通用发电机速度控制器的制作方法

专利名称：通用发电机速度控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及控制技术领域，尤其是一种用于控制通用发电机速度以 控制输出电压频率的通用汽油发电机控制器。
背景技术：
移动型电源装置，比如发动机驱动的交流发电机，为了稳定其输出 频率，通常采用机械调速来稳定频率，但是其存在着如下缺点第一， 这种形式的发电机稳频性能较差；第二，转配中要在发动机工作后才能 确定机械调速杆的位置，因此，第一次启动发动机时很有可能会飞车， 带来很大的危险性；第三，生产、调节复杂。

发明内容
本发明的目的是为了克服已有技术存在的缺点，提供一种稳频性能 好，调速安全，生产、调节方便的通用发电机速度控制器。
本发明通用发电机速度控制器的技术方案是其特征在于包括频率 检测控制电路和步进电机驱动电路，频率检测控制电路包括频率检测电
路和单片微控制器MCU，频率检测电路由整流电路、降压滤波电路及比 较电路组成，整流电路包括整流二极管D2、 D3、 D4、 D5和瓷片电容C6、 C7、 C16、 C19;降压滤波电路包括电阻R4、 R5、 R7， 二极管D6、 D7及电 容Cn、 C18;比较电路包括电阻R6、 R8，电容C^， 二极管D9及比较器 U，比较器输出端连接单片微控制器MCU输入端；步进电机驱动电路具 有步进电机驱动器，步进电机驱动器输入端与单片微控制器MCU输出端 相连接，步进电机驱动器输出端与步进电机M相连接；控制电路电源由 飞轮永磁发电机交流电源AC输入经整流稳压提供。
本发明的通用发电机速度控制器，根据输出电压控制转速，频率检 测电路用于检测发动机的转速信号，转速信号经整流二极管D2、 D3、 D4、
D5和瓷片电容C6、 C7、 C16、 d9组成的整流电路转换为频率加倍的半波
信号，该信号通过电阻R4、 R5、 二极管D6、 D7、电阻R7及电容Cn、 C18 组成的降压滤波电路后形成最大电压为1.4V的脉冲信号，再经电阻R6、 Rs，电容<315， 二极管D9及比较器U组成的比较电路得到干净稳定的方 波信号送给单片微处理器MCU，单片微处理器MCU将转速信号与给定转速进行高速运算，运用PID算法得到步进电机的正反转步数，从而使
发动机稳定在一定的转速上运行，使得速度稳定度高；并且使用电子调 速后，无需工人干预，程序自动控制转速，减少了工人转配调节带来的 隐患。
本发明的通用发电机速度控制器，其所述的控制电路电源是二极管 D8并联瓷片电容C2。后分别连接电解电容Q、瓷片电容C9、 d。及三端集
成稳压器U3、 U4输入端，三端集成稳压器U3的输出端连接电解电容Cn
和瓷片电容C13，三端集成稳压器U4的输出端连接电解电容Cu和瓷片电
容d4、 C21，两个三端集成稳压器U3、 U4的接地端接地，在电源电路中，
整流电路将交流变成脉动的直流，而在整流电路之后接入电解电容c8，
利用其充放电特性，使整流后的脉动直流电压变成相对比较稳定的直流
电压，电解电容Cs后接有三端集成稳压器(是线性降压型DC/DC转换 器)及电解电容Cn和C13，使得直流电压更加稳定。其瓷片电容Q、 C5的两端分别与地和石英晶体振荡器Bi两端连接，石英晶体振荡器Bi 两端分别连接单片微控制器MCU的晶体振荡器连接脚，通过石英晶体振 荡器和单片机内部振荡电路来得到单片机工作的时钟源。其单片微控制
器MCU的复位脚连接由电阻R2、 RP 二极管Dp电解电容C2组成的外 部复位电路，二极管A有助于当Vdd断电时对电容C2进行快速放电。 其所述的单片微控制器MCU是高速16位微控制器。其所述的步进电机 驱动器是TA7774步进电机驱动器。


