專利名稱：一種聲控直流無刷電機(jī)驅(qū)動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及直流電機(jī)驅(qū)動器領(lǐng)域，具體涉及一種聲控直流無刷電機(jī)驅(qū)動器。
背景技術(shù)：
隨著當(dāng)代工業(yè)的快速發(fā)展，電動機(jī)作為執(zhí)行裝置，在生產(chǎn)和生活中發(fā)揮的作用已越來越大。目前應(yīng)用較為廣泛的電機(jī)一般為同步電機(jī)、異步電機(jī)和直流電機(jī)，相比較而言，同步電機(jī)有調(diào)速困難、不易控制等不足，異步電機(jī)有啟動困難、功率因數(shù)低等缺點(diǎn)，而直流電機(jī)具有機(jī)械特性好、易調(diào)速等優(yōu)點(diǎn)，而隨著直流無刷電機(jī)的誕生與發(fā)展，采用電子換向器解決了傳統(tǒng)直流電機(jī)采用機(jī)械換向而產(chǎn)生機(jī)械摩擦、火花等問題，使得無刷直流電機(jī)在各類應(yīng)用中得以廣泛使用。直流無刷電機(jī)使用過程中需要相應(yīng)的控制器進(jìn)行控制，常見的控制器有采用微處理器(MCU)、專用集成電路(ASIC)、數(shù)字信號處理器(DSP)的三種控制器，該三種控制器均不具有語音控制功能，使用不夠方便。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種電路結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定性好、語音識別率高且成本較低的聲控直流無刷電機(jī)驅(qū)動器。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:本實(shí)用新型的聲控直流無刷電機(jī)驅(qū)動器，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:包括語音單元、控制單元、顯示單元和電源模塊；上述的語音單元與控制單元信號電連接；顯示單元與控制單元信號電連接；電源模塊為給系統(tǒng)提供工作電源的模塊。進(jìn)一步的方案是:上述的語音單元包括麥克風(fēng)、濾波電路、單片機(jī)、功放、喇叭和鍵盤；單片機(jī)設(shè)有2個聲控信號輸出端；麥克風(fēng)通過濾波電路與單片機(jī)信號電連接；鍵盤、功放均分別與單片機(jī)信號電連接；喇叭與功放電連接。進(jìn)一步的方案是:上述的控制單元包括DSP、過壓過流檢測電路、驅(qū)動電路、電流檢測電路、霍爾傳感器和IGBT逆變電路；DSP具有第一和第二 I/O端、XINTI端、PWM端、PDPINT端、CAP端和SPI端；過壓過流檢測電路、驅(qū)動電路和電流檢測電路均分別設(shè)有信號輸入端和信號輸出端；霍爾傳感器設(shè)有信號輸出端；IGBT逆變電路設(shè)有電源端、信號輸入端和三相輸出端，IGBT逆變電路的電源端具有正極和負(fù)極，IGBT逆變電路的三相輸出端分別為火線端、零線端和地線端；DSP的第一 I/O端與語音單元的單片機(jī)的一個聲控信號輸出端電連接；DSP的第二 I/O端與語音單元的單片機(jī)的另一個聲控信號輸出端電連接；DSP的SPI端與顯示單元信號電連接；DSP的SINTI端與過壓過流檢測電路的信號輸出端電連接；過壓過流檢測電路的信號輸入端與IGBT逆變電路的電源端的正極電連接；驅(qū)動電路的信號輸入端與DSP的PWM端電連接；驅(qū)動電路的信號輸出端與IGBT逆變電路的信號輸入端電連接；電流檢測電路的信號輸出端與DSP的TOPINT端電連接；電流檢測電路的信號輸入端與IGBT逆變電路的三相輸出端的火線端電連接；IGBT逆變電路的電源端與電源模塊電連接；DSP的CAP端與霍爾傳感器的信號輸出端電連接；使用時，IGBT逆變電路的三相輸出端與無刷直流電機(jī)的三相電源端 分別對應(yīng)電連接。[0007]進(jìn)一步的方案還有:上述的單片機(jī)的型號為SPCE061A ；DSP的型號為TMS320F2806 ;驅(qū)動電路為型號IR2110的驅(qū)動器。本實(shí)用新型具有積極的效果:(1)本實(shí)用新型的聲控直流無刷電機(jī)驅(qū)動器，能夠通過語音指令實(shí)現(xiàn)對直流無刷電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止的工作狀態(tài)進(jìn)行控制，電路設(shè)計簡潔，穩(wěn)定性好，語音識別率高且成本較低。(2)本實(shí)用新型的聲控直流無刷電機(jī)驅(qū)動器，還設(shè)有輔助用的按鍵，當(dāng)不用語音控制時，可通過操作按鍵控制電機(jī)的運(yùn)行。(3)本實(shí)用新型的聲控直流無刷電機(jī)驅(qū)動器，可廣泛用于電動自行車、電動汽車、智能機(jī)器人及工業(yè)控制等使用場合，適用性強(qiáng)。
