一种用于激光扫平仪的电机控制电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种用于激光扫平仪的电机控制电路，连接于一电机的两端，所述电机控制电路包括电机调速模块，所述电机控制电路还包括一电机稳速模块，所述电机稳速模块包括一单片机及电机稳速芯片，所述单片机控制所述电机稳速芯片的工作状态，所述电机稳速芯片连接于所述电机的两端；所述电机调速模块包括一阻值可调器件，所述阻值可调器件与所述电机稳速芯片连接以作为所述电机稳速芯片的负载，改变所述阻值可调器件的阻值可调整所述电机的转动速度。采用上述技术方案后，对电机转速的调整及稳定时间更短，大大降低了对单片机资源的占用，提高了单片机的使用效率。
【专利说明】—种用于激光扫平仪的电机控制电路
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及光电设备控制电路领域，尤其涉及一种用于激光扫平仪的电机控制电路。
【背景技术】
[0002]激光扫平仪是将一束可视半导体激光束，通过水平旋转的方式形成一个激光面，作为大范围施工的水平基准面的设备。根据施工现场的不同，需要激光扫平仪要有多档位的旋转调速，且转速需要稳定。现在业界所普遍采用的调速技术，主要是通过PWM脉宽调制和软件PID参数调节的方式来实现调速和稳速。通过上述方式进行调速和稳速的过程，具有以下缺陷:
[0003]1.在对电机进行低转速控制时，由于速度检测的反馈时间周期变长，导致超调量增大，速度稳定时间较长。
[0004]2.PWM调制时，在电源上产生的纹波较大，对高精度的水平电子传感器的采样精度产生影响；
[0005]3.当PWM调制时，若占空比较小，其带载能力差，当负载过大时调整速度较为困难，同时调整的时延迟滞过大；
[0006]4.PID运算和PWM调速，占用MCU软、硬件的资源，对单片机的系统要求较高。
[0007]因此，亟需一种新型的用于激光扫平仪的电机控制电路，替代PWM调制的方式，以解决上述缺陷。
实用新型内容
[0008]为了克服上述技术缺陷，本实用新型的目的在于提供一种用于激光扫平仪的电机控制电路。
[0009]本实用新型公开了一种用于激光扫平仪的电机控制电路，连接于一电机的两端，所述电机控制电路包括电机调速模块，所述电机控制电路还包括一电机稳速模块，所述电机稳速模块包括一单片机及电机稳速芯片，所述单片机控制所述电机稳速芯片的工作状态，所述电机稳速芯片连接于所述电机的两端；所述电机调速模块包括一阻值可调器件，所述阻值可调器件与所述电机稳速芯片连接以作为所述电机稳速芯片的负载，改变所述阻值可调器件的阻值可调整所述电机的转动速度。
[0010]优选地，所述电机控制电路还包括一基准电压电路，提供一基准电压；所述电机两端连接有负载电阻；所述电机稳速芯片包括:电压跟随器，与所述基准电压电路连接，输出一与所述基准电压的电压和相位一致的输出电压；晶体管，与所述电机连接，控制流过所述电机的电流；比较器，与所述晶体管和负载电阻连接，比较所述负载电阻两端电压与所述基准电压，并控制所述晶体管的导通角。
[0011]优选地，所述电机稳速芯片的引脚包括:电压输入端、接地端、负载电压输入端、电机控制输入端及电机负极连接端；所述电压输入端与接地端分别连接于所述基准电压电路的两端；所述负载电压输入端、电机控制输入端由所述比较器的两路输入引出，连接于所述负载电阻的两端；所述电机负极连接端由所述晶体管的集电极引出，连接于所述电机的负极。
[0012]优选地,所述电机控制电路还包括一 MOS管,控制所述电机的启动或停止；所述MOS管的栅极与所述单片机连接；所述MOS管的源极接地；所述MOS管的漏极与所述电机稳速芯片的接地端连接。
[0013]优选地，所述电机控制电路还包括第一滤波稳压电容及第二滤波稳压电容；所述第一滤波稳压电容连接于所述负载电阻两端；所述第二滤波稳压电容的一端连接于所述电机的负极，另一端接地。
[0014]优选地，所述阻值可调器件为数字电位器。
[0015]优选地，所述数字电位器与所述单片机连接，由所述单片机控制所述数字电位器的阻值。
