CN106093607A - 一种无刷直流电机的相序检测电路及检测方法 - Google Patents

一种无刷直流电机的相序检测电路及检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种无刷直流电机的相序检测电路，包括顺序连接的采样电路、逻辑处理电路和输出指示电路，其中，采样电路包含有两条结构相同的线路，每一条均包括顺序连接的分压电路、第一钳位电路和电压跟随器，分压电路的输入端作为检测电路的信号输入端；所述逻辑处理电路包含有两条顺序连接的电压比较器和第二钳位电路，两个第二钳位电路的输出端分别连接D触发器的D触发端和时钟端。此种电路可解决现有的无刷直流电机三相绕组相序标识不清的问题，结构简单，性能稳定，成本较低且准确性高。本发明还公开一种基于以上检测电路的无刷直流电机的相序检测方法。

Description

一种无刷直流电机的相序检测电路及检测方法
技术领域
本发明属于无刷直流电机技术领域，特别涉及一种无刷直流电机的相序检测电路及检测方法。
背景技术
无刷直流电机采用电子换向装置代替了传统直流电机的机械换向装置，又具有与直流电机类似的机械特性，其磁钢置于转子上，通过不断地变换定子绕组通电方式产生旋转磁场驱动转子转动。由于转子采用了永磁体结构，无刷直流电机具有体积小、重量轻、结构简单的特点。随着电力电子技术的发展，无刷直流电机的应用越来越广泛。无刷直流电机相序是无刷直流电机无法正常运转的关键。然而，无刷直流电机在长期运行过程中三相接线的磨损老化等诸多因素，都会导致无刷直流电机三相绕组接线无法识别的问题。工程应用中则直接淘汰原有的无刷直流电机，重新购置与新控制器相配套的电机，造成了极大的浪费。因此，设计一种合理、简便且可靠的检测无刷直流电机相序的电路具有重要的意义，本案由此产生。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种无刷直流电机的相序检测电路，其可解决现有的无刷直流电机三相绕组相序标识不清的问题，结构简单，性能稳定，成本较低且准确性高。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种无刷直流电机的相序检测电路，包括顺序连接的采样电路、逻辑处理电路和输出指示电路，其中，采样电路包含有两条结构相同的线路，每一条均包括顺序连接的分压电路、第一钳位电路和电压跟随器，分压电路的输入端作为检测电路的信号输入端；所述逻辑处理电路包含有两条顺序连接的电压比较器和第二钳位电路，两个第二钳位电路的输出端分别连接D触发器的D触发端和时钟端；所述输出指示电路包含有两个发光二极管，分别连接D触发器的正输出端和反输出端。
上述采样电路中任一条线路的具体电路是：滑动变阻器的一端作为信号输入端，另一端接地，滑动变阻器的滑片与第十一电阻的一端连接，第十一电阻的另一端分别与第十五二极管的阳极、第十六二极管的阴极、第三运算放大器的同相输入端连接，第十五二极管的阴极连接+10V电源，而第十六二极管的阳极连接-10V电源，第三运算放大器的反相输入端与输出端短接，并共同连接至第一电阻的一端，第一电阻的另一端作为采样电路的输出端。
上述逻辑处理电路中，任一条电压比较器与第二钳位电路的具体电路是：第一二极管的阳极、第二二极管的阴极和第一运算放大器的同相输入端连接，并作为电压比较器的输入端，第一运算放大器的反相输入端分别与第一二极管的阴极、第二二极管的阳极、第二电阻的一端相连，第二电阻的另一端接地，第一运算放大器的输出端经由第三电阻连接+15V电源，且第一运算放大器的输出端还连接第四电阻的一端，第四电阻的另一端分别与第四二极管的阳极、第三二极管的阴极、D触发器的D触发端连接，第四二极管的阴极连接+5V电源，第三二极管的阳极接地。
上述逻辑处理电路中，其中一条线路的第四电阻的另一端连接D触发器的D触发端，另一条线路的第四电阻的另一端连接D触发器的时钟端。
上述输出指示电路的具体电路是：D触发器的正输出端与第九电阻的一端相连，第九电阻的另一端分别与第十一二极管的阳极、第十二二极管的阴极、第九发光二极管的阳极连接，第十一二极管的阴极连接+5V电源，第十二二极管的阳极接地，第九发光二极管的阴极接地；D触发器的反输出端与第十电阻的一端连接，第十电阻的另一端分别与第十三二极管的阳极、第十四二极管的阴极、第十发光二极管的阳极连接，第十三二极管的阴极连接+5V电源，第十四二极管的阳极接地，第十发光二极管的阴极接地。
