CN104820106A - 一种基于反向电流源的电机测速系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于反向电流源的电机测速系统，由单片机（1），与单片机（1）相连接的电源模块（2）、电机转速控制模块（3）、三极管触发电路（8）、显示器（7），与三极管触发电路（8）相连接的转速信号处理模块（5），与电机转速控制模块（3）相连接的被测电机（4），与被测电机（4）相连接的速度传感器（6）组成；所述电机转速控制模块（3）还与电源模块（2）相连接；其特征在于；在转速信号处理模块（5）与速度传感器（6）之间还设置有反向电流源电路（9）；本发明通过反向电流源电路的作用可以避免电压波动对本发明造成影响，使本发明对电机转速量测更加准确。

Description

一种基于反向电流源的电机测速系统

技术领域

本发明涉及一种电机测试系统，具体是指一种基于反向电流源的电机测速系统。

背景技术

随着国民经济和科学技术的发展，电机在各行各业中发挥的作用越来越重要。同时，随着各行业的发展，对电机产品提出了越来越高的要求，所以电机产品需要通过一些试验项目来验证其特性是否达到应用要求。因此，电机测试技术对于电机的性能验证具有相当重要的意义。

然而，传统的电机测试系统在工作时容易受到电压波动的影响，使其电机转速测量不准确，影响测试人员对电机性能的评估。

发明内容

本发明的目的在于克服传统的电机测试系统其容易受到电压波动影响的缺陷，提供一种基于反向电流源的电机测速系统。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种基于反向电流源的电机测速系统，由单片机，与单片机相连接的电源模块、电机转速控制模块、三极管触发电路、显示器，与三极管触发电路相连接的转速信号处理模块，与电机转速控制模块相连接的被测电机，与被测电机相连接的速度传感器，所述电机转速控制模块还与电源模块相连接，为了达到本发明的目的，本发明在转速信号处理模块与速度传感器之间还设置有反向电流源电路。

进一步的，所述的反向电流源电路由放大器P1，放大器P2，三极管VT8，三极管VT9，场效应管Q4，正极经电阻R19后与三极管VT8的基极相连接、负极则作为该反向电流源电路的一个输入极的极性电容C9，与极性电容C9相并联的电阻R16，一端与三极管VT8的发射相连接、另一端则与场效应管Q4的漏极相连接的电阻R18，N极与三极管VT8的集电极相连接、P极则经电阻R20后与放大器P2的正极相连的二极管D6，一端与场效应管Q4的源极相连接、另一端接地的电阻R21，以及正极经电阻R17后与放大器P1的输出端相连接、负极接地的极性电容C10组成；所述放大器P1的正极与极性电容C9的负极一起作为该反向电流源电路的输入端、其负极则与放大器P2的负极相连接；所述场效应管Q4的栅极与极性电容C10的正极相连接，所述三极管VT9的集电极与放大器P2的输出端相连接、其发射极则与三极管VT8的集电极相连接、而其基极则与二极管D6的P极相连接；所述三极管VT8的发射极分别与外部15V电压以及极性电容C9的正极相连接；所述三极管VT8的发射与三极管VT9的集电极一起作为该反向电流源电路的输出端。

所述三极管触发电路由三极管VT5，极管VT6，三极管VT7，一端与三极管VT5的基极相连接、另一端则作为该三极管触发电路的一个输入极的电阻R11，一端与三极管VT5的发射极相连接、另一端则作为三极管触发电路的一个输出极的电阻R10，P极与三极管VT6的基极相连接、N极则与三极管VT5的集电极相连接的二极管D5，正极与三极管VT7的基极相连接、负极则作为该三极管触发电路的另一输入极的极性电容C8，与极性电容C8相并联的电阻R12，以及一端与三极管VT7的发射极相连接、另一端则顺次经电阻R14和电阻R15后与三极管VT7的集电极相连接的电阻R13组成；所述三极管VT7的基极与电阻R13和电阻R14的连接点相连接、其集电极则与三极管VT5的集电极相连接；所述三极管VT6的发射极与三极管VT7的集电极相连接、其集电极接地；所述电阻R14和电阻R15的连接点作为该三极管触发电路的另一输出极的同时接地。