[0016]优选地，所述数字电位器阻值为ISkQ时，所述电机的转速为600rpm ;所述数字电位器阻值为4.7k Ω时，所述电机的转速为300rpm。
[0017]优选地，所述电机控制电路还包括电机测速单元；所述电机测速单元与所述单片机及电机连接，检测所述电机的转速并将所述转速反馈至所述单片机。
[0018]采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果:
[0019]1.由于电机稳速芯片内部设有电压和电流闭环调速功能，其调节时稳速时间短，超调量低；
[0020]2.电机调速阶段时连续闭环调节，对电源产生的纹波干扰较小，降低对模拟电路部分的干扰；
[0021]3.电机调速简单，通过数字电位器作为调整稳速芯片外接的可调电阻，改变数字电位器的阻值可以很方便的进行调速；
[0022]4.对单片机资源占用少，只需要利用单片机的普通1 口即可实现调速，不需要占用PWM 口及相应的寄存器。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型一优选实施例中电机控制电路的电路示意图；
[0024]图2为本实用新型一优选实施例中电机稳速芯片的块状图；
[0025]图3为本实用新型一优选实施例中电机稳速等效示意图；
[0026]图4为本实用新型一实施例中电机稳速芯片的引脚示意图。
【具体实施方式】
[0027]以下结合附图与具体实施例进一步阐述本实用新型的优点。
[0028]参阅图1，为本实用新型一优选实施例中电机控制电路的电路示意图。本实用新型中，电机控制电路连接在激光扫平仪的电机两端，用于控制电机的转速。其中电机控制电路包括有电机稳速模块及电机调速模块，电机稳速模块采用的是单片机与电机稳速芯片的配置，电机稳速芯片连接在电机的两端，利用其本身的性质和功能，对电机转速进行稳定和恒速调整。单片机与电机稳速芯片相连接，并控制电机稳速芯片工作与否的工作状态。而对于电机调速模块，其包含有一阻值可调器件，该阻值可调器件与电机稳速芯片连接，以作为电机稳速芯片的负载，由此，当阻值可调器件的阻值发生变化时，流过电机稳速芯片的电流也发生相应的变化，进一步地，便改变了流过电机的电流大小，从而达到调速的功能，待电机的转速变化时，电机稳速芯片便将电机的速度逐渐稳定(恒速)，即达到了对电机转速调整并恒定的调速稳速过程。
[0029]上述实施例中，电机稳速芯片的型号可以是NJM2606、TDA7274、LA5521D、KA2402、D5521D等常见的用于光盘软驱、磁带等的电机稳速芯片，可以理解的是，本身具有稳定电机转速的芯片均可适用于本实用新型中的电机稳速芯片。由于现有技术中光盘软驱、磁带在工作时电机处于恒定转动的状态，因此常用于光盘软驱、磁带的电机稳速芯片仅需要具有稳定电机转速的功能，使用时不需要对电机的转速进行改变，因此，现有技术中并未有阻值可调器件与电机稳速芯片的配合使用的方式。
[0030]优选地，阻值可调器件可配置为数字电位器，其本身具有较多的抽头数，从而根据不同的调速需求，选择具有合适抽头数的数字电位器。数字电位器作为阻值可调整的设备，其与电机稳速芯片的连接方式可采用I2C、SPI等接口方式。同时，可选地，将数字电位器与单片机连接，对数字电位器的阻值调节可转化为在单片机上进行操作，由此，对电机稳速芯片和数字电位器的控制均可在单片机上完成，方便使用者同时完成调速稳速的操作。当然，作为可选，使用者也可直接在数字电位器上调整其阻值，视实际工作环境而定。
[0031]上述实施例中，阻值可调器件不局限于数字电位器的配置，使用者可理解的是，具有阻值可调性质的其他器件如:电阻箱、热敏电阻等均可适用于本实用新型中，数字电位器在于其体积较小，调节方便，作为优选实施例说明。
[0032]具体地，在对数字电位器的阻值调整时，若数字电位器的阻值为ISkQ，电机的转速可为600rpm;若数字电位器的阻值为4.7kQ时，电机的转速为300rpm。可以理解的是，上述实施例中数字电位器的阻值与电机转速的关系仅为参考，不同的使用者可根据实际工作情况调整阻值与电机转速间的关系。就本实施例而言，阻值与电机转速间的关系将在后文说明稳速工作原理时一并说明。
