一种虚拟电机传感器电路的制作方法

1.本发明涉及虚拟电机转速、方向及位置信息测量领域，更具体涉及一种虚拟电机传感器电路。


背景技术：

2.目前针对电机的转速、方向及位置信息测量，都是提前安置于物理传感器于电机内部，当实际电机工作时，物理传感器将电机转速、方向及位置信息传递于电机控制器，实现电机参数检测。不同电机可能需要兼容不容的电机传感器，对检测电机信息造成不便且检测周期因为不兼容的问题可能会延长，同时，为了同时检测多种电机的转速、方向等信息，一种电机控制器需要配备对套电机以及电机传感器，造成资源浪费。因此可编程高精度虚拟电机传感器测试技术的研发十分有必要性。
3.中国专利公开号cn110262462a，公开了一种基于实时控制器的风机并网测试和研发平台，包括：pc机，用于通过模拟软件模拟设计的风机并网控制算法，同时还通过显示器显示界面显示各个设备的基本参数、工况；实时控制器，用于运行pc机建立的模拟模型；变频器；风力模拟电机；风机用电机；开源四象限背靠背驱动器，由两个三相桥模块组成，两个三相桥模块分别通过各自的igbt驱动器驱动，且三相桥模块之间通过直流母线导电连接；实时控制器的信号端还分别与变频器、两个igbt驱动器的控制端通讯连接；两个三相桥模块各为网侧三相桥模块、机侧三相桥模块，所述网侧三相桥模块的交流电输出端还与变频器的接电端导电连接；风力模拟电机的输出轴与风机用电机的输入轴连接。虽然该专利申请的方法能够模拟电机，但是并不涉及电机的参数测量。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题在于现有技术电机参数检测不便且检测周期长，同时，为了同时检测多种电机的转速、方向等信息，一种电机控制器需要配备多套电机以及电机传感器，造成资源浪费的问题。
5.本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种虚拟电机传感器电路，包括模拟码盘信号处理电路、功率推挽输出电路以及oc输出电路，所述模拟码盘信号处理电路的输入端以及oc输出电路的输入端均接收虚拟电机输出的信号，所述模拟码盘信号处理电路的输出端与功率推挽输出电路的输入端连接，功率推挽输出电路的输出端与外部控制器连接，oc输出电路的输出端与功率推挽输出电路连接；虚拟电机经模拟码盘信号处理电路与功率推挽输出电路连接，模拟电机的功率推挽输出方式，虚拟电机经oc输出电路与功率推挽输出电路连接，模拟电机的oc输出方式，两种输出方式下输出的波形给外部控制器。
6.本发明设计模拟码盘信号处理电路、功率推挽输出电路以及oc输出电路，模拟电机的两种输出方式，实现电机参数的检测以及输出，检测方便，直接将虚拟电机的信号输出给模拟码盘信号处理电路或者oc输出电路即可进行检测，检测周期短，同时不需要实际情
况下的电机以及电路板，不需要配备多套电机以及电机传感器，避免资源浪费。
7.进一步地，所述模拟码盘信号处理电路包括多路通讯单元，每路通讯单元电路结构相同，其中一路通讯单元包括通讯芯片u14，所述通讯芯片u14的第三、第五及第六引脚均与模拟电机的输出端连接，通讯芯片u14的第十二至第十四引脚与功率推挽输出电路连接。
8.更进一步地，所述通讯单元电路还包括电阻r101、电阻r83、电阻r84、电阻r41、电阻r137、电阻r138、电容c98、电阻r119、电容c137以及电阻r22，所述电阻r101、电阻r83及电阻r84的一端分别与虚拟电机连接，所述电阻r101、电阻r83及电阻r84的另一端分别与电阻r137、电阻r41以及电阻r138的一端一一对应的连接，电阻r101、电阻r83及电阻r84的另一端还分别与芯片u14的第三、第五及第六引脚一一对应的连接；芯片u14的第二引脚、电容c98的一端及电阻r119的一端连接并接地，电阻r119的另一端与芯片u14的第四引脚连接；电阻r137、电阻r41以及电阻r138的另一端、电容c98的另一端以及芯片u14的第一引脚连接并接电源vcc+3.3v，芯片u14的第十四引脚作为输出正端，芯片u14的第十三引脚和第十二引脚连接并作为输出负端。
9.更进一步地，所述芯片u14的型号为iso3086dwr。
10.更进一步地，所述功率推挽输出电路包括多路功率推挽输出单元，每路通讯单元的输出正端以及输出负端分别接一路功率推挽输出单元。
11.更进一步地，所述功率推挽输出单元包括电阻r114、电阻r245、运放u42a、运放u42b、电阻r247、二极管d34至二极管d36、电阻r249、电阻r117、电阻r321、电阻r327、电阻r333、电容c255、三极管q38及三极管q44，所述电阻r114的一端与通讯单元的输出正端或输出负端连接，电阻r114的一端、运放u42a的第一引脚、运放u42b的第三引脚以及电阻r245的一端连接，电阻r245的另一端接地；运放u42a的第二引脚、二极管d35的阴极、电阻r321的一端、三极管q38的基极以及oc输出电路的输出端连接，二极管d35的阳极与二极管d34的阴极连接，二极管d34的阳极、电阻r321的另一端、电阻r327的一端、电容c255的一端连接并接电源pwr，电阻r327的另一端与三极管q38的发射极连接，电容c255的另一端接地；运放u42a的第四引脚、电阻r249的一端、二极管d36的阳极以及三极管q44的基极连接，电阻r249的另一端接电源cod_+5v，二极管d36的与电阻r117的一端连接，电阻r117的另一端以及电阻r333的一端连接并接地，电阻r333的另一端与三极管q44的发射极连接，三极管q44的集电极与三极管q38的集电极连接并引出导线作为输出端。
