CN1070320C - 直流电动机多段式转速控制电路 - Google Patents

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Abstract

一种直流电动机多段式转速控制电路，包括：一数字信号控制电路，根据输入的数字信号组的值输出相应的电流信号；一驱动电路，其输入端与数字信号控制电路电连接，输出端与一直流电动机电连接；还包括：一电压输入控制电路、一与其连接的比较电路及一与比较电路连接的基准电压电路；比较电路用以将电压输入控制电路的输出电压信号与基准电压电路的输出电压信号作比较，输出一个数字电压信号组作为数字信号控制电路的输入信号组。

Description

直流电动机多段式转速控制电路
本发明关于一种电动机转速控制电路，特别是一种直流电动机多段式转速控制电路。
习用的直流电动机转速控制电路可分为二类；一、提供固定转速的控制电路；二、提供多段式转速的控制电路；其中，前者的转速无法调整，顶多只能再藉由其他变速机构来达到变速目的；后者则可利用8位元的微电脑8085A及Z80所使用的8255A的接口电路系统来达到直流电动机多段转速控制的功能，其电路复杂且成本较高。
如图1所示，其为台湾地区专利公告编号338204的直流电动机转速数字控制电路的方块图。该电路，已实现直流电动机转速数字控制电路的方法，但对于数字控制电路的输入讯号组(CON1～CONn)，仍可采用多种变化电路，例如，使用微电脑电路系统或A/D接口卡来提供多个输入信号组，其价格与复杂程度相对提高。
本发明的目的在于提供一种价格便宜电路简单的电动机转速控制电路，可作为数字控制电路11的输入信号组(CON1～CONn)的电路。
为达到上述目的，本发明采取以下技术措施：
为解决习用控制电路的问题，本发明将提供一种结构简单，体积小，且价格低的直流电动机多段式转速控制电路。
本发明的直流电动机多段式转速控制电路，包括：
一数字信号控制电路，接受输入的数字信号组，根据数字信号组的值输出一相对应的电流信号；以及
一驱动电路，其输入端与数字控制电路电连接，输出端与一直流电动机电连接；
其特征在于：还包括：
一电压输入控制电路，用以输出一电压源；
一基准电压电路，用以输出基准电压组；以及
一比较电路，用以将电压输入控制电路的输出电压信号分别与基准电压电路的输出电压组的每一个电压作比较，输出一个数字电压组作为所述数字信号控制电路的输入数字信号组。
所述直流电动机多段式转速控制电路中，所述电压输入控制电路可包括：一固定电阻及一与其串联的可变电阻；
固定电阻的一端连接至一直流电源的正端；
可变电阻的另一端连接至直流电源的负端；
两电阻的连接接点并作为电压输出端。
所述直流电动机多段式转速控制电路中，所述电压输入控制电路可为外部电压源。
所述直流电动机多段式转速控制电路中，所述基准电压电路包括：
第一电阻组，其第一端分别连接至直流电压源的正端；以及
第二电阻组，其第一端分别与第一电阻组的第二端连接，并作为电压信号的输出端，其第二端分别连接至直流电压源的负端。
其中，所述基准电路可为数个外部输入电压源。
其中，所述比较电路包括至少二个比较器，比较器具有两个信号输入端及一个信号输出端，两个信号输入端分别连接所述电压输入控制电路的电压输出端及相应所述基准电压电路的信号输出端，比较器的信号输出端连接至所述数字信号控制电路的相应信号输入组的信号输入端。
附图简单说明：
图1为台湾地区专利公告编号338204的直流电动机转速数字控制电路的方块图。
图2为本发明较佳实施例的直流电动机多段式转速控制电路的方块图。
图3为本发明较佳实施例的直流电动机多段式转速控制电路的电路图。
结合附图及实施例对本发明的电路特征说明如下：
如图2所示，其为本发明较佳实施例的直流电动机多段式转速控制电路的方块图，本实施例包括一电压输入控制电路1、基准电压电路2、比较电路3、以及转速数字控制电路4；其中，转速数字控制电路4的电路方块图与习用技术相同。
电压输入控制电路1输出一可控制的电压进入比较电路3的一信号输入端，同时，基准电压电路2输出n组不同的电压信号进入比较电路13的另一信号输入端(n为正整数)。比较电路3由n个比较器所构成，每个比较器分别接受电压输入控制电路1的输出电压与基准电压电路2所输出的电压组之一，各比较器的输出电压共同作为比较电路3的输出信号组(长度为n)，此等输出信号组作为直流电动机转速数字控制装置4的输入讯号组(CON1～CONn)。在本发明的实施例中，将采用n=3的直流电动机多段式转速数字控制电路加以说明。
如图3所示，其为本发明直流电动机多段式转速控制电路较佳实施例的电路图。其中，电压输入控制电路1由连接到电源Vcc的电阻R13与热敏电阻RT所组成，a点电位作为输出电压；基准电压电路2由连接到电源Vcc的电阻R7、R9与R11，分别与R8、R10与R12所组成的三组电路，b点、c点、d点的电位分别作为输出的基准电压组；比较电路3由三个比较器Com1、Com2、Com3构成，分别比较a点与b点、a点与c点以及a点与d点的电压，然后分别输出其比较结果至电阻R4、R5与R6，以决定晶体管Q1、Q2、与Q3导通与否(此过程将说明于后)。
在图3中，当温度改变时，热敏电阻RT的电阻值会产生变化。a点为电阻R13与热敏电阻RT的分压点，其电压为：
Va=Vcc×(RT/(RT+R13))
电压Va将作为比较器Com1、Com2与Com3的比较电压之一，其将随着热敏电阻RT的阻值变化而改变。比较器Com1、Com2与Com3的另一比较电压由基准电压电路2所提供。在本实施例中，基准电压电路2分别由两个电阻R7与R8、R9与R10、以及R11与R12所构成的分压电路，其电压输出点分别为b点、c点与d点，所提供的基准电压分别为Vb、Vc、与Vd。为了便于说明，假设Vb＞Vc＞Vd。
再者，所要说明的是：晶体管Q1、Q2与Q3的工作区为饱和区(Saturation region)；晶体管Q4的工作区则为启动区(Active region)，流过发射极的电流随着基极与发射极的电压差的增大而增大。以下将以四种状态来说明：
(1)当Va＞Vb＞Vc＞Vd时，则比较器Com1、Com2与Com3分别输出一个足够大的正电压，使得晶体管Q1、Q2与Q3导通。此时，e点的分压电压Ve1为：
Ve1=Vcc×(R123/(R123+R))
其中，R123为R1、R2与R3并联的电阻值，即：
R123=1/(1/R1+1/R2+1/R3)
然后，经由晶体管Q4，使得流经直流电动机13的电流为I1。
(2)当Vb＞Va＞Vc＞Vd时，则比较器Com2与Com3分别输出一个足够大的正电压，使得晶体管Q2与Q3导通，而比较器Com1则输出一个负电压，晶体管Q1不导通，此时，e点的分压Ve2为：
Ve2=Vcc×(R23/(R23+R))
其中，R23为R2与R3并联的电阻值，即：
R23=1/(1/R2+1/R3)
此时，经由晶体管Q4，使得流经直流电动机13的电流为I2。
(3)当Vb＞Vc＞Va＞Vd时，则比较器Com3输出一个足够大小的电压，使得晶体管Q3导通，而比较器Com1与Com2则分别输出一个负电压，晶体管Q1、Q2不导通。此时，e点的分压电压Ve3为：
Ve3=Vcc×(R3/(R3+R))
此时，经由晶体管Q4，使得流经直流电动机13的电流为I3。
(4)当Vb＞Vc＞Vd＞Va时，则比较器Com1、Com2与Com3分别输出一个负电压，晶体管Q1、Q2与Q3皆不导通。此时，e点的分压电压Ve4为：
Ve4=Vcc
此时，经由晶体管Q4，使得流经直流电动机13的电流为I4。
藉由于处于启动区的晶体管Q4的特性，可得知e点电压越高，则流经晶体管Q4的电流越大，流至直流电动机13的电流也越大。
又，因并联的电阻越多，其等效电阻值越小，所以可得到以下关系式：
Ve4＞Ve3＞Ve2＞Ve1以及I4＞I3＞I2＞I1。
因此，在本实施例中，直流电动机13的输出转速将可藉由热敏电阻RT的阻值变化而产生四段转速变化。
若将本实施例扩充至多组比较电路3、多组基准电压电路2、以及多组数字控制电路1与驱动电路12，将可实现直流电动机多段式转速的控制功能。
与现有技术相比，本发明具有如下效果：
本发明的直流电动机转速控制电路结构简单，体积小，且价格低可提供多段式转速控制，为一实用性强的直流电动机转速控制电路。
上述较佳实施例仅为了说明本发明的技术内容，而并非将本发明限制于该实施例，在不超出本发明构思的前提下，可作种种变化，例如电压输入控制电路1中的主要元件，并非只限定于热敏电阻RT，其他具有可变化电阻值的元件皆可在适当情况下采用；再者，电压输入控制电路1亦可作外部输入的电压源；基准电压电路2亦可为外部提供的多组基准电压源。因此，这类变化应属于本发明的保护范围内。