[0033]参阅图2，为本实用新型一优选实施例中电机稳速芯片的块状图。电机控制电路中还包括有一基准电压电路,与电机稳速芯片连接，向其提供一基准电压，该实施例中，基准电压电路可以是通过直接与电源相连得到。在电机两端连接有分压电阻Rl及负载电阻R2，同时，分压电阻R1、负载电阻R2与阻值可调器件R3 (本实施例中为数字电位器R3)串联，并并联于电机的两端。具体地，电机稳速芯片包括一电压跟随器，其一输入端与基准电压电路连接，并输入一与基准电压的电压和相位一致的输出电压；一晶体管，它的集电极与电机连接，则流过晶体管的电流将同时流至电机，即晶体管电流大小直接决定了电机的电流大小；一比较器，其输出端与晶体管的源极连接，两输入端分别连接在负载电阻R2的两端，使得比较器的输入电压为负载电阻R2两端的电压，比较器将比较负载电阻R2两端的电压，并将该电压与基准电压进行比较，由比较的结果来确定是否改变晶体管的导通角，晶体管的导通角改变后，即改变了流过晶体管的电流值。
[0034]参阅图3及图4，分别为本实用新型一优选实施例中电机稳速等效示意图及电机稳速芯片的引脚示意图。电机稳速芯片的引脚包括有电压输入端(3脚)、接地端(5脚)、负载电压输入端出脚)、电机控制输入端(8脚)、电机负极连接端(4脚)。其中，电压输入端(3脚)和接地端(5脚)连接在基准电压电路的两端，图示中基准电压电路为电源电压。而负载电压输入端出脚)、电机控制输入端(8脚)是由比较器的两路输入端引出的，连接在负载电阻R2的两端。电机负极连接端(4脚)由晶体管的集电极引出，连接在电机的负极。
[0035]上述实施例中，电机稳速芯片还包括有一 MOS管Q1，用于控制电机的启动和停止。具体地，如图1所示，MOS管Ql的栅极与单片机连接，由单片机控制MOS管Ql的导通状态，其源极接地，漏极与电机稳速芯片的接地端连接。控制时，通过单片机发送高电平到MOS管Ql的栅极，则MOS管Ql导通，电机稳速芯片开始正常工作，驱动电机旋转；而单片机发送低电平到MOS管Ql的栅极时，MOS管Ql关断，电机稳速芯片停止工作，驱动电机停转。
[0036]同时，优选或可选地，电机控制电路还包括第一滤波稳压电容Cl及第二滤波稳压电容C2，其中第一滤波稳压电容Cl连接在分压电阻Rl或负载电阻R2的两端(图示中为分压电阻Rl两端)，第二滤波稳压电容C2的一端连接在电机的负极，另一端接地。两个滤波稳压电容的设置，进一步地对电机两端的电压进行滤波并稳定，减少电机稳速芯片对电机电压的稳定所需要的时间。
[0037]优选地或可选地，本实用新型中，电机控制电路还包括有一电机测速单元，与单片机及电机连接，可检测电机的转速并将检测的结果发送到单片机处。使用者可直观地从单片机处观察到电机转速的变化，若未达到需要的转速，则可继续对阻值可调器件进行操作，调节其阻值，以最终完成调整电机转速的目的。
[0038]具有上述优选实施例的配置后，当使用者需要对电机转速进行调节时，首先通过单片机对数字电位器R3的阻值进行改变，由于数字电位器R3并联在电机稳速芯片的两端，且负载电阻R2两端的电压保持恒定，则数字电位器R3的阻值改变后，数字电位器R3两端的电压也将随之变化，从而使得电机两端的电压发生改变。具体地，将负载电阻R2两端的电压定义为参考电压VMf，流过负载电阻R2的电流为参考电流IMf，则比较器一输入端输入的便是该参考电压VMf，同时，比较器另一端输入的为基准电压电路输入的基准电压，比较器将比较参考电压VMf与基准电压的大小，若两者大小相同，则不会改变晶体管的导通角，保持现有的电机转速；若由于数字电位器R3的阻值变化导致参考电流IMf发生改变，此处以数字电位器R3的阻值变大为例)，参考电流IMf变小，参考电压VMf也随之变小，则使得参考电压Vref与基准电压不同。比较器检测到参考电压与基准电压不同时，对连接在比较器输出端的晶体管进行控制，改变其导通角，以增大参考电流IMf，直至参考电压与基准电压相等。此时由于数字电位器R3的阻值已变大，则R3两端的电压随之变大，从而控制电机两端的电压变大，便完成调速、稳速的效果。由于整个稳速过程是连续的闭环调速，从而大大较少了调速过程对电源的纹波干扰，提高系统的稳定性。上述过程中，参考电压的设定值可为0.2V，亦或是在0.18V-0.22V之间，具体设定值可参照芯片规格而定。