圖1為本實(shí)用新型的聲控直流無刷電機(jī)驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)框圖，圖中還顯示了與其電連接并受其控制的無刷直流電機(jī)；圖2為圖1中的單片機(jī)內(nèi)置的語音軟件主程序的流程框圖；圖3為圖1中的單片機(jī)進(jìn)行語音識別的流程框圖；圖4為圖1中的單片機(jī)進(jìn)行語音控制的流程框圖。上述附圖中的附圖標(biāo)記如下:語音單元1，控制單元2，顯示單元3，電源模塊4。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具 體實(shí)施方式對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。(實(shí)施例1)見圖1，本實(shí)施例的聲控直流無刷電機(jī)驅(qū)動器，主要由語音單元1、控制單元2、顯示單元3和電源模塊4組成。語音單元I由麥克風(fēng)、濾波電路、單片機(jī)、功放、喇叭和鍵盤組成。鍵盤包括重新訓(xùn)練按鍵。本實(shí)施例中，單片機(jī)優(yōu)選型號為SPCE061A的集成芯片，選擇單片機(jī)的10B8和10B9端為單片機(jī)的2個聲控信號輸出端；麥克風(fēng)通過濾波電路與單片機(jī)信號電連接；鍵盤、功放均分別與單片機(jī)信號電連接；喇叭與功放電連接?？刂茊卧?主要由DSP (數(shù)字信號處理器)、過壓過流檢測電路、驅(qū)動電路、電流檢測電路、霍爾傳感器和IGBT逆變電路組成。本實(shí)施例中，驅(qū)動電路優(yōu)選型號為IR2110的驅(qū)動器；DSP優(yōu)選型號為TMS320F2806的DSP，該DSP至少具有第一和第二 I/O端、XINTI端、PWM端、PDPINT端、CAP端和SPI端；過壓過流檢測電路、驅(qū)動電路和電流檢測電路均分別設(shè)有信號輸入端和信號輸出端；霍爾傳感器設(shè)有信號輸出端；IGBT逆變電路設(shè)有電源端、信號輸入端和三相輸出端，IGBT逆變電路的電源端具有正極和負(fù)極，IGBT逆變電路的三相輸出端分別為火線端、零線端和地線端。DSP的第一 I/O端與語音單兀I的單片機(jī)的一個聲控信號輸出端(10B8端)電連接；DSP的第二 I/O端與語音單元I的單片機(jī)的另一個聲控信號輸出端(10B9端)電連接；DSP的SPI端與顯示單元3信號電連接；DSP的SINTI端與過壓過流檢測電路的信號輸出端電連接；過壓過流檢測電路的信號輸入端與IGBT逆變電路的電源端的正極電連接；驅(qū)動電路的信號輸入端與DSP的PWM端電連接；驅(qū)動電路的信號輸出端與IGBT逆變電路的信號輸入端電連接；電流檢測電路的信號輸出端與DSP的TOPINT端電連接；電流檢測電路的信號輸入端與IGBT逆變電路的三相輸出端的火線端電連接；IGBT逆變電路的電源端與電源模塊4電連接；DSP的CAP端與霍爾傳感器的信號輸出端電連接；使用時，IGBT逆變電路的三相輸出端與無刷直流電機(jī)的三相電源端分別對應(yīng)電連接?；魻杺鞲衅靼惭b在無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子上。電源模塊4還向語音單元I及顯示單元3提供工作電源。顯示單元3用于顯示電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。見圖2和圖3，單片機(jī)進(jìn)行語音識別的主程序流程主要包括四大部分:初始化、訓(xùn)練、識別和重訓(xùn)操作。初始化操作將單片機(jī)的10B8和10B9分別設(shè)置為聲控信號輸出端，用以向控制單元2的DSP輸出控制信號進(jìn)而控制無刷直流電機(jī)；訓(xùn)練部分完成建立語音模型的工作:程序一開始判斷語音單元I是否被訓(xùn)練過，如果沒有訓(xùn)練過則要求對其進(jìn)行訓(xùn)練，經(jīng)訓(xùn)練后將訓(xùn)練的模型存儲到單片機(jī)的閃存(Flash)中，在以后使用時不需要重新訓(xùn)練；訓(xùn)練成功后或原就訓(xùn)練過的語音信號進(jìn)入下一步的識別模式中。語音識別主要分為“訓(xùn)練”和“識別”兩個階段。在訓(xùn)練階段，DSP對采集到的語音樣本進(jìn)行分析處理，從中提取出語音特征信息，建立一個特征模型；在識別階段，DSP對采集到的語音樣本進(jìn)行類似的分析處理，提取出語音的特征信息，然后將這個特征信息模型與已有的特征模型進(jìn)行對比，如果二者達(dá)到了一定的匹配度，則輸入的語音被識別。進(jìn)入識別部分時，如果辨識結(jié)果是名字，停止當(dāng)前的動作并進(jìn)入待命狀態(tài)，然后等待動作命令。如果辨識結(jié)果為正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)等動作指令時，語音單元I向控制單元2發(fā)出相應(yīng)的信號，由控制單元2執(zhí)行相應(yīng)動作，在運(yùn)動運(yùn)行過程中可以通過呼叫“名字”的指令使電機(jī)停止運(yùn)行，如圖4所示。 重訓(xùn)操作部分用于當(dāng)前次語音訓(xùn)練不成功時的重新訓(xùn)練，重訓(xùn)操作部分由鍵盤中的重新訓(xùn)練按鍵控制，一旦檢測到此鍵按下，則開始重新語音訓(xùn)練?？刂茊卧?中的DSP負(fù)責(zé)處理采集到的數(shù)據(jù)和發(fā)送控制命令。