本发明涉及电机控制
技术领域：
，特别涉及一种吸尘器控制装置及吸尘器。
背景技术：
：吸尘器是一种常见的清洁器具，可以协助人员有效率的进行细小垃圾或是灰尘的清理与集中收集，和传统适用于类似工作的扫帚相较，吸尘器显然更为方便、快速和有效。目前，有一些吸尘器具备可以调整吸力的功能，根据被清洁地面的灰尘量的多或者少来调节吸力的大小以满足清洁以及节能的效果。一部分通过红外检测灰尘量来自动调节吸力的大小，但是，红外传感器成本较高，对企业的成本造成较大的压力。另一部分吸尘器通过手动调节高低档的方式来调节吸力的大小，这类吸尘器操作复杂，在使用上不方便，且靠人眼判断灰尘量以调整吸力不准确。技术实现要素：本发明的主要目的是提出一种吸尘器控制装置及吸尘器，旨在提升吸尘器的可靠性。为实现上述目的，本发明提出一种吸尘器控制装置，该吸尘器控制装置包括微控制器、负载检测模块、风量检测模块及无刷直流电机；所述负载检测模块的输入端与所述无刷直流电机的输入端连接，所述负载检测模块的输出端和所述风量检测模块的输出端分别与所述微控制器的输入端连接，所述微控制器的输出端与所述无刷直流电机的输入端连接；所述负载检测模块，用于实时检测所述无刷直流电机的反电动势；所述微控制器，用于根据所述负载检测模块检测的无刷直流电机的反电动势，控制输出至所述无刷直流电机的电压，以控制所述无刷直流电机的转速恒定在预设转速区间；所述风量检测模块，用于采集吸尘器工作时的吸力大小；所述微控制器，还用于根据所述风量检测模块采集的吸尘器工作时吸力大小，控制输出至所述无刷直流电机的电压，以控制所述无刷直流电机的转速恒定在预设转速区间。可选地，所述吸尘器控制装置还包括电源模块和电机驱动控制器，所述电源模块的输出端与所述电机驱动控制器的输入端连接，所述电机驱动控制器的输出端与所述无刷直流电机的输入端连接；所述电机驱动控制器，用于驱动控制所述单向无刷单机运行。可选地，所述负载检测模块包括反电动势采集电路，所述反电动势采集电路的输入端为负载检测模块的输入端，所述反电动势采集电路的输出端为所述负载检测模块的输出端；所述反电动势采集电路，用于采集所述无刷直流电机的反电动势，并输出反电动势信号至所述微控制器；所述微控制器，还用于根据所述反电动势信号计算所述无刷直流电机实时负载，以控制所述无刷直流电机的运行。可选地，所述电机驱动控制器包括驱动模块和逆变桥，所述吸尘器控制装还包括采集所述无刷直流电机电流的电流采集电路，所述微控制器、所述驱动模块、所述逆变桥和所述无刷直流电机依次连接，所述电流采集电路的输入端与所述无刷直流电机的输入端连接，所述电流采集电路的输出端与所述微控制器连接；所述电流采集电路，用于采集所述无刷直流电机的电流，并输出电流信号至所述微控制器；所述微控制器，还用于根据所述反电动势信号计算所述无刷直流电机转速，以及根据所述电流信号计算所述无刷直流电机的转子位置，并输出控制信号至所述驱动电路；所述驱动电路，用于根据所述微控制器输出的控制信号，输出驱动信号至所述逆变桥；所述逆变桥，用于根据所述驱动电路输出的驱动信号驱动所述无刷直流电机运行。可选地，所述无刷直流电机的转速包括：根据所述无刷直流电机的相电压方程计算得出所述无刷直流电机的反电动势磁链变化率dψ/dt，其中，di/dt为根据采集的电流确定的电流变化率，u为所述无刷直流电机的驱动电压，r为所述无刷直流电机的定子电阻，l为所述无刷直流电机的定子电感，i为所述无刷直流电机的电流，e为所述无刷直流电机的反电动势；根据所述无刷直流电机的磁链变化率，计算出所述无刷直流电机的转子位置。可选地，所述逆变桥为四路开关管组成的桥式驱动电路。可选地，所述风量检测模块为风压检测器件。可选地，所述无刷直流电机的转速值小于或等于150000转。本发明还提出一种吸尘器，所述吸尘器包括如上所述的吸尘器控制装置；所述吸尘器控制装置包括微控制器、负载检测模块、风量检测模块及无刷直流电机；所述负载检测模块的输入端与所述无刷直流电机的输入端连接，所述负载检测模块的输出端与所述微控制器的第一输入端连接，所述风量检测模块的输出端与所述微控制器的第二输入端连接，所述微控制器的输出端与所述无刷直流电机的输入端连接；所述负载检测模块，用于实时检测所述无刷直流电机的反电动势；所述微控制器，用于根据所述负载检测模块检测的无刷直流电机的反电动势，控制输入至所述无刷直流电机的电压，以控制所述无刷直流电机的转速恒定在预设转速区间；所述风量检测模块，用于采集吸尘器工作时的吸力大小；所述微控制器，还用于根据所述风量检测模块采集的吸尘器工作时吸力大小，控制输出至所述无刷直流电机的电压，以控制所述无刷直流电机的转速恒定在预设转速区间。