一种风机调速电路

1.本实用新型涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种风机调速电路。


背景技术：

2.随着各种风机应用设备的广泛应用，对风机进行调速必不可少。
3.现有用于风机的调速电路直接串接在交流回路中，需要体积大的直流接触器和耗电大的电位器，且电位器直接接在地热系统。
4.因此，现有的调速电路能耗大、不安全，且存在风机启动性能差的问题。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种风机调速电路。
6.本实用新型提供一种风机调速电路，包括：第一电路、第二电路、第三电路和第四电路；所述第三电路的输入端接收由第一电路输出的第一信号和第二电路输出的第二信号；所述第三电路将第三信号发送至所述第四电路的输入端；所述第三信号是所述第三电路比较所述第一信号和所述第二信号生成的；所述第四电路根据所述第三信号控制风机的转速。
7.根据本实用新型提供的一种风机调速电路，所述第三电路包括：电阻r14、电阻r8、电阻r6、电压比较器u1b、极管q1和电阻r10；所述电压比较器u1b的5号引脚作为正向端，同时连接所述电阻r8的一端和电阻r6的一端；所述电阻r8的另一端构成所述第三电路的一个输入端，连接所述第一电路的输出端；所述电阻r6的另一端同时连接所述电压比较器u1b的7号引脚、上拉电阻r5的一端和所述三极管q1的2号引脚；所述上拉电阻r5的另一端同时连接电容c1的一端、所述三极管q1的1号引脚和第二电源的正极；所述电容c1的另一端接地处理；所述电压比较器u1b的6号引脚作为反向端，连接所述电阻r14的一端，所述电阻r14的另一端构成所述第三电路的另一输入端，连接所述第二电路的输出端；所述三极管q1的3号引脚连接所述电阻r10的一端，所述电阻r10的另一端构成所述第三电路的输出端。
8.根据本实用新型提供的一种风机调速电路，所述第四电路包括：光电耦合器u2、电阻r12、双向可控硅q2、电阻r15、电阻r18和电阻r13和电容c3；所述光电耦合器u2的1号引脚和所述电阻r12的一端连接，构成所述第四电路的输入端；所述电阻r12的另一端和所述光电耦合器u2的2号引脚均接地处理；所述光电耦合器u2的6号引脚同时连接第一电源的正极、所述双向可控硅q2的2号引脚、所述电阻r13的一端；所述光电耦合器u2的4号引脚连接所述电阻r15的一端；所述电阻r15的另一端同时连接所述双向可控硅q2的3号引脚和所述电阻r18的一端；所述电阻r18的另一端同时连接所述双向可控硅q2的1号引脚、所述电容c3的一端，构成所述第四电路的输出端；所述电容c3的另一端连接所述电阻r13的另一端。
9.根据本实用新型提供的一种风机调速电路，所述第二电路包括：滤波电路；所述滤波电路接收由中央处理器的信号输出接口输出的脉冲宽度调制信号；所述滤波电路的输出端构成所述第二电路的输出端。
10.根据本实用新型提供的一种风机调速电路，所述第一电路包括：过零检测电路和锯齿波形成电路；所述过零检测电路的输入端接收由所述第一电源发送的电压信号；所述锯齿波形成电路的输入端接收由所述过零检测电路输出的直流信号；所述锯齿波形成电路将所述第一信号输出至所述第二电路；所述第一信号为锯齿波信号。
11.根据本实用新型提供的一种风机调速电路，所述过零检测电路包括：限流电阻r1、全桥电路d1、光电耦合器op1和上拉电阻r3；所述全桥电路d1的1号引脚连接所述光电耦合器op1的1号引脚；所述全桥电路d1的2号引脚构成所述过零检测电路的一个输入端，连接所述第一电源的负极；所述全桥电路d1的3号引脚连接所述光电耦合器op1的2号引脚；所述全桥电路d1的4号引脚连接所述限流电阻r1的一端；所述限流电阻r1的另一端构成所述过零检测电路的另一输入端，连接所述第一电源的正极；所述光电耦合器op1的4号引脚连接所述上拉电阻r3的一端，构成所述过零检测电路的输出端；所述上拉电阻r3的另一端连接所述第二电源的正极；所述光电耦合器op1的3号引脚接地处理。
