一种三相直流无刷电机的闭环控制电路及自动柜员机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电机控制领域，尤其涉及一种三相直流无刷电机的闭环控制电路及自动柜员机。
【背景技术】
[0002]现有技术中，在对电机的转速快慢和转速波动有较高的要求的领域，通常会选择转速精度较高的三相直流无刷电机。三相直流无刷电机输出三相六路霍尔信号，两两互为一组，各组信号的相位关系是相反的。
[0003]然而，由于电机输出的霍尔信号是幅值微弱的正弦波，这样的波形处理器没法直接处理，并且目前对三相直流无刷电机控制方式大多为开环控制，导致电机的转速无法进行反馈调节，使得电机的转速不稳定，造成一些电机控制设备，例如自动柜员机，经常出现卡钞现象。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种三相直流无刷电机的闭环控制电路及自动柜员机，旨在解决电机输出的霍尔信号是幅值微弱的正弦波，这样的波形处理器没法直接处理，以及目前对三相直流无刷电机控制方式大多为开环控制，导致电机的转速无法进行反馈调节，使得电机的转速不稳定，造成一些电机控制设备，例如自动柜员机，经常出现卡钞现象的问题。
[0005]本发明是这样实现的，一种三相直流无刷电机的闭环控制电路，包括电机、与电机连接以驱动电机转动的驱动器以及与驱动器连接以控制电机转速的控制器，还包括分别与所述电机和所述控制器连接，将所述电机输出的三组正弦波霍尔信号处理为一路方波脉冲信号并发送给所述控制器，以使所述控制器根据所述方波脉冲信号对所述电机进行反馈控制的信号处理模块。
[0006]优选的，所述信号处理模块包括:
[0007]输入端分别与所述电机连接，以分别对所述电机输出的三组正弦波霍尔信号进行差分运放，以将所述三组正弦波霍尔信号处理为三路方波信号并分别通过各自的输出端输出的三个运放单元；
[0008]输入端与所述三个运放单元连接，将所述三路方波信号合并处理为一路方波脉冲信号并通过其输出端输出的逻辑处理单元。
[0009]优选的，所述三个运放单元中的每个运放单元均包括:
[0010]与所述电机连接，对所述电机输出的三组正弦波霍尔信号中的一组正弦波霍尔信号进行放大的运算放大器；
[0011]与所述运算放大器连接，对放大后的所述一组正弦波霍尔信号进行差分放大，以将所述一组正弦波霍尔信号处理为一路方波信号并输出的比较器。
[0012]优选的，所述逻辑处理单元包括:
[0013]三个输入端分别与所述三个运放单元的输出端连接，分别对所述三路方波信号进行边沿触发，并两两组合为三组方波脉冲信号且通过其三组输出端输出的D触发器；
[0014]分别与所述D触发器的三组输出端和所述控制器连接，以将所述三组方波脉冲信号合并处理为一路方波脉冲信号，并通过其输出端输出给所述控制器的逻辑门子单元。
[0015]优选的，所述逻辑门子单元包括:
[0016]输入端分别与所述D触发器的三组输出端对应连接，对所述三组方波脉冲信号进行异或运算，以将所述三组方波脉冲信号处理为三路方波脉冲信号并分别输出的第一异或门、第二异或门和第三异或门；
[0017]输入端与所述第二异或门和所述第三异或门连接，对所述第二异或门输出的一路方波脉冲信号和所述第三异或门输出的一路方波脉冲信号进行或运算，以处理为一路方波脉冲信号并输出的第一或门；
[0018]输入端与所述第一异或门和所述第一或门连接、输出端和所述控制器连接，对所述第一异或门输出的一路方波脉冲信号和所述第一或门输出的一路方波脉冲信号进行或运算，以处理为一路方波脉冲信号并输出给所述控制器的第二或门。
[0019]优选的，所述电机的电源端外接第一电源、接地端接数字地，所述电机的HW+端和HW-端、HV+端和HV-端、HU+端和HU-端共三组正弦波霍尔信号输出端分别与所述三个运放单元的输入端对应连接。
[0020]优选的，所述三个运放单元所对应的三个运算放大器的同相输入端和反相输入端、分别为所述三个运放单元的输入端，所述三个运算放大器中的每个运算放大器的同相输入端均外接第一电源、电源正端均外接第二电源、电源负端均接数字地、输出端均接与其对应的比较器；
[0021]所述三个运放单元所对应的三个比较器的输出端分别为所述三个运放单元的输出端，所述三个比较器中的每个比较器的同相输入端均外接所述第一电源、反相输入端均接与其对应的运算放大器的输出端、电源正端均外接所述第二电源、电源负端均接数字地。
