一种电机调速系统的制作方法

本发明涉及电动机领域，特别是涉及一种电机调速系统。

背景技术：

电机在很多场景之下都需要通过电机调速系统进行转速的调节，例如在某些康复设备上的移动机构受控于电机转轴，通过对电机转速的调节可以控制移动机构的运动速度从而满足不同患者的康复训需求，但是现有技术中没有一种成熟的电机调速系统，通常通过调节设置在电机供电电路中的电抗器的阻值来进行电机转速调节，然而电抗器通常体积巨大，占用空间较大且不方便运输。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种电机调速系统，占用空间较小且便于运输，另外，固态继电器本身可以实现控制端与负载端的隔离，防止电机的大电流对于控制电路产生影响，安全性较高。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种电机调速系统，包括：

转速选择装置，用于通过其设定目标转速；

与所述转速选择装置连接的脉冲信号生成电路，用于生成与所述目标转速对应的脉冲信号；

串接于待调节电机的供电回路，控制端与所述脉冲信号生成电路连接的固态继电器电路，用于在所述脉冲信号的控制下进行通断变化，以便对所述待调节电机的输入电压进行控制。

优选地，所述脉冲信号生成电路为单稳态触发电路。

优选地，该电机调速系统还包括：

设置于所述待调节电机的反馈线并与所述单稳态触发电路连接的反馈电压采集电路，用于采样所述待调节电机的反馈电压的电压信号；

则所述单稳态触发电路还用于根据反馈电压的所述电压信号对自身输出的所述脉冲信号进行修正。

优选地，所述单稳态触发电路包括时基集成电路及其外围电路。

优选地，该电机调速系统还包括：

输入端与所述脉冲信号生成电路的输出端连接，输出端与所述固态继电器电路连接的光耦隔离电路，用于隔离数字信号与模拟信号。

优选地，所述固态继电器电路包括：

输出端与所述待调节电机的正转线连接的第一固态继电器子电路，用于在所述脉冲信号的控制下进行通断变化，以便对用于所述待调节电机正转的输入电压进行控制；

输出端与所述待调节电机的反转线连接的第二固态继电器子电路，用于在所述脉冲信号的控制下进行通断变化，以便对用于所述待调节电机反转的输入电压进行控制；

该电机调速系统还包括：

第一端与所述光耦隔离电路的输出端连接，第二端分别与所述第一固态继电器子电路的输入端以及所述第二固态继电器子电路的输入端连接的正反转选择开关，用于通过其将所述脉冲信号接入所述第一固态继电器子电路或所述第二固态继电器子电路。

优选地，该电机调速系统还包括输入端与所述正反转选择开关连接，输出端分别与所述第一固态继电器子电路的输入端以及所述第二固态继电器子电路的输入端连接的的尖峰毛刺消除电路，用于消除所述脉冲信号中的尖峰以及毛刺。

优选地，所述尖峰毛刺消除电路为与非门尖刺消除电路。

优选地，所述转速选择装置具体为基于多路开关的转速选择装置。

优选地，基于多路开关的所述转速选择装置包括可调电阻、多路开关、供电电源以及单刀双掷开关；

所述可调电阻的第一端接地，所述可调电阻的第二端与所述多路开关的输入端连接，所述多路开关的输出端与与所述固态继电器电路连接，所述多路开关的电源端分别连接所述供电电源以及所述单刀双掷开关的第一端，所述单刀双掷开关的固定端与所述多路开关的使能端连接，所述单刀双掷开关的第二端接地。

本发明提供了一种电机调速系统，本申请中的脉冲信号生成电路可以生成与用户设定的目标转速对应的脉冲信号，而固态继电器可以在脉冲信号的控制下进行通断变化，从而实现对于待调节电机的输入电压进行控制，可以将电机转速控制为目标转速，转速选择装置、脉冲信号生成电路以及固态继电器电路均可由常规电子元器件组成，因此本申请中电机调速系统的体积通常远小于电抗器的体积，占用空间较小且便于运输，另外，固态继电器本身可以实现控制端与负载端的隔离，防止电机的大电流对于控制电路产生影响，安全性较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种电机调速系统的结构示意图；

图2为本发明提供的一种脉冲信号生成电路的结构示意图；

图3为本发明提供的一种反馈电压采集电路的结构示意图；

图4为本发明提供的一种光耦隔离电路的结构示意图；

图5为本发明提供的一种与非门尖刺消除电路的结构示意图；

图6为本发明提供的一种转速选择装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种电机调速系统，占用空间较小且便于运输，另外，固态继电器本身可以实现控制端与负载端的隔离，防止电机的大电流对于控制电路产生影响，安全性较高。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明提供的一种电机调速系统的结构示意图，该电机调速系统包括：

