直流有刷电机调速装置及调速方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种直流有刷电机调速装置及调速方法。该调速装置及调速方法的特点是通过电流传感器采集直流有刷电机的电流信号；再通过滤波放大电路对电流信号进行过滤、放大处理；之后通过信号比较电路将电流信号转变成一个高低交变的方波速度信号；接着控制器根据该速度信号的周期或频率，结合电机换向器中云母片的数量，计算得到电机转速；最后控制器向可调电源发送指令信号，通过控制印加在电机上的直流电压幅度以达到调节电机转速的目的。该调速装置及调速方法通过简单的电路组合就能够对电机进行测速、调速，无需增加额外的大型器件，成本较低，且对使用环境和电机机械结构没有限制，测速结果更加精确，能够更好的对电机转速进行调节控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种调速装置，具体说是针对直流有刷电机的换向器（即转子）的旋转进行调速的装置及方法。
技术介绍
直流有刷电机在工业民用行业中得到广泛地使用。为了实现直流有刷电机转速的调整，需要先检测电机的旋转速度，然后再加以控制。当前对于有刷电机的速度检测主要还是使用测速发电机、光电编码器、霍尔传感器等方法为主，用这些方法通常都需要在电机上增加额外的设备，不仅大大增加了成本，而且对使用环境和电机机械结构还有更高的要求。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是提供一种直流有刷电机调速装置，该装置通过简单的电路组合就能够对电机进行测速，进而实现调速的功能，无需在电机上增加额外的大型器件，成本较低，且对使用环境和电机机械结构没有限制，测速结果更加精确，能够更好的对电机转速进行调节控制。为解决上述问题，采取以下技术方案：本专利技术的直流有刷电机调速装置包括可调电源，该可调电源的正极端和负极端间通过导线依次串联有直流有刷电机和电流传感器。其特点是所述电流传感器通过导线连接有测速电路，测速电路通过导线连接有控制器，控制器通过导线与所述可调电源相连。所述测速电路包括滤波放大电路和信号比较电路，滤波放大电路和信号比较电路通过导线相连接，滤波放大电路通过导线与电流传感器相连，信号比较电路通过导线与控制器相连。所述控制器内置逻辑运算单元。其中，所述可调电源是调压直流电源。或者所述可调电源包括直流电源和开关电路，直流电源的一端通过导线与开关电路相连，开关电路通过导线与直流有刷电机相连，直流电源的另一端通过导线与所述电流传感器相连。所述控制器通过导线与开关电路相连。所述直流有刷电机和电流传感器的串联电路两端并联有续流电路。所述滤波放大电路包括低通滤波电路、信号放大电路和高通滤波电路。所述低通滤波电路、信号放大电路、高通滤波电路三者呈任意先后顺序依次串联连接。所述低通滤波电路包括第一电阻，该第一电阻的输入端即为所述低通滤波电路的输入端，第一电阻的输出端即为所述低通滤波电路的输出端，且第一电阻的输出端通过一第一电容接地。所述信号放大电路包括第一运算放大器，该第一运算放大器的正极输入端即为所述信号放大电路的输入端，第一运算放大器的输出端即为所述信号放大电路的输出端，第一运算放大器的负极输入端与输出端间并联有第二电阻，且第一运算放大器的负极输入端通过一第三电阻接地。所述高通滤波电路包括第二电容、第三电容和第二运算放大器，第二电容的输入端即为所述高通滤波电路的输入端，第二电容的输出端与第三电容的输入端通过导线相连，第三电容的输出端与第二运算放大器的正极输入端通过导线相连，第二运算放大器的输出端即为所述高通滤波电路的输出端。所述第二电容的输出端与第二运算放大器的输出端间通过导线相连，且该段导线上有第四电阻。