一种直流电机调速电路的制作方法
【专利摘要】一种直流电机调速电路，包括：第一转换单元，适于将采集到的直流电机的转速信号转换成为脉冲信号；反相整形单元，适于对所述第一转换单元转换得到的脉冲信号进行反相和整形处理，得到标准的波形和电平；第二转换单元，适于将所述经过所述反相整形单元反向处理得到脉冲信号转换成为第一电压；运算放大单元，适于将所述第二转换单元转换得到第一电压信号进行运算放大，得到第二电压；调速单元，适于将所述第二电压与预设电压进行比较，并根据比较结果，输出调速信号，以调节所述直流电机的转速。上述的方案可以根据不同类型或者种类的直流电机的需要，对直流电机的转速进行调节，适用范围广泛。
【专利说明】 一种直流电机调速电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及电机驱动【技术领域】，特别是涉及一种直流电机调速电路。
【背景技术】
[0002]直流电机，是指能将直流电能转换成机械能(直流电动机)或将机械能转换成直流电能(直流发电机)的旋转电机。它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。
[0003]直流电机调速可以分为电流调速和速度调速两种。其中，直流电机的速度调速利用电机当前的电机转速对电机进行调节。但是，现有技术中的直流电机调速电路仅适用一种类型的直流电机，兼容性较差。
【发明内容】
[0004]本发明实施例解决的是如何对不同类型的直流电机进行速度调节。
[0005]为解决上述问题，本发明实施例提供了一种直流电机调速电路，所述方法包括:
[0006]第一转换单元，适于将采集到的直流电机的转速信号转换成为脉冲信号；
[0007]反相整形单元，适于对所述第一转换单元转换得到的脉冲信号进行反相处理；
[0008]第二转换单元，适于将所述经过所述反相整形单元反相处理得到的脉冲信号转换成为第一电压；
[0009]运算放大单元，适于将所述第二转换单元转换得到第一电压进行运算放大，得到第二电压；
[0010]调速单元，适于将所述第二电压与预设电压进行比较，并根据比较结果，输出调速信号，以调节所述直流电机的转速。
[0011]可选地，所述第一转换单元为安装在所述直流电机上的光栅码盘。
[0012]可选地，所述反相整形单元包括反相器、第一电阻、第二电阻和第三电阻；
[0013]所述反相器的输入端分别与所述第一电阻的第一端和所述第二电阻的第一端耦接，所述第一电阻的第二端分别与脉冲信号的第二输出端耦接，所述第二电阻的第二端分别与所述第三电阻的第一端和所述脉冲信号的第一输出端耦接，所述反相器的输出端与所述第二转换单元输入端耦接，所述第三电阻的第二端与第一供电电源耦接。
[0014]可选地，所述反相整形单元还包括第一电容，所述第一电容的正极耦接于所述脉冲信号的第一输出端，所述第一电容的负极耦接于所述脉冲信号的第二输出端。
[0015]可选地，所述反相整形单元还包括第二电容，所述第二电容的正极与所述第二电阻的第一端耦接，所述第二电容的负极与模拟信号地端耦接。
[0016]可选地，所述反相整形单元还包括:第一瞬态吸收二极管，所述第一瞬态吸收二极管的正极与所述脉冲信号的第一输出端耦接，所述第二瞬态吸收二极管的负极与所述脉冲信号的第二输出端耦接。[0017]可选地，所述第二转换单元包括频压转换芯片、第一运算放大器、RC滤波单元、第一滤波单元、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻；