本发明技术方案通过吸尘器控制装置中的负载检测模块实时检测无刷直流电机的反电动势，随着无刷直流电机的反电动势的变化，无刷直流电机的负载就会相应变化，微控制器就会根据无刷直流电机负载的变化，控制输出至无刷直流电机的电压，以控制无刷直流电机的转速恒定在预设的转速区间。同时吸尘器控制装置中的风量检测模块也会检测无刷直流电机工作时的吸力大小，微控制器就根据检测的吸力大小，控制输出至无刷直流电机的电压，以控制无刷直流电机的转速恒定在预设的转速区间。可以理解的是，微控制器通过负载检测模块检测的无刷直流电机的反电动势的状态，以控制无刷直流电机的转速，会对风量检测模块检测到的吸力大小造成影响。因此，本方案通过吸尘器控制装置中的负载检测模块、风量检测模块和微控制器，以控制所述无刷直流电机的转速恒定在预设转速区间。解决了吸尘器应用时由于环境的不同吸力会存在偏差，造成吸尘器无法提供稳定吸力的问题。本方案提升了吸尘器的可靠性。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本发明吸尘器控制装置一实施例的结构示意图；图2为本发明吸尘器控制装置中电机驱动控制器一实施例的结构示意图。附图标号说明：标号名称标号名称10微控制器50电源模块20负载检测模块60电机驱动控制器30风量检测模块61驱动模块40无刷直流电机62逆变桥本发明目的的实现、功能特点及可点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。本发明提出一种吸尘器控制装置。在本发明一实施例中，如图1所示，该吸尘器控制装置包括微控制器10、负载检测模块20、风量检测模块30及无刷直流电机40；所述负载检测模块的输入端与所述无刷直流电机40的输入端连接，所述负载检测模块的输出端和所述风量检测模块的输出端分别与所述微控制器的输入端连接，所述微控制器的输出端与所述无刷直流电机40的输入端连接；所述负载检测模块，用于实时检测所述无刷直流电机40的反电动势；所述微控制器，用于根据所述负载检测模块检测的无刷直流电机40的反电动势，控制输出至所述无刷直流电机40的电压，以控制所述无刷直流电机40的转速恒定在预设转速区间；所述风量检测模块，用于采集吸尘器工作时的吸力大小；所述微控制器，还用于根据所述风量检测模块采集的吸尘器工作时吸力大小，控制输出至所述无刷直流电机40的电压，以控制所述无刷直流电机40的转速恒定在预设转速区间。本方案中，无刷直流电机40，由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。无刷电机是指无电刷和换向器(或集电环)的电机，又称无换向器电机。从而使得无刷直流电机40既具有直流电机良好的调速性能，又具有交流电机的结构简单、无换向火花、运行可靠和易于维护。需要说明的是，相关技术中有霍尔的直流无刷电机需要配套比较复杂的霍尔传感器，对电机的可靠性和制造工艺带来不利的因素，例如：安装霍尔传感器会增加电机的体积，若是传感器的信号传输线比较多，那很容易造成对电机的干扰，电机的工作环境和温度降低霍尔传感器的可靠性，另外如对霍尔传感器的安装不精密，会造成电机的运行性能问题。针对上述问题，无霍尔无刷直流电机40运行平稳、启动可靠，采用的是不直接使用转子霍尔传感器，但在无刷直流电机40的运行中需要转子位置信号来控制电机换相，转子的位置信号检测大多数采用的是检测定子电压、电流等来估算转子的位置。而在本方案中，无刷直流电机40即是在吸尘器控制装置中不具有霍尔传感器，无刷直流电机40中转子的位置和速度数据都是通过检测定子电压、电流等来估算转子的位置，这样就使得在无刷直流电机40控制装置中减少了传感器的使用，降低了吸尘器控制装置的整体成本。