洗衣機以及洗衣機的電機控制系統的製作方法

2023-05-03 02:29:49

本發明涉及通信技術領域，特別涉及一種洗衣機的電機控制系統以及一種洗衣機。

背景技術：

相關技術中，控制晶片與BLDC電機變頻器之間的通信電路大多數是不隔離的，也就是說，控制晶片的弱電(5VDC)地與BLDC電機變頻器的強電(300VDC)地相連。但是，在實際使用中，300VDC是火線、零線通過整流橋整形所得，強電地自然與火線零線相通，因此強電地與弱電地長期相連，在主板出現短路、受潮等異常情況時，強電會直接進入弱電區域，導致弱電區域燒壞。

因此，相關繼續存在改進的需要。

技術實現要素：

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在於提出一種洗衣機的電機控制系統，能夠實現強弱電分離設計，提高電路可靠性。

為達到上述目的，本發明一方面提出了一種洗衣機的電機控制系統，包括：通信模塊，所述通信模塊具有光耦隔離單元；控制晶片，所述控制晶片與所述通信模塊相連，所述控制晶片通過所述通信模塊輸出控制信號；電機變頻器，所述電機變頻器分別與所述電機和所述通信模塊相連，所述電機變頻器通過所述通信模塊接收所述控制晶片輸出的控制信號，並根據所述控制信號對所述電機進行控制，以及根據所述電機的狀態生成反饋信號並將所述反饋信號通過所述通信模塊發送給所述控制晶片。

根據本發明提出的洗衣機的電機控制系統，通信模塊具有光耦隔離單元，電機變頻器通過通信模塊接收控制晶片輸出的控制信號，並根據控制信號對電機進行控制，以及根據電機的狀態生成反饋信號並將反饋信號通過通信模塊發送給控制晶片，從而，利用光耦將強電區與弱電區隔離開，實現了強弱電的分離設計，提高了電路可靠性。

進一步地，所述控制晶片具有速度設定端以輸出速度設定信號，所述通信模塊包括速度設定單元，所述速度設定單元包括：第一接收電路，所述第一接收電路與所述控制晶片的速度設定端相連，所述第一接收電路用於接收所述速度設定信號；第一光耦晶片，所述第一光耦晶片具有發光部和受光部，所述第一光耦晶片的發光部與所述第一接收電路相連；第一輸出電路，所述第一輸出電路分別與所述第一光耦晶片的受光部和所述電機變頻器的第一信號輸入端相連，所述第一輸出電路用於通過所述第一光耦晶片接收所述速度設定信號，並對所述速度設定信號進行轉換以將轉換後的速度設定信號輸出至所述電機變頻器的第一信號輸入端。

進一步地，所述第一接收電路包括：第一三極體，所述第一三極體的基極與所述控制晶片的速度設定端相連，所述第一三極體的發射極與第一預設電源的接地端相連；第一電阻，所述第一電阻的一端與所述第一三極體的集電極相連，所述第一電阻的另一端與所述第一光耦晶片的發光部的一端相連，所述第一光耦晶片的發光部的另一端與所述第一預設電源的電源端相連；第二電阻，所述第二電阻與所述第一光耦晶片的發光部並聯連接。

進一步地，所述第一輸出電路包括：第三電阻，所述第三電阻的一端與所述第一光耦晶片的受光部的一端相連，所述第一光耦晶片的受光部的另一端與第二預設電源的電源端相連；第四電阻，所述第四電阻的一端與所述第三電阻的另一端相連並具有第一節點，所述第四電阻的另一端與所述第二預設電源的接地端相連；第五電阻，所述第五電阻的一端與所述第一節點相連；第六電阻，所述第六電阻的一端與所述第五電阻的另一端相連並具有第二節點，所述第六電阻的另一端與所述第二預設電源的接地端相連，所述第二節點與所述電機變頻器的第一信號輸入端相連；第一電容，第一電容與所述第六電阻並聯連接；第一電解電容，所述第一電解電容與所述第一電容並聯連接。

進一步地，所述電機變頻器具有信號輸出端以輸出速度反饋信號，所述通信模塊包括速度反饋單元，所述速度反饋單元包括：第二接收電路，所述第二接收電路與所述電機變頻器的信號輸出端相連，所述第二接收電路用於接收所述速度反饋信號；第二光耦晶片，所述第二光耦晶片具有發光部和受光部，所述第二光耦晶片的發光部與所述第二接收電路相連；第二輸出電路，所述第二輸出電路分別與所述第二光耦晶片的受光部和所述控制晶片的速度反饋端相連，所述第二輸出電路用於通過所述第二光耦晶片接收所述速度反饋信號，並對所述速度反饋信號進行轉換以將轉換後的速度反饋信號輸出至所述控制晶片的速度反饋端。