Claims (6)

1、一种直流电动机多段式转速控制电路，包括：
一数字信号控制电路，接受输入的数字信号组，根据数字信号组的值输出一相对应的电流信号；以及
一驱动电路，其输入端与数字控制电路电连接，输出端与一直流电动机电连接；
其特征在于：还包括：
一电压输入控制电路，用以输出一电压源；
一基准电压电路，用以输出基准电压组；以及
一比较电路，用以将电压输入控制电路的输出电压信号分别与基准电压电路的输出电压组的每一个电压作比较，输出一个数字电压组作为所述数字信号控制电路的输入数字信号组。
2、根据权利要求1所述的直流电动机多段式转速控制电路，其特征在于，所述电压输入控制电路包括：一固定电阻及一与其串联的可变电阻；
固定电阻的一端连接至一直流电源的正端；
可变电阻的另一端连接至直流电源的负端；
两电阻的连接接点并作为电压输出端。
3、根据权利要求1所述的直流电动机多段式转速控制电路，其特征在于，所述电压输入控制电路为外部电压源。
4、根据权利要求1所述的直流电动机多段式转速控制电路，其特征在于，所述基准电压电路包括：
第一电阻组，其第一端分别连接至直流电压源的正端；以及
第二电阻组，其第一端分别与第一电阻组的第二端连接，并作为电压信号的输出端，其第二端分别连接至直流电压源的负端。
5、根据权利要求1所述的直流电动机多段式转速控制电路，其特征在于，所述基准电路为数个外部输入电压源。
6、根据权利要求1～5中任一项所述的直流电动机多段式转速控制电路，其特征在于，所述比较电路包括至少二个比较器，比较器具有两个信号输入端及一个信号输出端，两个信号输入端分别连接所述电压输入控制电路的电压输出端及相应所述基准电压电路的信号输出端，比较器的信号输出端连接至所述数字信号控制电路的相应信号输入组的信号输入端。
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