转速选择装置1，用于通过其设定目标转速；

与转速选择装置1连接的脉冲信号生成电路2，用于生成与目标转速对应的脉冲信号；

串接于待调节电机的供电回路，控制端与脉冲信号生成电路2连接的固态继电器电路3，用于在脉冲信号的控制下进行通断变化，以便对待调节电机的输入电压进行控制。

具体的，考虑到如上背景技术中的技术问题，为了避免使用体积庞大的电抗器，本申请中提供了一种新的电机调速系统，其核心原理为通过控制固态继电器电路3的通断来实现对于待调节电机的输入电压的控制，从而实现对于电机转速的调节，通常情况下本申请中所有器件的总体积也要小于电抗器的体积，减小了电机调速系统的成本，减小了空间的占用并便于运输，而且考虑到电机属于大电流负载，为了防止大电流负载对于控制电路造成影响以及破坏，本发明实施例中利用了固态继电器本身具有的可以隔离控制端以及负载端的能力，可以防止电机的大电流对于控制电路产生影响，提高了电机调速系统的安全性。

具体的，脉冲信号生成电路2可以生成用于驱动固态继电器电路3工作的脉冲信号，而其在生成脉冲信号的时候需要受控于转速选择装置1输出的与目标转速对应的模拟信号，而用户则可以通过转速选择装置1来进行目标转速的设定。

其中，通过转速选择装置1可以任意设定目标转速，而脉冲信号生成电路2也可以生成与目标转速对应的脉冲信号对固态继电器电路3进行驱动，从而通过对于固态继电器电路3占空比的控制来实现对于电压以及转速的调节。

具体的，本发明实施例中的待调节电机可以为各种类型的单相异步电机，例如可以为单相异步减速电机，其可以实现较大的扭矩输出，本发明实施例在此不做限定。

本发明提供了一种电机调速系统，本申请中的脉冲信号生成电路可以生成与用户设定的目标转速对应的脉冲信号，而固态继电器可以在脉冲信号的控制下进行通断变化，从而实现对于待调节电机的输入电压进行控制，可以将电机转速控制为目标转速，转速选择装置、脉冲信号生成电路以及固态继电器电路均可由常规电子元器件组成，因此本申请中电机调速系统的体积通常远小于电抗器的体积，占用空间较小且便于运输，另外，固态继电器本身可以实现控制端与负载端的隔离，防止电机的大电流对于控制电路产生影响，安全性较高。

为了更好地对本发明实施例进行说明，请参考图2，图2为本发明提供的一种脉冲信号生成电路2的结构示意图，在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，脉冲信号生成电路2为单稳态触发电路。

具体的，单稳态触发电路具有体积小、成本低以及寿命长等优点，其可以由ne555芯片及其外围电路组成，并且在目标转速对应的模拟信号a的参与下输出稳定的脉冲信号。

当然，除了单稳态触发电路外，脉冲信号生成电路2还可以为其他多种类型，本发明实施例在此不做限定。

为了更好地对本发明实施例进行说明，请参考图3，图3为本发明提供的一种反馈电压采集电路的结构示意图，作为一种优选的实施例，该电机调速系统还包括：

设置于待调节电机的反馈线并与单稳态触发电路连接的反馈电压采集电路，用于采样待调节电机的反馈电压的电压信号；

则单稳态触发电路还用于根据反馈电压的电压信号对自身输出的脉冲信号进行修正。

具体的，为了提高输出脉冲信号的准确性，本发明实施例中的单稳态触发电路还可以基于电机反馈线输出的反馈交流电压的电压信号对自身输出的脉冲信号进行修正，实现了脉冲信号的闭环控制，提高了脉冲信号的准确性以及转速调节的准确性。

具体的，在图3中，反馈电压采集电路可以对反馈交流电压整流后进行采样以便得到采样的电压信号b，并通过b对脉冲信号进行修正。

当然，除了图3中提供的反馈电压采集电路的具体构造外，反馈电压采集电路还可以为其他多种具体类型，本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，单稳态触发电路包括时基集成电路及其外围电路。

具体的，以时基集成电路为核心的单稳态触发电路具有结构简单、体积小以及成本低等优点，时基集成电路可以为图2所示的ne555d芯片等，本发明实施例在此不做限定。

当然，除了，以时基集成电路为核心的单稳态触发电路外，单稳态触发电路还可以为其他多种类型，本发明实施例在此不做限定。

为了更好地对本发明实施例进行说明，请参考图4，图4为本发明提供的一种光耦隔离电路的结构示意图，作为一种优选的实施例，该电机调速系统还包括：

输入端与脉冲信号生成电路2的输出端连接，输出端与固态继电器电路3连接的光耦隔离电路，用于隔离数字信号与模拟信号。

具体的，考虑到脉冲信号生成电路2输出的数字信号中有一部分是交流电整理之后的信号，因此本申请中可以用光耦隔离电路进行隔离，且光耦隔离电路具有受干扰小以及稳定性好的特点。

当然，除了光耦隔离电路外，还可以利用其他类型的隔离电路进行隔离，本发明实施例在此不做限定。

具体的，图4中的光耦隔离电路是以光电耦合器u7为核心的光耦隔离电路，图4中的光耦隔离电路具有结构简单以及成本低等优点。

当然，除了图4中的光耦隔离电路外，光耦隔离电路还可以为其他具体构造，本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，固态继电器电路3包括：

