技术领域
[0001] 本实用新型涉及直流电机驱动器领域，具体涉及一种声控直流无刷电机驱动器。
相关背景技术
[0002] 随着当代工业的快速发展，电动机作为执行装置，在生产和生活中发挥的作用已越来越大。目前应用较为广泛的电机一般为同步电机、异步电机和直流电机，相比较而言，同步电机有调速困难、不易控制等不足，异步电机有启动困难、功率因数低等缺点，而直流电机具有机械特性好、易调速等优点，而随着直流无刷电机的诞生与发展，采用电子换向器解决了传统直流电机采用机械换向而产生机械摩擦、火花等问题，使得无刷直流电机在各类应用中得以广泛使用。直流无刷电机使用过程中需要相应的控制器进行控制，常见的控制器有采用微处理器（MCU）、专用集成电路（ASIC）、数字信号处理器（DSP）的三种控制器，该三种控制器均不具有语音控制功能，使用不够方便。实用新型内容
[0003] 本实用新型的目的是：克服现有技术的不足，提供一种电路结构简单、工作稳定性好、语音识别率高且成本较低的声控直流无刷电机驱动器。
[0004] 本实用新型的技术方案是：本实用新型的声控直流无刷电机驱动器，其结构特点是：包括语音单元、控制单元、显示单元和电源模块；上述的语音单元与控制单元信号电连接；显示单元与控制单元信号电连接；电源模块为给系统提供工作电源的模块。
[0005] 进一步的方案是：上述的语音单元包括麦克风、滤波电路、单片机、功放、喇叭和键盘；单片机设有2个声控信号输出端；麦克风通过滤波电路与单片机信号电连接；键盘、功放均分别与单片机信号电连接；喇叭与功放电连接。
[0006] 进一步的方案是：上述的控制单元包括DSP、过压过流检测电路、驱动电路、电流检测电路、霍尔传感器和IGBT逆变电路；DSP具有第一和第二I/O端、XINTI端、PWM端、PDPINT端、CAP端和SPI端；过压过流检测电路、驱动电路和电流检测电路均分别设有信号输入端和信号输出端；霍尔传感器设有信号输出端；IGBT逆变电路设有电源端、信号输入端和三相输出端，IGBT逆变电路的电源端具有正极和负极，IGBT逆变电路的三相输出端分别为火线端、零线端和地线端；DSP的第一I/O端与语音单元的单片机的一个声控信号输出端电连接；DSP的第二I/O端与语音单元的单片机的另一个声控信号输出端电连接；DSP的SPI端与显示单元信号电连接；DSP的SINTI端与过压过流检测电路的信号输出端电连接；过压过流检测电路的信号输入端与IGBT逆变电路的电源端的正极电连接；驱动电路的信号输入端与DSP的PWM端电连接；驱动电路的信号输出端与IGBT逆变电路的信号输入端电连接；电流检测电路的信号输出端与DSP的PDPINT端电连接；电流检测电路的信号输入端与IGBT逆变电路的三相输出端的火线端电连接；IGBT逆变电路的电源端与电源模块电连接；DSP的CAP端与霍尔传感器的信号输出端电连接；使用时，IGBT逆变电路的三相输出端与无刷直流电机的三相电源端分别对应电连接。
[0007] 进一步的方案还有：上述的单片机的型号为SPCE061A；DSP的型号为TMS320F2806；驱动电路为型号IR2110的驱动器。
[0008] 本实用新型具有积极的效果：（1）本实用新型的声控直流无刷电机驱动器，能够通过语音指令实现对直流无刷电机的正转、反转和停止的工作状态进行控制，电路设计简洁，稳定性好，语音识别率高且成本较低。（2）本实用新型的声控直流无刷电机驱动器，还设有辅助用的按键，当不用语音控制时，可通过操作按键控制电机的运行。（3）本实用新型的声控直流无刷电机驱动器，可广泛用于电动自行车、电动汽车、智能机器人及工业控制等使用场合，适用性强。
具体实施方式
[0015] 下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
[0016] （实施例1）
[0017] 见图1，本实施例的声控直流无刷电机驱动器，主要由语音单元1、控制单元2、显示单元3和电源模块4组成。
[0018] 语音单元1由麦克风、滤波电路、单片机、功放、喇叭和键盘组成。键盘包括重新训练按键。
