CN208621638U - 一种电机转速检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种电机转速检测系统，包括：电机安装底板、设置于电机安装底板上的凹型槽、遮挡检测传感器组件以及与遮挡检测传感器组件相连的控制器；凹型槽用于形成待测电机的螺旋桨叶的旋转通道；遮挡检测传感器组件设置于凹型槽的侧壁上，用于对通过凹型槽的螺旋桨叶进行检测，并将检测结果发送至控制器；控制器用于根据接收到的检测结果，计算待测电机的转速。本实用新型实施例的技术方案实现在不破坏电机原有的机械结构和物理特性、不借助专业检测设备的前提下，消除电机转速的计算误差，提高电机转速检测的效率和准确率。

Description

一种电机转速检测系统

技术领域

本实用新型实施例涉及电机技术领域，尤其涉及一种电机转速检测系统。

背景技术

随着科技的发展，电机运用已经涉及到各个应用领域，如安防监控设备、自动控制设备等等。为了保证设备的正常运行，需要对电机的转速进行检测控制。

目前，电机进行转速测试的方法主要包括以下几种：(1)、依靠相线的反向电动势来检测电机转速：从相线接线到示波器观察电压信号波形来计算转速。(2)、使用霍尔传感器：利用其磁场-电势转换关系检测脉冲数，从而计算电机转速。(3)、光栅法：在电机转轴上固定圆盘，圆盘两侧利用光耦效应来计算脉冲数从而计算电机转速。

实用新型人在实现本实用新型的过程中，发现现有技术存在如下缺陷：依靠相线的反向电动势检测电机转速的方法依赖于示波器等其他的硬件设备，在没有示波器等设备的情况下无法对电机转速进行检测；使用霍尔传感器检测电机转速的方法需要在电机转子的某一位置上安装一个霍尔传感器，从而破坏了电机原有的机械结构和物理特性，计算的转速会引入误差；光栅法需要在电机转轴上固定圆盘，同样破坏了电机原有的机械结构和物理特性，计算的转速会引入误差。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种电机转速检测系统，以消除电机转速的计算误差，提高电机转速检测的效率和准确率。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种电机转速检测系统，包括：电机安装底板、设置于所述电机安装底板上的凹型槽、遮挡检测传感器组件以及与所述遮挡检测传感器组件相连的控制器；

所述凹型槽，用于形成待测电机的螺旋桨叶的旋转通道；

所述遮挡检测传感器组件，设置于所述凹型槽的侧壁上，用于对通过所述凹型槽的所述螺旋桨叶进行检测，并将检测结果发送至所述控制器；

所述控制器，用于根据接收到的检测结果，计算所述待测电机的转速。

进一步的，所述遮挡检测传感器组件包括光电发射器和光电接收器，相对设置于所述凹型槽的两个侧壁上；

所述光电发射器，用于在所述凹型槽内部向所述光电接收器发射光信号；

所述光电接收器，用于对所述光电发射器发射的所述光信号进行检测，并将检测结果发送至所述控制器；

其中，当所述凹型槽内部有螺旋桨叶经过或者没有螺旋桨叶经过时，所述光电接收器具有不同的检测结果。

进一步的，所述光电发射器包括第一电阻和发光二极管；

所述第一电阻的第一端连接直流电源输出端，所述第一电阻的第二端连接所述发光二极管的阳极；所述发光二极管的阴极接地；

所述光电接收器包括第二电阻和三极管；

所述第二电阻的第一端连接直流电源输出端，所述第二电阻的第二端连接所述三极管的发射极；所述三极管的集电极接地。

进一步的，所述控制器包括：微控制单元；

所述微控制单元包括定时器模块，所述定时器模块的输入端与所述第二电阻的第二端连接，用于接收所述检测结果，并根据所述检测结果统计设定时间内所述待测电机的螺旋桨叶通过所述凹型槽的次数。

进一步的，所述三极管包括光敏三极管；所述待测电机包括：无感无刷直流电机。

进一步的，所述凹型槽包括：设置于所述电机安装底板上的第一支撑板以及第二支撑板，所述第一支撑板与所述第二支撑板之间具有设定距离。

本实用新型实施例通过利用电机转速检测系统中的遮挡检测传感器组件对通过凹型槽的待测电机的螺旋桨叶进行检测，并将检测结果发送至控制器，由控制器根据接收到的检测结果，计算待测电机的转速，解决现有技术在检测电机转速时存在的依赖专业硬件设备、破坏电机原有的机械结构和物理特性以及计算引入误差等问题，实现在不破坏电机原有的机械结构和物理特性、不借助专业检测设备的前提下，消除电机转速的计算误差，提高电机转速检测的效率和准确率。

