一种基于电动床无传感直流有刷电机恒转速控制单元的制作方法

本实用新型涉及电机控制技术领域，具体为一种基于电动床无传感直流有刷电机恒转速控制单元。

背景技术：

现市场上的机械调速执行器主要是通过复杂的机械结构来实现，成本相对较低，但存在反应滞后、结构复杂等可靠性问题；而市场上大多电子调速执行器通过采集转速信号，来控制电机转速的处理方式都极度复杂，所用电路电子元件多，控制复杂，成本很高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于电动床无传感直流有刷电机恒转速控制单元，以解决上述背景技术中提出的问题。所述基于电动床无传感直流有刷电机恒转速控制单元具有控制电路简单可靠，便于生产、使得总成本降低。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于电动床无传感直流有刷电机恒转速控制单元，包括第一HVIC、第二HVIC和MCU，所述第一HVIC的引脚中的两个分别连接有N沟道开关MOS管Q1和N沟道开关MOS管Q3的栅极，所述第二HVIC的引脚中的两个分别连接有N沟道开关MOS管Q2和N沟道开关MOS管Q4的栅极，所述N沟道开关MOS管Q1、N沟道开关MOS管Q2、N沟道开关MOS管Q3和N沟道开关MOS管Q4依次连接构成回路，且回路的两端加有驱动直流电和电流采样电阻R1，所述第一HVIC的引脚中的另两个分别与MCU的输出端口PWM1H和PWM1L连接，所述第二HVIC的引脚中的另两个分别与MCU的端口PWM2H和PWM2L连接，所述MCU的两个端口分别连接有电阻R14和电阻R13，所述电阻R14连接有运放U1D的输出端，所述运放U1D的输出端与同向输入端接有电阻R20，所述运放U1D的同向输入端并接有电阻R19和电容C4，运放U1D的反向输入端并接有电阻R11和电容C8，所述电阻R13的一端连接有U1C的输出端，所述运放U1C的输出端与同向输入端接有电阻R12，所述运放U1C的同向输入端接有电阻R10和电容C3，且电阻R10接地，所述运放U1C的反向输入端接有电阻R9，且电阻R9接地，所述电容C3与电阻R13并接后与电容C4并接，所述电容C4的并接点与电容C8并接后接地，所述电阻R11连接有运放U1B的输出端，所述运放U1B的输出端与反向输入端连接有电阻R17，所述电阻R17的一端并接有电阻R18，且电阻R18与电容C8并接，所述电阻R17的另一端并接有电阻R8，所述运放U1B的同向输入端与电阻R8之间接入电容C2，所述电容C2的两端并接有电阻R7和电阻R6，且电阻R6一端接地，所述电阻R7和电阻R6并接后与电阻C1连接，所述电阻C1的另一端连接有运放U1A的输出端，所述运放U1A的输出端与反向输入端连接有电阻R5，所述运放U1A的反向输入端连接有电阻R4，且电阻R4与运放U1A负电源引脚接地，所述运放U1A的同向输入端并接有电阻R2和电阻R3，所述电阻R2的另一端连接有总线ICC端，所述电阻R3并接有电阻R16和电阻R15，所述电阻R16与运放U1A正电源引脚连接，所述电阻R15接地，且电阻R15的两端并接有电容C7。

优选的，所述运放U1A、运放U1B、运放U1C和运放U1D均为TVS914型运放器。

优选的，所述第一HVIC和第二HVIC均为半桥驱动集成芯片。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本基于电动床无传感直流有刷电机恒转速控制单元，其中N沟道开关MOS管Q1～N沟道开关MOS管Q4，第一HVIC、第二HVIC为半桥驱动集成芯片，电阻R1为主回路电流采样电阻，再加上MCU处理构成了H桥驱动拓扑单元；电阻R2～电阻R5及电阻R15、电阻R16、电容C7以及运放U1A构成电流信号偏置放大、电容C1、电阻R6组成信号隔直通交处理电路，电阻R7、电容C2构成带通滤波电路，电阻R8、电阻R17以及运放U1B构成微信号放大电路，电阻R11、电容C4构成基波信号滤波电路，电阻R18和电容C8构成深度滤波得到平均值，电阻R19、电阻R20、运放U1D构成滞环比较电路，电阻R14、电容C6构成基波信号滤波至MCU检测口，以上构成电流信号检测以及转速信号生成单元；电阻R9、电阻R10、电阻R12、电阻R13、电容C3、电容C5、运放U1C则构成主回路电流信号放大电路，便于系统过载保护使用，同时少了传感装置使得电机结构简单，便于生产；控制电路简单可靠，使得总成本降低。