12.根据本实用新型提供的一种风机调速电路，所述锯齿波形成电路包括：所述锯齿波形成电路包括：电压比较器u1a、电阻r2、电阻r11和电阻r4，三极管q3，电阻r9，电容c2；所述电压比较器u1a的2号引脚为反向端，构成所述锯齿波形成电路的输入端；所述电压比较器u1a的3号引脚为正向端，同时连接所述电阻r2的一端、所述电阻r11的一端以及电阻r4的一端；所述电阻r4的另一端同时连接所述三极管q3的2号引脚和所述电压比较器u1a的1号引脚；所述电阻r2的另一端和所述电压比较器u1a的8号引脚，同时连接所述第二电源的正极；所述电阻r11的另一端、所述电压比较器u1a的4号引脚、所述电容c2的一端和所述三极管q3的1号引脚均接地处理；所述三极管q3的3号引脚连接所述电阻r9的一端；所述电阻r9的另一端连接所述第二电源的正极；所述三极管q3的3号引脚连接所述电容c2的另一端，构成所述锯齿波形成电路的输出端。
13.根据本实用新型提供的一种风机调速电路，所述滤波电路包括：电阻r16、电阻r17、电容c4和电容c5；所述电阻r16的一端构成所述滤波电路的输入端，连接所述中央处理器的信号输出接口；所述电阻r16的另一端同时连接所述电阻r17的一端和所述电容c4的一端；所述电阻r17的另一端连接所述电容c5的一端，构成所述滤波电路的输出端；所述电容c4的另一端和所述电容c5的另一端均接地处理。
14.根据本实用新型提供的一种风机调速电路，所述第二信号为直流电压信号；所述第一信号与所述脉冲宽度调制信号的电压相位相同；对于任一时刻的幅值，在所述第一信号高于第二信号的情况下，所述第三信号为高电平；在所述第一信号不高于第二信号的情况下，所述第三信号为低电平。
15.本实用新型提供的风机调速电路，通过控制弱电电路中参考电压的幅值大小，进而实现对强电电路中风机的调速，有良好的起动特性，而且体积小、安全性高，电能损耗大大减少。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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
根据这些附图获得其他的附图。
17.图1是本实用新型提供的风机调速电路的电路图。
具体实施方式
18.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
19.需要说明的是，在本实用新型实施例的描述中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
20.下面结合图1描述本实用新型所提供的风机调速电路。
21.图1是本实用新型提供的风机调速电路的电路图，如图1所示，包括但不限于：
22.第一电路、第二电路、第三电路和第四电路；
23.所述第三电路的输入端接收由第一电路输出的第一信号和第二电路输出的第二信号；
24.所述第三电路将第三信号发送至所述第四电路的输入端；所述第三信号是所述第三电路比较所述第一信号和所述第二信号生成的；
25.所述第四电路根据所述第三信号控制风机的转速。
26.风机可以是单相交流风机，也可以是三相交流风机，在本实用新型后续实施例中均以单相交流风机为例进行说明，其不视为对本实用新型保护范围的限定。
27.第一电源可以为220v单相交流电，其中，第一电源的正极表示为ac220_l，第一电源的负极表示为ac220_n，相应地，第二电源可以为12v直流电源。
28.其中，第三电路将第一信号和第二信号进行比较放大，获取第三信号，作为第四电路的触发信号。第一电路和第四电路中均设有光电隔离器件，以隔离风机调速电路和第一电源，实现弱电与强电的光电隔离，以弱电控强电对风机自动平稳调速。
29.第一信号的周期约为第一电源所提供电压信号周期的一半，相应地，第一信号的频率约为第一电源所提供电压信号的频率的两倍。
30.在风机调速电路运行的过程中，第一信号可以是锯齿波电压信号，第二信号可以
是稳定的直流电压信号，第二信号的电压大小可以通过第二信号的输入进行调节；所述第一信号与所述第二信号的电压相位相同；对于任一时刻的幅值，在所述第一信号高于第二信号的情况下，所述第三信号为高电平；在所述第一信号不高于第二信号的情况下，所述第三信号为低电平。在本实用新型提供的实施例中，幅值为电压信号的幅值。
31.可选地，在图1中，所述第一电路包括：过零检测电路和锯齿波形成电路；所述过零检测电路的输入端接收由所述第一电源发送的电压信号；所述锯齿波形成电路的输入端接收由所述过零检测电路输出的直流信号；所述锯齿波形成电路将所述第一信号输出至所述第二电路；所述第一信号可以是锯齿波信号。