進一步地，所述第二接收電路包括：第七電阻，所述第七電阻的一端與所述電機變頻器的信號輸出端相連；第八電阻，所述第八電阻的一端與所述第七電阻的另一端相連，所述第八電阻的另一端與第二預設電源的電源端相連，所述第八電阻還與所述第二光耦晶片的發光部並聯連接；第二電容，所述第二電容與所述第八電阻並聯連接。

進一步地，所述第二輸出電路包括：第九電阻，所述第九電阻的一端與所述第二光耦晶片的受光部的一端相連，所述第九電阻的另一端與第一預設電源的電源端相連，所述第二光耦晶片的受光部的另一端與所述第一預設電源的接地端相連；第十電阻，所述第十電阻的一端與所述第九電阻的另一端相連，所述第十電阻的另一端與所述控制晶片的速度反饋端相連；第三電容，所述第三電容的一端與所述控制晶片的速度反饋端相連，所述第三電容的另一端與所述第一預設電源的接地端相連。

進一步地，所述控制晶片具有正反轉控制端以輸出正反轉控制信號，所述通信模塊包括正反轉控制單元，所述正反轉控制單元包括：第三接收電路，所述第三接收電路與所述控制晶片的正反轉控制端相連，所述第三接收電路用於接收所述正反轉控制信號；第三光耦晶片，所述第三光耦晶片具有發光部和受光部，所述第三光耦晶片的發光部與所述第三接收電路相連；第三輸出電路，所述第三輸出電路分別與所述第三光耦晶片的受光部和所述電機變頻器的第二信號輸入端相連，所述第三輸出電路用於通過所述第三光耦晶片接收所述正反轉控制信號，並對所述正反轉控制信號進行轉換以將轉換後的正反轉控制信號輸出至所述電機變頻器的第二信號輸入端。

進一步地，所述第三接收電路包括：第二三極體，所述第二三極體的基極與所述控制晶片的正反轉控制端相連，所述第二三極體的發射極與第一預設電源的接地端相連；第十一電阻，所述第十一電阻的一端與所述第二三極體的集電極相連，所述第十一電阻的另一端與所述第三光耦晶片的發光部的一端相連，所述第三光耦晶片的發光部的另一端與所述第一預設電源的電源端相連；第十二電阻，所述第十二電阻與所述第三光耦晶片的發光部並聯連接。

進一步地，所述第三輸出電路包括：第十三電阻，所述第十三電阻的一端與所述第三光耦晶片的受光部的一端相連，所述第三光耦晶片的受光部的另一端與第二預設電源的接地端相連；第十四電阻，所述第十四電阻的一端與所述第十三電阻的另一端相連並具有第三節點，所述第十四電阻的另一端與所述第二預設電源的電源端相連；第十五電阻，所述第十五電阻的一端分別與所述第三節點和所述電機變頻器的第二信號輸入端相連，所述第十五電阻的另一端與所述第二預設電源的接地端相連。

為達到上述目的，本發明另一方面提出了一種洗衣機，包括所述的洗衣機的電機控制系統。

根據本發明提出的洗衣機，通過上述的洗衣機的電機控制系統，能夠利用光耦將強電區與弱電區隔離開，實現了強弱電的分離設計，提高了電路可靠性。

附圖說明

圖1是根據本發明實施例的洗衣機的電機控制系統的方框示意圖；以及

圖2是根據本發明一個實施例的洗衣機的電機控制系統的電路原理圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

下面參考附圖來描述本發明實施例的洗衣機的電機控制系統以及具有該系統的洗衣機。

圖1是根據本發明實施例的洗衣機的電機控制系統的方框示意圖。如圖1所示，該洗衣機的電機控制系統包括：通信模塊10、控制晶片20和電機變頻器30。

其中，通信模塊10具有光耦隔離單元101；控制晶片20與通信模塊10相連，控制晶片20通過通信模塊10輸出控制信號；電機變頻器30分別與電機40和通信模塊50相連，電機變頻器30通過通信模塊10接收控制晶片20輸出的控制信號，並根據控制信號對電機40進行控制，以及根據電機40的狀態生成反饋信號並將反饋信號通過通信模塊10發送給控制晶片20。

需要說明的是，電機變頻器30由高壓供電例如300VDC，同時300VDC與火線零線相通，即言如圖2所示電機變頻器30屬於強電區域A，控制晶片20由低壓例如5VDC進行供電，即言如圖2所示控制晶片20屬於弱電區域B。