附图说明

图1为本实用新型H桥驱动拓扑单元示意图；

图2为本实用新型电流信号检测以及转速信号生成单元示意图；

图3为本实用新型电动床轻载时SPEED-S波形示意图；

图4为本实用新型电动床满载时SPEED-S波形示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。

请参阅图1-4，本实用新型提供一种技术方案：

一种基于电动床无传感直流有刷电机恒转速控制单元，包括第一HVIC、第二HVIC和MCU，第一HVIC和第二HVIC均为半桥驱动集成芯片，第一HVIC的引脚中的两个分别连接有N沟道开关MOS管Q1和N沟道开关MOS管Q3的栅极，第二HVIC的引脚中的两个分别连接有N沟道开关MOS管Q2和N沟道开关MOS管Q4的栅极，N沟道开关MOS管Q1、N沟道开关MOS管Q2、N沟道开关MOS管Q3和N沟道开关MOS管Q4依次连接构成回路，且回路的两端加有驱动直流电和电流采样电阻R1，第一HVIC的引脚中的另两个分别与MCU的输出端口PWM1H和PWM1L连接，第二HVIC的引脚中的另两个分别与MCU的端口PWM2H和PWM2L连接。

MCU的两个端口分别连接有电阻R14和电阻R13，电阻R14连接有运放U1D的输出端，运放U1D的输出端与同向输入端接有电阻R20，运放U1D的同向输入端并接有电阻R19和电容C4，运放U1D的反向输入端并接有电阻R11和电容C8，电阻R13的一端连接有U1C的输出端，运放U1C的输出端与同向输入端接有电阻R12，运放U1C的同向输入端接有电阻R10和电容C3，且电阻R10接地，运放U1C的反向输入端接有电阻R9，且电阻R9接地，电容C3与电阻R13并接后与电容C4并接，电容C4的并接点与电容C8并接后接地，电阻R11连接有运放U1B的输出端，运放U1B的输出端与反向输入端连接有电阻R17，电阻R17的一端并接有电阻R18，且电阻R18与电容C8并接，电阻R17的另一端并接有电阻R8，运放U1B的同向输入端与电阻R8之间接入电容C2，电容C2的两端并接有电阻R7和电阻R6，且电阻R6一端接地，电阻R7和电阻R6并接后与电阻C1连接，电阻C1的另一端连接有运放U1A的输出端，运放U1A的输出端与反向输入端连接有电阻R5，运放U1A的反向输入端连接有电阻R4，且电阻R4与运放U1A负电源引脚接地，运放U1A、运放U1B、运放U1C和运放U1D均为TVS914型运放器，运放U1A的同向输入端并接有电阻R2和电阻R3，电阻R2的另一端连接有总线ICC端，电阻R3并接有电阻R16和电阻R15，电阻R16与运放U1A正电源引脚连接，电阻R15接地，且电阻R15的两端并接有电容C7。

其中N沟道开关MOS管Q1～N沟道开关MOS管Q4，第一HVIC、第二HVIC为半桥驱动集成芯片，电阻R1为主回路电流采样电阻，再加上MCU处理构成了H桥驱动拓扑单元；电阻R2～电阻R5及电阻R15、电阻R16、电容C7以及运放U1A构成电流信号偏置放大、电容C1、电阻R6组成信号隔直通交处理电路，电阻R7、电容C2构成带通滤波电路，电阻R8、电阻R17以及运放U1B构成微信号放大电路，电阻R11、电容C4构成基波信号滤波电路，电阻R18和电容C8构成深度滤波得到平均值，电阻R19、电阻R20、运放U1D构成滞环比较电路，电阻R14、电容C6构成基波信号滤波至MCU检测口，以上构成电流信号检测以及转速信号生成单元；电阻R9、电阻R10、电阻R12、电阻R13、电容C3、电容C5、运放U1C则构成主回路电流信号放大电路，便于系统过载保护使用。

通过MCU的PWM1H、PWM1L、PWM2H和PWM2L端口输出全桥PWM信号经过第一HVIC和第二变换分别控制半桥的上下N沟道开关MOS管Q1～N沟道开关MOS管Q4；全桥主回路控制电机绕组的电流经过电阻R1得到对应的电流信号检测以及转速信号生成单元的输入信号；电阻R1产生的电流信号经过运放U1A偏置放大，其中电阻R15和电阻R16位偏置电阻，偏置电压接近为2.5V(此处忽略电阻R2、电阻R3输入回路中的电流对它的影响)；运放U1A放大出的偏置信号经过电容C1、电阻R6隔直通交处理，得到了放大后的因直流电机转子绕组槽间隙效应引起的电流脉动信号；为了去除PWM载波频率对电流信号的影响，通过电阻R7、电容C2组成滤除载波频率信号的滤波电路，此时由于得到的信号相对电压幅值以及信号能力还比较弱，因此再经过运放U1B的放大得到较强信号；运放U1B输出的信号经过电阻R11、电容C4二次滤波得到系统所需要的基波信号源；再由电阻R18和电容C8组成深度滤波得到平均信号源(即得到基波信号的中心值)，这样可便于基波信号和其比较；最后再由电阻R19、电阻R20、运放U1D构成滞环比较电路；滞环的目的是为了消除PWM载波对基波信号经两次滤波后未能平滑干净带来的影响；运放U1D生成的转速信号经过电阻R14、电容C6滤波送至MCU捕获口，得到信号频率值f；再经过运算得到相应的转速值n；计算公式：n＝60f/K(式中K为电机转子槽数)。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。