斩波器变值控制装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于控制电机恒速旋转的斩波器变值控制装置，包含用于输入电机的设定转速输入部，为电机的电机驱动器提供电压的电压源部，用于调节电压的调节部，采集电机实际转速的采集部，实时显示电机的实际转速的显示部，用于存储设定转速的数值和实际转速的数值的存储部，以及分别与输入部、电压源部、调节部、采集部、显示部以及存储部连接的控制部，采集部将电机的实际转速反馈到控制部，控制部基于设定转速和实际转速控制电压加法器调节电机驱动器的电压，从而稳定电机的转速。本实用新型中的斩波器变值控制装置结构简单，成本低，调速精度高，稳速效果好。
【专利说明】斩波器变值控制装置
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及斩波器，具体是涉及一种用于控制电机恒速旋转的斩波器变值控制装置。
【背景技术】
[0002]随着微电子技术、电力电子技术等技术的迅猛发展，使得采用电子换相原理工作的无刷直流电机得到了长足的发展。而许多小型的直流无刷电动机在应用时往往需要更精确的速度控制，尤其在高速运行的场合，对信号的反馈和处理速度要求更为严格。这种情况下，单纯的按照需要的速度给定理论上的电压来控制电机并不能满足要求，电机特性也得不到充分发挥，因此需要一套完整的系统来控制电机的旋转，即斩波器。
[0003]在现有技术中，实现电机恒速旋转主要是通过变频调速和可控硅移相调速实现的。变频调速是根据电机转速与工作电源的频率成正比的关系，利用电力半导体器件的通断作用来改变电机工作电源的频率，从而达到改变电机转速的目的。可控硅移相调速是通过改变可控硅的导通角来改变电机端电压实现调速的，当导通角小于180°时，可控硅处于非全导通状态，导通角越小，电压越小，转速越低。
[0004]但是，上述的方案中，可控硅调速会产生大量的谐波，高频干扰无法消除，而变频调速虽然没有高频干扰，但造价昂贵，大幅度提高了生产研究的成本。所以，现有技术缺乏一种用于控制电机恒速旋转的斩波器变值控制装置。
实用新型内容
[0005]为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种用于控制电机恒速旋转的斩波器变值控制装置。
[0006]为了达到上述目的，本实用新型提供了 一种用于控制电机恒速旋转的斩波器变值控制装置，具有这样的特征:包括:输入部，用于输入电机的设定转速，电压源部，用于为电机的电机驱动器提供电压，调节部，包含由2路DAC输出组成的电压加法器，用于调节电压，采集部，包含由电机带动同速旋转的光电编码器和采集光电编码器的输出脉冲数量的脉冲计数器，显示部，用于实时显示电机的实际转速的数值，存储部，用于存储设定转速的数值和实际转速的数值，以及控制部，分别与输入部、电压源部、调节部、采集部、显示部以及存储部连接，基于输出的脉冲数量控制显示部显示电机的实际转速，基于设定转速和实际转速控制电压加法器调节电机驱动器的电压。
[0007]在本实用新型提供的斩波器变值控制装置中，还可以具有这样的特征:其中，控制部包含控制电压加法器的单片机。
[0008]在本实用新型提供的斩波器变值控制装置中，还可以具有这样的特征:其中，显示部为用于显示电机实际转速以及电压加法器的数字输入量变化的上位机。
[0009]在本实用新型提供的斩波器变值控制装置中，还可以具有这样的特征:其中，显示部为8段LED数码管。[0010]实用新型的作用与效果
[0011]根据本实用新型所涉及的用于控制电机恒速旋转的斩波器变值控制装置，包含用于输入电机的设定转速的输入部，为电机的电机驱动器提供电压的电压源部，用于调节电压的调节部，采集电机实际转速的采集部，以及分别与输入部、电压源部、调节部、以及采集部相连接的控制部，采集部将电机的实际转速反馈到控制部，控制部基于设定转速和实际转速控制电压加法器调节电机驱动器的电压，从而稳定电机的转速。本实用新型中的斩波器变值控制装置结构简单，成本低，调速精度高，稳速效果好。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型的实施例中斩波器变值控制装置的框图；以及