也就是說，控制晶片20輸出的控制信號可通過光耦隔離單元101傳輸至電機變頻器30，以使電機變頻器30對電機40進行驅動，而電機變頻器30輸出的反饋信號同樣可通過光耦隔離單元101傳輸給控制晶片20，以使控制晶片20獲取電機40的狀態並根據電機40的狀態生成控制信號。由此，通過光耦隔離單元101可將可將弱電區域與強電區域隔離開，實現了強弱電的分離設計，提升了電路的可靠性。

根據本發明的一個具體示例，電機40可為BLDC(Brushless Direct Current，無刷直流)電機。

根據本發明的一個實施例，如圖2所示，控制晶片具有速度設定端A1以輸出速度設定信號，通信模塊10包括速度設定單元11，速度設定單元11包括：第一接收電路110、第一光耦晶片U1和第一輸出電路112。

其中，第一接收電路110與控制晶片20的速度設定端A1相連，第一接收電路110用於接收速度設定信號；第一光耦晶片U1具有發光部和受光部，第一光耦晶片U1的發光部與第一接收電路110相連；第一輸出電路112分別與第一光耦晶片U1的受光部和電機變頻器30的第一信號輸入端Vsp相連，第一輸出電路112用於通過第一光耦晶片U1接收速度設定信號，並對速度設定信號進行轉換以將轉換後的速度設定信號輸出至電機變頻器30的第一信號輸入端Vsp。

具體地，如圖2所示，第一接收電路110包括：第一三極體Q1、第一電阻R1和第二電阻。其中，第一三極體Q1的基極與控制晶片20的速度設定端A1相連，第一三極體Q1的發射極與第一預設電源的接地端GND1相連；第一電阻R1的一端與第一三極體Q1的集電極相連，第一電阻R1的另一端與第一光耦晶片U1的發光部的一端相連，第一光耦晶片U1的發光部的另一端與第一預設電源的電源端VDD1相連；第二電阻R2與第一光耦晶片U1的發光部並聯連接。

其中，第一預設電源可為5V直流電源，第一預設電源的電源端VDD1與接地端GND1之間的壓差為5V。其中，第一預設電源的電源端與接地端GND1之間為低壓部分即弱電區域。

具體地，如圖2所示，第一輸出電路112包括：第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第一電容C1和第一電解電容EC1。

其中，第三電阻R3的一端與第一光耦晶片U1的受光部的一端相連，第一光耦晶片U1的受光部的另一端與第二預設電源的電源端VDD2相連；第四電阻R4的一端與第三電阻R3的另一端相連並具有第一節點，第四電阻R4的另一端與第二預設電源的接地端GND2相連；第五電阻R5的一端與第一節點相連；第六電阻R6的一端與第五電阻R5的另一端相連並具有第二節點，第六電阻R6的另一端與第二預設電源的接地端GND2相連，第二節點與電機變頻器30的第一信號輸入端Vsp相連；第一電容C1與第六電阻R6並聯連接；第一電解電容EC1與第一電容C1並聯連接。

其中，第二預設電源可為15V直流電源，第二預設電源的電源端VDD2與接地端GND2之間的壓差為15V。

根據本發明的一個具體示例，如圖2所示，電機變頻器30的電源端Vcc與第三預設電源的電源端相連，第三預設電源可為300V直流電源，第三預設電源可與第二預設電源共地，第三預設電源的電源端與接地端GND2之間的壓差為300V。其中，第三預設電源的電源端與接地端GND2之間為高壓部分即強電區域。

具體來說，控制晶片20可通過速度設定端A1輸出速度PWM控制信號，速度設定單元11可對速度PWM控制信號進行轉換，並將轉換後的速度PWM控制信號發送至電機變頻器30的第一信號輸入端Vsp，從而實現對電機40的速度的控制。更具體地，當速度PWM控制信號處於高電平時，第一三極體Q1導通，第二電阻R2兩端的電壓使得第一光耦晶片U1的發光部發射光線，第一光耦晶片U1的受光部導通，第三電阻R3和第四電阻R4對第二預設電源的電源端VDD2的電壓分壓後，分壓電壓再經過第五電阻R5和第六電阻R6分壓後提供至電機變頻器30的第一信號輸入端Vsp；當速度PWM控制信號處於低電平時，第一三極體Q1關斷，第二電阻R2兩端的電壓為零，使得第一光耦晶片U1的發光部停止發射光線，第一光耦晶片U1的受光部關斷，第一輸出電路112提供零電壓至電機變頻器30的第一信號輸入端Vsp。由此，速度設定單元11將速度PWM控制信號轉換後傳輸給電機變頻器30的第一信號輸入端Vsp，從而實現對電機40的速度的控制，且通過第一光耦晶片U1可將可將弱電區域與強電區域隔離開，實現了強弱電的分離設計，提升了電路的可靠性。