12.更进一步地，所述运放u42a及运放u42b的型号为sn74ls06。
13.更进一步地，所述oc输出电路有多路，每路oc输出电路包括前级输出单元和后级输出单元，前级输出单元的输入端与虚拟电机连接，前级输出单元的输出端与后级输出单元的输入端连接，后级输出单元的输出端的信号给外部控制器或者功率推挽输出单元。
14.更进一步地，所述前级输出单元包括电阻r54、电阻r296、电阻r304、三极管q18、电阻r55和光耦op1a，所述电阻r54的一端及电阻r296的一端均与虚拟电机连接，电阻r54的另一端及三极管q18的发射极连接并接电源+3v3，三极管q18的发射极通过电阻r304分别接电阻r55的一端及光耦op1a的第一引脚，光耦op1a的第二引脚以及电阻r55的另一端连接并接地，光耦op1a的第三引脚接地，光耦op1a的第四引脚与后级输出单元的输入端连接。
15.更进一步地，所述后级输出单元包括电阻r305、电阻r306、电阻r311、电阻r312、电容c237、电容c238、三极管q19以及三极管q20，所述电阻r305的一端以及电阻r306的一端与
光耦op1a的第四引脚连接，电阻r305的另一端、电阻r311的一端、电容c237的一端及三极管q19的基极连接，电阻r311的另一端、电容c237的另一端及三极管q19的发射极连接并接电源pwr，三极管q19的集电极作为oc输出电路的输出正端；电阻r306的另一端、电阻r312的一端、电容c238的一端及三极管q20的基极连接，电阻r312的另一端、电容c238的另一端及三极管q20的发射极连接并接电源pwr，三极管q20的集电极作为oc输出电路的输出负端。
16.本发明的优点在于：
17.(1)本发明设计模拟码盘信号处理电路、功率推挽输出电路以及oc输出电路，模拟电机的两种输出方式，实现电机参数的检测以及输出，检测方便，直接将虚拟电机的信号输出给模拟码盘信号处理电路或者oc输出电路即可进行检测，检测周期短，同时不需要实际情况下的电机以及电路板，不需要配备多套电机以及电机传感器，避免资源浪费。
18.(2)本发明通过模拟的方式对电机参数进行检测，通过预先模拟，可以有效避免实际生产应用中的故障。
附图说明
19.图1为本发明实施例所公开的一种虚拟电机传感器电路的框图；
20.图2为本发明实施例所公开的一种虚拟电机传感器电路中模拟码盘信号处理电路的原理图；
21.图3为本发明实施例所公开的一种虚拟电机传感器电路中功率推挽输出电路的多路功率推挽输出单元中的一路的原理图；
22.图4为本发明实施例所公开的一种虚拟电机传感器电路中功率推挽输出电路的多路功率推挽输出单元中的又一路的原理图；
23.图5为本发明实施例所公开的一种虚拟电机传感器电路中功率推挽输出电路的多路功率推挽输出单元中的又一路的原理图；
24.图6为本发明实施例所公开的一种虚拟电机传感器电路中功率推挽输出电路的多路功率推挽输出单元中的又一路的原理图；
25.图7为本发明实施例所公开的一种虚拟电机传感器电路中功率推挽输出电路的多路功率推挽输出单元中的又一路的原理图；
26.图8为本发明实施例所公开的一种虚拟电机传感器电路中功率推挽输出电路的多路功率推挽输出单元中的又一路的原理图；
27.图9为本发明实施例所公开的一种虚拟电机传感器电路中oc输出电路的原理图。
具体实施方式
28.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，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作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。
29.如图1所示，一种虚拟电机传感器电路，包括模拟码盘信号处理电路1、功率推挽输出电路2以及oc输出电路3，所述模拟码盘信号处理电路1的输入端以及oc输出电路3的输入端均接收虚拟电机5输出的信号，所述模拟码盘信号处理电路1的输出端与功率推挽输出电
路2的输入端连接，功率推挽输出电路2的输出端与外部控制器4连接，oc输出电路3的输出端与功率推挽输出电路2连接；虚拟电机5经模拟码盘信号处理电路1与功率推挽输出电路2连接，模拟电机的功率推挽输出方式，虚拟电机5经oc输出电路3与功率推挽输出电路2连接，模拟电机的oc输出方式，两种输出方式下输出的波形给外部控制器4。
