CN101425770A - 直流电机无级调速器 - Google Patents

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Abstract

一种直流电机无级调速器,包括单片机,单片机包括用于输出脉宽调制波形的DWM波型发生模块,单片机根据接收到的调速信号调节PWM波形发生模块输出的脉宽调制波形的占空比;输入模块,用于接收外部输入的调速信号并将其转换成单片机可以识别的信号输入单片机;输出模块,输出模块包括由PWM波形发生模块驱动的电子开关控制加载到直流电机上的电压占空比调节直流电机的转速;电源模块,用于将外界提供的电源转换为稳定的低压直流电并为直流电机无级调速器电路供电。本发明运用单片机技术,对传统的电阻调速器和采用模拟电路的无级调速器进行了升级,具有电路简单、功耗小、使用方便、保护功能完善、可靠性高等优点。

Description

直流电机无级调速器
技术领域
本发明涉及一种控制器,尤其是一种直流电机的无极调速器。 背景技术
现有的直流电机无级调速器,一般通过串联电阻的方法进行直流 电机的调速,通过开关切换不同阻值的串联电阻来改变直流电机的电 压,从而控制直流电机的转速。这种技术的缺点是串联电阻上会消耗 功率,造成能源浪费并且产生大量的热量,需要占用较大的散热空间, 并且只能实现有限档位的调速,不能进行无级调速。
目前还有一种采用模拟电子电路构成的PWM调速器,用PWM (Pulse Width Modulation,脉冲宽度调制)来实现电机的无级调速, 调速器本身的功耗可以做到很小。但是这种装置的电路复杂,稳定性 差,没有可靠的短路和过载保护,故障率比较高。 发明内容
本发明的目的在于提供一种釆用单片机技术设计出的直流电机 无级调速器。
为达到上述目的,本发明所采用的技术方案是:
一种直流电机无级调速器,包括单片机,单片机包括用于输出脉 宽调制波形的PWM波型发生模块,单片机根据接收到的调速信号调节 PWM波形发生模块输出的脉宽调制波形的占空比;输入模块,用于接
机;输出模块,输出模块包括由PWM波形发生模块驱动的电子开关控
4制加栽到直流电机上的电压占空比调节直流电机的转速;电源模块, 用于将外界提供的电源转换为稳定的低压直流电并为直流电机无级调 速器电路供电。
由于上述技术方案的采用,本发明与现有技术相比,具有以下优
点:
本发明运用单片机技术,对传统的电阻调速器和釆用模拟电路的 无级调速器进行了升级,具有电路简单、功耗小、使用方便、保护功 能完善、可靠性高等优点。 附图说明
图1为本发明的原理框图;
其中:1、单片机;11、 PWM波形发生模块;2、输入模块;3、 电源模块;4、输出模块;41、电子开关;42、电流釆样电路;5、调 速器;6 、 直流电机。 具体实施方式
直流电机分为有刷和无刷两种,本发明,直流电机特指有刷电机。 如图1所示的直流电机6无级调速器5,它包括: 单片机1,单片机1包括用于输出脉宽调制波形的PWM波型发生 模块11,单片机1根据接收到的调速信号调节PWM波形发生模块11 输出的脉宽调制波形的占空比,PWM波形发生器11可以是一种集成在 单片机l中的硬件,也可以由软件实现;
输入模块2,用于接收外部输入的调速信号并将其转换成单片机1 可以识别的信号输入单片机1,输入到输入模块2的调速信号为电压 信号、电流信号、电阻信号、频率信号、占空比信号中的一个。比如工业上常用4-20mA的电流信号或l-5V的电压信号作为控制量。另有 一些典型应用是用一个电位器来调节电机的转速(比如电动自行车的 把手),实际上是检测电阻信号,当然也可以是经电位器分压产生的电 压信号;
输出模块4,输出模块4包括由PWM波形发生模块11驱动的电子 开关41控制加载到直流电机6上的电压占空比调节直流电机6的转 速;
电源模块3,用于将外界提供的电源转换为稳定的低压直流电并 为直流电机无级调速器5电路供电。
输出模块4还包括电流采样电路42,电流采样电路42将直流电 机6的工作电流反馈给单片机1。电流采样电路42将直流电机6的工 作电流转换成单片机1可以识别的取样信号输入单片机1。单片机1 根究直流电机6的工作电流判断直流电机6的短路、过载故障。
由于短路和过载本质上都是电流过大,只是程度不同,单片机1 内部设置有用于判断直流电机6的工作电流过载和短路的多个基准 值,当发生短路故障时,单片机1立即关闭电子开关41;然而,电机 一般都允许短时间的过载,实际工作中也经常会有短时间过载情况出 现,如果立即保护会产生不必要的误动作,单片机l设置有多个用于 判断过载程度的基准值,相应的,根据过载程度的不同设定有多个保 护动作延时,当发生过载故障时,单片机1根据过载程度的大小选择 适当的关闭电子开关41的保护动作延时,过载程度越高动作越快。这 克服了现有的直流电机调速器无法对短路和过栽两种情况区别对待的 缺点.本发明的工作过程如下:单片机1对输入的调速信号进行A/D转 换并进行运算后,调节PWM波形发生模块ll输出的脉宽调制波形的占 空比,PWM波形发生模块11驱动电子开关41控制加载到直流电机6 上的电压占空比调节直流电机6的转速。同时,另外输出模块4的电 流采样电路42将直流电机6的工作电流反馈给单片机1,单片机1根 据这个电流信号判断是否存在短路或过载等故障,如果存在短路或过 载现象,则发出指令关闭输出模块4的电子开关41,从而保护直流电 机6和调速器5本身不受损坏。
本发明运用单片机技术,对传统的电阻调节器和模拟无级电路调 节器控制直流无刷电机的电路进行了升级,使用了数字控制,可以大 大的降低调节器的能耗、精确的控制电机的速度;调速信号的输入量 可以是电压信号、电流信号或电阻信号,丰富了输入的选择;同时本 发明中在输出模块4中增加了电流采样电路42,对直流电机6的工作 电流的短路、过载情况进行监控。