根據本發明的一個實施例，如圖2所示，電機變頻器20具有信號輸出端FG以輸出速度反饋信號，通信模塊10包括速度反饋單元12，速度反饋單元12包括：第二接收電路120、第二光耦晶片U2和第二輸出電路122。

其中，第二接收電路120與電機變頻器30的信號輸出端FG相連，第二接收電路120用於接收速度反饋信號；第二光耦晶片U2具有發光部和受光部，第二光耦晶片U2的發光部與第二接收電路120相連；第二輸出電路122分別與第二光耦晶片U2的受光部和控制晶片20的速度反饋端A2相連，第二輸出電路122用於通過第二光耦晶片U2接收速度反饋信號，並對速度反饋信號進行轉換以將轉換後的速度反饋信號輸出至控制晶片20的速度反饋端A2。

具體地，如圖2所示，第二接收電路120包括：第七電阻R7、第八電阻R8、第二電容C2。其中，第七電阻R7的一端與電機變頻器30的信號輸出端FG相連；第八電阻R8的一端與第七電阻R7的另一端相連，第八電阻R8的另一端與第二預設電源的電源端VDD2相連，第八電阻R8還與第二光耦晶片U2的發光部並聯連接；第二電容C2與第八電阻R8並聯連接。

具體地，如圖2所示，第二輸出電路122包括：第九電阻R9、第十電阻R10和第三電容C3。

其中，第九電阻R9的一端與第二光耦晶片U2的受光部的一端相連，第九電阻R9的另一端與第一預設電源的電源端VDD1相連，第二光耦晶片U2的受光部的另一端與第一預設電源的接地端GND1相連；第十電阻R10的一端與第九電阻R9的另一端相連，第十電阻R10的另一端與控制晶片20的速度反饋端A2相連；第三電容C3的一端與控制晶片20的速度反饋端A2相連，第三電容C3的另一端與第一預設電源的接地端GND1相連。

具體來說，電機變頻器30可通過信號輸出端FG輸出速度反饋信號，速度反饋單元12可對速度反饋信號進行轉換，並將轉換後的速度反饋信號發送至控制晶片20的速度反饋端A2，即電機變頻器30將電機40的轉速轉換為頻率信號，將頻率信號傳遞給控制晶片20例如單片機，從而實現對電機40的速度的反饋。更具體地，當信號輸出端FG輸出低電平時，第二光耦晶片U2的發光部發射光線，第二光耦晶片U2的受光部導通，控制晶片20的速度反饋端A2為低電平；信號輸出端FG輸出高電平時，第二光耦晶片U2的發光部停止發射光線，第二光耦晶片U2的受光部關斷，控制晶片20的速度反饋端A2為高電平。由此，速度反饋單元12將速度反饋信號轉換後傳輸給控制晶片20的速度反饋端A2，從而實現對電機40的速度的反饋，且通過第二光耦晶片U2可將可將弱電區域與強電區域隔離開，實現了強弱電的分離設計，提升了電路的可靠性。

根據本發明的一個實施例，如圖2所示，控制晶片20具有正反轉控制端A3以輸出正反轉控制信號，通信模塊10包括正反轉控制單元13，正反轉控制單元13包括：第三接收電路130、第三光耦晶片U3和第三輸出電路133。

其中，第三接收電路130與控制晶片20的正反轉控制端A3相連，第三接收電路130用於接收正反轉控制信號；第三光耦晶片U3具有發光部和受光部，第三光耦晶片U3的發光部與第三接收電路130相連；第三輸出電路133分別與第三光耦晶片U3的受光部和電機變頻器30的第二信號輸入端FR相連，第三輸出電路133用於通過第三光耦晶片U3接收正反轉控制信號，並對正反轉控制信號進行轉換以將轉換後的正反轉控制信號輸出至電機變頻器30的第二信號輸入端FR。

具體地，如圖2所示，第三接收電路130包括：第二三極體Q2、第十一電阻R11和第十二電阻R12。其中，第二三極體Q2的基極與控制晶片20的正反轉控制端A2相連，第二三極體Q2的發射極與第一預設電源的接地端GND1相連；第十一電阻R11的一端與第二三極體Q2的集電極相連，第十一電阻R11的另一端與第三光耦晶片U3的發光部的一端相連，第三光耦晶片U3的發光部的另一端與第一預設電源的電源端VDD1相連；第十二電阻R12與第三光耦晶片U3的發光部並聯連接。

