一种用于电机控制的电流采样电路的制作方法

本实用新型涉及电子技术领域，尤其是一种用于电机控制的电流采样电路。

背景技术：

在电机控制技术中，出于安全的考虑，需要实现闭环控制。尤其是一些家用产品，例如儿童升降桌，其对安全的要求较高。以儿童升降桌为例，要实现闭环控制需要检测电机的工作状态和工作电流。但是如果采用传感器的方案来实现闭环控制，会产生较高的成本，对于产品价值不高的家用产品来说，会增加不少成本。尤其是如果还需要增设其他传感器来采样如温度等数据以保证电机的可靠性时，成本会进一步增加。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于：提供一种成本低的用于电机控制的电流采样电路。

本实用新型所采取的技术方案是：

一种用于电机控制的电流采样电路，包括偏置电路、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第一运算放大器，所述第一电阻与被采样电机串联，所述第一电阻的第一端和第二电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端和第三电阻的第一端均接地，所述第二电阻的第二端和偏置电路的输出端均与第一运算放大器的正相输入端连接，所述第三电阻的第二端与第四电阻的第一端均与第一运算放大器的反相输入端连接，所述第四电阻的第二端与第一运算放大器的输出端连接。

进一步，还包括第一电容和第二电容，所述第一电容连接在第一运算放大器的正相输入端和地之间，所述第二电容与第四电阻并联。

进一步，所述偏置电路为第一电压跟随器。

进一步，所述第一电压跟随器包括第二运算放大器、第七电阻和第八电阻，所述第二运算放大器的输出端分别与自身的反相输入端以及第一运算放大器的正相输入端连接，所述第七电阻的第一端和第八电阻的第一端均与第二运算放大器的正相输入端连接，所述第七电阻的第二端与电源正极连接，所述第八电阻的第二端与第二运算放大器的电源负极输入端连接。

进一步，所述第一电压跟随器还包括第三电容、第四电容和第五电容，所述第三电容连接在第二运算放大器的输出端与第八电阻的第二端之间，所述第四电容与第八电阻并联，所述第五电容连接在第七电阻的第二端与第八电阻的第二端之间。

进一步，还包括第二电压跟随器，所述第二电压跟随器与第一运算放大器的输出端连接。

进一步，所述第二电压跟随器包括第五电阻、第六电阻、第六电容、第七电容和第三运算放大器，所述第五电阻的第一端与第一运算放大器的输出端连接，所述第五电阻的第二端、第六电阻的第一端均与第六电容的第一端连接，所述第六电阻的第二端和第七电容的第一端均与第三运算放大器的正相输入端连接，所述第六电容的第二端和第七电容的第二端均接地，所述第三运算放大器的输出端与自身的反相输入端连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过第一电阻进行电流采样，并将加载在第一电阻上的电压进行放大，从而为处理器提供一个采样电压，本实用新型还增设了偏置电路，使得电路在使用单电源的情况下能够测出电机在停机时产生的反相电流，本实用新型设计简单，所采用的元器件价格低，大大降低了本实用新型的设计成本。

附图说明

图1为本实用新型的一种具体实施例的电路原理图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体的实施例对本实用新型进行进一步的说明。

参照图1，一种用于电机控制的电流采样电路，包括偏置电路、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第一运算放大器U1，所述第一电阻R1与被采样电机串联，即第一电阻R1上流过流经被采样电机的电流Io，所述第一电阻R1的第一端和第二电阻R2的第一端连接，所述第一电阻R1的第二端和第三电阻R3的第一端均接地GND，所述第二电阻R2的第二端和偏置电路的输出端均与第一运算放大器U1的正相输入端连接，所述第三电阻R3的第二端与第四电阻R4的第一端均与第一运算放大器U1的反相输入端连接，所述第四电阻R4的第二端与第一运算放大器U1的输出端连接。

在电机工作时，根据其工作状态的不同，流经电机的电流可以从0变为10A，部分微小电流在第一电阻上产生的电压可能较小，在复杂的电磁环境中难以被检测，此外在电机停机时，由于电极中存在线圈，其会产生反向电流，即与电流Io方向相反的电流。因此，在本实施例中增设偏置电路以提供偏置电压，一方面可以提升第一运算放大器的抗干扰能力，以便于检测出微小电流。同时增设偏置电路可以使得本电路在不采用双电源的情况下可以检测出反向电流。

本实施例的工作原理为：当电流Io流经第一电阻R1时，会在第一电阻R1上产生电压，加载在电阻R1上的电压分别进入到第一运算放大器U1的正相输入端和反相输入端，其中，第一运算放大器U1会将加载第一电阻R1上的电压放大X倍，其中，X为第四电阻R4的阻值与第二电阻R2的阻值之比。在本实施例中，处理器获取第一运算放大器U1的输出电压，经过ADC接口进行采样，然后对采样数据进行处理后实现闭环控制。

当电机停机时，由于电机存在线圈会产生反向电流，此时，反向电流会导致第一运算放大器U1输出一个低于偏置电路所提供的偏置电压的电压值。因此处理器可以根据电压值的大小来确定电机是否停机。

参照图1，作为优选的实施例，还包括第一电容C1和第二电容C2，所述第一电容C1连接在第一运算放大器U1的正相输入端和地GND之间，所述第二电容C2与第四电阻R4并联。增设第一电容C1可以过滤干扰。增设第二电容C2可以起到整形和稳定输出信号的作用。

作为优选的实施例，所述偏置电路为第一电压跟随器。采用电压跟随器来实现偏置电路，可以为第一运算放大器可以实现电压的缓冲和隔离。

参照图1，作为优选的实施例，所述第一电压跟随器包括第二运算放大器U2、第七电阻R7和第八电阻R8，所述第二运算放大器U2的输出端分别与自身的反相输入端以及第一运算放大器U1的正相输入端连接，所述第七电阻R7的第一端和第八电阻R8的第一端均与第二运算放大器U2的正相输入端连接，所述第七电阻R7的第二端与电源正极3.3V连接，所述第八电阻R8的第二端与第二运算放大器U2的电源负极输入端连接。

在本实施例中，所述第七电阻R7和第八电阻R8的阻值相同，因此本实施例所提供的偏置电压为1.65V。

参照图1，作为优选的实施例，所述第一电压跟随器还包括第三电容C3、第四电容C4和第五电容C5，所述第三电容C3连接在第二运算放大器U2的输出端与第八电阻R8的第二端之间，所述第四电容C4与第八电阻R8并联，所述第五电容C5连接在第七电阻R7的第二端与第八电阻R8的第二端之间。

参照图1，作为优选的实施例，还包括第二电压跟随器，所述第二电压跟随器与第一运算放大器U1的输出端连接。本实施例增设了第二电压跟随器，可以为第一运算放大器U1提供一个低阻态的输出，减少电机电流信号干扰。

参照图1，作为优选的实施例，所述第二电压跟随器包括第五电阻R5、第六电阻R6、第六电容C6、第七电容C7和第三运算放大器U3，所述第五电阻R5的第一端与第一运算放大器U1的输出端连接，所述第五电阻R5的第二端、第六电阻R6的第一端均与第六电容C6的第一端连接，所述第六电阻R6的第二端和第七电容C7的第一端均与第三运算放大器U3的正相输入端连接，所述第六电容C6的第二端和第七电容C7的第二端均接地GND，所述第三运算放大器U3的输出端与自身的反相输入端连接，所述第三运算放大器U3的输出端作为电流采样电路的输出端OUT。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。