CN201499120U - 一种电机转速无线检测控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电机转速无线检测控制装置，其结构为：在第一基板的中部开有电机转轴固定孔，孔的两侧对称安装有二个加速度传感器，第一基板上还设置有第一微处理器和射频模块，二个加速度传感器及第一射频模块分别与第一微处理器连接；在第二基板上设置有第二微处理器及分别与第二微处理器连接的第二射频模块、用户交互模块和电机驱动模块。该装置对电机转速范围无限制，与电机的机械结构相互独立，它通过实时测量电机转轴处的向心加速度计算得出电机转速进而进行控制，避免了现有装置在电机每转一周才更新数据的缺陷，实时性好。该装置使用方便、体积小，避免了现有装置体积大，不能应用于机床侧面和底部、窄缝隙等恶劣环境中的缺陷。

Description

一种电机转速无线检测控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种电机转速检测装置，特别是涉及基于向心加速度测量的电机转速无线检测控制装置。

背景技术

转速是电动机极为重要的一个状态参数，在很多工业生产系统中，都需要对电机的转速进行测量。转速测量的精度直接影响系统的控制情况，它是决定测控效果的一个重要因素。不论是直流调速系统还是交流调速系统，只有转速的实时高精度检测才能保证控制系统控制精准。

目前电机转动速度的检测基本方法是利用与电动机同轴连接的光电脉冲发生器的输出脉冲频率与转速成正比的原理，根据脉冲发生器发出的脉冲速度和序列，测量转速并判别其转动方向。根据脉冲计数来实现转速测量的方法主要有：M法(测频法，适用于高速测量)、T法(测周期法，适用于低速测量)和M/T法(频率/周期法，难度大)。详见于炳亮.电机转速测量方法研究[J].山东科学，2005，(05).常用测速器件有转矩转速传感仪、光电编码器、开口变压器和旋转变压器等，在粉尘环境、机床侧面和底部、窄缝隙等恶劣环境中难以有效应用，而且对不同电机要选用不同测量器件。详见张剑平，李培蓉，李善奎.电机转速及位置测量新方法[J].微电机，2001，(03).

由此我们可以看出，现有电机转速测量控制装置具有以下缺点：(1)对电机转速高低范围有限制，应用范围窄；(2)针对不同电机要选用不同测量器件；(3)通过统计电机转动每周所用时间来得到电机转速，实时性不够好；(4)体积大，不能应用于机床侧面和底部、窄缝隙等恶劣环境中。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种电机转速无线检测控制装置，该装置能够实现电机转速的有效测量控制，并且克服了现有电机转速测量控制装置的缺点，具有实时性好、成本低、体积小和应用范围广的特点。

本实用新型提供的电机转速无线检测控制装置，其特征在于：它包括数据采集传送部分和电机转速控制部分；

数据采集传送部分的结构为：在第一基板的中部开有电机转轴固定孔，在电机转轴固定孔的两侧对称安装有第一、第二加速度传感器，第一基板上还设置有第一微处理器和第一射频模块，第一、第二加速度传感器及第一射频模块分别与第一微处理器连接；

电机转速控制部分的结构为：在第二基板上设置有第二微处理器及分别与第二微处理器连接的第二射频模块、用户交互模块和电机驱动模块；

第一、第二加速度传感器将测得的电机加速度数据传给第一微处理器后，第一微处理器将计算得到的电机向心加速度数据通过第一射频模块发送；第二微处理器通过第二射频模块实现以无线方式接收数据采集传送部分发送的电机向心加速度数据，计算得到电机转速，和预设转速对比后提供给电机驱动模块，第二微处理器还通过用户交互模块实时接收用户输入的数据或命令，提供给电机驱动模块，电机驱动模块经由电机驱动电缆调整电机转速。

本实用新型的技术效果体现在以下几个方面：

1、此电机转速无线检测控制装置对电机转速范围无限制。只要相应电机转速在电机转轴产生的向心加速度在加速度传感器的测量范围之内，就可以准确测量并计算出转速进而进行精确控制，避免了现有电机转速检测控制装置对不同电机转速范围要采用不同检测方法的缺陷，实现原理简单。

2、此电机转速无线检测控制装置与电机的机械结构相互独立。使用时只要保证此装置的数据采集模块能够稳定地固定在电机转轴上即可，大大提高电机机械部分的设计与转速无线测量控制装置设计的独立性，避免了现有电机转速检测控制装置对不同种类电机转速范围要选用不同测量器件的缺陷，应用范围广。

3、此电机转速无线检测控制装置通过实时测量电机转轴处的向心加速度计算得出电机转速进而进行控制，避免了现有电机转速检测控制装置在电机每转一周才更新数据的缺陷，实时性好。