[0018]所述频压转换芯片的电压比较器阈值端与所述反相整形单元的输出端和所述第四电阻的第一端耦接，所述第四电阻的第二端与所述第一供电电源耦接；所述频压转换芯片的输入端分别与所述第五电阻的第一端和所述第六电阻的第一端耦接，所述第五电阻的第二端与所述第一供电电源耦接，所述第六电阻的第二端耦接于模拟信号地；所述频压转换芯片的RC滤波电路输入端与所述RC滤波单元耦接；所述频压转换芯片的电源输入端与所述第一供电电源耦接；所述频压转换芯片的接地端接地并与所述频压转换芯片的频率输出端(FR)耦接；所述频压转换芯片的电流源端与所述第七电阻的第一端耦接，所述第七电阻的第二端接模拟信号地。
[0019]可选地，所述RC滤波单元包括第三电容和第八电阻，所述频压转换芯片的RC滤波电路输入端分别与第三电容的正极和所述第八电阻的第一端和耦接，所述第八电阻的第二端与所述第一供电电源耦接，所述第三电容的负极与所述模拟信号地耦接。 [0020]可选地，所述第一滤波单元包括:第一运算放大器、第九电阻、第十电阻和第四电容；
[0021]所述第一运算放大器的正向输入端与模拟信号地耦接，所述第一运算放大器的反向输入端分别与所述第九电阻的第一端和所述第四电容的第一端耦接，所述第九电阻的第二端分别与所述频压转换芯片的输出端和所述第十电阻的第一端耦接，所述第十电阻的第二端分别与所述第四电容的第二端和所述第一运算放大器的输出端耦接。
[0022]可选地，所述第二转换单元还包括第五电容，所述第五电容的正极与所述反相整形单元的输出端耦接，所述第五电容的负极与所述频压转换芯片的电压比较器阈值端耦接。
[0023]可选地，所述第二转换单元还包括第六电容，所述第六电容的正极与所述第一供电电源耦接，所述电容的负极耦接于模拟信号地。
[0024]可选地，所述第二转换单元还包括第七电容，所述第七电容的正极与所述频压转换芯片的输出端耦接，所述第七电容的负极耦接于模拟信号地。
[0025]可选地，所述运算放大单元包括第二运算放大器、第一电位器、第十一电阻、第十二电阻和第十三电阻:
[0026]所述第二运算放大单元的正向输入端与所述第十一电阻的第一端耦接，第十一电阻的第二端耦接于模拟信号地；
[0027]所述第二运算放大单元的的反向输入端分别与所述第十二电阻的第一端和所述第十三电阻的第一端耦接，所述第十二电阻的第二端与所述第二转换单元的输出端耦接，所述第十三电阻的第二端与所述第一电位器的第一端耦接，所述第一电位器的第二端与所述第二运算放大器的输出端耦接。
[0028]可选地，所述运算放大单元还包括第八电容，所述第八电容的正极与所述第二运算放大单元的输出端耦接，所述第八电容的负极与所述第二运算放大器的反向输入端耦接。
[0029]可选地，所述运算放大单元还包括第二二极管，所述二二极管的正极与所述第二运算放大单元的输出端耦接，所述第二二极管的负极与所述第二运算放大单元的反向输入端率禹接。
[0030]可选地，所述第二二极管为硅电压开关二极管。
[0031]可选地，所述运算放大单元还包括第三二极管，所述第三二极管的正极与所述第一供电电源耦接，所述第三二极管的正极负极与所述第二运算放大器的输出端耦接。
[0032]可选地，所述第三二极管为硅电压开关二极管。
[0033]可选地，所述运算放大单元还包括调零单元，所述调零单元适于在所述无脉冲信号输入所述第一转换单元时，将输入所述调速单元的第二电压调节为零。
[0034]可选地，所述调零单元包括第二电位器、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第四二极管和第五二极管；
[0035]所述第二电位器的第一端分别与所述第十四电阻的第一端和所述第四二极管的正极耦接，所述第十四电阻的第二端与第二供电电源耦接，所述第四二极管的负极接模拟信号地，所述第二电位器的第二端与所述第十五电阻的第一端耦接，所述第十五电阻的第二端与所述第二运算放大器的反向输入端耦接；所述第二电位器的第三端分别与所述第五二极管的负极和所述第十六电阻的第一端耦接，所述第五二极管的正极与模拟信号地耦接，所述第十六电阻的第二端与所述第一供电电源耦接。