附图说明

图1是本实用新型实施例一提供的一种电机转速检测系统的示意图；

图2是本实用新型实施例一提供的一种电机转速检测系统内部结构的示意图；

图3是本实用新型实施例所适用的一种电机转速检测方法的流程图；

图4是本实用新型实施例所适用的一种电机转速检测装置的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。

实施例一

图1是本实用新型实施例一提供的一种电机转速检测系统的示意图，如图1所示，该电机转速检测系统的结构包括：

电机安装底板10、设置于电机安装底板10上的凹型槽20、遮挡检测传感器组件30以及与遮挡检测传感器组件30相连的控制器40；凹型槽20，用于形成待测电机50的螺旋桨叶60的旋转通道；遮挡检测传感器组件30，设置于凹型槽20的侧壁上，用于对通过凹型槽20的螺旋桨叶60进行检测，并将检测结果发送至控制器40；控制器40，用于根据接收到的检测结果，计算待测电机50的转速。

其中，电机安装底板10可以是长方体的薄板结构，也可以是其他形状的固定结构，本实用新型实施例对此并不进行限制。凹型槽20可以是两端开放式的，也可以是两端封闭式的，只要不影响待测电机50的螺旋桨叶60的旋转即可。另外，凹型槽20上安装遮挡检测传感器组件30的两个侧壁之间的距离可以根据实际需求进行设计，本实用新型实施例对此同样不进行限制。同时，凹型槽20的两个侧壁可以平行设置，也可以不平行设置，但必须可以容纳待测电机50的螺旋桨叶60并构成其旋转通道。凹型槽20还可以设置相应的底板以连接两个侧壁，这样可以直接将凹型槽20整体安装在电机安装底板10上。当然，也可以在电机安装底板10上分别安装两个侧壁形成凹型槽20，本实用新型实施例对此并不进行限制。遮挡检测传感器组件30可以采用光收发器、红外收发器或者超声测距传感器等，可以是一组收发功能相互独立的传感器组件，分别对应设置在凹型槽20的两个侧壁上。遮挡检测传感器组件30也可以是一个收发共用的传感器组件，设置在凹型槽20的其中一个侧壁上，另一个侧壁作为基准反射侧壁，用于反射遮挡检测传感器组件30发送的信号。控制器40可以是各种类型的微控制器，如单片机或PIC微控制器等，只要可以对遮挡检测传感器组件发送的信号进行处理和分析即可。待测电机50可以是各种类型的电机，本实用新型实施例对此并不进行限制。

本实用新型实施例中电机转速检测系统的工作原理是：在对待测电机50进行转速检测前，将待测电机50安装固定在电机安装底板10上，使得待测电机50的螺旋桨叶60刚好能够伸入凹型槽20的槽内，并能够被遮挡检测传感器组件30检测到。开始测速时，待测电机50的螺旋桨叶60开始旋转，当螺旋桨叶60正好经过凹型槽20的侧壁时，遮挡检测传感器组件30被螺旋桨叶60遮挡产生相应的检测结果，并将检测结果发送至控制器40。控制器40根据接收到的检测结果、待机电机50的固有参数以及进行测试的时间计算待测电机50的转速。由此可见，本实用新型实施例提供的电机转速检测系统不会改变待测电机50中的任何机械结构和物理特性，因此不会引入计算误差，计算结果更加准确。

如图1所示，在本实用新型的一个可选实施例中，遮挡检测传感器组件30包括光电发射器310和光电接收器320，相对设置于凹型槽20的两个侧壁上；光电发射器310，用于在凹型槽20内部向光电接收器320发射光信号；光电接收器320，用于对光电发射器310发射的光信号进行检测，并将检测结果发送至控制器40；其中，当凹型槽20内部有螺旋桨叶60经过或者没有螺旋桨叶60经过时，光电接收器320具有不同的检测结果。

