。5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种vsp与pwm共线输入的电机共线调速电路，其特征在于：还包括一微处理器mcu，共线调速信号vout作为微处理器mcu的信号输入，共线调速信号vout经过微处理器处理后直接输出vout1或者通过一个隔离电路后再输出vout2。6.根据权利要求5所述的一种vsp与pwm共线输入的电机共线调速电路，其特征在于：所述稳压限幅模块(1)包括电阻r3、电阻r4、电容c1和稳压限幅ic u1，电阻r3与电阻r4串联，电阻r3的一端与稳压限幅ic u1的2号脚共同引出作为所述稳压限幅模块(1)的输入端，电阻r4的一端接地cnd1，稳压限幅ic u1的2号脚引出作为所述稳压限幅模块(1)的输出端，稳压限幅ic u1的3号脚接地cnd1，稳压限幅ic u1的1号脚通过电容c1接地cnd1，电容c1与电阻r4并联。7.根据权利要求6所述的一种vsp与pwm共线输入的电机共线调速电路，其特征在于：所述低通滤波模块(3)包括电容c2、电容c3、电容c4、电容c5、电阻r6、电阻r7、电阻r8和运算放大器u2，运算放大器u2用以放大电流，电容c2的一端、电阻r6的一端和电阻r7的一端共同引出作为所述低通滤波模块(3)的输入端，电阻r7的另一端接地cnd1，电阻r6的另一端与运算放大器u2的1号脚电连接，运算放大器u2的2号脚接地cnd1，电容c2的另一端与运算放大器u2的4号脚电连接，运算放大器u2的3号脚与4号脚电连接，运算放大器u2的5号脚连接电源vcc，电容c5的一端与运算放大器u2的5号脚电连接，电容c5的另一端接地，电阻r8的一端与运算放大器u2的4号脚电连接，电阻r8的另一端引出作为所述低通滤波模块(3)的输出端，电容c4的一端与电阻r8的另一端电连接，电容c4的另一端接地cnd1。8.根据权利要求2所述的一种vsp与pwm共线输入的电机共线调速电路，其特征在于：所述抗干扰模块(4)包括电阻r1。9.一种电机，包括电机主体(9)、电机的微处理器mcu(8)、逆变电路(10)和共线调速电路(20)，电机主体(9)包括转子、定子和机壳，共线调速电路(20)与电机的微处理器mcu(8)
连接，电机的微处理器mcu(8)与逆变电路(10)连接，逆变电路(10)与电机主体(9)的定子连接，调速信号vsp或者调速信号pwm经过共线调速电路(20)的处理后送到电机的微处理器mcu(8)，其特征在于：所述共线调速电路(20)采用权利要求1至8任一项所述的一种vsp与pwm共线输入的电机共线调速电路。

技术总结
本实用新型公开了一种VSP与PWM共线输入的电机共线调速电路及电机，共线调速电路包括稳压限幅模块、限流模块和低通滤波模块，稳压限幅模块的输入端连接信号输入端A，调速信号VSP或者调速信号PWM从信号输入端A输入，稳压限幅模块的输出端与限流模块的输入端连接，限流模块的输出端与低通滤波模块的输入端连接，输入的调速信号VSP或者调速信号PWM经稳压限幅模块、限流模块和低通滤波模块处理后作为共线调速信号Vout输出；其中，稳压限幅模块用以限制并稳定输入的调速信号VSP或者调速信号PWM，低通滤波模块用以将输入的调速信号PWM中的高频脉冲滤波后转换成直流电压信号，以使调速信号VSP和调速信号PWM可共线输入。速信号VSP和调速信号PWM可共线输入。速信号VSP和调速信号PWM可共线输入。


技术研发人员：李发胜 韦荣星
受保护的技术使用者：中山大洋电机股份有限公司
技术研发日：2023.02.06
技术公布日：2023/7/14