输出端与待调节电机的正转线连接的第一固态继电器子电路，用于在脉冲信号的控制下进行通断变化，以便对用于待调节电机正转的输入电压进行控制；

输出端与待调节电机的反转线连接的第二固态继电器子电路，用于在脉冲信号的控制下进行通断变化，以便对用于待调节电机反转的输入电压进行控制；

该电机调速系统还包括：

第一端与光耦隔离电路的输出端连接，第二端分别与第一固态继电器子电路的输入端以及第二固态继电器子电路的输入端连接的正反转选择开关，用于通过其将脉冲信号接入第一固态继电器子电路或第二固态继电器子电路。

具体的，考虑到某些电机在具体使用时既有正转的需求也有反转的需求，因此本申请的固态继电器电路3具体设置了第一固态继电器子电路以及第二固态继电器子电路，两者可以分别用于控制正反转进线的供电，从而实现正转调速以及翻转调速，满足具有正反转需求的场景的调速需求。

具体的，通过正反转选择开关便可以选择将脉冲信号接入第一固态继电器子电路还是第二固态继电器子电路，从而实现正反转的选择。

其中，正反转选择开关可以为多种类型，例如可以为单刀双掷开关等，本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，该电机调速系统还包括输入端与正反转选择开关连接，输出端分别与第一固态继电器子电路的输入端以及第二固态继电器子电路的输入端连接的的尖峰毛刺消除电路，用于消除脉冲信号中的尖峰以及毛刺。

具体的，考虑到因为一些电磁干扰等原因，脉冲信号中可能会含有一些尖峰毛刺，不例如电路的稳定运行，因此本发明实施例中设置了尖峰毛刺消除电路用来消除脉冲信号中的尖峰毛刺，可以使得电路运行更加稳定。

为了更好地对本发明实施例进行说明，请参考图5，图5为本发明提供的一种与非门尖刺消除电路的结构示意图，作为一种优选的实施例，尖峰毛刺消除电路为与非门尖刺消除电路。

具体的，在图5中，开关s2即为上述的正反转选择开关，而u5即为上述的与非门尖刺消除电路，与非门消除电路可以使得脉冲信号经过两次反向以起到平滑脉冲信号的作用，提高了脉冲信号的稳定性，图5中的与非门尖刺消除电路具有结构简单、体积小以及成本低等优点。

当然，除了图5中的具体构造外，与非门尖刺消除电路还可以为其他多种具体构造，本发明实施例在此不做限定。

具体的，与非门尖峰毛刺消除电路具有结构简单以及成本低等优点。

当然，除了与非门尖刺消除电路外，尖峰毛刺消除电路还可以为其他多种类型，本发明实施例在此不做限定。

为了更好地对本发明实施例进行说明，请参考图6，图6为本发明提供的一种转速选择装置1的结构示意图，作为一种优选的实施例，转速选择装置1具体为基于多路开关的转速选择装置1。

具体的，多路开关具有体积小、成本低以及寿命长等优点。

当然，除了基于多路开关的转速选择装置1外，转速选择装置1还可以为其他多种类型，本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，基于多路开关的转速选择装置1包括可调电阻、多路开关、供电电源以及单刀双掷开关；

可调电阻的第一端接地，可调电阻的第二端与多路开关的输入端连接，多路开关的输出端与与固态继电器电路3连接，多路开关的电源端分别连接供电电源以及单刀双掷开关的第一端，单刀双掷开关的固定端与多路开关的使能端连接，单刀双掷开关的第二端接地。

具体的，图6中的多路开关为单端8通道的多路开关cd4051，当inh(6脚)为高电平时，输入输出通道开关关闭，无论c(9脚)b(10脚)a(11脚)三个管脚的逻辑状态为高还是为低，3脚都无输出；当inh(6脚)为低电平时，输入输出通道开关打开，根据c(9脚)b(10脚)a(11脚)三个管脚的高低电平按照逻辑真值表进行判断，相对应得输入通道的输入值会传输到3脚。

通过图6中的转速选择装置1可以进行两种模式选择：无级调速模式和有级调速模式，其中，无级调速模式sa、sb、sc开关置为任意一电平组合，首先根据逻辑真值表确定相应输入通道，其次把该通道的可调电阻(p1～p8其中对应的一个)进行焊接、普通电阻不焊接，最后，其他7个输入通道的可调电阻和普通电阻都不焊接，这个时候就是只对一个可调电阻进行调节的无级调速模式。有级调速模式首先仅焊接所有的可调电阻(p1～p8)；其次对sa、sb、sc三个开关进行电平设置、调试出根据自己的需要用到的8个速度档位；然后测量p1～p8的电阻值，在16个普通电阻(rn1～rn8、rq1～rq8)位置焊接上相对应的等值大小的电阻；最后把所有的可调电阻拆掉，这时候就是8个档位的有级调速模式，在进行档位选择时对开关s1和sa、sb、sc三个开关的电平进行设置，然后根据cd4051的逻辑真值表进行匹配选择即可。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。