具体的，遮挡检测传感器组件30可以采用光电发射器310和光电接收器320对凹型槽20中待测电机50的螺旋桨叶60进行检测。光电发射器310和光电接收器320可以分别相对设置于凹型槽20的两个侧壁上，并分别与控制器40电连接。需要说明的是，本实用新型实施例并不对光电发射器310和光电接收器320在两个侧壁的顺序进行限定，即光电发射器310和光电接收器320在两个侧壁的位置可以互换，只要是相对设置即可。这样设置的目的是光电发射器310可以在凹型槽20内部向光电接收器320发射光信号，当凹型槽20内部有螺旋桨叶60经过时，光电接收器320中的开关器件断开，当凹型槽20内部没有螺旋桨叶60经过时，光电接收器320中的开关器件闭合，由此产生相应的脉冲信号，即形成相应的检测结果。

图2是本实用新型实施例一提供的一种电机转速检测系统内部结构的示意图。如图2所示，在本实用新型的一个可选实施例中，光电发射器310包括第一电阻R1和发光二极管Q1；第一电阻R1的第一端连接直流电源VCC输出端，第一电阻R1的第二端连接发光二极管Q1的阳极；发光二极管Q1的阴极接地；光电接收器320包括第二电阻R2和三极管Q2；第二电阻R2的第一端连接直流电源VCC输出端，第二电阻R2的第二端连接三极管Q2的发射极；三极管Q2的集电极接地。控制器40包括：微控制单元410；微控制单元410包括定时器模块411，定时器模块411的输入端与第二电阻R2的第二端连接，用于接收检测结果，并根据检测结果统计设定时间内待测电机的螺旋桨叶60通过凹型槽的次数。三极管Q2包括光敏三极管；待测电机包括：无感无刷直流电机。

其中，光电接收器310中的第一电阻R1属于限流电阻，用于限制光电接收器310中电流的大小，以防电流过大烧坏发光二极管Q1，取值范围在几百欧左右，本实用新型实施例对此并不进行限制。发光二极管Q1可以是任意类型的、发射任意颜色的发光二极管，只要可以发射光信号即可，本实用新型实施例对此同样不进行限制。第二电阻R2是一种上拉电阻，用于上拉微控制单元410中定时器模块411处的电平，取值范围在几千至几十千欧，本实用新型实施例对此并不进行限制。三极管Q2可以采用光敏三极管，其发射极接第二电阻R2的第二端，集电极接地，由于光敏三极管通常情况下基极不引出，所以基极无需接入电路。直流电源VCC可以是3.3V或5V。通常情况下，本实用新型实施例所提供的电机转速检测系统用于无法自己实现转速检测的电机，如无感无刷直流电机。当然，待测电机还可以是其他类型的电机，如有感电机等。由于有感电机装有位置传感器，可以直接用于检测电机转速，所以不需要使用本实用新型实施例所提供的电机转速检测系统再度进行检测。

具体的，当凹型槽中没有螺旋桨叶60经过时，三极管Q2能够接收到发光二极管Q1发射的光信号，其集电极和发射极导通，光电接收器310中的电路导通，此时微控制单元410中定时器模块411处的电平为低电平。当凹型槽中有螺旋桨叶60经过时，三极管Q2由于螺旋桨叶60的遮挡接收不到发光二极管Q1发射的光信号，其集电极和发射极不导通，光电接收器310中的电路不导通，此时微控制单元410中定时器模块411处的电平为高电平，微控制单元410检测到脉冲信号地输入。由此可见，当螺旋桨叶60每经过一次凹型槽时，则光发射器320就会在与微控制单元410中定时器模块411的连接处相应产生一个脉冲信号，累计螺旋桨叶60通过凹型槽1次。由此可见，本实用新型实施例所提供的电机转速检测系统不需要依赖于专业的检测设备如示波器等，即可独立完成转速的检测。

如图1所示，在本实用新型的一个可选实施例中，凹型槽20包括：设置于电机安装底板10上的第一支撑板210以及第二支撑板220，第一支撑板210与第二支撑板220之间具有设定距离。

其中，第一支撑板210和第二支撑板220可以是内部为空心结构的长方体或正方体结构，只要能起到支撑作用且内部可以容纳遮挡检测传感器组件30即可，本实用新型实施例对此并不进行限制。第一支撑板210与第二支撑板220之间的设定距离并没有具体的限制，可以是50cm、80cm或1m等，具体需要依据待测电机50以及螺旋桨叶60的大小进行设定，具体以能够容纳螺旋桨叶60且不妨碍其旋转为准。需要说明的是，设定距离不应过长，避免因遮挡检测传感器组件30之间相隔距离过远导致其输出的检测结果出现误差的问题。同时，两个支撑板不能阻碍遮挡检测传感器组件30中传感器信号的收发。