4、此电机转速无线检测控制装置使用方便、体积小，避免了现有电机转速检测控制装置体积大，不能应用于机床侧面和底部、窄缝隙等恶劣环境中的缺陷。

附图说明

图1为本实用新型装置的结构示意图；

图2为数据采集传送部分结构框图；

图3为电机转速控制部分结构框图；

图4为数据采集传送部分硬件结构示意图；

图5为电机转速控制部分硬件结构示意图。

具体实施方式

下面借助实施例更加详细地说明本实用新型，但以下实施例仅是说明性的，本实用新型的保护范围并不受这些实施例的限制。

如图1所示，本实用新型提供的电机转速无线检测控制装置包括数据采集传送部分和电机转速控制部分。

数据采集传送部分的结构为：在第一基板4的中部开有电机转轴固定孔3，在电机转轴固定孔3的两侧对称安装有第一、第二加速度传感器51和52，第一基板4上还设置有第一微处理器6和第一射频模块7，第一、第二加速度传感器51和52及第一射频模块7分别与第一微处理器6连接。

电机转速控制部分的结构为：在第二基板8上设置有第二微处理器10及分别与第二微处理器10连接的第二射频模块9、、用户交互模块11和电机驱动模块12。

在实际应用中，通过电机转轴固定孔3将数据采集传送部分固定到电机1的转轴2处，且数据采集传送部分的底面和电机转轴的纵轴垂直；通过电机驱动电缆13将电机转速控制部分和电机连接。

在数据采集传送部分中，安装两个加速度传感器51和52，是为了有效消除电机非水平安装时带来的重力加速度的影响。两个加速度传感器51和52将沿径向方向指示箭头14所示方向测得的加速度数据传给第一微处理器6后，第一微处理器6通过简单的数学加减运算处理就可得到准确的由电机转动产生的向心加速度数据，并通过第一射频模块7发送出去。

以上描述的两个加速度传感器51和52、第一微处理器6和第一射频模块7构成了本实用新型的数据采集传送部分，其结构框图见图2。

第二微处理器10通过第二射频模块9实现以无线方式接收数据采集传送部分发送的向心加速度数据，再通过简单数学计算即可得到准确的电机转速，和预设转速对比后控制电机驱动模块12经由电机驱动电缆13调整电机转速，使电机转速达到预设转速；第二微处理器10也可根据用户通过用户交互模块11实时输入的数据或命令，控制电机驱动模块12经由电机驱动电缆13调整电机转速，使电机转速达到用户想要的转速。

以上描述的第二射频模块9、第二微处理器10、用户交互模块11和电机驱动模块12构成了本实用新型的电机转速控制组件，其结构框图见图3。

图4和图5分别为本实用新型数据采集传送部分和电机转速控制部分的硬件结构示意图。图中的射频模块采用的是Nodic公司的nRF24E1射频芯片，工作于2.4GHz，微处理器(MCU)为nRF24E1射频芯片内部集成的51核。图4中的速度传感器51和52是意法半导体公司的LIS3LV02DQ加速度测量芯片，电机转轴固定孔3可以调节大小，使此装置能和常见转轴口径电机配套使用。图5中的用户交互模块11负责接收用户输入的数据或命令并交第二微处理器10处理，此模块可由按键配合液晶屏或计算机实现。

本实用新型实现了利用电机转轴处的向心加速度无线检测控制电机转速的新型装置，通过数据采集传送部分加速度传感器放置的物理结构的对称性消除了电机非水平安装时带来的重力加速度的影响；数据采集传送部分和电机转速控制部分之间数据传输采用无线方式，提高了此装置对周围环境的适应性；电机转速无线检测控制装置与电机的机械结构相互独立，使用时只要保证此装置的数据采集模块能够稳定地固定在电机转轴上即可。这样的好处是不仅简化了设计，而且使机械设计与制造同电机转速无线检测控制装置可以分开进行，维修、更新、升级均非常方便。

Claims (1)

1.一种电机转速无线检测控制装置，其特征在于：它包括数据采集传送部分和电机转速控制部分；

数据采集传送部分的结构为：在第一基板(4)的中部开有电机转轴固定孔(3)，在电机转轴固定孔(3)的两侧对称安装有第一、第二加速度传感器(51、52)，第一基板(4)上还设置有第一微处理器(6)和第一射频模块(7)，第一、第二加速度传感器(51、52)及第一射频模块(7)分别与第一微处理器(6)连接；

电机转速控制部分的结构为：在第二基板(8)上设置有第二微处理器(10)及分别与第二微处理器(10)连接的第二射频模块(9)、用户交互模块(11)和电机驱动模块(12)；

第一、第二加速度传感器(51、52)将测得的电机加速度数据传给第一微处理器(6)后，第一微处理器(6)将计算得到的电机向心加速度数据通过第一射频模块(7)发送；第二微处理器(10)通过第二射频模块(9)实现以无线方式接收数据采集传送部分发送的电机向心加速度数据，计算得到电机转速，和预设转速对比后提供给电机驱动模块(12)，第二微处理器(10)还通过用户交互模块(11)实时接收用户输入的数据或命令，提供给电机驱动模块(12)，电机驱动模块(12)经由电机驱动电缆(13)调整电机转速。

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