步進電機控制電路及包括該控制電路的空調器的製作方法
2023-06-15 19:08:31 1
專利名稱：步進電機控制電路及包括該控制電路的空調器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種步進電機控制電路及包括該控制電路的空調器。
背景技術：
步進電動機是一種將脈衝控制信號變換成相應的角位移(或線位移)的電磁裝置，是一種特殊的電動機。一般電動機都是連續轉動的，而步進電動機則有定位和運轉兩種基本狀態，當有脈衝控制信號輸入時步進電動機一步一步地轉動，每接收一個脈衝控制信號，步進電動對應轉過一定的角度。目前空調器室內機的擺風通常採用步進電機來驅動，下面以四相步進電機步為例說明其工作狀態，如圖1所示的四相步進電機的工作原理示意圖，啟動後，依據脈衝控制信號，開關SB接通電源，開關SA、SC、SD斷開，B相磁極和轉子的O、3號齒對齊，同時，轉子的
1、4號齒與C、D相繞組磁極產生錯齒，轉子的2、5號齒與D、A相繞組磁極產生錯齒。而後，開關SC接通電源，SB、SA、SD斷開，由於C相繞組的磁力線和轉子的1、4號齒之間磁力線的作用，使轉子轉動，轉子的1、4號齒與C相繞組的磁極對齊。而轉子的0、3號齒與A、B相繞組產生錯齒，轉子的2、5號齒與A、D相繞組磁極產生錯齒。依次類推，A、B、C、D四相繞組輪流供電，則轉子便沿著A、B、C、D方向轉動。四相步進電機按照通電順序的不同，可分為單四拍(即各相通電順序為A — B — C — D — A)、雙四拍(即各相通電順序為AB — BC — CD — DA — AB)、四相八拍卿各相通電順序為A — AB — B — BC — C — CD — D — DA — A)三種工作方式。單四拍與雙四拍的步距角相等，但單四拍的轉動力矩小。四相八拍工作方式的步距角是單四拍與雙四拍的一半，因此，四相八拍工作方式既可以保持較高的轉動力矩又可以提高控制精度。空調器室內機通常設置至少2組成對的步進電機，如驅動上下擺風的一對電機、驅動左右擺風的一對電機。當使用多個步進電機時，採用四相八拍工作方式存在下述問題，針對不同數量的步進電機需要多個控制終端，且多個控制終端之間的協同工作難以做到統一，例如出現在某一時刻出現所有步進電機均為兩相通電，而另一時刻單相通電，由此便會造成多個步進電機功率疊加的情況，造成電源負載不均衡，即某一時刻電源的負載電流較大，而另一時刻電源的負載電流較小，例如步進電機的數量為N，內阻為200Ω，其驅動電壓為12V，則得出其工作電流為60mA，則可能出現負載電流差值為60mA*2*N-60mA*l*N，易導致空調器損壞。
實用新型內容有鑑於此，本實用新型的目的在於，提供一種步進電機控制電路及包括該控制電路的空調器，通過一主控單元同時控制多臺步進電機，通過將多臺步進電機分為兩組，並輸出具有相位差的脈衝控制信號，實現多臺步進電機的功率平衡。為實現上述目的，本實用新型提供的一種步進電機控制電路，包括依次連接的主控單元、兩組步進電機驅動電路組和對應的步進電機組，[0008]所述主控單元用於生成具有一定相位差的脈衝控制信號依次控制上述兩組步進電機驅動電路組驅動對應的步進電機組。由上，通過一主控單元同時控制多臺步進電機，通過將多臺步進電機分為兩組，並輸出具有相位差的脈衝控制信號，實現多臺步進電機的功率平衡。可選的，所述主控單元為包括型號為SPMC75F2413A晶片的電路。可選的，所述步進電機驅動電路組為包括型號為ULN2003晶片的電路，ULN2003晶片的脈衝控制信號輸入埠與主控單元中SPMC75F2413A晶片的脈衝控制信號輸出埠連接。可選的，所述步進電機組中的步進電機為四相八拍步進電機。可選的，所述電機接口的脈衝控制信號接收埠與所述步進電機驅動電路組中ULN2003晶片的的驅動輸出埠連接。另外，本實用新型還提供一種空調器，包括上述步進電機控制電路。可選的，還包括檢測單元，用於檢測空調器的運行狀態信息以及環境信息；所述主控單元與檢測單元連接，還用於將所述運行狀態信息以及環境信息進行編碼；通信單元，與主控單元連接，用於所述運行狀態信息以及環境信息輸出。
