专利名称：基于桥式伺服控制的直流电动机转速控制电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种直流电动机转速控制电路，具体涉及一种基于桥式伺服控制的直流电动机转速控制电路。
背景技术：
微型电动机控制技术，对于音响设备等小型装置的品质和经济性的影响越来越显著。而要制作微型电动机就要求其转速控制电路越简单越好，因此我设计了这种可以利用电动机自身的特性来进行转速的检测与控制的电路，而不必设置其他转速传感器来检测转速，不仅减小了装置的体积，而且还能获得良好的经济效益。但是从日常生活中我们就能发现，由于电动机自身的构造和特性它一定会产生一定的热量，尤其当其加了负载以后温度会更高，虽然随着科技水平的不断提高，电动机工作时产生的温度有所降低，但基于人们对其产品的要求越来越高，这种影响就一定不能忽视。而且现如今的很多音响设备等小型装置随着科技的进步，和人们生活的日常需求还需要加入很多其他的实用功能。这样就会不可避免要加入很多芯片和辅助装置，无形中又在设备内部增加了很多热量，使电路板的温度升高，这样就会影响整个电路的工作精确度和产品的稳定性
实用新型内容
为了实现电动机转速的稳定性控制，而且还要考虑装置体积要尽量小的需求，并减小温度对电路稳定性的影响，从而最大限度的提高整个装置的稳定性的技术问题，本实用新型提供了一种基于桥式伺服控制的直流电动机转速控制电路，包括电阻凡、电阻R2、电阻尺3、可变电阻R2、电阻R5、三极管02、电阻Re、电阻R7、运算放大器、电阻R8、电阻R9、电阻R1Q、三极管Q1、电源E1、温控直流电压源E2和电源Eb，其中电源Eb的正极接三极管Q2的射极和三极管Q1的集电极，电源Eb的负极接地；三极管Q2的集电极分别连接电阻R1的一端和电阻&的一端；电阻R1的另一端分别连接可变电阻R2的一端、电源E1的负极和可变电阻器VR的一端；可变电阻R2的划片接地；可变电阻器VR的另一端和电源￡:的正极相连，可变电阻器VR的划片接电阻R6的一端，电阻R6的另一端同时接电阻R8的一端和运算放大器的反相输入端；电阻R3的另一端同时接直流电动机的一端和电阻R7的一端，直流电动机的另一端接地，电阻R7的另一端接运算放大器的同相输入端；运算放大器的输出端接电阻R9的一端，电阻R9的另一端接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极分别连接电阻Rltl的一端和温控直流电压源E2的负极；电阻Rltl的另一端接地；温控直流电压源E2的正极同时接电阻R5的一端和电阻R8的另一端；电阻R5的另一端接三极管Q2的基极；其中，三极管Q1为NPN型，三极管Q2为PNP型。本实用新型的有益效果是实现了电动机转速的稳定性控制，而且满足装置体积要尽量小的需求，并有效减小温度对电路稳定性的影响，从而最大限度的提高整个装置的稳定性。
图1为桥式电路的构成图；图2为桥式伺服控制电路的构成原理图；图3为基于桥式伺服控制的直流电动机转速控制电路。
具体实施方式
一台实际直流电动机可以用包括电枢电阻Ra和反电动势源E。的等效电路来表示。因此，包括电动机在内的桥式电路如图1所示。桥式电路构成时，桥臂电阻的参数值应满足如下比例条件，即R1: R2=R3: Ra,这样才能保证电动机转速为零时，桥式电路的输出电压Eab亦为零。当电动机旋转时，电动机将感应出与转速成比例的反电动势E。，桥式电路的输出电压Eab也将与反电动势E。(即与电动机转速)成比例变化。这样一来，就可以利用Eab作为转速信号，来对电动机的转速进行控制了。当电动机的负载变动时，要想使电动机的转速保持一定，只要让桥式电路的输出电压Eab自动保持一定就可以了。为此，可以采用自动调节电动机的电源电压等手段，把桥式电路构造成一个桥式伺服控制系统。图2说明了构造桥式伺服控制系统的基本思路。由于电动机的转速N与反电动势E。成正比，在设定电动机转速时，应该用一个相应的电压来模拟地表示这个转速设定值，这个电压称为转速设定基准电压，简称为设定电压，如图2中的Ek所示。将设定电压Ek设置在桥臂R1，R2 —侧，图2中同时标出了 Ek的极性。桥式伺服控制电路应能自动调节电源电压Eb，使桥臂输出电压始终保持Eab=O,这时应有EcZEk= (R1+R2) /R10由于桥臂参数R1和R2的电阻值已经确定，因此如果事先设定好了 Ek值，则反电动势E。就是确定的，也就是说，电动机的转速N就被确定了。如果Ek不变，转速N就会稳定不变，这样一来就达到了稳定电动机转速的目的。改变设定电压Ek的大小，电动机的转速N也会随之改变，从而可以达到调节电动机转速的目的。图3为基于上述原理而构成的本实施例的直流电动机桥式伺服控制电路。图3中包括I区域:功率放大电路，由三极管Q2和电阻R5组成；II区域:基准电压设定电路，由电源E1和可变电阻器VR组成JII区域:比较放大电路，由电阻R6、R7、R8、R9和比较放大器组成；IV区域:减小温漂电路，由三极管Q1和温控直流电压源E2组成；还包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、可变电阻R2、电阻Rltl和电源Eb。