一种基于如前所述的无刷直流电机的相序检测电路的检测方法，首先确定三相电源任意一相为A相，则另外两相为B相和C相，在检测电路的2个信号输入端分别输入BA与CA之间的电压信号UBA、UCA，观察输出指示电路中两个发光二极管的发光情况，若与D触发器正输出端连接的发光二极管亮，则表示与D触发器的D触发端对应的信号输入端输入的是CA之间的电压；若与D触发器反输出端连接的发光二极管亮，则表示与D触发器的D触发端对应的信号输入端输入的是BA之间的电压。
采用上述方案后，本发明具有以下特点：
(1)本发明的采样电路中，输入的电压信号通过滑动变阻器的分压以及钳位电路的限制，缩小电压信号，保证电路元器件的正常运行，通过电压跟随器减小前级电路对后级电路的影响，提高带载能力；
(2)本发明的逻辑处理电路中，通过电压比较器将正弦信号转化为检测所需的方波信号，通过钳位电路保证输入D触发器的方波信号的稳定，保证检测的准确性；
(3)本发明能够准确、有效地检测出无刷直流电机的相序，电路简单实用，稳定性好，降低故障率，成本低廉，易于维护。
附图说明
图1是本发明的电路图；
图2是本发明的原理框图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案及有益效果进行详细说明。
如图1所示，本发明提供一种无刷直流电机的相序检测电路，包括顺序连接的采样电路、逻辑处理电路和输出指示电路，下面分别介绍。
所述采样电路设有两个信号输入端，两个信号输入端分别与滑动变阻器RV1、RV2的一端连接，而滑动变阻器RV1、RV2的另一端分别接地，滑动变阻器RV1的滑片P1与电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端分别与二极管D15的阳极、二极管D16的阴极、运算放大器U3:A的同相输入端连接，二极管D15的阴极连接+10V电源，而二极管D16的阳极连接-10V电源，运算放大器U3:A的反相输入端与输出端短接，并共同连接至电阻R1的一端；滑动变阻器RV2的滑片P2与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端分别与二极管D17的阳极、二极管D18的阴极、运算放大器U3:B的同相输入端连接，二极管D17的阴极连接+10V电源，而二极管D18的阳极连接-10V电源，运算放大器U3:B的反相输入端与输出端短接，并共同连接至电阻R5的一端。
所述逻辑处理电路中，电阻R1的另一端分别与二极管D1的阳极、二极管D2的阴极、运算放大器U1:A的同相输入端连接，运算放大器U1:A的反相输入端分别与二极管D1的阴极、二极管D2的阳极、电阻R2的一端相连，电阻R2的另一端接地，运算放大器U1:A的输出端经由电阻R3连接+15V电源，且运算放大器U1:A的输出端还连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端分别与二极管D4的阳极、二极管D3的阴极、D触发器U3的D触发端连接，二极管D4的阴极连接+5V电源，二极管D3的阳极接地；在另一条输入线路中，电阻R5的另一端分别与二极管D6的阳极、二极管D5的阴极、运算放大器U1:B的同相输入端连接，运算放大器U1:B的反相输入端分别与二极管D6的阴极、二极管D5的阳极、电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端接地，运算放大器U1:B的输出端经由电阻R7连接+15V电源，且运算放大器U1:B的输出端还连接电阻R8的一端，电阻R8的另一端分别与二极管D7的阳极、二极管D8的阴极、D触发器U3的时钟端连接，二极管D7的阴极连接+5V电源，二极管D8的阳极接地。
所述输出指示电路中，D触发器U3的正输出端与电阻R9的一端相连，电阻R9的另一端分别与二极管D11的阳极、二极管D12的阴极、发光二极管D9的阳极连接，二极管D11的阴极连接+5V电源，二极管D12的阳极接地，发光二极管D9的阴极接地；D触发器U3的反输出端与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端分别与二极管D13的阳极、二极管D14的阴极、发光二极管D10的阳极连接，二极管D13的阴极连接+5V电源，二极管D14的阳极接地，发光二极管D10的阴极接地。