所述转速信号处理模块由信号筛选电路，与信号筛选电路相连接的信号处理电路，以及与信号处理电路相连接的变压输出电路组成。

所述的信号筛选电路由辅助芯片U，三极管VT1，三极管VT2，与非门A1，与非门A2，负极与辅助芯片U的VIN管脚相连接、正极则经电阻R1后与三极管VT1的发射极相连接的极性电容C1，正极与辅助芯片U的LX管脚相连接、负极则与三极管VT2的集电极相连接的极性电容C2，正相端与辅助芯片U的PGND管脚相连接、反相端则与与非门A2的负极相连接的倒相放大器D1，负极与与非门A1的负极相连接、正极则经电阻R2后与三极管VT2的发射极相连接的极性电容C3，以及负极接地、正极则经电阻R3后与与非门A2的正极相连接的极性电容C4组成；所述辅助芯片U的LX管脚与三极管VT1的集电极相连接、其OUT管脚则与与非门A2的负极相连接、GND管脚接地，所述与非门A2的输出端与信号处理电路相连接、其正极则分别与与非门A1的输出端以及信号处理电路相连接，所述与非门A1的正极与三极管VT2的集电极相连接、其负极则与信号处理电路相连接；所述极性电容C4的正极还与信号处理电路相连接；所述三极管VT1的基极和三极管VT2的基极一起作为该信号筛选电路的输入端。

所述的信号处理电路由处理芯片U1，场效应管Q1，场效应管Q2，三极管VT3，P极与与非门A2的正极相连接、N极则与处理芯片U1的BOOT管脚相连接的二极管D2，正极与处理芯片U1的GND管脚相连接、负极则与处理芯片U1的FB管脚相连接的极性电容C5，正极与场效应管Q1的漏极相连接、负极接地的极性电容C7，一端与处理芯片U1的PHASE管脚相连接、另一端则与三极管VT3的发射极相连接的电感L1，一端与处理芯片U1的OCSET管脚相连接、另一端则与场效应管Q1的源极相连接的电阻R4，一端与处理芯片U1的LGATE管脚相连接、另一端则与三极管VT3的基极相连接的电阻R5，以及负极与处理芯片U1的LGAET管脚相连接、正极则经电阻R6后与三极管VT3的集电极相连接的极性电容C6组成；所述处理芯片U1的VCC管脚与极性电容C4的正极相连接、其FB管脚则与与非门A1的负极相连接、GND管脚接地、LGATE管脚与场效应管Q2的栅极相连接、UGATE管脚则与场效应管Q1的栅极相连接；所述场效应管Q1的漏极分别与与非门A2的输出端以及变压输出电路相连接、其源极则与场效应管Q2的漏极相连接；所述场效应管Q2的源极接地；三极管VT3的发射极则与变压输出电路相连接。

所述的变压输出电路由变压器T，三极管VT4，场效应管Q3，N极与变压器T原边非同名端相连接、P极接地的二极管D3，P极与变压器T副边非同名端相连接、N极则经电阻R8后与场效应管Q3的栅极相连接的二极管D4，一端与变压器T副边同名端相连接、另一端则与场效应管Q3的栅极相连的电阻R9，以及一端与变压器T副边同名端相连接、另一端则与三极管VT4的基极相连接的电阻R7组成；所述变压器T原边同名端与场效应管Q1的漏极相连接、其非同名端则与三极管VT3的发射极相连接，所述场效应管Q3的栅极与三极管VT4的集电极相连接、其源极则分别与三极管VT4的发射极以及变压器T副边同名端相连接；所述场效应管Q3的漏极和其源极一起作为该变压输出电路的输出端。