[0036]可选地，所述调速单元包括微控制器，所述微控制器的A/D接口与所述运算放大单元的输出端耦接。
[0037]与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下的优点:
[0038]由于将电机的实际转速转换成为电压，并所述电压与预设转速对应的预定电压进行比较，从而输出电压控制信号对电机的转速进行调节，因此，可以根据不同类型或者种类的直流电机的需要，对电机的实际转速进行调节，适用范围广泛。
【专利附图】
【附图说明】
[0039]图1是本发明实施例中的一种直流电机调速电路的结构示意图；
[0040]图2示出了本发明实施例中的直流电机调速电路的电路图。
【具体实施方式】
[0041]为解决上述问题，本发明实施例采用的技术方案采用闭环控制的方式，通过建立直流电机的转速与电压之间一一对应的关系，将直流电机的实际转速与预设转速之间进行比较，输出电机的调速控制信号，从而控制电机的转速达到预设的转速，控制准确，简单实用。
[0042]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
[0043]图1示出了本发明实施例中的一种直流电机调速电路的结构示意图。如图1所示的直流电机调速电路，可以包括依次连接的第一转换单元1、反相整形单元2、第二转换单元3、运算放大单元4和调速单元5。其中:
[0044]第一转换单元1，适于将采集到的直流电机的转速信号转换成为脉冲信号。
[0045]在具体实施中，第一转换单元I可以为安装在所述直流电机上的光栅码盘，所述光栅码盘可以将直流电机的实时转速转换成为方波脉冲信号频率。其中，方波脉冲信号频率与电机的转速之间的关系可以通过下述的公式计算得出:
[0046]f = v*n ； (I)；
[0047]其中，f为转换得到的脉冲信号的频率，V为电机每秒的转速，η为光栅码盘的齿数。
[0048]反相整形单元2，适于对所述第一转换单元I转换得到的脉冲信号进行反相和整形处理。
[0049]第二转换单元3，适于将所述经过所述反相整形单元2处理得到的脉冲信号转换成为第一电压。
[0050]运算放大单元4，适于将所述第二转换单元3转换得到第一电压进行运算放大，得到第二电压。
[0051]调速单元5，适于将所述运算放大单元4运算放大得到的第二电压与预设电压进行比较，并根据比较结果，输出调速信号，以调节所述直流电机的转速。
[0052]图2示出了本发明实施例中的直流电机调速电路的电路图。请参见图2所示,反相整形单元2可以包括:反相器21、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3。其中:
[0053]反相器21的输入端分别与第一电阻Rl的第一端和第二电阻R2的第一端耦接，第一电阻Rl的第二端与第一转换单元I的第二输出端耦接，第二电阻R2的第二端分别与第三电阻R3的第一端和第一转换单元I的第一输出端耦接，反相器21的输出端与第二转换单元3输入端耦接，第三电阻R3的第二端与第一供电电源VCC耦接。
[0054]在具体实施中，反相整形单元2还可以包括第一电容Cl，第一电容Cl的正极耦接于第一转换单元I的第一输出端，第一电容Cl的负极耦接于第一转换单元I的第二输出端。第一电容Cl可以对输入的脉冲信号进行滤波。
[0055]在具体实施中，反相整形单元2还可以包括第二电容C2，第二电容C2的正极与第二电阻R2的第一端稱接,第二电容C2的负极与模拟信号地端稱接。第二电容可以对于输入的第一转换单元I的脉冲信号进行滤波。
[0056]在具体实施中，反相整形单元2还可以包括第一瞬态吸收二极管Dl，第一瞬态吸收二极管Dl的正极与脉冲信号的第一输出端耦接，第一瞬态吸收二极管Dl的负极与第一转换单元I的第二输出端耦接。第一瞬态吸收二极管Dl可以抑制输入的脉冲信号的尖峰电压，以保护电路中的电气元件。