32.锯齿波信号为电压信号，由于锯齿波信号在一个周期内随着时间线性升压，因此，通过调节第二信号的幅值大小，可以导致第三信号的占空比线性变化，进而实现对风机的平稳调速。
33.其中，过零检测电路可以包括：限流电阻r1、全桥电路d1、光电耦合器op1和上拉电阻r3；所述全桥电路d1的1号引脚连接所述光电耦合器op1的1号引脚；所述全桥电路d1的2号引脚构成所述过零检测电路的一个输入端，连接所述第一电源的负极；所述全桥电路d1的3号引脚连接所述光电耦合器op1的2号引脚；所述全桥电路d1的4号引脚连接所述限流电阻r1的一端；所述限流电阻r1的另一端构成所述过零检测电路的另一输入端，连接所述第一电源的正极；所述光电耦合器op1的4号引脚连接所述上拉电阻r3的一端，构成所述过零检测电路的输出端；所述上拉电阻r3的另一端连接所述第二电源的正极；所述光电耦合器op1的3号引脚接地处理。
34.第一电源从全桥电路d1的2号引脚和4号引脚输入电压信号，由于电压信号为单相交流电，具有方向性和两个过零点，故首先通过全桥电路d1对电压信号进行整流，将电压信号的负半周期翻转为正，以整流为脉动直流信号，再经过光电耦合器op1隔离后将过零脉冲信号输出。
35.其中，限流电阻r1能够对第一电源起到限流作用，以避免过大的电流损坏风机调速电路中的元器件。
36.所述锯齿波形成电路可以包括：所述锯齿波形成电路包括：电压比较器u1a、电阻r2、电阻r11和电阻r4，三极管q3，电阻r9，电容c2；所述电压比较器u1a的2号引脚为反向端，构成所述锯齿波形成电路的输入端；所述电压比较器u1a的3号引脚为正向端，同时连接所述电阻r2的一端、所述电阻r11的一端以及电阻r4的一端；所述电阻r4的另一端同时连接所述三极管q3的2号引脚和所述电压比较器u1a的1号引脚；所述电阻r2的另一端和所述电压比较器u1a的8号引脚，同时连接所述第二电源的正极；所述电阻r11的另一端、所述电压比较器u1a的4号引脚、所述电容c2的一端和所述三极管q3的1号引脚均接地处理；所述三极管q3的3号引脚连接所述电阻r9的一端；所述电阻r9的另一端连接所述第二电源的正极；所述三极管q3的3号引脚连接所述电容c2的另一端，构成所述锯齿波形成电路的输出端。
37.其中，电阻r2和电阻r11构成分压电路，分压电路的分压点即电压比较器u1a的3号引脚接入端电压为过零基准电压。
38.电压比较器u1a的2号引脚接入过零脉冲信号，当过零脉冲信号高于过零基准电压的情况下，电压比较器u1a的1号引脚作为输出端，输出为低电平。反之，则输出高电平，形成矩形波信号。
39.其中，电阻r4为正反馈电阻，用于按需调整同相端电压，保证电压比较器u1a的输出端电压的稳定，防止抖动。
40.三极管q3为pmos三极管，在电压比较器u1a输出的矩形波信号为低电平期间，其状态为导通状态，此时电容c2上的电荷被快速放掉；在电压比较器u1a输出的矩形波信号为高电平时，其处于截止状态，第二电源一共的12v直流电压通过电阻r9给电容c2缓慢充电，电容c2上的电压逐步升高，形成锯齿波信号。
41.所述第二电路包括：滤波电路；所述滤波电路接收由中央处理器的信号输出接口输出的脉冲宽度调制信号；所述滤波电路的输出端构成所述第二电路的输出端。
42.所述滤波电路可以为两级rc滤波电路，如图1所示，至少包括：电阻r16、电阻r17、电容c4和电容c5；所述电阻r16的一端构成所述滤波电路的输入端，连接所述中央处理器的信号输出接口；所述电阻r16的另一端同时连接所述电阻r17的一端和所述电容c4的一端；所述电阻r17的另一端连接所述电容c5的一端，构成所述滤波电路的输出端；所述电容c4的另一端和所述电容c5的另一端均接地处理。
43.其中，中央处理器(central processing unit，cpu)的信号输出接口输出脉冲宽度调制(pulse width modulation，pwm)信号。
44.本实用新型能通过调整pwm信号的宽度或占空比，对第二信号的幅值进行调压：
45.两级rc滤波电路用于将cpu输出的pwm信号转换成直流电压信号，作为第二信号输出至第三电路。
46.其中，直流电压信号的幅值与pwm信号的占空比成正比。
