CN101267185A - 串励电机控制装置及其转速控制方法 - Google Patents

串励电机控制装置及其转速控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种串励电机转速控制方法，包括以下步骤：信号采集步骤，采集电机的电压信号；第一信号转换步骤，查找预设的第一电压和速度关系映射表，获得当前电流值对应的速度值；转速控制步骤，根据该速度值控制电机达到预设的目标速度。本发明还公开了相应的串励电机控制装置，本发明无需速度传感器，简化了电机控制电路，节省了电器元件，降低了设计成本，同时也给整机安装带来了方便，使产品更符合安规标准。

Description

串励电机控制装置及其转速控制方法
技术领域
本发明涉及电机控制技术，尤其涉及一种串励电机控制装置及其转速控制方法。
背景技术
现有技术中对食品搅拌机，尤其是榨汁机的串励电机转速的控制方案，一般是在电机的输出轴上设置一速度传感器来监测电机的转速，控制器以该速度传感器的输出信号作为参考信号来实现对电机转速的调控。这种方案必须用到速度传感器，且所述速度传感器安装在电机的输出轴上，存在一定的安全隐患。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种串励电机转速控制方法，该方法可无需速度传感器，降低成本，并使产品更符合安规标准。
本发明进一步所要解决的技术问题是：提供一种串励电机转速控制装置，该装置可无需速度传感器，降低成本，并使产品更符合安规标准。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种串励电机转速控制方法，包括以下步骤：
信号采集步骤，采集电机的电压信号；
第一信号转换步骤，查找预设的第一电压和速度关系映射表，获得当前电压值对应的速度值；
转速控制步骤，根据该速度值控制电机达到预设的目标速度。
本发明还公开了一种串励电机控制装置，包括转速控制装置，所述转速控制装置具体包括：
信号采集单元，用于采集电机的电压信号；
存储单元，用于存储电压和转速对应关系映射表；
第一信号转换单元，用于查找所述存储单元，获得与所述电压信号对应的速度值；
速度调节单元，用于根据该速度值控制电机达到预设的目标速度。
本发明的有益效果是：
本发明通过利用监测电机的电压信号，并从预设的电压和速度关系映射表中获得速度值，并根据该速度值实现对电机转速的调控，无需速度传感器，简化了电机控制电路，节省了电器元件，降低了设计成本，同时也给整机安装带来了方便，使产品更符合安规标准。
下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
附图说明
图1是本发明提供的串励电机转速控制方法一个实施例的流程图。
图2是本发明提供的串励电机转速控制方法一个实施例的电路原理图。
具体实施方式
参考图1，该图是本发明提供的串励电机转速控制方法一个实施例的流程图；如图所示，本实施例一次串励电机转速控制的具体流程如下：
步骤S01，信号采集步骤，采集电机的电压信号。
步骤S02，第一信号转换步骤，查找预设的第一电压和速度关系映射表，获得当前电压值对应的速度值。
步骤S03，转速控制步骤，根据该速度值控制电机达到预设的目标速度。
具体实现时，步骤S03可具体包括：
比较步骤，将该速度值与预设的目标速度值对比，若其差距a1超过预设的第一临界值a，则调节控制参数值后，执行所述信号采集步骤，若所述差距不超过所述第一临界值，则执行下述信号查找步骤；
信号查找步骤，查找预设的第一速度和控制参数关系映射表，获得对应的控制参数值，并将该控制参数值与当前控制参数值对比；
第二信号转换步骤，若其差距b1超过预设的第二临界值b，则从预设的第二电压和速度关系映射表中获得当前电流值对应的速度值，并执行所述转速控制步骤，否则，即其差距非常小，可认为电机达到了目标转速。
具体实现时，所述控制参数为导通角；所述第一电压和速度关系映射表内存有电机空载状态下电流和速度的映射关系；所述第二电压和速度关系映射表内存有电机在有负载状态下电流和速度的映射关系。
具体实现时，所述电压信号是从电机的A/D口采集到。参考图2，该图是本实施例的电路原理图；如图所示，由R5、R6、D1、D2、Z1、C2、C3和C5组成的电路为常用阻容降压电源电路，此常用阻容降压电源电路的主要作用是为单片机等工作系统提供工作电源；由R3、R4、C4和TR1组成的可控硅SCR1的常用控制电路，R1为功率电阻(阻值一般为0.5欧姆以下)，用来将流过电机Motor的电流转化成电压，转后的电压经电阻R2和电容C1的滤波后送给单片机的A/D口(A/D采集精度一般为12位以上)。
具体实现时，可通过精确的实验测得流过电机的不同电流、功率与转速的关系，一个电流和功率对应一个转速；并通过实验数据计算对应的导通角，其对应关系如下式：
I = ∫ 1 π sin ωtdt π X L
式中，I为实验测得的电流；