具體地，如圖2所示，第三輸出電路133包括：第十三電阻R13、第十四電阻R14和第十五電阻R15。其中，第十三電阻R13的一端與第三光耦晶片U3的受光部的一端相連，第三光耦晶片U3的受光部的另一端與第二預設電源的接地端GND2相連；第十四電阻R14的一端與第十三電阻R13的另一端相連並具有第三節點，第十四電阻R14的另一端與第二預設電源的電源端VDD2相連；第十五電阻R15的一端分別與第三節點和電機變頻器30的第二信號輸入端FR相連，第十五電阻R15的另一端與第二預設電源的接地端GND2相連。

具體來說，控制晶片20可通過正反轉控制端A3輸出正反轉控制信號，正反轉控制單元13可對正反轉控制信號進行轉換，並將轉換後的正反轉控制信號發送至電機變頻器30的第二信號輸入端FR，從而實現對電機40正反轉的控制。更具體地，當控制晶片20的正反轉控制端A3輸出高電平時，第二三極體Q2導通，第十二電阻R12兩端的電壓使得第三光耦晶片U3的發光部發射光線，第三光耦晶片U3的受光部導通，電機變頻器30的第二信號輸入端FR為低電平；當控制晶片20的正反轉控制端A3輸出低電平時，第二三極體Q2關斷，第三光耦晶片U3的發光部停止發射光線，第三光耦晶片U3的受光部關斷，第十四電阻R14和第十五電阻R15對第二預設電源的電壓進行分壓，並將分壓後的電壓提供至電機變頻器30的第二信號輸入端FR，第二信號輸入端FR為高電平。由此，正反轉控制單元13將正反轉控制信號轉換後傳輸給電機變頻器30的第二信號輸入端FR，從而實現對電機40的正反轉的控制，且通過第三光耦晶片U3可將可將弱電區域與強電區域隔離開，實現了強弱電的分離設計，提升了電路的可靠性。

需要說明的是，在進行電機正反轉控制時，輸出至電機變頻器30的第二信號輸入端FR的高電平優選為5V，在本發明實施例中，採用了電阻分壓的方式實現，即採用第十四電阻R14和第十五電阻R15將第二預設電源的電壓15V分成10V與5V，並將5V提供給第二信號輸入端FR。

如上所述，在本發明實施例中，控制晶片20與電機變頻器30通過通信模塊10進行通信，在電路上實現了速度設定、速度反饋和電機方向控制三個功能，並對通信模塊10的三大部分即速度設定單元11、速度反饋單元12和電機正反轉控制單元13均採用了隔離設計方案，即分別採用三個光耦晶片即U1、U2和U3進行隔離，如圖2所示，A部分為高壓部分，B部分為弱電區域，三個光耦晶片即U1、U2和U3將B部分與A部分隔離開，實現了強弱電的分離設計，實現控制晶片與電機變頻器之間的安全隔離通信，提升了電路的可靠性。

綜上，根據本發明實施例提出的洗衣機的電機控制系統，通信模塊具有光耦隔離單元，電機變頻器通過通信模塊接收控制晶片輸出的控制信號，並根據控制信號對電機進行控制，以及根據電機的狀態生成反饋信號並將反饋信號通過通信模塊發送給控制晶片，從而，利用光耦將強電區與弱電區隔離開，實現了強弱電的分離設計，提高了電路可靠性。

最後，本發明實施例還提出了一種洗衣機，包括上述實施例的洗衣機的電機控制系統。

根據本發明實施例提出的洗衣機，通過上述的洗衣機的電機控制系統，能夠利用光耦將強電區與弱電區隔離開，實現了強弱電的分離設計，提高了電路可靠性。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「長度」、「寬度」、「厚度」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」「內」、「外」、「順時針」、「逆時針」、「軸向」、「徑向」、「周向」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括至少一個該特徵。在本發明的描述中，「多個」的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」、「固定」等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關係，除非另有明確的限定。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，第一特徵在第二特徵「上」或「下」可以是第一和第二特徵直接接觸，或第一和第二特徵通過中間媒介間接接觸。而且，第一特徵在第二特徵「之上」、「上方」和「上面」可是第一特徵在第二特徵正上方或斜上方，或僅僅表示第一特徵水平高度高於第二特徵。第一特徵在第二特徵「之下」、「下方」和「下面」可以是第一特徵在第二特徵正下方或斜下方，或僅僅表示第一特徵水平高度小於第二特徵。

在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特徵進行結合和組合。

儘管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。