为保证实施效果，所述辅助芯片U优选为MAX1921集成电路，而所述的处理芯片U1则优先采用APW7120集成电路来实现。

本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明结构简单，操作方便，系统造价低廉。

（2）本发明可以精确的对电机转速进行测试，测试人员可以更好的对电机性能做出判断。

（3）本发明采用APW7120集成芯片做为处理芯片，更加节能。

（4）本发明通过反向电流源电路的作用可以避免电压波动对本发明造成影响，使本发明对电机转速量测更加准确。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的转速信号处理模块电路结构示意图；

图3为本发明的三极管触发电路结构示意图；

图4为本发明的反向电流源电路结构示意图。

以上附图中的附图标记名称为：

1—单片机，2—电源模块，3—电机转速控制模块，4—被测电机，5—转速信号处理模块，6—速度传感器，7—显示器，8—三极管触发电路，9—反向电流源电路，51—信号筛选电路，52—信号处理电路，53—变压输出电路。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式并不限于此。

实施例

如图1所示，本发明由单片机1，与单片机1相连接的电源模块2、电机转速控制模块3、显示器7，三极管触发电路8，与三极管触发电路8相连接的转速信号处理模块5，与电机转速控制模块3相连接的被测电机4，与被测电机4相连接的速度传感器6，所述电机转速控制模块3还与电源模块2相连接。为了达到本发明的目的，本发明在转速信号处理模块5与速度传感器6之间还设置有反向电流源电路9。

其中，单片机1作为本发明的控制中心，电源模块2则用于给电机测试系统提供电源。电机转速控制模块3用于对被测电机4的转速进行控制，即测试人员在单片机1内输入电机转速值后，由单片机1发出信号给电机转速控制模块3，由电机转速控制模块3把被测电机4的转速调整到测试人员所设置的转速。速度传感器6则用于采集被测电机4的实时转速信号，而转速信号处理模块5则用于对转速信号进行处理。三极管触发电路8用于对转速信号做进一步的处理。显示器7则用于直观的显示被测电机4的转速值。反向电流源电路9作为本发明的发明点，通过它的作用可以使本发明免受电压波动的影响。

为了使本发明能够达到更好的效果，该速度传感器6采用大连大工安道自动化仪表公司生产的BNP-16系列的MEMS型磁阻式转速传感器，该转速传感器具有极低的速度偏差，并且不受震动的影响。电机转速控制模块3、电源模块2、显示器7、单片机1均采用现有的技术即可实现。

如图2所示，该转速信号处理模块5由对转速信号进行筛选的信号筛选电路51，与信号筛选电路51相连接的信号处理电路52，以及与信号处理电路52相连接的变压输出电路53组成。

其中的，信号筛选电路51由由辅助芯片U，三极管VT1，三极管VT2，与非门A1，与非门A2，负极与辅助芯片U的VIN管脚相连接、正极则经电阻R1后与三极管VT1的发射极相连接的极性电容C1，正极与辅助芯片U的LX管脚相连接、负极则与三极管VT2的集电极相连接的极性电容C2，正相端与辅助芯片U的PGND管脚相连接、反相端则与与非门A2的负极相连接的倒相放大器D1，负极与与非门A1的负极相连接、正极则经电阻R2后与三极管VT2的发射极相连接的极性电容C3，以及负极接地、正极则经电阻R3后与与非门A2的正极相连接的极性电容C4组成。所述辅助芯片U的LX管脚与三极管VT1的集电极相连接、其OUT管脚则与与非门A2的负极相连接、GND管脚接地，所述与非门A2的输出端与信号处理电路52相连接、其正极则分别与与非门A1的输出端以及信号处理电路52相连接，所述与非门A1的正极与三极管VT2的集电极相连接、其负极则与信号处理电路52相连接。所述极性电容C4的正极还与信号处理电路52相连接；所述三极管VT1的基极和三极管VT2的基极一起作为该信号筛选电路51的输入端。为了更好的实施本发明，该辅助芯片U优先采用MAX1921集成电路来实现。