[0013]图2为本实用新型的实施例中斩波器变值控制装置的结构框图。
[0014]图中，100.斩波器变值控制装置，1.输入部，2.电压源部，3.调节部，4.采集部，
5.显示部，6.存储部，7.控制部，8.电机，9.电机驱动器，10.带轮组，11.键盘，12.底座，31.电压加法器，41.光电编码器，42.脉冲计数器，51.PC机，52.LED数码管，71.单片机。
【具体实施方式】
[0015]为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下结合实施例和附图对本实用新型作具体阐述。
[0016]实施例
[0017]图1为本实用新型的实施例中斩波器变值控制装置的框图。
[0018]如图1所示，本实施例中的斩波器变值控制装置100，包括:输入部1，电压源部2，调节部3，采集部4，显示部5，存储部6，控制部7。
[0019]调节部3包含由2路DAC输出组成的电压加法器31，采集部4包含光电编码器41和脉冲计数器42，控制部7包含单片机71，显示部5包含PC机51和8段LED数码管52。
[0020]控制部7分别与输入部1、电压源部2、调节部3、采集部4、显示部5以及存储部6相连接，控制部基于输出的脉冲数量控制显示部5显示电机8的实际转速，基于设定转速和实际转速控制电压加法器31调节电机驱动器的电压。
[0021]本实施例中，采用C8051F060单片机作为整个斩波器变值控制装置100的核心，在实时计算并控制电机8转速的同时，还可以控制其他的外围器件。输入部I采用4x4的键盘11与单片机71的输入端口连接用于输入电机8的设定转速。电压源部2向电机8的电机驱动器9提供电压，存储部6用于存储设定转速的数值和实际转速的数值。
[0022]电机驱动器9是通过模拟电压实现对电机8转速的调节的，该模拟电压可通过单片机71的DA转换获得。由于单片机71的每路DA转换根据参考电压得到的最高输出电压仅为2.43V，而电机数据手册指出电机在最高速旋转时至少需要4.5V的调速电压，所以调节部3需同时利用两路DAC输出做加法电路组成电压加法器31用于控制电机驱动器9的电压。
[0023]由电机8带动同速旋转的光电编码器41和采集光电编码器41的输出脉冲的脉冲计数器42组成反馈单元，为了有效降低测速误差，采用分辨率为1000的光电编码器41对电机8进行测速，以保证实时测量电机8的转速，以便做出后续控制。显示部5包括4位8段段LED数码管52和PC机51，可以实时显示电机8的实际转速。
[0024]图2为本实用新型的实施例中斩波器变值恒速控制装置的结构框图。
[0025]如图2所示，电机驱动器9、键盘11、电压加法器31、脉冲计数器42、8段LED数码管52、以及单片机71都安装在底座12上，电机8和光电编码器41设置在底座12的反面，电机8和光电编码器41的转轴都贯穿底座12分别套装带轮组10的两个带轮，带轮之间通过同步带传动，PC机51与单片机71连接。
[0026]斩波器变值控制装置100上电初始化时，会给出电机8的额定转速，如果需要改变额定转速，可以随时通过与单片机71输入端口相连的键盘11来输入电机8的设定数值。在额定转速或设定转速已知的情况下，单片机71会根据电机8的转速与驱动电压的关系来确定电机8的驱动电压，由于此过程通过单片机71的DA转换实现，因此确定输出电压即确定DAC的数字输入量。