ω＝2πf，f为市电的频率；
XL为负载的阻抗，负载阻抗可以通过实验测得的多个数据计算后取平均值得到；
而A/D口的电压与电流的关系则则如下式：
VA/D＝Vcc-IR2。
由此可得出流过电机的电流、A/D口电压和电机转速的关系，以搅拌机为例，其对应关系如下表：
  序号   电流A   电压V  搅拌机功率(W)   转速RPM
  1   0.195   2  42.9   415
  2   0.22   2.3  48.4   1149
  3   0.24   2.45  52.8   1689
  4   0.25   2.55  55.0   2681
  5   0.26   2.6  57.2   3526
  6   0.262   2.63  57.6   4532
  7   0.265   2.65  58.3   5595
  8   0.27   2.68  59.4   6450
  9   0.273   2.7   60.1   7116
  10   0.278   2.74   61.2   7390
  11   0.28   2.77   61.6   7970
  12   0.285   2.8   62.7   8990
  13   0.288   2.83   63.4   9499
  14   0.29   2.85   63.8   10270
  15   0.305   2.86   67.1   11650
  16   0.31   2.9   68.2   12117
  17   0.318   2.94   70.0   12701
  18   0.33   3.01   72.6   12969
  19   0.334   3.1   73.5   13938
  20   0.338   3.2   74.4   14598
  21   0.344   3.25   75.7   15155
上表即为电压和转速对应关系映射表，从表中可以看到转速对应一定的A/D电压，A/D电压是单片机可以识别的，并可以转化成0～255的数字量，可以将这些数字量与相应转速对应写成表格写在单片机的RAM中，用于控制。A/D电压与0～255的对应关系为：255*VA/D/VDD＝VA/D对应的数字量。
下面详细描述本发明提供的串励电机控制装置的一个实施例。
参考图3，本实施例包括有转速控制装置，所述转速控制装置具体包括：
信号采集单元，用于采集电机的电压信号；
存储单元，用于存储电压和转速对应关系映射表；
第一信号转换单元，用于查找所述存储单元，获得与所述电压信号对应的速度值；
速度调节单元，用于根据该速度值控制电机达到预设的目标速度。
其中，所述转速控制装置进一步包括：
比较单元，用于将该速度值与预设的目标速度值对比，若其差距超过预设的第一临界值，则调节控制参数值后，执行所述信号采集步骤，若所述差距，则执行下述信号查找步骤；
信号查找单元，用于当所属差距不超过所述第一临界值时，查找预设的第一速度和控制参数关系映射表，获得对应的控制参数值，并将该控制参数值与当前控制参数值对比；
第二信号转换单元，用于当其差距超过预设的第二临界值时，从预设的第二电压和速度关系映射表中获得当前电压值对应的速度值，并根据该速度值调节电机的速度。
具体实现时，所述控制参数为导通角；所述第一电压和速度关系映射表内存有电机空载状态下电流和速度的映射关系；所述第二电压和速度关系映射表内存有电机在有负载状态下电流和速度的映射关系。
具体实现时，所述电压信号是从电机的A/D口采集到。参考图2，该图是本实施例的电路原理图；如图所示，由R5、R6、D1、D2、Z1、C2、C3和C5组成的电路为常用阻容降压电源电路，此常用阻容降压电源电路的主要作用是为单片机等工作系统提供工作电源；由R3、R4、C4和TR1组成的可控硅SCR1的常用控制电路，R1为功率电阻(阻值一般为0.5欧姆以下)，用来将流过电机Motor的电流转化成电压，转后的电压经电阻R2和电容C1的滤波后送给单片机的A/D口(A/D采集精度一般为12位以上)。
具体实现时，可通过精确的实验测得流过电机的不同电流、功率与转速的关系，一个电流和功率对应一个转速；并通过实验数据计算对应的导通角，其对应关系如下式：
I = ∫ 1 π sin ωtdt π X L
式中，I为实验测得的电流；
ω＝2πf，f为市电的频率；
XL为负载的阻抗，负载阻抗可以通过实验测得的多个数据计算后取平均值得到；
而A/D口的电压与电流的关系则则如下式：
VA/D＝Vcc-IR2。
由此可得出流过电机的电流、A/D口电压和电机转速的关系，以搅拌机为例，其对应关系如下表：
 序号  电流A   电压V  搅拌机功率(W)   转速RPM
  1   0.195   2   42.9   415
  2   0.22   2.3   48.4   1149
  3   0.24   2.45   52.8   1689