圖1表示四相步進電機的工作原理示意圖；圖2表不本實用新型空調器結構不意圖；圖3表不步進電機控制電路的電路原理圖。
具體實施方式
根據本實用新型的一個優選實施方式，圖2所示，空調器包括主控單元10，與主控單元10分別連接的步進電機驅動電路組11、通信單元13、檢測單元14和執行單元15，以及與步進電機驅動電路組11連接的步進電機組12。另外,還包括供電單元(未圖示),分別與上述單元連接進行供電。其中，主控單元10和步進電機驅動電路組11組成步進電機控制電路，由主控單元10向步進電機驅動電路組11輸出不同的脈衝控制信號，由步進電機驅動電路組11驅動步進電機組12運行，使步進電機組12中的各個步進電機達到功率平衡。
主控單元10用於依據步進電機的數量，依次輸出具有一定相位差的脈衝控制信號至步進電機驅動電路組11，由步進電機驅動電路組11依據所述脈衝控制信號對應驅動步進電機組12運行。以正轉為例，主控單元10檢測其埠所連接的步進電機的數量，若所需驅動的步進電機數量為N，則主控單元10將上述步進電機分為兩組，每組數量為N/2。針對第一組步進電機，如表I所示，主控單元10輸出第一脈衝控制信號，控制第一組步進電機的各相通電順序為A — AB — B — BC — C — CD — D — DA — A ;針對第_■組步進電機，如表2所不，王控單元10所輸出的第二脈衝控制信號相對於第一脈衝控制信號具有相位差，使其相位互補，控制第~■組步進電機的各相通電順序為AB — B — BC — C — CD — D — DA — A — AB。由此，第一、二兩組步進電機在相同時刻的功率達到平衡。即兩組步進電機的電流差為(60mA*2*N/2+60mA*l*N/2)_ (60mA*l*N/2+60mA*2*N/2)=0。需要說明的是，若 N 為雙數，則每組步進電機數量為N/2 ;若N為單數，則兩組步進電機數量的差為1，以使負載的電流差最小。
權利要求1.一種步進電機控制電路，其特徵在於，包括依次連接的主控單元(10)、兩組步進電機驅動電路組(11)和對應的步進電機組(12 )， 所述主控單元(10)用於生成具有一定相位差的脈衝控制信號依次控制上述兩組步進電機驅動電路組(11)驅動對應的步進電機組(12)。
2.根據權利要求1所述的步進電機控制電路，其特徵在於，所述主控單元(10)為包括型號為SPMC75F2413A晶片的電路。
3.根據權利要求2所述的步進電機控制電路，其特徵在於，所述步進電機驅動電路組(11)為包括型號為ULN2003晶片的電路，ULN2003晶片的脈衝控制信號輸入埠與主控單元(10)中SPMC75F2413A晶片的脈衝控制信號輸出埠連接。
4.根據權利要求3所述的步進電機控制電路，其特徵在於，所述步進電機組(12)中的步進電機為四相八拍步進電機。
5.根據權利要求4所述的步進電機控制電路，其特徵在於，所述電機接口的信號接收埠與所述步進電機驅動電路組(11)中ULN2003晶片的驅動輸出埠連接。
6.一種空調器，其特徵在於，包括權利要求1-5所述的步進電機控制電路。
7.根據權利要求6所述的空調器，其特徵在於， 還包括檢測單元(14)，用於檢測空調器的運行狀態信息以及環境信息； 所述主控單元(10)與檢測單元(1 4)連接，還用於將所述運行狀態信息以及環境信息進行編碼； 通信單元(13)，與主控單元(10)連接，用於所述運行狀態信息以及環境信息輸出。
專利摘要本實用新型涉及一種步進電機控制電路，及包括該控制電路的空調器，控制電路包括依次連接的主控單元、兩組步進電機驅動電路組和對應的步進電機組，所述主控單元用於生成具有一定相位差的脈衝控制信號依次控制上述兩組步進電機驅動電路組驅動對應的步進電機組。空調器包括上述電路，通過一主控單元同時控制多臺步進電機，通過將多臺步進電機分為兩組，並輸出具有相位差的脈衝控制信號，實現多臺步進電機的功率平衡。
文檔編號H02P8/40GK203151422SQ20132008128
公開日2013年8月21日 申請日期2013年2月21日 優先權日2013年2月21日
發明者李相軍, 宋豔鳳, 董金盛 申請人:海爾集團公司, 青島海爾科技有限公司