所述的信号处理电路52由处理芯片U1，场效应管Q1，场效应管Q2，三极管VT3，P极与与非门A2的正极相连接、N极则与处理芯片U1的BOOT管脚相连接的二极管D2，正极与处理芯片U1的GND管脚相连接、负极则与处理芯片U1的FB管脚相连接的极性电容C5，正极与场效应管Q1的漏极相连接、负极接地的极性电容C7，一端与处理芯片U1的PHASE管脚相连接、另一端则与三极管VT3的发射极相连接的电感L1，一端与处理芯片U1的OCSET管脚相连接、另一端则与场效应管Q1的源极相连接的电阻R4，一端与处理芯片U1的LGATE管脚相连接、另一端则与三极管VT3的基极相连接的电阻R5，以及负极与处理芯片U1的LGAET管脚相连接、正极则经电阻R6后与三极管VT3的集电极相连接的极性电容C6组成。所述处理芯片U1的VCC管脚与极性电容C4的正极相连接、其FB管脚则与与非门A1的负极相连接、GND管脚接地、LGATE管脚与场效应管Q2的栅极相连接、UGATE管脚则与场效应管Q1的栅极相连接；所述场效应管Q1的漏极分别与与非门A2的输出端以及变压输出电路53相连接、其源极则与场效应管Q2的漏极相连接。所述场效应管Q2的源极接地；三极管VT3的发射极则与变压输出电路53相连接。为了更好的实施本发明，所述的处理芯片U1优选为APW7120集成电路来实现。

所述的变压输出电路53则由变压器T，三极管VT4，场效应管Q3，N极与变压器T原边非同名端相连接、P极接地的二极管D3，P极与变压器T副边非同名端相连接、N极则经电阻R8后与场效应管Q3的栅极相连接的二极管D4，一端与变压器T副边同名端相连接、另一端则与场效应管Q3的栅极相连的电阻R9，以及一端与变压器T副边同名端相连接、另一端则与三极管VT4的基极相连接的电阻R7组成。所述变压器T原边同名端与场效应管Q1的漏极相连接、其非同名端则与三极管VT3的发射极相连接，所述场效应管Q3的栅极与三极管VT4的集电极相连接、其源极则分别与三极管VT4的发射极以及变压器T副边同名端相连接。所述场效应管Q3的漏极和其源极一起作为该变压输出电路的输出端。

如图3所示，三极管触发电路8由三极管VT5，极管VT6，三极管VT7，一端与三极管VT5的基极相连接、另一端则作为该三极管触发电路8的一个输入极的电阻R11，一端与三极管VT5的发射极相连接、另一端则作为三极管触发电路8的一个输出极的电阻R10，P极与三极管VT6的基极相连接、N极则与三极管VT5的集电极相连接的二极管D5，正极与三极管VT7的基极相连接、负极则作为该三极管触发电路8的另一输入极的极性电容C8，与极性电容C8相并联的电阻R12，以及一端与三极管VT7的发射极相连接、另一端则顺次经电阻R14和电阻R15后与三极管VT7的集电极相连接的电阻R13组成。所述三极管VT7的基极与电阻R13和电阻R14的连接点相连接、其集电极则与三极管VT5的集电极相连接；所述三极管VT6的发射极与三极管VT7的集电极相连接、其集电极接地；所述电阻R14和电阻R15的连接点作为该三极管触发电路8的另一输出极的同时接地。为了更好的实施本发明，所述的三极管VT5、三极管VT6以及三极管VT7优先采用NPN型晶体三极管来实现。

如图4所示，所述的反向电流源电路9由放大器P1，放大器P2，三极管VT8，三极管VT9，电阻R16，电阻R17，电阻R18，电阻R19，电阻R20，电阻R21，极性电容C9，极性电容C10，二极管D6，场效应管Q4组成。所述极性电容C9的正极经电阻R19后与三极管VT8的基极相连接、其负极则作为该反向电流源电路9的一个输入极，电阻R16则与极性电容C9相并联，电阻R18的一端与三极管VT8的发射相连接、其另一端则与场效应管Q4的漏极相连接，二极管D6的N极与三极管VT8的集电极相连接、P极则经电阻R20后与放大器P2的正极相连，电阻R21的一端与场效应管Q4的源极相连接、其另一端接地，极性电容C10的正极经电阻R17后与放大器P1的输出端相连接、其负极接地。所述放大器P1的正极与极性电容C9的负极一起作为该反向电流源电路9的输入端、其负极则与放大器P2的负极相连接。所述场效应管Q4的栅极与极性电容C10的正极相连接，所述三极管VT9的集电极与放大器P2的输出端相连接、其发射极则与三极管VT8的集电极相连接、而其基极则与二极管D6的P极相连接。所述三极管VT8的发射极分别与外部15V电压以及极性电容C9的正极相连接。所述三极管VT8的发射与三极管VT9的集电极一起作为该反向电流源电路9的输出端。