本方案中，负载检测模块对吸尘器控制装置中的无刷直流电机40的反电动势进行实时检测。可以理解的是，反电动势是无刷直流电机40在起动时，励磁绕组建立一个磁场，电枢电流产生另一个磁场，两磁场相互作用，起动电机运行。电枢绕组在磁场中旋转，因此产生发电机效应。实际上旋转电枢产生一个感应电动势，与电枢电压极性相反，这种自感应电动势称为反电动势。在本方案中，通过负载检测模块对反电动势的检测，以输出反电动势信号至微控制器，计算无刷直流电机40的实时负载，通过无刷直流电机40负载的变化，以控制输出至无刷直流电机40的电压，将无刷直流电机40的转速恒定在预设的转速区间。本方案实现了吸尘器控制装置控制吸尘器的稳定运行，提升了吸尘器的可靠性。本方案中，风量检测模块对吸尘器工作时吸力的大小实时检测。可以理解的是，风量检测模块可以是一个风压传感器，也叫微差压传感器，用于检测吸尘器工作时出风口的吸力大小。再通过微控制器控制输出至无刷直流电机40的电压，将无刷直流电机40的转速恒定在预设的转速区间。进一步地，即是当风量检测模块检测到吸尘器的吸力较小时，即是无刷直流电机40的转速小于预设转速区间的最小值时，微控制器就控制无刷直流电机40的转速变大。需要说明的是，本方案通过微控制器、负载检测模块和风量检测模块的平衡控制，以使得吸尘器无刷直流电机40的转速处于恒定的预设转速区间，也即是吸尘器在受到环境的影响下，控制吸尘器具有稳定的吸力。本发明技术方案通过吸尘器控制装置中的负载检测模块实时检测无刷直流电机40的反电动势，随着无刷直流电机40的反电动势的变化，无刷直流电机40的负载就会相应变化，微控制器就会根据无刷直流电机40负载的变化，控制输出至无刷直流电机40的电压，以控制无刷直流电机40的转速恒定在预设的转速区间。同时吸尘器控制装置中的风量检测模块也会检测无刷直流电机40工作时的吸力大小，微控制器就根据检测的吸力大小，控制输出至无刷直流电机40的电压，以控制无刷直流电机40的转速恒定在预设的转速区间。可以理解的是，微控制器通过负载检测模块检测的无刷直流电机40的反电动势的状态，以控制无刷直流电机40的转速，会对风量检测模块检测到的吸力大小造成影响。因此，本方案通过吸尘器控制装置中的负载检测模块、风量检测模块和微控制器，以控制所述无刷直流电机40的转速恒定在预设转速区间。解决了吸尘器应用时由于环境的不同吸力会存在偏差，造成吸尘器无法提供稳定吸力的问题。本方案提升了吸尘器的可靠性。在一实施例中，如图1和图2所示，所述吸尘器控制装置还包括电源模块50和电机驱动控制器60，所述电源模块50的输出端与所述电机驱动控制器60的输入端连接，所述电机驱动控制器60的输出端与所述无刷直流电机40的输入端连接；所述电机驱动控制器60，用于驱动控制所述单向无刷单机运行。本实施例中，所述负载检测模块包括反电动势采集电路(图中未标示)，所述反电动势采集电路的输入端为负载检测模块的输入端，所述反电动势采集电路的输出端为所述负载检测模块的输出端；所述反电动势采集电路，用于采集所述无刷直流电机40的反电动势，并输出反电动势信号至所述微控制器；所述微控制器，还用于根据所述反电动势信号计算所述无刷直流电机40实时负载，以控制所述无刷直流电机40的运行。在一实施例中，所述电机驱动控制器60包括驱动模块61和逆变桥62，所述吸尘器控制装还包括采集所述无刷直流电机40电流的电流采集电路(图中未标示)，所述微控制器、所述驱动模块61、所述逆变桥62和所述无刷直流电机40依次连接，所述电流采集电路的输入端与所述无刷直流电机40的输入端连接，所述电流采集电路的输出端与所述微控制器连接；所述电流采集电路，用于采集所述无刷直流电机40的电流，并输出电流信号至所述微控制器；所述微控制器，还用于根据所述反电动势信号计算所述无刷直流电机40转速，以及根据所述电流信号计算所述无刷直流电机40的转子位置，并输出控制信号至所述驱动电路；所述驱动电路，用于根据所述微控制器输出的控制信号，输出驱动信号至所述逆变桥62；所述逆变桥62，用于根据所述驱动电路输出的驱动信号驱动所述无刷直流电机40运行。