基于以上检测电路，本发明还提供一种无刷直流电机的相序检测方法，配合图2所示，首先确定三相电源任意一相为A相，则另外两相为B相和C相，在检测电路的1、2号信号输入端分别输入BA与CA之间的电压信号UBA、UCA，通过滑动变阻器RV1、RV2的分压以及钳位电路的限制缩小电压信号，保证电路元器件的正常运行，通过电压跟随器减小前级电路对后级电路的影响，通过电压比较器将UBA、UCA正弦信号转化为方波信号，由于线电压UBA对应的方波信号处于下降沿时，线电压UCA对应的方波信号处于高电平，当UCA对应的方波信号处于下降沿时，UBA对应的方波信号处于低电平，因此当D触发器的时钟端输入方波信号处于下降沿时，若D触发端信号为低电平，则正输出端输出低电平，反输出端输出高电平，发光二极管D10亮，表示1号信号输入端输入的为BA之间的电压，若D触发端信号为高电平，则正输出端输出高电平，反输出端输出低电平，发光二极管D9亮，表示1号信号输入端输入的为CA之间的电压，由此可以检测出无刷直流电机的相序。
综合上述，本发明一种无刷直流电机的相序检测电路及检测方法，电源电压信号经过采样电路中滑动变阻器的分压、钳位电路及电压跟随器的保护后，进入逻辑处理电路，逻辑处理电路中电压比较器将两个正弦信号转化为两个方波信号，并输入到D触发器，将其中一个信号作为触发信号，当触发信号出现下降沿时，此时输出信号由另一方波信号对应的电平决定，通过发光二极管的指示，即可得到无刷直流电机对应的相序。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (6)

1.一种无刷直流电机的相序检测电路，其特征在于：包括顺序连接的采样电路、逻辑处理电路和输出指示电路，其中，采样电路包含有两条结构相同的线路，每一条均包括顺序连接的分压电路、第一钳位电路和电压跟随器，分压电路的输入端作为检测电路的信号输入端；所述逻辑处理电路包含有两条顺序连接的电压比较器和第二钳位电路，两个第二钳位电路的输出端分别连接D触发器的D触发端和时钟端。
2.如权利要求1所述的一种无刷直流电机的相序检测电路，其特征在于：所述采样电路中任一条线路的具体电路是：滑动变阻器的一端作为信号输入端，另一端接地，滑动变阻器的滑片与第十一电阻的一端连接，第十一电阻的另一端分别与第十五二极管的阳极、第十六二极管的阴极、第三运算放大器的同相输入端连接，第十五二极管的阴极连接+10V电源，而第十六二极管的阳极连接-10V电源，第三运算放大器的反相输入端与输出端短接，并共同连接至第一电阻的一端，第一电阻的另一端作为采样电路的输出端。
3.如权利要求1所述的一种无刷直流电机的相序检测电路，其特征在于：所述逻辑处理电路中，任一条电压比较器与第二钳位电路的具体电路是：第一二极管的阳极、第二二极管的阴极和第一运算放大器的同相输入端连接，并作为电压比较器的输入端，第一运算放大器的反相输入端分别与第一二极管的阴极、第二二极管的阳极、第二电阻的一端相连，第二电阻的另一端接地，第一运算放大器的输出端经由第三电阻连接+15V电源，且第一运算放大器的输出端还连接第四电阻的一端，第四电阻的另一端分别与第四二极管的阳极、第三二极管的阴极、D触发器的D触发端连接，第四二极管的阴极连接+5V电源，第三二极管的阳极接地。
4.如权利要求3所述的一种无刷直流电机的相序检测电路，其特征在于：所述逻辑处理电路中，其中一条线路的第四电阻的另一端连接D触发器的D触发端，另一条线路的第四电阻的另一端连接D触发器的时钟端。
5.如权利要求1所述的一种无刷直流电机的相序检测电路，其特征在于：所述输出指示电路的具体电路是：D触发器的正输出端与第九电阻的一端相连，第九电阻的另一端分别与第十一二极管的阳极、第十二二极管的阴极、第九发光二极管的阳极连接，第十一二极管的阴极连接+5V电源，第十二二极管的阳极接地，第九发光二极管的阴极接地；D触发器的反输出端与第十电阻的一端连接，第十电阻的另一端分别与第十三二极管的阳极、第十四二极管的阴极、第十发光二极管的阳极连接，第十三二极管的阴极连接+5V电源，第十四二极管的阳极接地，第十发光二极管的阴极接地。
6.一种基于如权利要求1所述的无刷直流电机的相序检测电路的检测方法，其特征在于：首先确定三相电源任意一相为A相，则另外两相为B相和C相，在检测电路的2个信号输入端分别输入BA与CA之间的电压信号UBA、UCA，观察输出指示电路中两个发光二极管的发光情况，若与D触发器正输出端连接的发光二极管亮，则表示与D触发器的D触发端对应的信号输入端输入的是CA之间的电压；若与D触发器反输出端连接的发光二极管亮，则表示与D触发器的D触发端对应的信号输入端输入的是BA之间的电压。
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