本实用新型实施例通过利用电机转速检测系统中的遮挡检测传感器组件对通过凹型槽的待测电机的螺旋桨叶进行检测，并将检测结果发送至控制器，由控制器根据接收到的检测结果，计算待测电机的转速，解决现有技术在检测电机转速时存在的依赖专业硬件设备、破坏电机原有的机械结构和物理特性以及计算引入误差等问题，实现在不破坏电机原有的机械结构和物理特性、不借助专业检测设备的前提下，消除电机转速的计算误差，提高电机转速检测的效率和准确率。

图3是本实用新型实施例所适用的一种电机转速检测方法的流程图，可适用于检测电机转速的情况，该工作流程可以由本实用新型实施例任意所述的电机转速检测系统来执行，该系统可以由软件和/或硬件的方式来实现，如图3所示，该工作流程包括如下操作：

S210、控制待测电机开始工作，以使所述待测电机的螺旋桨叶往复通过电机转速检测系统中的凹型槽。

在本实用新型实施例中，在检测待测电机的转速之前，首先要控制待测电机开始工作，使待测电机的螺旋桨叶呈旋转状态。待测电机的螺旋桨叶需要保持在电机转速检测系统中的凹型槽内往复旋转，使得每个螺旋桨叶在经过凹型槽的侧壁时，会干扰遮挡检测传感器组件处于工作状态时发送的信号(如光信号或超声波信号等)。

需要说明的是，控制待测电机工作可以由控制器完成，也可以在进行检测前，由人工控制完成，本实用新型实施例对此并不进行限制。

S220、获取遮挡检测传感器组件发送的，对通过凹型槽的待测电机的螺旋桨叶进行检测的检测结果。

具体的，一旦待测电机开始工作，螺旋桨叶开始旋转，则凹型槽内会交替出现两种状态，即螺旋桨叶经过遮挡凹型槽和没有螺旋桨叶经过凹型槽通透。相应的，当凹型槽内有待测电机的螺旋桨叶经过时，遮挡检测传感器组件会处于一种工作状态，当凹型槽内没有待测电机的螺旋桨叶经过时，遮挡检测传感器组件会处于另外一种工作状态。遮挡检测传感器组件不同的工作状态则对应于待测电机的螺旋桨叶的检测结果。

S230、根据接收到的检测结果，计算所述待测电机的转速。

相应的，控制器根据遮挡检测传感器组件发送的检测结果计算待测电机的转速。

在本实用新型的一个可选实施例中，所述遮挡检测传感器组件包括光电发射器和光电接收器；获取遮挡检测传感器组件发送的，对通过凹型槽的待测电机的螺旋桨叶进行检测的检测结果，包括：获取所述光电接收器对所述光电发射器发射的光信号进行检测的检测结果；其中，当所述凹型槽内部有一个螺旋桨叶经过时，所述光电接收器会对应生成一个脉冲信号作为检测结果。

具体的，本实用新型实施例中的电机转速检测系统开始工作后，光电发射器通过凹型槽向光电接收器发射光信号。当凹型槽内部没有螺旋桨叶经过时，光电接收器接收光电发射器发射的光信号，其内部的开关闭合。当凹型槽内部有一个螺旋桨叶经过时，光电发射器发射的光信号被遮挡，此时光电接收器接收不到光信号，其内部的开关断开。也即，只要凹型槽内部有螺旋桨叶经过，光电接收器的开关就会对应产生闭合和断开的操作，继而对应产生一个脉冲信号。

在本实用新型的一个可选实施例中，根据接收到的检测结果，计算所述待测电机的转速，包括：根据如下公式确定所述电机的转速：RPM＝(x/n/T)*60；其中，RPM为所述待测电机每分钟的转速，x为测试时间内统计的所述脉冲信号的数量，n为所述待测电机中包括的螺旋桨叶的数量，T为所述测试时间。

具体的，在计算待测电机的转速时，可以首先获取待测电机中包括的螺旋桨叶的数量，同时计算测试过程中的测试时间。当测试结束后，电机转速检测系统可以根据统计的脉冲信号的数量、待测电机中包括的螺旋桨叶的数量以及测试时间，利用公式RPM＝(x/n/T)*60计算待测电机的转速。

