CN207601102U - 一种直流电机转速测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种直流电机转速测量装置，包括采样放大电路、整形电路、控制器和显示模块，所述采样放大电路的输入端与外部的直流电机连接，所述采样放大电路的输出端与所述整形电路的输入端连接，所述整形电路的输出端与所述控制器的输入端连接，所述控制器的输出端与所述显示模块连接；其效果是：通过本实用新型，无需采用外接传感器对电动机的转轴进行检测，即可实现对直流电机的转速进行测量，整个装置结构简单、安装方便，对安装位置没有特殊要求，便于使用。
Description
技术领域
本实用新型属于电机测速技术领域，具体涉及一种直流电机转速测量装置。
背景技术
在电气时代的今天，电动机在工农业生产与人们日常生活中都起着十分重要的作用。直流电机作为最常见的一种电机，具有非常优秀的线性机械特性、较宽的调速范围、良好的启动性以及简单的控制电路等优点，因此在社会的各个领域中都得到了十分广泛的应用。但是在这些设备中运用的直流电机转速如何测量，是一个比较棘手的问题。传统的直流电机转速测量装置，大都采用设置一些检测传感器进行转速测量，采用这种方式存在对安装精度高、并且还可能因空间位置的限制无法安装外部的传感器的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本实用新型提供一种直流电机转速测量装置，解决现有技术中需要外接传感器对直流电机进行转速测量的缺陷。
本实用新型采取的技术方案为：一种直流电机转速测量装置，包括采样放大电路、整形电路、控制器和显示模块，所述采样放大电路的输入端与外部的直流电机连接，所述采样放大电路的输出端与所述整形电路的输入端连接，所述整形电路的输出端与所述控制器的输入端连接，所述控制器的输出端与所述显示模块连接。
优选地，所述采样放大电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、第一开关S1和第一放大器LM358，电源VCC与外部直流电机连接后与所述第一电阻R1的一端连接，所述第一电阻R1的另一端接地，所述第一电阻R1的一端还与所述第一电容C1的一端连接，所述第一电容C1的另一端通过所述第一开关S1与所述第一放大器LM358的正相输入端连接，所述第一放大器LM358的正相输入端还通过所述第二电阻R2接地，所述第一放大器LM358的反相输入端通过所述第三电阻R3接地，所述第一放大器LM358的输出端所述第一放大器LM358的反相输入端之间还连接有所述第四电阻R4。
优选地，所述第一开关S1采用单刀双掷开关。
优选地，所述采样放大电路还包括第一电感L1，所述第一电感L1的一端接地，所述第一电感L1的另一端与所述单刀双掷开关的第一端连接，所述单刀双掷开关的第二端与所述第一放大器LM358的正相输入端连接，所述单刀双掷开关的第三端与所述第一电容C1的另一端连接。
优选地，所述整形电路包括NE555芯片和第二电容C2，所述第一放大器LM358的输出端与所述NE555芯片的第六引脚连接，所述NE555芯片的第五引脚通过所述第二电容C2接地，所述NE555芯片的第三引脚与所述控制器连接。
优选地，所述显示模块包括显示屏，所述控制器与所述显示屏之间还连接有排阻RP1。
优选地，所述控制器采用型号为89C52的单片机。
本实用新型采用上述技术方案，其有益效果是：结构简单、安装方便，对安装位置没有特殊要求，并且不需外接传感器实现对直流电机的转速测量。
附图说明
图1为本实用新型的电路原理框图；
图2为本实用新型中采样放大电路的电路原理图；
图3为本实用新型中整形电路的电路原理图；
图4为本实用新型中控制器的电路原理图；
图5为本实用新型中显示模块的驱动电路图；
图6为本实用新型脉冲波形示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
直流电机转速的测量方法可采用根据电机的电枢电流得出电机的转速，电机稳定运行后电枢电流经过电阻转化为电压信号，电机电枢电流由直流分量及正弦分量组成，将电枢电流的直流分量以及毛刺抖动去除，将正弦信号整形后作测量其频率或者周期，就可算出电机的转速。
正弦分量频率与电机转速的关系为：
其中，fn----脉冲数；
Ce----系数；
P----电枢线圈支路数；
N----电机转速。
当线圈支路数P为奇数时，Ce的取值为2；当线圈支路数P为偶数时，Ce的取值为1。
根据上式，得出：
对于被测直流电机，电枢线圈支路数是确定的，因此，测量电机电枢电流，根据正弦分量的频率即脉冲数，就可得到待测电机的转速。
如图1至图5所示，一种直流电机转速测量装置，包括采样放大电路、整形电路、控制器和显示模块，所述采样放大电路的输入端与外部的直流电机连接，所述采样放大电路的输出端与所述整形电路的输入端连接，所述整形电路的输出端与所述控制器的输入端连接，所述控制器的输出端与所述显示模块连接，所述控制器采用单片机。
进一步地，参照图2所示，所述采样放大电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、第一开关S1和第一放大器LM358，电源VCC与外部直流电机连接后与所述第一电阻R1的一端连接，所述第一电阻R1的另一端接地，所述第一电阻R1的一端还与所述第一电容C1的一端连接，所述第一电容C1的另一端通过所述第一开关S1与所述第一放大器LM358的正相输入端连接，所述第一放大器LM358的正相输入端还通过所述第二电阻R2接地，所述第一放大器LM358的反相输入端通过所述第三电阻R3接地，所述第一放大器LM358的输出端所述第一放大器LM358的反相输入端之间还连接有所述第四电阻R4。