所述第二运算放大器的负极输入端与输出端间通过导线相连，第二运算放大器的正极输入端通过导线连接有第五电阻。所述第二运算放大器是双电源运算放大器或单电源运算放大器。当第二运算放大器是双电源运算放大器时，所述第五电阻通过导线接地。当第二运算放大器是单电源运算放大器时，所述第五电阻通过导线连接有基准电平电路。所述信号比较电路包括第三运算放大器，该第三运算放大器的正极输入端即为所述信号比较电路的输入端，第三运算放大器的输出端即为所述信号比较电路的输出端。所述第三运算放大器的正极输入端与输出端间并联有第六电阻，第三运算放大器的输出端通过一第七电阻连接有供电电源。所述第三运算放大器是双电源运算放大器或单电源运算放大器。当第三运算放大器是双电源运算放大器时，第三运算放大器的负极输入端接地。当第三运算放大器是单电源运算放大器时，第三运算放大器的负极输入端通过导线连接有基准电平电路。或者所述信号比较电路包括比较器，该比较器的正极输入端即为所述信号比较电路的输入端，比较器的输出端即为所述信号比较电路的输出端。所述比较器的正极输入端与输出端间并联有第六电阻，比较器的输出端通过一第七电阻连接有供电电源。所述比较器是双电源比较器或单电源比较器。当比较器是双电源比较器时，比较器的负极输入端接地。当比较器是单电源比较器时，比较器的负极输入端通过导线连接有基准电平电路。所述基准电平电路包括第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第五电容、第六电容和第四运算放大器。所述第九电阻的输入端通过导线连接有供电电源，第九电阻的输出端与第十电阻的输入端间通过导线相连，第十电阻的输出端通过导线接地。所述第九电阻的输出端与第四运算放大器的正极输入端间通过导线相连，第四运算放大器的输出端与第十一电阻的输入端间通过导线相连，第十一电阻的输出端与第六电容的输入端间通过导线相连，第六电容的输出端通过导线接地。所述第四运算放大器的正极输入端与第五电容的输入端相连，第五电容的输出端通过导线接地。所述第四运算放大器的负极输入端与输出端间通过导线相连。所述第十一电阻的输出端通过导线与高通滤波电路的第五电阻、信号比较电路第三运算放大器的负极输入端或比较器的负极输入端相连。本专利技术要解决的另一问题是提供一种直流有刷电机调速方法，该方法通过对直流有刷电机的电枢电流信号的采集、过滤、放大、比较、运算，得到精确的电机转速，再向可调电源发送指令，以改变印加在电机上的电压，从而达到调整电机转速的目的。为解决上述问题，采取以下技术方案：本专利技术的直流有刷电机调速方法的特点是包括以下步骤：第一步，在可调电源、直流有刷电机和电流传感器组成的串联电路中，利用电流传感器采集直流有刷电机的电枢电流信号。直流有刷电机通过电刷和换向器的接触实现运行时的换向，其换向器由换向片和绝缘用的云母片组成，换向片和云母片沿电机转子的外周间隔布置。由于云母片的存在，随着电机的旋转，电刷刷过一个换向片切换到另一个换向片时就会有间隙，相应的造成电枢电流的脉动，在电机旋转一周后则会出现固定个数的脉动。同时，在转子高速旋转的时候，电刷上不可避免的带有电弧等高频噪音，这些高频噪音会混入电枢电流中，使得电流传感器采集的电流信号的脉动波形的上下两侧出现很多不规则的毛刺。第二步，利用滤波放大电路对电流信号进行过滤、放大处理。所述滤波放大电路包括低通滤波电路、信号放大电路和高通滤波电路。所述低通滤波电路能够将电流传感器采集的电流信号中的高频噪音信号滤除，即滤去电流信号脉动波形中的毛刺成分，使得该电流信号的脉动波形呈规则的锯齿形。所述信号放大电路能够对电流信号进行放大处理。由于直流有刷电机的转子在使用时大都处于高速旋转的状态，且换向器中换向片和云母本文档来自技高网...