如上所述，便可很好的实现本发明。

Claims (8)

1.一种基于反向电流源的电机测速系统，由单片机（1），与单片机（1）相连接的电源模块（2）、电机转速控制模块（3）、三极管触发电路（8）、显示器（7），与三极管触发电路（8）相连接的转速信号处理模块（5），与电机转速控制模块（3）相连接的被测电机（4），与被测电机（4）相连接的速度传感器（6）组成；所述电机转速控制模块（3）还与电源模块（2）相连接；其特征在于；在转速信号处理模块（5）与速度传感器（6）之间还设置有反向电流源电路（9）；所述的反向电流源电路（9）由放大器P1，放大器P2，三极管VT8，三极管VT9，场效应管Q4，正极经电阻R19后与三极管VT8的基极相连接、负极则作为该反向电流源电路（9）的一个输入极的极性电容C9，与极性电容C9相并联的电阻R16，一端与三极管VT8的发射相连接、另一端则与场效应管Q4的漏极相连接的电阻R18，N极与三极管VT8的集电极相连接、P极则经电阻R20后与放大器P2的正极相连的二极管D6，一端与场效应管Q4的源极相连接、另一端接地的电阻R21，以及正极经电阻R17后与放大器P1的输出端相连接、负极接地的极性电容C10组成；所述放大器P1的正极与极性电容C9的负极一起作为该反向电流源电路（9）的输入端、其负极则与放大器P2的负极相连接；所述场效应管Q4的栅极与极性电容C10的正极相连接，所述三极管VT9的集电极与放大器P2的输出端相连接、其发射极则与三极管VT8的集电极相连接、而其基极则与二极管D6的P极相连接；所述三极管VT8的发射极分别与外部15V电压以及极性电容C9的正极相连接；所述三极管VT8的发射与三极管VT9的集电极一起作为该反向电流源电路（9）的输出端。

2.根据权利要求1所述的一种基于反向电流源的电机测速系统，其特征在于：所述三极管触发电路（8）由三极管VT5，极管VT6，三极管VT7，一端与三极管VT5的基极相连接、另一端则作为该三极管触发电路（8）的一个输入极的电阻R11，一端与三极管VT5的发射极相连接、另一端则作为三极管触发电路（8）的一个输出极的电阻R10，P极与三极管VT6的基极相连接、N极则与三极管VT5的集电极相连接的二极管D5，正极与三极管VT7的基极相连接、负极则作为该三极管触发电路（8）的另一输入极的极性电容C8，与极性电容C8相并联的电阻R12，以及一端与三极管VT7的发射极相连接、另一端则顺次经电阻R14和电阻R15后与三极管VT7的集电极相连接的电阻R13组成；所述三极管VT7的基极与电阻R13和电阻R14的连接点相连接、其集电极则与三极管VT5的集电极相连接；所述三极管VT6的发射极与三极管VT7的集电极相连接、其集电极接地；所述电阻R14和电阻R15的连接点作为该三极管触发电路（8）的另一输出极的同时接地。

3.根据权利要求2所述的一种基于反向电流源的电机测速系统，其特征在于：所述转速信号处理模块（5）由信号筛选电路（51），与信号筛选电路（51）相连接的信号处理电路（52），以及与信号处理电路（52）相连接的变压输出电路（53）组成。

