CN204188694U - 一种电机控制的电流检测电路 - Google Patents

Abstract

一种电机控制的电流检测电路，包括采样电阻RCS、平均电流采样模块以及与处理器，采样电子RCS的输出端接入地线，在平均电流采样模块的输出端与一峰值检测模块连接，峰值检测模块的输出端与处理器连接，峰值检测模块的输出端与一峰值采样刷新模块连接，峰值采样刷新模块与处理器连接。本实用新型增加了峰值检测模块，并在峰值检测模块内设有第二滤波器去除了高频噪声，对峰值电流进行检测，提高了电机的控制性能；通过平均电流采样模块与峰值检测模块相结合，并在平均电流检测模块内设有第一滤波器去除高频噪声，使得通过普通的处理器就可以很好的对电机的平均电流、峰值电流进行检测，提高了电机控制性能，同时减低了成本，方便产品的推广和使用。

Description

一种电机控制的电流检测电路

技术领域

本实用新型属于电流检测技术领域，具体涉及一种电机控制的电流检测电路。

背景技术

随着电动工具的日益发展，对电机的控制应用日益普及，尤其在需要调速，变频，功率控制等领域，通常都需要检测线路的平均电流与峰值电流，以便用于电机控制，但由于电机控制过程中，峰值电流呈现脉冲型，时间短，很难进行定量测量，因此对控制带来极大不便。目前使用的电流采样大多只检测平均值，没有对峰值进行检测，极大限制了使用范围，不利于推广使用。

发明内容

有鉴于此，本实用新型所要解决的技术问题是一种便于推广使用、生产成本低、提高了电机的控制性能的电机控制的电流检测电路。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下方案实现：一种电机控制的电流检测电路，包括采样电阻RCS、接入采样电阻RCS两端利用采样电阻两端电压差来检测流过上述电流检测电阻的电流的平均电流采样模块以及与平均电流采样模块的输出端连接的处理器，采样电阻RCS的输出端接入地线，其特征在于，在平均电流采样模块的输出端与一峰值检测模块连接，峰值检测模块的输出端与处理器连接，峰值检测模块的输出端与一峰值采样刷新模块连接，峰值采样刷新模块与处理器连接。

作为本实用新型的改进，所述的平均电流采样模块包括电阻R1、电阻R2以及运算放大器U1A，电阻R1的输入端接入采样电阻RCS的输入端，电阻R1的输出端与运算放大器U1A的同相输入端连接，在电阻R1的输出端和运算放大器U1A的同相输入端之间接入一电容C1，电容C1的另一端接地线；电阻R2的输入端接入采样电阻RCS的输出端，电阻R2的输出端与运算放大器U1A的反相输入端连接，在电阻R2的输出端和运算放大器U1A的反相输入端之间接入一电容C2，电容C2的另一端接地线；运算放大器的电源输入端与外部供电电源端口连接，运算放大器的电源输入端与外部供电电源端口之间的连接节点处接入一电容C6，电容C6的另一端接入地线；运算放大器的负电源接地线；运算放大器U1A的输出端与第一滤波器连接，第一滤波器的另一端接入处理器的AVG-AD端口连接，运算放大器U1A的输出端与电阻R3的输入端连接，电阻R3的输出端与电容C2连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述的峰值检测模块包括第二滤波器，第二滤波器的输出端与运算放大器U1B的同相输入端连接，运算放大器U1B的输出端与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极与电阻R6的输入端连接，电阻R6的输出端与处理器的PEAK-AD端口连接；运算放大器U1B的反向输入端与二极管D1的正极与电阻R6输入端之间的连接节点之间通过导线连接。

作为本实用新型的更进一步改进，所述的峰值采样刷新模块包括电阻R7和电容C5，电阻R7输入端与电阻R6 输出端连接，电阻R7的输出端与处理器2的Discharge端口连接，电阻R6的输出端和电阻R7的输入端之间的连接节点接入电容C5，电容C5的另一端接地线。

作为本实用新型的更进一步改进，所述的第一滤波器包括电阻R4和电容C3，电阻R4的输入端与运算放大器U1A的输出端连接，电阻R4的输出端与处理器2的AVG-AD端口连接，电阻R4的输出端与电容C3连接，电容C3的另一端接地线；所述的第二滤波器包括电阻R5和电容C4，电阻R5的输入端与运算放大器U1A的输出端连接，电阻R5的输出端与运算放大器U1B的同相输入端连接，电阻R5的输出端与运算放大器U1B的同相输入端之间的节点接入电容C4连接，电容C4的另一端接地线。

与现有技术相比，本实用新型增加了峰值检测模块，并在峰值检测模块内设有第二滤波器去除了高频噪声，对峰值电流进行检测，使其能够对电机的转子进行预定位，提高了电机的控制性能；通过平均电流采样模块与峰值检测模块相结合，并在平均电流检测模块内设有第一滤波器去除高频噪声，使得通过普通的处理器就可以很好的对电机的平均电流、峰值电流进行检测，提高了电机控制性能，同时减低了成本，方便产品的推广和使用。