[0019] 本实施例中，单片机优选型号为SPCE061A的集成芯片，选择单片机的IOB8和IOB9端为单片机的2个声控信号输出端；麦克风通过滤波电路与单片机信号电连接；键盘、功放均分别与单片机信号电连接；喇叭与功放电连接。
[0020] 控制单元2主要由DSP（数字信号处理器）、过压过流检测电路、驱动电路、电流检测电路、霍尔传感器和IGBT逆变电路组成。本实施例中，驱动电路优选型号为IR2110的驱动器；DSP优选型号为TMS320F2806的DSP，该DSP至少具有第一和第二I/O端、XINTI端、PWM端、PDPINT端、CAP端和SPI端；过压过流检测电路、驱动电路和电流检测电路均分别设有信号输入端和信号输出端；霍尔传感器设有信号输出端；IGBT逆变电路设有电源端、信号输入端和三相输出端，IGBT逆变电路的电源端具有正极和负极，IGBT逆变电路的三相输出端分别为火线端、零线端和地线端。
[0021] DSP的第一I/O端与语音单元1的单片机的一个声控信号输出端（IOB8端）电连接；DSP的第二I/O端与语音单元1的单片机的另一个声控信号输出端（IOB9端）电连接；DSP的SPI端与显示单元3信号电连接；DSP的SINTI端与过压过流检测电路的信号输出端电连接；过压过流检测电路的信号输入端与IGBT逆变电路的电源端的正极电连接；驱动电路的信号输入端与DSP的PWM端电连接；驱动电路的信号输出端与IGBT逆变电路的信号输入端电连接；电流检测电路的信号输出端与DSP的PDPINT端电连接；电流检测电路的信号输入端与IGBT逆变电路的三相输出端的火线端电连接；IGBT逆变电路的电源端与电源模块4电连接；DSP的CAP端与霍尔传感器的信号输出端电连接；使用时，IGBT逆变电路的三相输出端与无刷直流电机的三相电源端分别对应电连接。霍尔传感器安装在无刷直流电机的转子上。
[0022] 电源模块4还向语音单元1及显示单元3提供工作电源。
[0023] 显示单元3用于显示电机的运行状态。
[0024] 见图2和图3，单片机进行语音识别的主程序流程主要包括四大部分：初始化、训练、识别和重训操作。初始化操作将单片机的IOB8和IOB9分别设置为声控信号输出端，用以向控制单元2的DSP输出控制信号进而控制无刷直流电机；训练部分完成建立语音模型的工作：程序一开始判断语音单元1是否被训练过，如果没有训练过则要求对其进行训练，经训练后将训练的模型存储到单片机的闪存（Flash）中，在以后使用时不需要重新训练；训练成功后或原就训练过的语音信号进入下一步的识别模式中。
[0025] 语音识别主要分为“训练”和“识别”两个阶段。在训练阶段，DSP对采集到的语音样本进行分析处理，从中提取出语音特征信息，建立一个特征模型；在识别阶段，DSP对采集到的语音样本进行类似的分析处理，提取出语音的特征信息，然后将这个特征信息模型与已有的特征模型进行对比，如果二者达到了一定的匹配度，则输入的语音被识别。
[0026] 进入识别部分时，如果辨识结果是名字，停止当前的动作并进入待命状态，然后等待动作命令。如果辨识结果为正转、反转等动作指令时，语音单元1向控制单元2发出相应的信号，由控制单元2执行相应动作，在运动运行过程中可以通过呼叫“名字”的指令使电机停止运行，如图4所示。
[0027] 重训操作部分用于当前次语音训练不成功时的重新训练，重训操作部分由键盘中的重新训练按键控制，一旦检测到此键按下，则开始重新语音训练。
[0028] 控制单元2中的DSP负责处理采集到的数据和发送控制命令。DSP通过捕捉安装在无刷直流电机转子位置的霍尔传感器发出的脉冲信号，判断转子位置，并输出合适的驱动逻辑电平给驱动电路，相应改变IGBT逆变电路的导通顺序，实现对电机转速的控制。电机运行过程中，控制单元2中的过压过流检测电路和电流检测电路实时检测当前系统的运行状态，如果系统中出现过压过流现象，则切断电机的运行。
[0029] 以上实施例是对本实用新型的具体实施方式的说明，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化而得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应该归入本实用新型的专利保护范围。
