在RL78/G13芯片上通过可控硅实现风机调速的一种方法

 

瑞萨的RL78/G13芯片具有高性能、低功耗、外设丰富、易于使用等优点，非常适合在家电领域使用，本文以44pin产品R5F100FC（ROM空间32K）为例介绍一种其在家用空调室内风机调速方面的应用。

家用空调室内风机目前主流产品还是带风速反馈信号的PG电机，基本控制原理如下：

可控硅控制交流电的导通时间来控制后续电路的总功率，从而控制PG电机的转速，这个导通时间是以交流电的过零检测信号为基准来延时的，控制可控硅导通的信号是一个正向的脉冲信号，脉宽一般0.5ms，因为交流过零检测信号是检测交流电过零点的信号，频率是100hz，因此这个控制信号的延时时间的范围是0~9.5ms。同时PG电机一般是带速度反馈信号线的，一般常见的是1脉冲/转和3脉冲/转。

本例中以3脉冲/转为例，这样通过检测电机的实际转速，再与目标转速作比较，从而可以实现闭环控制。

R5F100FC涉及到本应用的功能模块总计有定时器单元、外部中断模块、脉冲计数模块（或脉宽检测模块）、通用IO端口。电机的控制包括三个部分：

电机的启动

运行中的速度控制

电机的停转

其中运行中速度的控制最为典型，启动和停转的控制就是将参数修改一下即可实现，首先介绍运行中的速度控制：

第一步

检测风机的实际转速，这部分可以通过两种方式实现：定时单元的脉宽检测功能和固定时间内的脉冲计数功能，以1200转/分钟为例说明，前一种方法检测相邻脉冲的相同边沿（本例中以下降沿为例）之间的间隔时间，1200转/分钟=20转/秒，即脉冲间隔时间50ms/ 3(因为是3脉冲电机)=16.67ms；后一种方法可以检测固定2秒时间（使用另外的定时器实现）风机反馈脉冲的个数，比如1200转/分钟在2秒内的脉冲个数是1200/60*3*2=120个，本例后续以计数脉冲个数为例说明。相对应的，G13的通用计数单元有7种功能：

1、间隔定时器

2、方波输出

3、外部事件计数器

4、分频器功能

5、输入脉冲间隔的测量

6、输入信号的高/低电平宽度的测量

7、延迟计数器

上面用到了第5个和第3个功能。

第二步

调整脉冲延时时间，100hz的过零检测信号连接到芯片的外部中断引脚，使用下降沿触发，在中断处理程序中启动另外一个计时器，延时tms（0

关于电机的启动，就相当于上述控制过程中实际转速为零，而电机的停转相当于目标速度为零，转速降到某一个阀值时关闭控制引脚输出。

当然，这种控制方案是沿用了旧的方案，也就是从其他芯片移植过来的，其实G13计时器还有更优控制方案，就是使用延迟计数器功能，这种控制方案将在后续文章中介绍。

附：下表是实际方案中过零检测信号和控制信号的波形图，红色信号是过零检测信号，频率100hz，黄色信号是可控硅的控制信号，本图中相对过零检测信号延时8ms。

来源：瑞萨MCU小百科

　　审核编辑：汤梓红