DSP通過捕捉安裝在無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子位置的霍爾傳感器發(fā)出的脈沖信號，判斷轉(zhuǎn)子位置，并輸出合適的驅(qū)動邏輯電平給驅(qū)動電路，相應(yīng)改變IGBT逆變電路的導(dǎo)通順序，實(shí)現(xiàn)對電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。電機(jī)運(yùn)行過程中，控制單元2中的過壓過流檢測電路和電流檢測電路實(shí)時檢測當(dāng)前系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，如果系統(tǒng)中出現(xiàn)過壓過流現(xiàn)象，則切斷電機(jī)的運(yùn)行。以上實(shí)施例是對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
的說明，而非對本實(shí)用新型的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變換和變化而得到相對應(yīng)的等同的技術(shù)方案，因此所有等同的技術(shù)方案均應(yīng)該歸入本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種聲控直流無刷電機(jī)驅(qū)動器，其特征在于:包括語音單元(1)、控制單元(2)、顯示單元(3)和電源模塊(4);所述的語音單元(1)與控制單元(2)信號電連接；顯示單元(3)與控制單元(2)信號電連接；電源模塊(4)為給系統(tǒng)提供工作電源的模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲控直流無刷電機(jī)驅(qū)動器，其特征在于:所述的語音單元(I)包括麥克風(fēng)、濾波電路、單片機(jī)、功放、喇叭和鍵盤；單片機(jī)設(shè)有2個聲控信號輸出端；麥克風(fēng)通過濾波電路與單片機(jī)信號電連接；鍵盤、功放均分別與單片機(jī)信號電連接；喇叭與功放電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聲控直流無刷電機(jī)驅(qū)動器，其特征在于:所述的控制單元(2)包括DSP、過壓過流檢測電路、驅(qū)動電路、電流檢測電路、霍爾傳感器和IGBT逆變電路；DSP具有第一和第二 I/O端、XINTI端、PWM端、PDPINT端、CAP端和SPI端；過壓過流檢測電路、驅(qū)動電路和電流檢測電路均分別設(shè)有信號輸入端和信號輸出端；霍爾傳感器設(shè)有信號輸出端；IGBT逆變電路設(shè)有電源端、信號輸入端和三相輸出端，IGBT逆變電路的電源端具有正極和負(fù)極，IGBT逆變電路的三相輸出端分別為火線端、零線端和地線端；DSP的第一 I/O端與語音單元(I)的單片機(jī)的一個聲控信號輸出端電連接；DSP的第二 I/O端與語音單元(I)的單片機(jī)的另一個聲控信號輸出端電連接；DSP的SPI端與顯示單元(3)信號電連接；DSP的SINTI端與過壓過流檢測電路的信號輸出端電連接；過壓過流檢測電路的信號輸入端與IGBT逆變電路的電源端的正極電連接；驅(qū)動電路的信號輸入端與DSP的PWM端電連接；驅(qū)動電路的信號輸出端與IGBT逆變電路的信號輸入端電連接；電流檢測電路的信號輸出端與DSP的TOPINT端電連接；電流檢測電路的信號輸入端與IGBT逆變電路的三相輸出端的火線端電連接；IGBT逆變電路的電源端與電源模塊(4)電連接；DSP的CAP端與霍爾傳感器的信號輸出端電連接；使用時，IGBT逆變電路的三相輸出端與無刷直流電機(jī)的三相電源端分別對應(yīng)電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聲控直流無刷電機(jī)驅(qū)動器，其特征在于:所述的單片機(jī)的型號為SPCE061A ；DSP的型號為TMS320F2806 ;驅(qū)動電路為型號IR2110的驅(qū)動器。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種聲控直流無刷電機(jī)驅(qū)動器，包括語音單元、控制單元、顯示單元和電源模塊；語音單元與控制單元信號電連接；顯示單元與控制單元信號電連接；電源模塊給系統(tǒng)提供工作電源；語音單元包括麥克風(fēng)、濾波電路、單片機(jī)、功放、喇叭和鍵盤；控制單元包括DSP、過壓過流檢測電路、驅(qū)動電路、電流檢測電路、霍爾傳感器和IGBT逆變電路。本實(shí)用新型能夠通過語音指令實(shí)現(xiàn)對無刷直流電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止等狀態(tài)進(jìn)行控制，電路設(shè)計簡潔，穩(wěn)定性好，語音識別率高且成本較低，可廣泛用于電動自行車、電動汽車、智能機(jī)器人及工業(yè)控制等使用場合，適用性強(qiáng)。
文檔編號H02P7/28GK203119825SQ20132003736
公開日2013年8月7日 申請日期2013年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月21日
發(fā)明者倪福銀, 沃松林 申請人:江蘇理工學(xué)院