本实用新型实施例的技术方案，通过控制待测电机开始工作以使待测电机的螺旋桨叶往复通过电机转速检测系统中的凹型槽；获取遮挡检测传感器组件发送的，对通过凹型槽的待测电机的螺旋桨叶进行检测的检测结果；根据接收到的检测结果计算待测电机的转速，解决现有技术在检测电机转速时存在的依赖专业硬件设备、破坏电机原有的机械结构和物理特性以及计算引入误差等问题，实现在不破坏电机原有的机械结构和物理特性、不借助专业检测设备的前提下，消除电机转速的计算误差，提高电机转速检测的效率和准确率。

图4是本实用新型实施例所适用的一种电机转速检测装置的示意图，如图4所示，所述装置包括：电机控制模块510、结果获取模块520以及转速计算模块530，其中：

电机控制模块510，用于控制待测电机开始工作，以使所述待测电机的螺旋桨叶往复通过电机转速检测系统中的凹型槽；

结果获取模块520，用于获取遮挡检测传感器组件发送的，对通过凹型槽的待测电机的螺旋桨叶进行检测的检测结果；

转速计算模块530，用于根据接收到的检测结果，计算所述待测电机的转速。

本实用新型实施例的技术方案，通过控制待测电机开始工作以使待测电机的螺旋桨叶往复通过电机转速检测系统中的凹型槽；获取遮挡检测传感器组件发送的，对通过凹型槽的待测电机的螺旋桨叶进行检测的检测结果；根据接收到的检测结果计算待测电机的转速，解决现有技术在检测电机转速时存在的依赖专业硬件设备、破坏电机原有的机械结构和物理特性以及计算引入误差等问题，实现在不破坏电机原有的机械结构和物理特性、不借助专业检测设备的前提下，消除电机转速的计算误差，提高电机转速检测的效率和准确率。

可选的，述遮挡检测传感器组件包括光电发射器和光电接收器；结果获取模块520，还用于获取所述光电接收器对所述光电发射器发射的光信号进行检测的检测结果；其中，当所述凹型槽内部有一个螺旋桨叶经过时，所述光电接收器会对应生成一个脉冲信号作为检测结果。

可选的，转速计算模块530，还用于根据如下公式确定所述电机的转速：RPM＝(x/n/T)*60；其中，RPM为所述待测电机每分钟的转速，x为测试时间内统计的所述脉冲信号的数量，n为所述待测电机中包括的螺旋桨叶的数量，T为所述测试时间。

上述电机转速检测装置可执行本实用新型任意实施例所提供的电机转速检测方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本实用新型任意实施例提供的电机转速检测方法。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (6)

1.一种电机转速检测系统，其特征在于，包括：电机安装底板、设置于所述电机安装底板上的凹型槽、遮挡检测传感器组件以及与所述遮挡检测传感器组件相连的控制器；

所述凹型槽，用于形成待测电机的螺旋桨叶的旋转通道；

所述遮挡检测传感器组件，设置于所述凹型槽的侧壁上，用于对通过所述凹型槽的所述螺旋桨叶进行检测，并将检测结果发送至所述控制器；

所述控制器，用于根据接收到的检测结果，计算所述待测电机的转速。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述遮挡检测传感器组件包括光电发射器和光电接收器，相对设置于所述凹型槽的两个侧壁上；

所述光电发射器，用于在所述凹型槽内部向所述光电接收器发射光信号；

所述光电接收器，用于对所述光电发射器发射的所述光信号进行检测，并将检测结果发送至所述控制器；

其中，当所述凹型槽内部有螺旋桨叶经过或者没有螺旋桨叶经过时，所述光电接收器具有不同的检测结果。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述光电发射器包括第一电阻和发光二极管；

所述第一电阻的第一端连接直流电源输出端，所述第一电阻的第二端连接所述发光二极管的阳极；所述发光二极管的阴极接地；

所述光电接收器包括第二电阻和三极管；

所述第二电阻的第一端连接直流电源输出端，所述第二电阻的第二端连接所述三极管的发射极；所述三极管的集电极接地。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述控制器包括：微控制单元；

所述微控制单元包括定时器模块，所述定时器模块的输入端与所述第二电阻的第二端连接，用于接收所述检测结果，并根据所述检测结果统计设定时间内所述待测电机的螺旋桨叶通过所述凹型槽的次数。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述三极管包括光敏三极管；所述待测电机包括：无感无刷直流电机。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述凹型槽包括：设置于所述电机安装底板上的第一支撑板以及第二支撑板，所述第一支撑板与所述第二支撑板之间具有设定距离。