基于上述实施例，实现的技术效果是：通过吸尘器控制装置中的反电动势采集电路、电流采集电路、微控制器和电机驱动器，以实现对无刷直流电机40的反电动势和电流进行采集，并计算出无刷直流电机40转速和转子位置，以驱动控制无刷直流电机40的运行。进一步地，由于没有采用霍尔传感器，就使得在无刷直流电机40控制装置中减少了传感器的使用，降低了吸尘器控制装置的整体成本。在一实施例中，所述无刷直流电机40的转速包括：根据所述无刷直流电机40的相电压方程计算得出所述无刷直流电机40的反电动势磁链变化率dψ/dt，其中，di/dt为根据采集的电流确定的电流变化率，u为所述无刷直流电机40的驱动电压，r为所述无刷直流电机40的定子电阻，l为所述无刷直流电机40的定子电感，i为所述无刷直流电机40的电流，e为所述无刷直流电机40的反电动势；根据所述无刷直流电机40的磁链变化率，计算出所述无刷直流电机40的转子位置。本实施例中，根据采集的无刷直流电机40的电流和反电动势计算出无刷直流电机40的转子转速包括：根据采集到的电流确定电流的变化率di/dt；根据电流及电流的变化率di/dt和无刷直流电机40的电压方程计算出无刷直流电机40在当前转动周期的反电动势磁链变化率dψ/dt，其中u为电机驱动电压，r为定子电阻，l为定子电感，i为采集到的电流，e为无刷直流电机40在当前转动周期的反电动势；根据无刷直流电机40在上一转动周期的反电动势确定电机上一转动周期的反电动势信号的两个过零点，通过计算两个过零点的时间差确定无刷直流电机40的转动角速度w，并根据所述无刷直流电机40的转动角速度w计算出无刷直流电机40的转子转速。本实施例中，根据采集的无刷直流电机40的电流和反电动势计算出无刷直流电机40的转子当前位置包括：根据无刷直流电机40在当前转动周期中电流采集电路的采集次数和采集率，确定所述反电动势磁链变化率dψ/dt在当前周期中所对应的时间t；将所述转动角速度w、反电动势磁链变化率dψ/dt和反电动势磁链变化率dψ/dt在当前周期中所对应的时间t，通过方程y0＝asin(w0*t)及a＝k*w0，计算出三角函数sin(w*t)的数值，其中y0为反电动势磁链变化率，w0为角速度，a为由w0角速度确定的反电动势幅值，k为无刷直流电机40的反电动势系数；根据sin(w*t)的数值从预设的角度值的数据表中查找获得对应的角度值，以确定当前无刷直流电机40的转子位置。在一实施例中，所述逆变桥62为四路开关管组成的桥式驱动电路。实现了无需位置感应器为吸尘器控制装置提供无刷直流电机40的转子位置信息，解决了吸尘器控制装置中的无刷直流电机40控制对于位置传感器的依赖。在一实施例中，所述风量检测模块为风压检测器件。可以理解的是，风压检测器件即是风压传感器，也叫微差压传感器，用于检测吸尘器工作时出风口的风量的大小，也就是吸尘器工作时吸力的大小。以此实现了通过检测的吸力大小，控制无刷直流电机40转速的调节，使得吸尘器的吸力保持稳定的吸力。在一实施例中，所述无刷直流电机40的转速值小于或等于150000转。可以理解的是，无刷直流电机40的转速值可以是5000转、10000转、150000转等，此处不做限制。此外，本发明还提出一种吸尘器，所述吸尘器包括如上所述的吸尘器控制装置；其中，所述吸尘器控制装置包括微控制器、负载检测模块、风量检测模块及无刷直流电机40；所述负载检测模块的输入端与所述无刷直流电机40的输入端连接，所述负载检测模块的输出端与所述微控制器的第一输入端连接，所述风量检测模块的输出端与所述微控制器的第二输入端连接，所述微控制器的输出端与所述无刷直流电机40的输入端连接；所述负载检测模块，用于实时检测所述无刷直流电机40的反电动势；所述微控制器，用于根据所述负载检测模块检测的无刷直流电机40的反电动势，控制输入至所述无刷直流电机40的电压，以控制所述无刷直流电机40的转速恒定在预设转速区间；所述风量检测模块，用于采集吸尘器工作时的吸力大小；所述微控制器，还用于根据所述风量检测模块采集的吸尘器工作时吸力大小，控制输出至所述无刷直流电机40的电压，以控制所述无刷直流电机40的转速恒定在预设转速区间。由于该吸尘器采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的
技术领域：
