CN110912489A - 一种电机转速的检测方法 - Google Patents

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/14—Estimation or adaptation of motor parameters, e.g. rotor time constant, flux, speed, current or voltage

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Abstract

本发明公开了一种电机转速的检测方法，包括数据采集模块、放大模块、信号转换模块和控制芯片，数据采集模块采集电机的输出电压信号，信号转换模块将输出电压信号转化为脉冲列，控制芯片将脉冲列进行数据处理，从而计算出电机转速。采用本发明电机转速检测方法检测电机转速，实时性强并且转速分辨率高，更便于投入实用。

Description

一种电机转速的检测方法
技术领域
本发明属于电力设备检测技术领域，涉及一种电机转速的检测方法。
背景技术
电机，俗称马达，是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。电机的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。
电机可分为直流电机和交流电机，一般直流电机由定子磁极、转子(电枢)、换向器(俗称整流子)、电刷、机壳和轴承等构成。电磁式直流电动机的定子磁极(主磁极)由铁心和励磁绕组构成。串励直流电动机的励磁绕组与转子绕组之间通过电刷和换向器相串联，励磁电流与电枢电流成正比，定子的磁通量随着励磁电流的增大而增大，转矩近似与电枢电流的平方成正比，转速随转矩或电流的增加而迅速下降。并励直流电动机的励磁绕组与转子绕组相并联，其励磁电流较恒定，起动转矩与电枢电流成正比，起动电流约为额定电流的2.5倍左右。
交流电机是领先交流电压运行的电动机，广泛应用于电风扇、电冰箱、洗衣机、空调器、电吹风、吸尘器、油烟机、洗碗机、电动缝纫机、食品加工机等家用电器及各种电动工具、小型机电设备中。交流电机分为感应电机和交流换向器电机，感应电动机又分为单相异步电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。电机的转速(转子转速)小于旋转磁场的转速，从而叫为异步电机。
电机转速检测一般都是通过采集光电编码器信号来完成的。光电编码器与电机同轴连接，编码器圆盘上均匀刻有一定数量的光栅，圆盘两侧安装有对射式红外发送接收器。当电机转动时，编码器跟随一起转动，通过光栅的作用来控制红外信号的通隔，红外接收装置便输出频率与转速成正比的脉冲序列形式的编码器信号。为了判断方向，一般编码器还会加上一路相差90°的脉冲信号，通过两相信号的相位关系判断方向。
假设电机速度环执行周期为T，每次执行速度环时进行速度检测，编码器为2500线，通过DSP(数字信号处理器)进行4倍频后为10000线，通过DSP的QEP(正交编码脉冲电路)对编码器信号进行采样计数。设上一时刻QEP的计数值为M0，当前时刻QEP的计数值为M1，则根据M法进行速度计算的转速结果为：n＝(M1-M0)Q其中，转速检测分辨率Q为：Q＝6010000×T]]>可以看到，转速检测分辨率与速度环执行周期成反比。
如果希望提高速度检测分辨率则需要增大速度环的执行周期，但这样会对系统控制的实时性带来很大影响，甚至影响系统稳定性。另一方面，减小速度环执行周期可以提高电机控制系统的实时性，但如此又使得速度检测分辨率下降，带来转速波动，严重时引起电机震动。以速度环执行周期0.5ms为例，此时的转速检测分辨率为12rpm，如果希望电机转速达到1rpm或者0.1rpm，利用此分辨率进行速度检测，电机的速度会在±12rpm进行波动，如此的转速分辨率肯定是不能使用的。对转速进行低通滤波可以减小转速波动，但是如果滤波系数小，转速波动抑制不明显，如果滤波系数太大又会带来转速检测的巨大延时。
发明内容
本发明的目的是提供一种电机转速的检测方法，解决了现有电机转速检测方法实时性差，转速分辨率低的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种电机转速的检测方法，包括数据采集模块、放大模块、信号转换模块和控制芯片，数据采集模块采集电机的输出电压信号，信号转换模块将所述输出电压信号转化为脉冲列，控制芯片将所述脉冲列进行数据处理，从而计算出电机转速。
本发明的技术特征还在于，
数据采集模块为电压采集模块。
数据采集模块输出端连接有信号放大模块，信号放大模块将数据采集模块采集的信号进行放大处理。
信号放大模块与信号转换模块之间连接有滤波模块，滤波模块用于将放大的信号进行滤波处理。
数据处理包括将脉冲列转化为对应转速的电压模拟量。
本发明的有益效果是，通过数据采集模块、放大模块、信号转换模块和控制芯片，数据采集模块采集电机的输出电压信号，信号转换模块将所述输出电压信号转化为脉冲列，控制芯片将所述脉冲列进行数据处理，从而实时计算出电机转速，采用本方法检测电机转速，实时性强并且转速分辨率高，更便于投入实用。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种电机转速的检测方法，包括数据采集模块、放大模块、信号转换模块和控制芯片，数据采集模块采集电机的输出电压信号，信号转换模块将输出电压信号转化为脉冲列，控制芯片将脉冲列进行数据处理，从而计算出电机转速。
控制芯片作为主板的一部分，在主板上起着核心作用。控制芯片一般有两块(称南桥和北桥)，用于控制和协调计算机系统各部件的运行，主要控制着内存I/O、总线I/O，集成了硬盘控制器，负责处理中断请求(IRQ)和直接内存访问(DMA)等。
数据采集模块为电压采集模块。
数据采集模块输出端连接有信号放大模块，信号放大模块将数据采集模块采集的信号进行放大处理。
信号放大模块与信号转换模块之间连接有滤波模块，滤波模块用于将放大的信号进行滤波处理。
滤波模块是由电容、电感和电阻组成的滤波电路，滤波器的原理就是一种--阻抗适配网络：电源滤波器输入、输出侧与电源和负载侧的阻抗适配越大，对电磁干扰的衰减就越有效。滤波器可以对电源线中特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除，得到一个特定频率的电源信号，或消除一个特定频率后的电源信号。
数据处理包括将脉冲列转化为对应转速的电压模拟量。
本电机转速的检测方法通过数据采集模块、放大模块、信号转换模块和控制芯片，数据采集模块采集电机的输出电压信号，信号转换模块将所述输出电压信号转化为脉冲列，控制芯片将所述脉冲列进行数据处理，从而实时计算出电机转速，采用本方法检测电机转速，实时性强并且转速分辨率高，更便于投入实用。

Claims (5)

1.一种电机转速的检测方法，其特征在于，包括数据采集模块、放大模块、信号转换模块和控制芯片，所述数据采集模块采集电机的输出电压信号，信号转换模块将所述输出电压信号转化为脉冲列，控制芯片将所述脉冲列进行数据处理，从而计算出电机转速。
2.根据权利要求1所述的一种电机转速的检测方法，其特征在于，所述数据采集模块为电压采集模块。
3.根据权利要求1所述的一种电机转速的检测方法，其特征在于，所述数据采集模块输出端连接有信号放大模块，信号放大模块将数据采集模块采集的信号进行放大处理。
4.根据权利要求3所述的一种电机转速的检测方法，其特征在于，所述信号放大模块与信号转换模块之间连接有滤波模块，滤波模块用于将放大的信号进行滤波处理。
5.根据权利要求4所述的一种电机转速的检测方法，其特征在于，所述数据处理包括将脉冲列转化为对应转速的电压模拟量。
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