[0057]反相整形单元2可以将第一转换单元I输出的脉冲信号进行反相和整形滤波，得到反相和整形滤波后的脉冲信号，同时可以提高负载能力。其中，第一电阻R1、第二电阻R2、和第三电阻R3组成一个回路，使得反相器21的输入端具有预设的电压。反相器21的输入端的电压值可以满足如下的关系:
【权利要求】
1.一种直流电机调速电路，其特征在于，包括: 第一转换单元，适于将采集到的直流电机的转速信号转换成为脉冲信号； 反相整形单元，适于对所述第一转换单元转换得到的脉冲信号进行反相和整形处理； 第二转换单元，适于将所述经过所述反相整形单元反向处理得到的脉冲信号转换成为第一电压； 运算放大单元，适于将所述第二转换单元转换得到第一电压进行运算放大，得到第二电压； 调速单元，适于将所述第二电压与预设电压进行比较，并根据比较结果，输出调速信号，以调节所述直流电机的转速。
2.根据权利要求1所述直流电机调速电路，其特征在于，所述第一转换单元为安装在所述直流电机上的光栅码盘。
3.根据权利要求1所述的直流电机调速电路，其特征在于，所述反相整形单元包括反相器、第一电阻、第二电阻和第三电阻； 所述反相器的输入端分别与所述第一电阻的第一端和所述第二电阻的第一端耦接，所述第一电阻的第二端分别与所述第一转换单元的第二输出端耦接，所述第二电阻的第二端分别与所述第三电阻的第一端和所述脉冲信号的第一输出端耦接，所述反相器的输出端与所述第二转换单元输入端耦接，所述第三电阻的第二端与第一供电电源耦接。
4.根据权利要求3所述的直流电机调速电路，其特征在于，所述反相整形单元还包括第一电容，所述第一电容的正极耦接于所述第一转换单元的第一输出端，所述第一电容的负极耦接于所述第一转换单元的第二输出端。
5.根据权利要求4所述的直流电机调速电路，其特征在于，所述反相整形单元还包括第二电容，所述第二电容的正极与所述第二电阻的第一端耦接，所述第二电容的负极与模拟信号地端耦接。
6.根据权利要求5所述的直流电机调速电路，其特征在于，所述反相整形单元还包括:第一瞬态吸收二极管，所述第一瞬态吸收二极管的正极与所述第一转换单元的第一输出端耦接，所述第二瞬态吸收二极管的负极与所述第一转换单元的第二输出端耦接。
7.根据权利要求1所述的直流电机调速电路，其特征在于，所述第二转换单元包括频压转换芯片、第一运算放大器、RC滤波单元、第一滤波单元、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻； 所述频压转换芯片的电压比较器阈值端与所述反相整形单元的输出端和所述第四电阻的第一端耦接，所述第四电阻的第二端与所述第一供电电源耦接；所述频压转换芯片的输入端分别与所述第五电阻的第一端和所述第六电阻的第一端耦接，所述第五电阻的第二端与所述第一供电电源耦接，所述第六电阻的第二端耦接于模拟信号地；所述频压转换芯片的RC滤波电路输入端与所述RC滤波单元耦接；所述频压转换芯片的电源输入端与所述第一供电电源耦接；所述频压转换芯片的接地端接地并与所述频压转换芯片的频率输出端(FR)耦接；所述频压转换芯片的电流源端与所述第七电阻的第一端耦接，所述第七电阻的第二端与模拟信号地耦接。
8.根据权利要求7所述的直流电机调速电路，其特征在于，所述RC滤波单元包括第三电容和第八电阻，所述频压转换芯片的RC滤波电路输入端分别与第四电容的正极和所述第八电阻的第一端耦接，所述第八电阻的第二端与所述第一供电电源耦接，所述第三电容的负极与所述模拟信号地耦接。
9.根据权利要求7所述的直流电机调速电路，其特征在于，所述第一滤波单元包括:第一运算放大器、第九电阻、第十电阻和第四电容；所述第一运算放大器的正向输入端与模拟信号地耦接，所述第一运算放大器的反向输入端分别与所述第九电阻的第一端和所述第四电容的负极耦接，所述第九电阻的第二端分别与所述频压转换芯片的输出端和所述第十电阻的第一端耦接，所述第十电阻的第二端分别与所述第四电容的正极和所述第一运算放大器的输出端耦接。