[0027]由于光电编码器41与电机8通过带轮组10传动，组成带轮组的两个带轮直径相同，因此系统上电后，电机8带动光电编码器41同速旋转，光电编码器41通过光电转换将电机输出轴上的几何位移量转化成一系列脉冲进行输出。图中未显示的码盘与光电编码器41同轴旋转，码盘在转动时经过光耦的U型槽，由于所用码盘是将圆盘10等分后通光孔与遮光板相间分布的，因此根据光耦的输出脉冲计算得到的转速为电机8转速的5倍，从而实现倍频，既可以使光耦在电机8低速运转时便可以输出高速旋转的脉冲，又能保证输出脉冲的精度不会因电机8高速旋转而降低。脉冲计数器42实时读取光电编码器41的输出脉冲数量并反馈给单片机71，单片机71每隔一段单位时间对反馈的脉冲数量进行处理，从而计算出电机8的实际转速传送给8段LED数码管52显示，电机8的实际转速和电压加法器31的数字输入量变化通过RS232通信由PC机51显示。与此同时，单片机71根据实际转速与设定转速的差值调节DAC的数字输入量来调节电机驱动器9的电压，从而将电机8的转速保持在稳定状态。
[0028]实施例的作用与效果
[0029]根据本实施例提供的用于控制电机恒速旋转的斩波器变值控制装置，包含用于输入电机的设定转速的输入部，为电机的电机驱动器提供电压的电压源部，用于调节电压的调节部，采集电机实际转速的采集部，以及分别与输入部、电压源部、调节部、以及采集部连接的控制部，采集部将电机的实际转速反馈到控制部，控制部基于设定转速和实际转速控制电压加法器调节电机驱动器的电压，从而稳定电机的转速。本实用新型中的斩波器变值控制装置结构简单，成本低，调速精度高，稳速效果好。
[0030]光电编码器与电机通过同步带连接，二者同速旋转，利用高分辨率的光电编码器测速，有效降低测速误差。
[0031]本实施例中采用同步带实现电机和光电编码器之间的传动，有效地滤除掉部分因为电机抖动而造成的测量误差，为进一步提高测量精度提供基础条件。
[0032]本实施例中引入与光电编码器同轴旋转的码盘，方便在保证系统精度的前提下实现电机转速的倍频，有效减小了电机高速运转时因为抖动剧烈而引入的误差。
[0033]本实施例中的输入部可以通过键盘任意设置电机的额定转速，实现了无级调速，改善了抽头调速只能档位调速的不足。[0034]本实施例中对电机的调速过程可以通过RS232通信在上位机显示出来，使用户能够更加直观地观察系统的调试过程。
[0035]当然本实用新型所涉及的斩波器变值恒速控制装置并不仅仅限定于在本实施例中的结构。
【权利要求】
1.一种斩波器变值控制装置，用于控制电机恒速旋转，其特征在于，包括: 输入部，用于输入所述电机的设定转速； 电压源部，用于为所述电机的电机驱动器提供电压； 调节部，包含由2路DAC输出组成的电压加法器，用于调节所述电压； 采集部，包含由所述电机带动同速旋转的光电编码器和采集所述光电编码器的输出脉冲数量的脉冲计数器； 显示部，用于实时显示所述电机的实际转速的数值； 存储部，用于存储所述设定转速的数值和所述实际转速的数值；以及控制部，分别与所述输入部、所述电压源部、所述调节部、所述采集部、所述显示部以及所述存储部连接，基于所述输出的脉冲数量控制所述显示部显示电机的实际转速，基于所述设定转速和所述实际转速控制所述电压加法器调节所述电机驱动器的电压。
2.根据权利要求1所述的斩波器变值控制装置，其特征在于: 其中，所述控制部包含控制所述电压加法器的单片机。
3.根据权利要求1所述的斩波器变值控制装置，其特征在于: 其中，所述显示部为用于显示所述电机实际转速以及所述电压加法器的数字输入量变化的PC机。
4.根据权利要求1所述的斩波器变值控制装置，其特征在于: 其中，所述显示部为8段LED数码管。
【文档编号】H02P23/00GK203708164SQ201320774522
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年11月28日 优先权日:2013年11月28日
【发明者】杨海马, 陈聪聪, 杨晖, 张亮, 于小强, 宋磊磊, 黄明峰, 李然, 黄影平 申请人:上海理工大学