图3中各个元件的连接关系如下:电源Eb的正极接PNP型三极管Q2的射极和NPN型三极管Q1的集电极，电源Eb的负极接地。从三极管Q2的集电极分出两条支路，一条接电阻R1的一端，另一条接电阻R3的一端。从电阻R1的另一端再分出两条支路，一条接可变电阻R2的一端，R2的划片接地，另一条同时接电源E1的负极和可变电阻器VR的一端，可变电阻器VR的另一端和电源E1的正极相连，VR的划片接电阻R6的一端，R6的另一端同时接电阻R8的一端和比较放大器的反相输入端。电阻R3的另一端同时接直流电动机的一端和电阻&的一端，直流电动机的另一端接地，电阻R7的另一端接比较放大器的同相输入端。比较放大器的输出端接电阻R9的一端，电阻R9的另一端接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极分出两条支路，第一条支路接电阻Rltl的一端，电阻Rltl的另一端接地，第二条支路接温控直流电压源E2的负极,E2的正极同时接电阻R5的一端和电阻R8的另一端。电阻R5的另一
端接三极管Q2的基极。本实施例中各主要元器件的参考值A1=SOOQ, R2=IkQ, R3=5 Q ,电动机内阻Ra=IO Q，R5=2.2k Q，R6=Ik Q，R7=Ik Q，R8=500 Q，R9=150 Q，R10=Ik Q，VR 最大阻值为 Ik Q，E1=BV, Eb= 12Vo本实施例中，电动机转速设定用的基准电压为E1，利用可变电阻器VR作为分压器，用来获得转速设定电压Ek。运算放大器的作用是，首先将经VR分压后的设定信号电压Ek与电动机的反电动势E。进行比较，然后对比较后的偏差信号Eab进行放大，并作为驱动信号对功率晶体管Q2 (PNP型)进行控制，以便对电动机的供电电压进行调节。晶体管Q1 (NPN型)的输出端接了一个受温度控制的直流电压源E2,而且当晶体管Q1的集电极静态电位Ucq变化时，E2始终与之保持相等，那么输出信号中就只有输入信号作用的部分了，而与静态电位Ucq及其温度漂移毫无关系。该电路调试时，首先在电动机空载运行的情况下，对三极管Q2施加适当的偏置电压，使Eab=0。然后给电动机加上负载。加载后电动机的转速将有所下降，当然反电动势E。也将随之减小。这时由于运算放大器的输出电平降低，使用于功率控制的三极管Q2的管压降减小、电流增大，而桥式电路两端的电压增高，电动机的转速也随之回升，直至Eab=O,这时，电动机将稳定运行在Ek所设定的转速上。若改变转速设定电压Ek，则控制系统的动作过程与上述过程相同。若调节可变电阻器VR，使转速设定电压Ek降低，这时，运算放大器输入端的Eab=O的关系遭到破坏，显然放大器的输出电平将提高，使三极管Q2向桥式电路所提供的电功率相应减小，桥式电路两端的电压降低，电动机的转速也将随之降低。当然，电动机的反电动势E。也将按比例减小,直至Eab=O,这时，电动机反电动势的大小应最终满足比例关系EcZEk=O^R2VR1,电动机也将稳定运行在降低 了的Ek所设定的较低转速上。
权利要求1.一种基于桥式伺服控制的直流电动机转速控制电路，包括电阻Rp电阻R2、电阻R3、可变电阻R2、电阻R5、三极管Q2、电阻R6、电阻R7、运算放大器、电阻R8、电阻R9、电阻R1(l、三极管Q1、电源E1、温控直流电压源E2和电源Eb，其特征在于: 电源Eb的正极接三极管Q2的射极和三极管Q1的集电极，电源Eb的负极接地；三极管Q2的集电极分别连接电阻札的一端和电阻R3的一端；电阻R1的另一端分别连接可变电阻R2的一端、电源E1的负极和可变电阻器VR的一端；可变电阻R2的划片接地； 可变电阻器VR的另一端和电源E1的正极相连，可变电阻器VR的划片接电阻R6的一端，电阻R6的另一端同时接电阻R8的一端和运算放大器的反相输入端；电阻R3的另一端同时接直流电动机的一端和电阻R7的一端，直流电动机的另一端接地，电阻R7的另一端接运算放大器的同相输入端； 运算放大器的输出端接电阻R9的一端，电阻R9的另一端接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极分别连接电阻Rltl的一端和温控直流电压源E2的负极；电阻Rltl的另一端接地；温控直流电压源E2的正极同时接电阻R5的一端和电阻R8的另一端；电阻R5的另一端接三极管Q2的基极； 其中，三极管Q1 SNPN型，三极管Q2 SPNP型。
专利摘要本实用新型提供一种基于桥式伺服控制的直流电动机转速控制电路，包括若干电阻、可变电阻器、三极管、比较放大器和直流电压源；本实用新型利用由桥式电路构造而成的桥式伺服控制系统，在设定电动机转速时，用设定电压来模拟地表示转速设定值，如果设定电压值不变，转速N也稳定不变，从而达到了稳定电动机转速的目的。通过改变设定电压的大小，电动机的转速N也随之改变，从而达到调节电动机转速的目的。本实用新型实现了电动机转速的稳定性控制，而且满足装置体积要尽量小的需求，并有效减小温度对电路稳定性的影响，从而最大限度的提高整个装置的稳定性。
文档编号H02P7/28GK203039631SQ20132000557
公开日2013年7月3日 申请日期2013年1月6日 优先权日2013年1月6日
发明者呼艳生, 梁国文, 王启银, 赵睿 申请人:山西省电力公司大同供电分公司, 国家电网公司