10.根据权利要求7所述的直流电机调速电路，其特征在于，所述第二转换单元还包括第五电容，所述第五电容的正极与所述反相整形单元的输出端耦接，所述第五电容的负极与所述频压转换芯片的电压比较器阈值端耦接。
11.根据权利要求7所述的直流电机调速电路，其特征在于，所述第二转换单元还包括第六电容，所述第六电容的正极与所述第一供电电源耦接，所述第六电容的负极耦接于模拟信号地。
12.根据权利要求7所述的直流电机调速电路，其特征在于，所述第二转换单元还包括第七电容，所述第七电容的正极与所述频压转换芯片的输出端耦接，所述第七电容的负极耦接于模拟信号地。
13.根据权利要求1所述的直流电机调速电路，其特征在于，所述运算放大单元包括第二运算放大器、第一电位器、第十一电阻、第十二电阻和第十三电阻: 所述第二运算放大单元 的正向输入端与所述第十一电阻的第一端耦接，第十一电阻的第二端耦接于模拟信号地； 所述第二运算放大单元的的反向输入端分别与所述第十二电阻的第一端和所述第十三电阻的第一端耦接，所述第十二电阻的第二端与所述第二转换单元的输出端耦接，所述第十三电阻的第二端与所述第一电位器的第一端耦接，所述第一电位器的第二端与所述第二运算放大器的输出端耦接。
14.根据权利要求13所述的直流电机调速电路，其特征在于，所述运算放大单元还包括第八电容，所述第八电容的正极与所述第二运算放大单元的输出端耦接，所述第八电容的负极与所述第二运算放大器的反向输入端耦接。
15.根据权利要求13所述的直流电机调速电路，其特征在于，所述运算放大单元还包括第二二极管，所述二二极管的正极与所述第二运算放大单元的输出端耦接，所述第二二极管的负极与所述第二运算放大单元的反向输入端耦接。
16.根据权利要求15所述的直流电机调速电路，其特征在于，所述第二二极管为硅电压开关二极管。
17.根据权利要求13所述的直流电机调速电路，其特征在于，所述运算放大单元还包括第三二极管，所述第三二极管的正极与所述第一供电电源耦接，所述第三二极管的正极负极与所述第二运算放大器的输出端耦接。
18.根据权利要求17所述的直流电机调速电路，其特征在于，所述第三二极管为硅电压开关二极管。
19.根据权利要求1所述的直流电机调速电路，其特征在于，所述运算放大单元还包括调零单元，所述调零单元适于在所述无脉冲信号输入所述第一转换单元时，将输入所述调速单元的第二电压调节为零。
20.根据权利要求1所述的直流电机调速电路，其特征在于，所述调零单元包括第二电位器、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第四二极管和第五二极管； 所述第二电位器的第一端分别与所述第十四电阻的第一端和所述第四二极管的正极耦接，所述第十四电阻的第二端与第二供电电源耦接，所述第四二极管的负极接模拟信号地；所述第二电位器的第二端与所述第十五电阻的第一端耦接，所述第十五电阻的第二端与所述第二运算放大器的反向输入端耦接；所述第二电位器的第三端分别与所述第五二极管的负极和所述第十六电阻的第一端耦接，所述第五二极管的正极与模拟信号地耦接，所述第十六电阻的第二端与所述第一供电电源耦接。
21.根据权利要求1所述的直流电机调速电路，其特征在于，所述调速单元包括微控制器，所述微控制器 的A/D接口与所述运算放大单元的输出端耦接。
【文档编号】H02P7/00GK103944465SQ201410198160
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年5月12日 优先权日:2014年5月12日
【发明者】方正明, 饶敦胜 申请人:昆山华恒焊接股份有限公司