30.如图2所示，所述模拟码盘信号处理电路1包括多路通讯单元，每路通讯单元电路结构相同，其中一路通讯单元包括通讯芯片u14，所述通讯芯片u14的第三、第五及第六引脚均与模拟电机的输出端连接，通讯芯片u14的第十二至第十四引脚与功率推挽输出电路2连接。
31.所述通讯单元电路还包括电阻r101、电阻r83、电阻r84、电阻r41、电阻r137、电阻r138、电容c98、电阻r119、电容c137以及电阻r22，所述电阻r101、电阻r83及电阻r84的一端分别与虚拟电机5连接，所述电阻r101、电阻r83及电阻r84的另一端分别与电阻r137、电阻r41以及电阻r138的一端一一对应的连接，电阻r101、电阻r83及电阻r84的另一端还分别与芯片u14的第三、第五及第六引脚一一对应的连接；芯片u14的第二引脚、电容c98的一端及电阻r119的一端连接并接地，电阻r119的另一端与芯片u14的第四引脚连接；电阻r137、电阻r41以及电阻r138的另一端、电容c98的另一端以及芯片u14的第一引脚连接并接电源vcc+3.3v，芯片u14的第十四引脚作为输出正端，芯片u14的第十三引脚和第十二引脚连接并作为输出负端。所述芯片u14的型号为iso3086dwr。
32.所述功率推挽输出电路2包括多路功率推挽输出单元，每路通讯单元的输出正端以及输出负端分别接一路功率推挽输出单元。如图3所示，所述功率推挽输出单元包括电阻r114、电阻r245、运放u42a、运放u42b、电阻r247、二极管d34至二极管d36、电阻r249、电阻r117、电阻r321、电阻r327、电阻r333、电容c255、三极管q38及三极管q44，所述电阻r114的一端与通讯单元的输出正端或输出负端连接，电阻r114的一端、运放u42a的第一引脚、运放u42b的第三引脚以及电阻r245的一端连接，电阻r245的另一端接地；运放u42a的第二引脚、二极管d35的阴极、电阻r321的一端、三极管q38的基极以及oc输出电路3的输出端连接，二极管d35的阳极与二极管d34的阴极连接，二极管d34的阳极、电阻r321的另一端、电阻r327的一端、电容c255的一端连接并接电源pwr，电阻r327的另一端与三极管q38的发射极连接，电容c255的另一端接地；运放u42a的第四引脚、电阻r249的一端、二极管d36的阳极以及三极管q44的基极连接，电阻r249的另一端接电源cod_+5v，二极管d36的与电阻r117的一端连接，电阻r117的另一端以及电阻r333的一端连接并接地，电阻r333的另一端与三极管q44的发射极连接，三极管q44的集电极与三极管q38的集电极连接并引出导线作为输出端。所述运放u42a及运放u42b的型号为sn74ls06。其他各路功率推挽输出单元的电路图如图4-8所示。
33.如图9所示，所述oc输出电路3有多路，每路oc输出电路3包括前级输出单元和后级输出单元，前级输出单元的输入端与虚拟电机5连接，前级输出单元的输出端与后级输出单元的输入端连接，后级输出单元的输出端的信号给外部控制器4或者功率推挽输出单元。所述前级输出单元包括电阻r54、电阻r296、电阻r304、三极管q18、电阻r55和光耦op1a，所述电阻r54的一端及电阻r296的一端均与虚拟电机5连接，电阻r54的另一端及三极管q18的发射极连接并接电源+3v3，三极管q18的发射极通过电阻r304分别接电阻r55的一端及光耦op1a的第一引脚，光耦op1a的第二引脚以及电阻r55的另一端连接并接地，光耦op1a的第三
引脚接地，光耦op1a的第四引脚与后级输出单元的输入端连接。
34.继续参阅图9，所述后级输出单元包括电阻r305、电阻r306、电阻r311、电阻r312、电容c237、电容c238、三极管q19以及三极管q20，所述电阻r305的一端以及电阻r306的一端与光耦op1a的第四引脚连接，电阻r305的另一端、电阻r311的一端、电容c237的一端及三极管q19的基极连接，电阻r311的另一端、电容c237的另一端及三极管q19的发射极连接并接电源pwr，三极管q19的集电极作为oc输出电路3的输出正端；电阻r306的另一端、电阻r312的一端、电容c238的一端及三极管q20的基极连接，电阻r312的另一端、电容c238的另一端及三极管q20的发射极连接并接电源pwr，三极管q20的集电极作为oc输出电路3的输出负端。
35.需要说明的是，外部控制器4对波形的处理属于现有技术，且本发明的侧重点在于信号的检测以及传感器模拟，对于波形的处理不在保护范围之内，不做过多赘述。
36.通过以上技术方案，本发明设计模拟码盘信号处理电路1、功率推挽输出电路2以及oc输出电路3，模拟电机的两种输出方式，实现电机参数的检测以及输出，检测方便，直接将虚拟电机5的信号输出给模拟码盘信号处理电路1或者oc输出电路3即可进行检测，检测周期短，同时不需要实际情况下的电机以及电路板，不需要配备多套电机以及电机传感器，避免资源浪费。
37.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。