图1是本发明的通用发电机速度控制器的电路框图； 图2是本发明的通用发电机速度控制器的电路图。
具体实施例方式
本发明公开了一种通用发电机速度控制器，如图l、图2所示，其特 征在于包括频率检测控制电路1和步进电机驱动电路2，频率检测控制 电路1包括频率检测电路11和单片微控制器MCU，频率检测电路11由 整流电路、降压滤波电路及比较电路组成，整流电路包括整流二极管D2、 D3、 D4、 Ds和瓷片电容C6、 C7、 C16、 C19;降压滤波电路包括电阻R4、 R5、 R7， 二极管D6、 D7及电容Cn、 C18;比较电路包括电阻R6、 Rs，电 容Q5， 二极管D9及比较器U，比较器U输出端连接单片微控制器MCU输入端；步进电机驱动电路2具有步进电机驱动器21，步进电机驱动器 21输入端与单片微控制器MCU输出端相连接，步进电机驱动器21输出 端与步进电机M相连接;控制电路电源3由飞轮永磁发电机交流电源AC (通常为12V)输入经整流稳压提供。根据输出电压控制转速，频率检 测电路用于检测发动机的转速信号，转速信号经整流二极管D2、 D3、 D4、 Ds和瓷片电容C6、 C7、 C16、 Cw组成的整流电路转换为频率加倍的半波 信号，该信号通过电阻R4、 R5、 二极管D6、 D7、电阻R7及电容Cn、 C18 组成的降压滤波电路后形成最大电压为1.4V的脉冲信号，再经电阻R6、 R8，电容Cw 二极管D9及比较器U组成的比较电路得到干净稳定的方 波信号送给单片微处理器MCU，单片微处理器MCU将转速信号与给定 转速进行高速运算，运用PID算法得到步进电机的正反转步数，从而使 发动机稳定在一定的转速上运行，使得速度稳定度高。其控制电路电源3 是二极管Ds并联瓷片电容C2。后分别连接电解电容C8、瓷片电容C9、 C1() 及三端集成稳压器U3、 U4输入端，三端集成稳压器U3的输出端连接电 解电容C 和瓷片电容C13，三端集成稳压器U4的输出端连接电解电容
C,2和瓷片电容d4、 C21，两个三端集成稳压器U3、 U4的接地端接地，通 过电解电容Cs、 C、 d2及三端集成稳压器U3、 U4的滤波作用，可得
到非常稳定干净的波形信号。其瓷片电容Q、 C5的两端分别与地(即接 地)和石英晶体振荡器Bi两端连接，石英晶体振荡器B!两端分别连接单 片微控制器MCU的晶体振荡器连接脚，有了石英晶体振荡器Bp单片 机就有了稳定的工作时钟。当Vdd上电速率太慢时，需要外部上电复位 电路，可由电阻R2、 R,， 二极管Dp电解电容C2组成的外部复位电路 连接单片微控制器MCU的复位脚，二极管A有助于当Vdd断电时对电 容C2进行快速放电，在实际制造时，应该选择合适的R,以确保Ri两端 的压降不会违反器件电气规范，还应该选择合适的R2以限制静电放电 (ESD)或过度电性应力(EOS)导致MCLR/Vpp引脚损坏时从外部电 容CV流入MCLR的电流。在实际选用单片微控制器MCU时，可选择高 速16位微控制器，如30F系列(如30F2010)、 AVR系列或者51系列； 步进电机驱动器21可选用TA7774或者L619， L619电压范围大，外围 电路简单，但是价格稍高；比较器U—般选用LM293，其价格便宜，温 度范围大，可以在85"C正常工作。
权利要求
1、一种通用发电机速度控制器，其特征在于包括频率检测控制电路(1)和步进电机驱动电路(2)，频率检测控制电路(1)包括频率检测电路(11)和单片微控制器(MCU)，频率检测电路(11)由整流电路、降压滤波电路及比较电路组成，整流电路包括整流二极管(D2)、(D3)、(D4)、(D5)和瓷片电容(C6)、(C7)、(C16)、(C19)；降压滤波电路包括电阻(R4)、(R5)、(R7)，二极管(D6)、(D7)及电容(C17)、(C18)；比较电路包括电阻(R6)、(R8)，电容(C15)，二极管(D9)及比较器(U)，比较器输出端连接单片微控制器(MCU)输入端；步进电机驱动电路(2)具有步进电机驱动器(21)，步进电机驱动器(21)输入端与单片微控制器(MCU)输出端相连接，步进电机驱动器(21)输出端与步进电机(M)相连接；控制电路电源(3)由飞轮永磁发电机交流电源(AC)输入经整流稳压提供。
2、 如权利要求1所述的通用发电机速度控制器，其特征在于所述 的控制电路电源(3)是二极管(D8)并联瓷片电容(C2Q)后分别连接 电解电容(C8)、瓷片电容(C9)、 (C10)及三端集成稳压器(U3)、 (U4) 输入端，三端集成稳压器(U3)的输出端连接电解电容(C )和瓷片 电容(C13)，三端集成稳压器(U4)的输出端连接电解电容(C12)和 瓷片电容(C14)、 (C21)，两个三端集成稳压器(U3)、 (U4)的接地端 接地。
3、 如权利要求1所述的通用发电机速度控制器，其特征在于瓷片 电容(d)、 (C5)的两端分别与地和石英晶体振荡器(B。两端连接， 石英晶体振荡器(B》两端分别连接单片微控制器(MCU)的晶体振 荡器连接脚。
4、 如权利要求1所述的通用发电机速度控制器，其特征在于单片 微控制器(MCU)的复位脚连接由电阻(R2)、 (R!)， 二极管(D。， 电解电容(C2)组成的外部复位电路。
5、 如权利要求1所述的通用发电机速度控制器，其特征在于所述 的单片微控制器(MCU)是高速16位微控制器。
6、 如权利要求1所述的通用发电机速度控制器，其特征在于所述 的步进电机驱动器(21)是TA7774步进电机驱动器。
全文摘要
通用发电机速度控制器，其特征在于包括频率检测控制电路和步进电机驱动电路，频率检测控制电路包括频率检测电路和单片微控制器MCU，频率检测电路由整流电路、降压滤波电路及比较电路组成，整流电路包括整流二极管D₂、D₃、D₄、D₅和瓷片电容C₆、C₇、C₁₆、C₁₉；降压滤波电路包括电阻R₄、R₅、R₇，二极管D₆、D₇及电容C₁₇、C₁₈；比较电路包括电阻R₆、R₈，电容C₁₅，二极管D₉及比较器U，比较器输出端连接单片微控制器MCU输入端；步进电机驱动电路具有步进电机驱动器，步进电机驱动器输入端与单片微控制器MCU输出端相连接，步进电机驱动器输出端与步进电机M相连接；控制电路电源由飞轮永磁发电机交流电源AC输入经整流稳压提供。
文档编号G01R23/00GK101420200SQ20071015642
公开日2009年4月29日 申请日期2007年10月26日 优先权日2007年10月26日
发明者徐道聪, 陈吉明 申请人:陈吉明