4.根据权利要求3所述的一种基于反向电流源的电机测速系统，其特征在于：所述的信号筛选电路（51）由辅助芯片U，三极管VT1，三极管VT2，与非门A1，与非门A2，负极与辅助芯片U的VIN管脚相连接、正极则经电阻R1后与三极管VT1的发射极相连接的极性电容C1，正极与辅助芯片U的LX管脚相连接、负极则与三极管VT2的集电极相连接的极性电容C2，正相端与辅助芯片U的PGND管脚相连接、反相端则与与非门A2的负极相连接的倒相放大器D1，负极与与非门A1的负极相连接、正极则经电阻R2后与三极管VT2的发射极相连接的极性电容C3，以及负极接地、正极则经电阻R3后与与非门A2的正极相连接的极性电容C4组成；所述辅助芯片U的LX管脚与三极管VT1的集电极相连接、其OUT管脚则与与非门A2的负极相连接、GND管脚接地，所述与非门A2的输出端与信号处理电路（52）相连接、其正极则分别与与非门A1的输出端以及信号处理电路（52）相连接，所述与非门A1的正极与三极管VT2的集电极相连接、其负极则与信号处理电路（52）相连接；所述极性电容C4的正极还与信号处理电路（52）相连接；所述三极管VT1的基极和三极管VT2的基极一起作为该信号筛选电路（51）的输入端。

5.根据权利要求4所述的一种基于反向电流源的电机测速系统，其特征在于：所述的信号处理电路（52）由处理芯片U1，场效应管Q1，场效应管Q2，三极管VT3，P极与与非门A2的正极相连接、N极则与处理芯片U1的BOOT管脚相连接的二极管D2，正极与处理芯片U1的GND管脚相连接、负极则与处理芯片U1的FB管脚相连接的极性电容C5，正极与场效应管Q1的漏极相连接、负极接地的极性电容C7，一端与处理芯片U1的PHASE管脚相连接、另一端则与三极管VT3的发射极相连接的电感L1，一端与处理芯片U1的OCSET管脚相连接、另一端则与场效应管Q1的源极相连接的电阻R4，一端与处理芯片U1的LGATE管脚相连接、另一端则与三极管VT3的基极相连接的电阻R5，以及负极与处理芯片U1的LGAET管脚相连接、正极则经电阻R6后与三极管VT3的集电极相连接的极性电容C6组成；所述处理芯片U1的VCC管脚与极性电容C4的正极相连接、其FB管脚则与与非门A1的负极相连接、GND管脚接地、LGATE管脚与场效应管Q2的栅极相连接、UGATE管脚则与场效应管Q1的栅极相连接；所述场效应管Q1的漏极分别与与非门A2的输出端以及变压输出电路（53）相连接、其源极则与场效应管Q2的漏极相连接；所述场效应管Q2的源极接地；三极管VT3的发射极则与变压输出电路（53）相连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于反向电流源的电机测速系统，其特征在于：所述的变压输出电路（53）由变压器T，三极管VT4，场效应管Q3，N极与变压器T原边非同名端相连接、P极接地的二极管D3，P极与变压器T副边非同名端相连接、N极则经电阻R8后与场效应管Q3的栅极相连接的二极管D4，一端与变压器T副边同名端相连接、另一端则与场效应管Q3的栅极相连的电阻R9，以及一端与变压器T副边同名端相连接、另一端则与三极管VT4的基极相连接的电阻R7组成；所述变压器T原边同名端与场效应管Q1的漏极相连接、其非同名端则与三极管VT3的发射极相连接，所述场效应管Q3的栅极与三极管VT4的集电极相连接、其源极则分别与三极管VT4的发射极以及变压器T副边同名端相连接；所述场效应管Q3的漏极和其源极一起作为该变压输出电路（53）的输出端。

7.根据权利要求6所述的一种基于反向电流源的电机测速系统，其特征在于：所述辅助芯片U为MAX1921集成电路。

8.根据权利要求6所述的一种基于反向电流源的电机测速系统，其特征在于：所述的处理芯片U1为APW7120集成电路。