47.所述第三电路可以包括：电阻r14、电阻r8、电阻r6、电压比较器u1b、极管q1和电阻r10；所述电压比较器u1b的5号引脚作为正向端，同时连接所述电阻r8的一端和电阻r6的一端；所述电阻r8的另一端构成所述第三电路的一个输入端，连接所述第一电路的输出端；所述电阻r6的另一端同时连接所述电压比较器u1b的7号引脚、上拉电阻r5的一端和所述三极管q1的2号引脚；所述上拉电阻r5的另一端同时连接电容c1的一端、所述三极管q1的1号引脚和第二电源的正极；所述电容c1的另一端接地处理；所述电压比较器u1b的6号引脚作为反向端，连接所述电阻r14的一端，所述电阻r14的另一端构成所述第三电路的另一输入端，连接所述第二电路的输出端；所述三极管q1的3号引脚连接所述电阻r10的一端，所述电阻r10的另一端构成所述第三电路的输出端。
48.电容c1的正极接入第二电源的正极，电容c1的负极接地，能够对第二电源进行稳压。
49.第三电路比较第一信号的幅值与第二信号的幅值，由于第一信号仅与第一电源的电压特性相关，可以视为固定不变，因此，在第二信号的幅值不同的情况下，所获取到的第三信号的占空比也会不同。
50.第一信号通过电阻r8施加在u1b的同相端，第二信号通过电阻r14施加在u1b的反相端，当第一信号的幅值高于第二信号的幅值时，电压比较器u1b的7号引脚输出高电平，反之输出低电平，故电压比较器u1b的7号引脚输出的信号为矩形波，矩形波通过三极管q1产生具有较大驱动能力的第三信号，驱动第四电路。
51.所述三极管q1为一种共发射极模式的三极管。
52.所述第四电路包括：光电耦合器u2、电阻r12、双向可控硅q2、电阻r15、电阻r18和
电阻r13和电容c3；所述光电耦合器u2的1号引脚和所述电阻r12的一端连接，构成所述第四电路的输入端；所述电阻r12的另一端和所述光电耦合器u2的2号引脚均接地处理；所述光电耦合器u2的6号引脚同时连接第一电源的正极、所述双向可控硅q2的2号引脚、所述电阻r13的一端；所述光电耦合器u2的4号引脚连接所述电阻r15的一端；所述电阻r15的另一端同时连接所述双向可控硅q2的3号引脚和所述电阻r18的一端；所述电阻r18的另一端同时连接所述双向可控硅q2的1号引脚、所述电容c3的一端，构成所述第四电路的输出端；所述电容c3的另一端连接所述电阻r13的另一端。
53.对于第一电源输出的电压信号，第四电路在每半个交流电压周期中的导通持续时间随着第三信号的占空比的不同而不同，故风机在整个工作时间内的平均电压也不同，进而起到对风机调速的作用。
54.在第三信号的电压状态为高电平的情况下，光电耦合器u2的6号引脚和4号引脚之间导通，使得第一电源的正极输出的电压信号通过电阻r15向双向可控硅q2的3号引脚施加触发电压，使得双向可控硅q2的2号引脚和1号引脚之间导通，风机m得电；在第三信号由高电平转为低电平的时刻，由于第三信号的周期约为第一电源的电压信号的一半，此时第一电源的电压信号过零点，双向可控硅q2截止，双向可控硅q2在第三信号为低电平的时段内持续截止，导致风机m持续失电，直至第三信号转为高电平，双向可控硅q2重新导通，风机m才重新得电。
55.传统的风机调速依赖手动调节，无法实现自动控制，而本实用新型提供的风机调速电路，在对风机进行调速的过程中，通过cpu控制pwm信号的占空比，以调节第二信号的幅值，进而影响第三信号的占空比，第三信号的占空比在第四电路中决定了双向可控硅q2从截止到导通的时长，双向可控硅q2从截止到导通的时长内风机m不得电，会影响风机m的转速，最终实现对风机m的自动控制。
56.由于可控硅的特性，在第一电源的电压信号过零时刻自动关闭，然后等到下个触发时刻再次导通。由电阻r13、电容c3组成斩波元件保护，吸收双向可控硅q2关断瞬间风机m的反感应电动势，防止双向可控硅q2被击穿，以实现对电路的保护。
57.本实用新型提供的风机调速电路，通过控制弱电电路中参考电压的幅值大小，进而实现对强电电路中风机的调速，有良好的起动特性，而且体积小、安全性高，电能损耗大大减少。
58.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
59.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。