Claims (6)

1、一种直流电机(6)无级调速器(5),其特征在于:它包括单片机(1),所述的单片机(1)包括用于输出脉宽调制波形的PWM波型发生模块(11),所述的单片机(1)根据接收到的调速信号调节所述的PWM波形发生模块(11)输出的脉宽调制波形的占空比;输入模块(2),用于接收外部输入的调速信号并将其转换成所述的单片机(1)可以识别的信号输入所述的单片机(1);输出模块(4),所述的输出模块(4)包括由所述的PWM波形发生模块(11)驱动的电子开关(41)控制加载到所述的直流电机(6)上的电压占空比调节所述的直流电机(6)的转速;电源模块(3),用于将外界提供的电源转换为稳定的低压直流电并为所述的直流电机无级调速器(5)电路供电。
2、 根据权利要求1所述的直流电机无级调速器。其特征在于:所 述的输出模块(4)还包括电流采样电路(42),所述的电流采样电路(42)将所述的直流电机(6)的工作电流反馈给所述的单片机(1)。
3、 根据权利要求2所述的直流电机无级调速器。其特征在于:所 述的电流采样电路(42)将所述的直流电机(6)的工作电流转换成所 述的单片机(1 )可以识别的取样信号输入所述的单片机(1 )。
4、 根据权利要求3所述的直流电机无级调速器。其特征在于:所 述的单片机(1)根究所述的直流电机(6)的工作电流判断直流电机(6)的短路、过载故障。
5、 根据权利要求4所述的直流电机无极调速器,其特征在于:所 述的单片机(1)内部设置有用于判断所述的直流电机(6)的工作电 流过载和短路的多个基准值,当发生短路故障时,所述的单片机(l)关闭所述的电子开关(41 );所述的单片机(1 )内部设定有多个保护 动作延时,当发生过载故障时,所述的单片机(1)根据过载程度的大 小选择适当的关闭所述的电子开关(41)的保护动作延时。
6、根据权利要求1所述的直流电机无级调速器。其特征在于:输 入到所述的输入模块(2)的所述的调速信号为电压信号、电流信号、 电阻信号、频率信号、占空比信号中的一个。
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