附图说明

图1 为本实用新型的结构原理图。

图2为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

为了让本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型作进一步阐述。

如图1所示，一种电机控制的电流检测电路，包括采样电阻RCS、平均电流采样模块1以及处理器2。采样电阻RCS的输出端接入地线。平均电流采样模块接入采样电阻RCS两端利用采样电阻两端电压差来检测流过上述电流检测电阻的电流。平均电流采样模块1的输出端与处理器2连接。在平均电流采样模块2的输出端还与一峰值检测模块3的输入端连接，峰值检测模块3的输出端与处理器2连接，峰值检测模块3的输出端还与一峰值采样刷新模块4连接，峰值采样刷新模块4另一端与处理器2连接。

一种电机控制的电流检测电路的具体电路图，如图2所示。一种电机控制的电流检测电路，包括电流输入端，与电流输入端连接的采样电阻RCS，电流输入端与采样电阻RCS的输入端连接，采样电阻RCS的输出端接入地线。电流输入端与采样电阻RCS之间的连接节点与电阻R1的输入端连接，电阻R1的输出端与运算放大器U1A的反向输入端连接，在电阻R1的输出端和运算放大器U1A的同向输入端之间接入一电容C1，电容C1的另一端接地线。采样电阻RCS的输入端与地线之间的连接节点与电阻R2的输入端连接，电阻R2的输出端与运算放大器U1A的同向输入端连接，在电阻R2的输出端和运算放大器U1A的同向输入端之间接入一电容C2，电容C2的另一端接地线。运算放大器的电源输入端与5V电源连接，运算放大器的电源输入端与5V电源接入端之间的连接节点处接入一电容C6，电容C6的另一端接入地线。运算放大器的负电源接地线；运算放大器U1A的输出端与一个由电阻R4和电容C3组成的第一滤波器11连接，运算放大器U1A的输出端与电阻R4的输入端连接，电阻R4的输出端接入处理器2的AVG-AD端口连接；电阻R4的输出端与处理器2的AVG-AD端口之间的连接节点与电容C3连接，电容C3的另一端接入地线。运算放大器U1A的输出端还与电阻R3的输入端连接，电阻R3的输出端接入电阻R2与电容C2之间的连接节点。其中电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、电容C2以及运算放大器U1A组成一个差分放大器。

运算放大器U1A的输出端与电阻R5的输入端连接，电阻R5的输出端与电容C4连接，电容C4的另一端接入地线。电阻R5的输出端和电容C4之间的连接节点与运算放大器U1B的同向输入端连接，运算放大器U1B的输出端与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极与电阻R6的输入端连接，电阻R6的输出端与处理器的PEAK-AD端口连接；运算放大器U1B的反向输入端与二极管D1的正极与电阻R6输入端之间的连接节点之间通过导线连接。电阻R6的输出端与电阻R7的输入端连接，电阻R7的输出端与处理器2的Discharge端口连接，电阻R6的输出端和电阻R7的输入端之间的连接节点接入一电容C5，电容C5的另一端接地线。所使用的处理器可以为单片机。

在工作时，电流流过采样电阻RCS后 ，在采样电阻RCS产生的电压降为Vi,通过差分运算放大器放大后，运算器U1A的输出端的电压Vo为：Vo=Vi×（R2+R3）/R2，其中电容C1和电容C2的电容数值为pf级，电容数值大小以可以消除线路的高频噪声即可，从而可以使得运算放大器U1A的输出端的电压输出值Vo的峰值变化与流过采样电阻RCS的电压降Vi一致。然后运算器U1A的输出端的电流通过由电阻R4、电容C3构成的低通第一滤波器进行滤波，从而在处理器2的AVG_AD端口就可以检测到线路的平均电流。

由于运算器U1A的输出端的电流峰值与流过采样电阻RCS两端的电流峰值相位基本一致，所不同的是对其幅度进行了放大，然后通过电阻R5，电容C4构成的第二滤波器进行第二次滤波，其中电阻R5，电容C4构成的第二滤波器在设计需要考虑峰值脉冲的频率，主要是去除高频噪声，因此电阻R5，电容C4的数值比较小，其中对于大多数应用，电容C4可以不需要使用。由电阻R5、电容C4、运算放大器U1B、二极管D1、电阻R6、电容C5组成了一个峰值保持电路，当运算放大器U1A的输出端的电压输出到U1B的同相输入端后，二极管D1负端接运算放大器U1B的反向输入端，因此，当二极管D1与电阻R6之间的连接节点的电压低于运算放大器U1A的输出电压Vo， 此时运算放大器U1B的输出端输出高电平，从而二极管D1与电阻R6之间的连接节点的电压上升；反之二极管D1与电阻R6之间的连接节点的电压下降，此时，二极管D1与电阻R6之间的连接节点的电压就等于运算放大器U1A的输出电压Vo。其中电阻R6为充电电阻，用于为电容C5充电，当运算放大器U1A的输出电压Vo的峰值电压出现时，通过电阻R6为电容C5充电，从而对峰值电压进行保持，以便微处理器2通过对应的PEAK-AD端口进行采样读取。