[0039]由于电机稳速芯片本身的性质，电机转速与电机稳速芯片的参考电压呈比例关系，具体地，为:
[0040]Vm = (RJR^R3) +R1
Iv
[0041](其中K为电机稳速芯片内设定的电机转速与电压的比值)
[0042]而又因为:
[0043]Iref = Vref/R2,
[0044]则可推得:
[0045]vm+R2+.RP+f
ο
[0046]可知电机两端的电压在R1、R2、R3的电阻值固定后，仅与常数K有关。本领域技术人员仅需先行查阅资料了解K的取值或是经过试验得到，便可调节数字电位器R3的阻值来得到需要的电机转速。通过上述过程可理解的是，电机稳速芯片稳定转速的过程是一个闭环控制的过程，其调节时稳速时间短，超调量低，且对电源产生的纹波干扰较小。
[0047]在上述配置下，单片机仅作为控制电机稳速芯片是否工作、数字电位器的阻值大小，无须再调制PWM信号进行调节，则该部分的资源被解放出用于其他控制领域。
[0048]应当注意的是，本实用新型的实施例有较佳的实施性，且并非对本实用新型作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种用于激光扫平仪的电机控制电路，连接于一电机的两端，所述电机控制电路包括电机调速模块，其特征在于: 所述电机控制电路还包括一电机稳速模块，所述电机稳速模块包括一单片机及电机稳速芯片，所述单片机控制所述电机稳速芯片的工作状态，所述电机稳速芯片连接于所述电机的两端； 所述电机调速模块包括一阻值可调器件，所述阻值可调器件与所述电机稳速芯片连接以作为所述电机稳速芯片的负载，改变所述阻值可调器件的阻值可调整所述电机的转动速度。
2.如权利要求1所述的电机控制电路，其特征在于: 所述电机控制电路还包括一基准电压电路，提供一基准电压； 所述电机两端连接有负载电阻； 所述电机稳速芯片包括: 电压跟随器，与所述基准电压电路连接，输出一与所述基准电压的电压和相位一致的输出电压； 晶体管，与所述电机连接，控制流过所述电机的电流； 比较器，与所述晶体管和负载电阻连接，比较所述负载电阻两端电压与所述基准电压，并控制所述晶体管的导通角。
3.如权利要求2所述的电机控制电路，其特征在于: 所述电机稳速芯片的引脚包括:电压输入端、接地端、负载电压输入端、电机控制输入端及电机负极连接端； 所述电压输入端与接地端分别连接于所述基准电压电路的两端； 所述负载电压输入端、电机控制输入端由所述比较器的两路输入引出，连接于所述负载电阻的两端； 所述电机负极连接端由所述晶体管的集电极引出，连接于所述电机的负极。
4.如权利要求3所述的电机控制电路，其特征在于: 所述电机控制电路还包括一 MOS管,控制所述电机的启动或停止； 所述MOS管的栅极与所述单片机连接； 所述MOS管的源极接地； 所述MOS管的漏极与所述电机稳速芯片的接地端连接。
5.如权利要求2所述的电机控制电路，其特征在于: 所述电机控制电路还包括第一滤波稳压电容及第二滤波稳压电容； 所述第一滤波稳压电容连接于所述负载电阻两端； 所述第二滤波稳压电容的一端连接于所述电机的负极，另一端接地。
6.如权利要求1所述的电机控制电路，其特征在于: 所述阻值可调器件为数字电位器。
7.如权利要求6所述的电机控制电路，其特征在于: 所述数字电位器与所述单片机连接，由所述单片机控制所述数字电位器的阻值。
8.如权利要求6或7所述的电机控制电路，其特征在于: 所述数字电位器阻值为ISkQ时，所述电机的转速为600rpm ； 所述数字电位器阻值为4.7kΩ时，所述电机的转速为300rpm。
9.如权利要求1所述的电机控制电路，其特征在于: 所述电机控制电路还包括电机测速单元； 所述电机测速单元与所述单片机及电机连接，检测所述电机的转速并将所述转速反馈至所述单片机。
【文档编号】H02P7/28GK204103812SQ201420476063
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年8月21日 优先权日:2014年8月21日
【发明者】张瓯, 牛青, 王建勇 申请人:常州华达科捷光电仪器有限公司