[0022]优选的，所述D触发器的电源端外接第一电源、接地端接数字地。
[0023]优选的，所述第二或门的电源正端外接第一电源、电源负端接数字地。
[0024]本发明还提供一种自动柜员机，包括用于控制进/出钞的电机控制电路，所述电机控制电路为如前任一项所述的三相直流无刷电机的闭环控制电路。
[0025]本发明与现有技术相比，有益效果在于:
[0026]通过信号处理模块将所述电机输出的三组正弦波霍尔信号处理为一路方波脉冲信号并发送给所述控制器，以使所述控制器根据所述方波脉冲信号对所述电机进行反馈控制，使得所述电机的转速能够实时得到精准的反馈调节，大大提高了电机的转动精度；
[0027]通过运放单元对所述三组正弦波霍尔信号进行放大并处理为对应的三路方波信号，通过逻辑处理单元对将所述三路方波信号合并处理为一路方波脉冲信号，使得电机输出的微弱的三组正弦波霍尔信号，能够被最终转化为控制器可以识别处理的信号强度较高的方波脉冲信号；
[0028]通过由运算放大器和比较器组成的二级运算放大电路对电机输出的微弱的三组正弦波霍尔信号进行二次放大和波形变化处理，使得所述三组正弦波霍尔信号能够被处理为信号强度较高且可被控制器识别处理的三路方波信号；
[0029]通过D触发器对所述三路方波信号进行时序控制、短暂存储及两两组合为三组方波脉冲信号，再通过逻辑门子单元对所述两两组合后的三组方波脉冲信号进行合并处理，使得最终的到的一路方波脉冲信号的信号强度及信号准确度均明显提高，从使得控制器可以通过对该方波脉冲信号进行分析处理，最终实现对电机转速的精准反馈调节。
【附图说明】
[0030]图1是本发明实施例提供的三相直流无刷电机的闭环控制电路的基本结构框图；
[0031]图2是本发明实施例提供的三相直流无刷电机的闭环控制电路的具体结构框图；
[0032]图3是本发明的优选实施例提供的三相直流无刷电机的闭环控制电路的具体结构框图；
[0033]图4是本发明的优选实施例提供的电机的接口定义原理图；
[0034]图5?7分别是本发明的优选实施例提供的三个运放单元的电路原理图；
[0035]图8是本发明的优选实施例提供的逻辑处理单元的电路原理图；
[0036]图9是经本发明的优选实施例提供的信号处理模块处理之前，电机输出的正弦波霍尔信号的波形图；
[0037]图10是经本发明的优选实施例提供的信号处理模块处理之后，信号处理模块输出的方波脉冲信号的波形图。
【具体实施方式】
[0038]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0039]图1是本发明实施例提供的三相直流无刷电机的闭环控制电路的基本结构框图。
[0040]如图1所示，本发明实施例提供的三相直流无刷电机的闭环控制电路，包括电机10、与电机10连接以驱动电机10转动的驱动器20以及与驱动器20连接以控制电机10转速的控制器30，还包括分别与电机10和控制器30连接，将电机10输出的三组正弦波霍尔信号处理为一路方波脉冲信号并发送给控制器30，以使控制器30根据所述方波脉冲信号对电机10进行反馈控制的信号处理模块40。
[0041]在本实施例中，电机10为三相直流无刷电机，其内部自带霍尔传感器，电机10输出三相共六路正弦波霍尔信号，这六路正弦波霍尔信号两两互为一组，共分为三组，每组信号中的两路信号的相位关系相反，组与组之间同方向的一路霍尔信号存在120°的相位差。
[0042]由于电机输出的原始霍尔信号时幅值微弱的正弦波信号，这样的波形在后续处理过程中无法由控制器30直接处理，因此需要通过信号处理模块40来进行信号放大和波形转换。
[0043]控制器30对处理之后获得的一路方波脉冲信号进行检测，按照波形的幅值和频率与电机转速之间的比例关系可以计算出电机当前的转速。通过方波脉冲信号的幅值与频率和电机当前转速的对应关系，控制器30可以根据预设的符合标准的电机转速要求，调整其输出给驱动器20的脉宽调制信号，以达到反馈控制电机10转速的目的。
[0044]图2是本发明实施例提供的三相直流无刷电机的闭环控制电路的具体结构框图。
[0045]图3是本发明的优选实施例提供的三相直流无刷电机的闭环控制电路的具体结构框图。
[0046]如图2所示，在本发明实施例中，电机10、驱动器20、控制器