【技术保护点】
直流有刷电机调速装置，包括可调电源，该可调电源的正极端和负极端间通过导线依次串联有直流有刷电机和电流传感器；其特征在于所述电流传感器通过导线连接有测速电路，测速电路通过导线连接有控制器，控制器通过导线与所述可调电源相连；所述测速电路包括滤波放大电路和信号比较电路，滤波放大电路和信号比较电路通过导线相连接，滤波放大电路通过导线与电流传感器相连，信号比较电路通过导线与控制器相连；所述控制器内置逻辑运算单元。

【技术特征摘要】
1.直流有刷电机调速装置，包括可调电源，该可调电源的正极端和负极端间通过导线
依次串联有直流有刷电机和电流传感器；其特征在于所述电流传感器通过导线连接有测速
电路，测速电路通过导线连接有控制器，控制器通过导线与所述可调电源相连；所述测速电
路包括滤波放大电路和信号比较电路，滤波放大电路和信号比较电路通过导线相连接，滤
波放大电路通过导线与电流传感器相连，信号比较电路通过导线与控制器相连；所述控制
器内置逻辑运算单元。
2.如权利要求1所述的直流有刷电机调速装置，其特征在于所述可调电源是调压直流
电源。
3.如权利要求1所述的直流有刷电机调速装置，其特征在于所述可调电源包括直流电
源和开关电路，直流电源的一端通过导线与开关电路相连，开关电路通过导线与直流有刷
电机相连，直流电源的另一端通过导线与所述电流传感器相连；所述控制器通过导线与开
关电路相连；所述直流有刷电机和电流传感器的串联电路两端并联有续流电路。
4.如权利要求1所述的直流有刷电机调速装置，其特征在于所述滤波放大电路包括低
通滤波电路、信号放大电路和高通滤波电路；所述低通滤波电路、信号放大电路、高通滤波
电路三者呈任意先后顺序依次串联连接。
5.如权利要求4所述的直流有刷电机调速装置，其特征在于所述低通滤波电路包括第
一电阻（1），该第一电阻（1）的输入端即为所述低通滤波电路的输入端，第一电阻（1）的输出
端即为所述低通滤波电路的输出端，且第一电阻（1）的输出端通过一第一电容（2）接地；所
述信号放大电路包括第一运算放大器（4），该第一运算放大器（4）的正极输入端即为所述信
号放大电路的输入端，第一运算放大器（4）的输出端即为所述信号放大电路的输出端，第一
运算放大器（4）的负极输入端与输出端间并联有第二电阻（3），且第一运算放大器（4）的负
极输入端通过一第三电阻（5）接地；所述高通滤波电路包括第二电容（6）、第三电容（7）和第
二运算放大器（9），第二电容（6）的输入端即为所述高通滤波电路的输入端，第二电容（6）的
输出端与第三电容（7）的输入端通过导线相连，第三电容（7）的输出端与第二运算放大器
（9）的正极输入端通过导线相连，第二运算放大器（9）的输出端即为所述高通滤波电路的输
出端；所述第二电容（6）的输出端与第二运算放大器（9）的输出端间通过导线相连，且该段
导线上有第四电阻（8）；所述第二运算放大器（9）的负极输入端与输出端间通过导线相连，
第二运算放大器（9）的正极输入端通过导线连接有第五电阻（10）；所述第二运算放大器（9）
是双电源运算放大器或单电源运算放大器；当第二运算放大器（9）是双电源运算放大器时，
所述第五电阻（10）通过导线接地；当第二运算放大器（9）是单电源运算放大器时，所述第五
电阻（10）通过导线连接有基准电平电路。
6.如权利要求1所述的直流有刷电机调速装置，其特征在于所述信号比较电路包括第
三运算放大器（12），该第三运算放大器（12）的正极输入端即为所述信号比较电路的输入
端，第三运算放大器（12）的输出端即为所述信号比较电路的输出端；所述第三运算放大器
（12）的正极输入端与输出端间并联有第六电阻（11），第三运算放大器（12）的输出端通过一
第七电阻（13）连接有供电电源（Vcc）；所述第三运算放大器（12）是双电源运算放大器或单
电源运算放大器；当第三运算放大器（12）是双电源运算放大器时，第三运算放大器（12）的
负极输入端接地；当第三运算放大器（12）是单电源运算放大器时，第三运算放大器（12）的
负极输入端通过导线连接有基准电平电路。
7.如权利要求1所述的直流有刷电机调速装置，其特征在于所述信号比较电路包括比
较器，该比较器的正极输入端即为所述信号比较电路的输入端，比较器的输出端即为所述
信号比较电路的输出端；所述比较器的正极输入端与输出端间并联有第六电阻（11），比较
器的输出端通过一第七电阻（13）连接有供电电源（Vcc）；所述比较器是双电源比较器或单
电源比较器；当比较器是双电源比较器时，比较器的负极输入端接地；当比较器是单电源比
较器时，比较器的负极输入端通过导线连接有基准电平电路。
8.如权利要求5至7中任一项所述的直流有刷电机调速装置，其特征在于所述基准电平
电路包括第九电阻（14）、第十电阻（15）、第十一电阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：季欣杰，孔小明，戴政，
申请(专利权)人：江苏仁源电气有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32