  4   0.25   2.55   55.0   2681
  5   0.26   2.6   57.2   3526
  6   0.262   2.63   57.6   4532
  7   0.265   2.65   58.3   5595
  8   0.27   2.68   59.4   6450
  9   0.273   2.7   60.1   7116
  10   0.278   2.74   61.2   7390
  11   0.28   2.77   61.6   7970
  12   0.285   2.8   62.7   8990
  13   0.288   2.83   63.4   9499
  14   0.29   2.85   63.8   10270
  15   0.305   2.86   67.1   11650
  16   0.31   2.9   68.2   12117
  17   0.318   2.94   70.0   12701
  18   0.33   3.01   72.6   12969
  19   0.334   3.1   73.5   13938
  20   0.338   3.2   74.4   14598
  21   0.344   3.25   75.7   15155
上表即为电压和转速对应关系映射表，从表中可以看到转速对应一定的A/D电压，A/D电压是单片机可以识别的，并可以转化成0～255的数字量，可以将这些数字量与相应转速对应写成表格写在单片机的RAM中，用于控制。A/D电压与0～255的对应关系为：255*VA/D/VDD＝VA/D对应的数字量。
本发明在常用控制电路的基础上，无需速度传感器，即可实现电机转速的控制，简化了电机控制电路，节省了电器元件，降低了设计成本，同时也给整机安装带来了方便，使产品更符合安规标准。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1、一种串励电机转速控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
信号采集步骤，采集电机的电压信号；
第一信号转换步骤，查找预设的第一电压和速度关系映射表，获得当前电压值对应的速度值；
转速控制步骤，根据该速度值控制电机达到预设的目标速度。
2、如权利要求1所述的串励电机转速控制方法，其特征在于，所述转速控制步骤具体包括：
比较步骤，将该速度值与预设的目标速度值对比，若其差距超过预设的第一临界值，则调节控制参数值后，执行所述信号采集步骤，若所述差距不超过所述第一临界值，则执行下述信号查找步骤；
信号查找步骤，查找预设的第一速度和控制参数关系映射表，获得对应的控制参数值，并将该控制参数值与当前控制参数值对比；
第二信号转换步骤，若其差距超过预设的第二临界值，则从预设的第二电压和速度关系映射表中获得当前电压值对应的速度值，并根据该速度值调节电机的速度。
3、如权利要求1或2所述的串励电机转速控制方法，其特征在于，所述第一电压和速度关系映射表内存有电机空载状态下电压和速度的映射关系。
4、如权利要求2所述的串励电机转速控制方法，其特征在于，所述第二电压和速度关系映射表内存有电机在有负载状态下电压和速度的映射关系。
5、如权利要求4所述的串励电机转速控制方法，其特征在于，所述控制参数为导通角。
6、一种串励电机控制装置，包括转速控制装置，其特征在于，所述转速控制装置具体包括：
信号采集单元，用于采集电机的电压信号；
存储单元，用于存储电压和转速对应关系映射表；
第一信号转换单元，用于查找所述存储单元，获得与所述电压信号对应的速度值；
速度调节单元，用于根据该速度值控制电机达到预设的目标速度。
7、如权利要求6所述的串励电机控制装置，其特征在于，所述转速控制装置还包括：
比较单元，用于将该速度值与预设的目标速度值对比，若其差距超过预设的第一临界值，则调节控制参数值后，执行所述信号采集步骤，若所述差距，则执行下述信号查找步骤；
信号查找单元，用于当所属差距不超过所述第一临界值时，查找预设的第一速度和控制参数关系映射表，获得对应的控制参数值，并将该控制参数值与当前控制参数值对比；
第二信号转换单元，用于当其差距超过预设的第二临界值时，从预设的第二电压和速度关系映射表中获得当前电压值对应的速度值，并根据该速度值调节电机的速度。
8、如权利要求6或7所述的串励电机控制装置，其特征在于，所述第一电压和速度关系映射表内存有电机空载状态下电压和速度的映射关系。
9、如权利要求7所述的串励电机控制装置，其特征在于，所述第二电压和速度关系映射表内存有电机在有负载状态下电压和速度的映射关系。
10、如权利要求9所述的串励电机控制装置，其特征在于，所述控制参数为导通角。
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