在具体应用中，所述第一电阻R1串接在直流电动机的电枢端进行信号采集，作为采样电阻，第一电容C1进行滤波，然后将采集的信号通过LM358进行放大，通过整形电路对采集的信号进行整理，把边沿变化缓慢的周期性信号变换为边沿很陡的矩形脉冲信号，通过单片机的计数功能，得出脉冲信号的频率，从而将得到的电机转速通过显示模块进行显示，从而避免了外接传感器的使用，测速更加方便，也减少了因安装位置带来的限制以及更换传感器的不便。
进一步地，为了保证采样手段的可靠性和多样性，让用户在不同的情况下采用不同的采样方法，所述第一开关S1采用单刀双掷开关，所述采样放大电路还包括第一电感L1，所述第一电感L1的一端接地，所述第一电感L1的另一端与所述单刀双掷开关的第一端连接，所述单刀双掷开关的第二端与所述第一放大器LM358的正相输入端连接，所述单刀双掷开关的第三端与所述第一电容C1的另一端连接。通过这种方式，用户可根据实际情况选择是通过采用采样电阻进行测速还是通过电感进行测速，所述第一电感L1通过采集电动机的感应磁场信号，把采集的磁场信号转换为电压信号输出到所述第一放大器LM358中。
进一步地，参考图3所示，所述整形电路包括NE555芯片和第二电容C2，所述第一放大器LM358的输出端与所述NE555芯片的第六引脚连接，所述NE555芯片的第五引脚通过所述第二电容C2接地，所述NE555芯片的第三引脚与所述控制器连接。
进一步地，所述控制器采用型号为89C52的单片机；所述显示模块包括显示屏，所述控制器与所述显示屏之间还连接有排阻RP1，显示屏可采用LCD1602，通过所述排阻RP1，控制器的，P0.0至P0.7与显示屏的DB0至DB7连接，具体连接方式参考图5所示。
在实际应用中，电源VCC可采用利用一稳压芯片7805输出。
参考图6，X轴表示时间，Y轴表示电压，在电路中把微小尖脉冲的电压放大后，NE555芯片的整形电路提取尖脉冲的峰值变换为方波，从而为单片机提供记录，通过100M示波器抓取的波形数据见图6，所得测试数据如表1：
表1测试数据表
本发明的工作原理为：通过对直流电动机电枢端串联电阻的方式，进行对信号的采集、滤波，然后经过放大、整形，最后对采集到的波形数据进行处理，通过单片机的计数功能得出脉冲信号的频率，然后根据公式得出电机转速，最后通过LCD1602进行显示。
这里，要说明的是，本实用新型涉及的功能、算法、方法等仅仅是现有技术的常规适应性应用。因此，本实用新型对于现有技术的改进，实质在于硬件之间的连接关系，而非针对功能、算法、方法本身，也即本实用新型虽然涉及一点功能、算法、方法，但并不包含对功能、算法、方法本身提出的改进。本实用新型对于功能、算法、方法的描述，是为了更好的说明本实用新型，以便更好的理解本实用新型。
最后需要说明的是，上述描述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种直流电机转速测量装置，其特征在于，包括采样放大电路、整形电路、控制器和显示模块，所述采样放大电路的输入端与外部的直流电机连接，所述采样放大电路的输出端与所述整形电路的输入端连接，所述整形电路的输出端与所述控制器的输入端连接，所述控制器的输出端与所述显示模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种直流电机转速测量装置，其特征在于，所述采样放大电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、第一开关S1和第一放大器LM358，电源VCC与外部直流电机连接后与所述第一电阻R1的一端连接，所述第一电阻R1的另一端接地，所述第一电阻R1的一端还与所述第一电容C1的一端连接，所述第一电容C1的另一端通过所述第一开关S1与所述第一放大器LM358的正相输入端连接，所述第一放大器LM358的正相输入端还通过所述第二电阻R2接地，所述第一放大器LM358的反相输入端通过所述第三电阻R3接地，所述第一放大器LM358的输出端所述第一放大器LM358的反相输入端之间还连接有所述第四电阻R4。
3.根据权利要求2所述的一种直流电机转速测量装置，其特征在于，所述第一开关S1采用单刀双掷开关。
4.根据权利要求3所述的一种直流电机转速测量装置，其特征在于，所述采样放大电路还包括第一电感L1，所述第一电感L1的一端接地，所述第一电感L1的另一端与所述单刀双掷开关的第一端连接，所述单刀双掷开关的第二端与所述第一放大器LM358的正相输入端连接，所述单刀双掷开关的第三端与所述第一电容C1的另一端连接。
5.根据权利要求4所述的一种直流电机转速测量装置，其特征在于，所述整形电路包括NE555芯片和第二电容C2，所述第一放大器LM358的输出端与所述NE555芯片的第六引脚连接，所述NE555芯片的第五引脚通过所述第二电容C2接地，所述NE555芯片的第三引脚与所述控制器连接。
6.根据权利要求5所述的一种直流电机转速测量装置，其特征在于，所述显示模块包括显示屏，所述控制器与所述显示屏之间还连接有排阻RP1。
7.根据权利要求6所述的一种直流电机转速测量装置，其特征在于，所述控制器采用型号为89C52的单片机。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN111141926A (zh) * | 2019-12-27 | 2020-05-12 | 宁波三星智能电气有限公司 | 一种充电桩内的风机转速检测方法 |
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2017
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