同时，由于峰值电流具有周期性，因此要对峰值电流进行连续采样，需要对峰值保持电容C5上的电压进行快速放电，因此通过电阻R7与处理器2的Discharge端口来实现对电容C5放电，其方式如下：当电容C5处于峰值保持阶段，Discharge端口的属性设置为高阻状态，从而不会对电容C5造成放电；当处理器2的PEAK-AD端口读完峰值数据后，处理器2的Discharge端口设置为低电平，从而通过电阻R7给电容C5放电；电容C5放电完成后，处理器2的Discharge端口的属性重新设置为高阻状态，从有进入峰值保持阶段。

以上实施例中所述的处理器为单片机，该单片机可以使用51单片机也可以使用其他型号的单片机，再此不一一列举，所述的运算放大器U1A和运算放大器U1B为本领域技术人员所熟知的公知常识，再此不对其具体型号作进一步阐述。以上实施例中的外部供电电源端口除了本实施例中的+5V供电外还可以使用其他电压供电，如+15V进行供电等，在此不一一阐述。

上述实施例仅为本实用新型的其中具体实现方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种电机控制的电流检测电路，包括采样电阻RCS、接入采样电阻RCS两端利用采样电阻两端电压差来检测流过上述电流检测电阻的电流的平均电流采样模块（1）以及与平均电流采样模块（1）的输出端连接的处理器（2），采样电阻RCS的输出端接入地线，其特征在于，在平均电流采样模块（1）的输出端与一峰值检测模块（3）连接，峰值检测模块（3）的输出端与处理器（2）连接，峰值检测模块的输出端与一峰值采样刷新模块（4）连接，峰值采样刷新模块（4）与处理器（2）连接。

2.根据权利要求1所述的电机控制的电流检测电路，其特征在于，所述的平均电流采样模块（2）包括电阻R1、电阻R2以及运算放大器U1A，电阻R1的输入端接入采样电阻RCS的输入端，电阻R1的输出端与运算放大器U1A的同相输入端连接，在电阻R1的输出端和运算放大器U1A的同相输入端之间接入一电容C1，电容C1的另一端接地线；电阻R2的输入端接入采样电阻RCS的输出端，电阻R2的输出端与运算放大器U1A的反相输入端连接，在电阻R2的输出端和运算放大器U1A的反相输入端之间接入一电容C2，电容C2的另一端接地线；运算放大器的电源输入端与外部供电电源端口连接，运算放大器的电源输入端与外部供电电源端口之间的连接节点处接入一电容C6，电容C6的另一端接入地线；运算放大器的负电源接地线；运算放大器U1A的输出端与第一滤波器（11）连接，第一滤波器（11）的另一端接入处理器（2）的AVG-AD端口连接，运算放大器U1A的输出端与电阻R3的输入端连接，电阻R3的输出端与电容C2连接。

3.根据权利要求2所述的电机控制的电流检测电路，其特征在于，所述的峰值检测模块（3）包括第二滤波器（31），第二滤波器（31）的输出端与运算放大器U1B的同相输入端连接，运算放大器U1B的输出端与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极与电阻R6的输入端连接，电阻R6的输出端与处理器的PEAK-AD端口连接；运算放大器U1B的反向输入端与二极管D1的正极与电阻R6输入端之间的连接节点之间通过导线连接。

4.根据权利要求3所述的电机控制的电流检测电路，其特征在于，所述的峰值采样刷新模块（4）包括电阻R7和电容C5，电阻R7输入端与电阻R6 输出端连接，电阻R7的输出端与处理器（2）的Discharge端口连接，电阻R6的输出端和电阻R7的输入端之间的连接节点接入电容C5，电容C5的另一端接地线。

5.根据权利要求3或4所述的电机控制的电流检测电路，其特征在于，所述的第一滤波器（11）包括电阻R4和电容C3，电阻R4的输入端与运算放大器U1A的输出端连接，电阻R4的输出端与处理器（2）的AVG-AD端口连接，电阻R4的输出端与电容C3连接，电容C3的另一端接地线；所述的第二滤波器（31）包括电阻R5和电容C4，电阻R5的输入端与运算放大器U1A的输出端连接，电阻R5的输出端与运算放大器U1B的同相输入端连接，电阻R5的输出端与运算放大器U1B的同相输入端之间的节点接入电容C4连接，电容C4的另一端接地线。