均包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页1 2 3
技术特征：
1.一种吸尘器控制装置，其特征在于，所述吸尘器控制装置包括微控制器、负载检测模块、风量检测模块及无刷直流电机；
所述负载检测模块的输入端与所述无刷直流电机的输入端连接，所述负载检测模块的输出端和所述风量检测模块的输出端分别与所述微控制器的输入端连接，所述微控制器的输出端与所述无刷直流电机的输入端连接；
所述负载检测模块，用于实时检测所述无刷直流电机的反电动势；
所述微控制器，用于根据所述负载检测模块检测的无刷直流电机的反电动势，控制输出至所述无刷直流电机的电压，以控制所述无刷直流电机的转速恒定在预设转速区间；
所述风量检测模块，用于采集吸尘器工作时的吸力大小；
所述微控制器，还用于根据所述风量检测模块采集的吸尘器工作时吸力大小，控制输出至所述无刷直流电机的电压，以控制所述无刷直流电机的转速恒定在预设转速区间。
2.如权利要求1所述的吸尘器控制装置，其特征在于，所述吸尘器控制装置还包括电源模块和电机驱动控制器，所述电源模块的输出端与所述电机驱动控制器的输入端连接，所述电机驱动控制器的输出端与所述无刷直流电机的输入端连接；
所述电机驱动控制器，用于驱动控制所述单向无刷单机运行。
3.如权利要求2所述的吸尘器控制装置，其特征在于，所述负载检测模块包括反电动势采集电路，所述反电动势采集电路的输入端为负载检测模块的输入端，所述反电动势采集电路的输出端为所述负载检测模块的输出端；
所述反电动势采集电路，用于采集所述无刷直流电机的反电动势，并输出反电动势信号至所述微控制器；
所述微控制器，还用于根据所述反电动势信号计算所述无刷直流电机实时负载，以控制所述无刷直流电机的运行。
4.如权利要求3所述的吸尘器控制装置，其特征在于，所述电机驱动控制器包括驱动模块和逆变桥，所述吸尘器控制装还包括采集所述无刷直流电机电流的电流采集电路，所述微控制器、所述驱动模块、所述逆变桥和所述无刷直流电机依次连接，所述电流采集电路的输入端与所述无刷直流电机的输入端连接，所述电流采集电路的输出端与所述微控制器连接；
所述电流采集电路，用于采集所述无刷直流电机的电流，并输出电流信号至所述微控制器；
所述微控制器，还用于根据所述反电动势信号计算所述无刷直流电机转速，以及根据所述电流信号计算所述无刷直流电机的转子位置，并输出控制信号至所述驱动电路；
所述驱动电路，用于根据所述微控制器输出的控制信号，输出驱动信号至所述逆变桥；
所述逆变桥，用于根据所述驱动电路输出的驱动信号驱动所述无刷直流电机运行。
5.根据权利要求4所述的吸尘器控制装置，其特征在于，所述无刷直流电机的转速包括：
根据所述无刷直流电机的相电压方程
根据所述无刷直流电机的磁链变化率，计算出所述无刷直流电机的转子位置。
6.根据权利要求4所述的吸尘器控制装置，其特征在于，所述逆变桥为四路开关管组成的桥式驱动电路。
7.如权利要求1所述的吸尘器控制装置，其特征在于，所述风量检测模块为风压检测器件。
8.如权利要求1所述的吸尘器控制装置，其特征在于，所述无刷直流电机的转速值小于或等于150000转。
9.一种吸尘器，其特征在于，所述吸尘器包括如权利要求1-8任一所述的吸尘器控制装置。
技术总结
本方案公开一种吸尘器控制装置及吸尘器，该吸尘器控制装置包括微控制器、负载检测模块、风量检测模块及无刷直流电机；负载检测模块的输入端与无刷直流电机的输入端连接，负载检测模块的输出端和风量检测模块的输出端分别与微控制器的输入端连接，微控制器的输出端与无刷直流电机的输入端连接；负载检测模块，用于实时检测无刷直流电机的反电动势；风量检测模块，用于采集吸尘器工作时的吸力大小；微控制器根据负载检测模块检测的无刷直流电机的反电动势和采集的吸尘器工作时吸力大小，控制输出至无刷直流电机的电压，以控制无刷直流电机的转速恒定在预设转速区间。本方案提升了吸尘器的可靠性。
技术研发人员：罗薛;李季;毕磊;毕超
受保护的技术使用者：峰岹科技(深圳)有限公司
技术研发日：.11.04
技术公布日：.02.14
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