CN208707560U - 一种单相正弦波直流无刷电机转速调整系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型具体涉及一种单相正弦波直流无刷电机转速调整系统，涉及电子技术领域；所述系统包括：调速信号滤毛刺电路、调速信号周期检测电路、速度检测电路、调速防抖电路、调速同步电路和调速比较电路；所述调速信号滤毛刺电路信号连接于调速信号周期检测电路；所述调速信号周期检测电路信号连接于速度检测电路；所述速度检测电路信号连接于调速防抖电路；所述调速同步电路和调速防抖电路分别信号连接于调速比较电路。解决了传统单相直流无刷电机在换相切换时能量损失和效率降低的问题，同时抑制了时序抖动和毛刺干扰，保证电机转速稳定，具有面积小、功耗低、响应时间短、性能优异等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子技术领域，具体涉及一种单相正弦波直流无刷电机转速调整系统。
背景技术
传统的单相直流无刷电机通过PWM信号调整电机转速，如附图2所示。即全速率的输出和具有一定占空比的PWM信号相与后，得到速度调整后的输出。
而单相正弦直流无刷电机通过计算PWM信号的占空比得到调速门限，再用该门限去限制全速率的输出波形，从而得到调速后的输出，如附图3所示。
传统的单相直流无刷电机在调速时采用PWM波直接调制，在换相时电流会呈现出梯形波的形状，本质上还是开关工作状态，在换相切换时，会损失多余的能量，效率较低。
此外，直接通过PWM波调制输出信号，还有可能带来时序抖动和引入毛刺的问题，对电机的转速的稳定性和精准度带来影响。
综上所述，本申请发明人在实现本申请发明方案的过程中，发现上述技术至少存在如下问题：传统的单相直流无刷电机在调速时采用PWM波直接调制，会损失能量，降低效率；PWM直接调制输出可能会带来时序抖动和输出毛刺的问题，不利于电机转速的精确控制。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种单相正弦波直流无刷电机转速调整系统，解决了传统单相直流无刷电机在换相切换时能量损失和效率降低的问题，同时抑制了时序抖动和毛刺干扰，保证电机转速稳定，具有面积小、功耗低、响应时间短、性能优异等优点。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种单相正弦波直流无刷电机转速调整系统，所述系统包括：调速信号滤毛刺电路、调速信号周期检测电路、速度检测电路、调速防抖电路、调速同步电路和调速比较电路；所述调速信号滤毛刺电路信号连接于调速信号周期检测电路；所述调速信号周期检测电路信号连接于速度检测电路；所述速度检测电路信号连接于调速防抖电路；所述调速同步电路和调速防抖电路分别信号连接于调速比较电路。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
实现了单向正弦波直流无刷电机在输入的PWM信号周期大范围变动时精确的调速值输出；实现了PWM信号周期抖动的抑制，保持了调速值的稳定。该设计还具有处理时间少，面积和功耗都比较小的优点，在高精度速度调整的应用方面有独特的优势。
附图说明
图1示出了本发明实施例提供的单相正弦波直流无刷电机转速调整系统的系统结构示意图。
图2为本发明背景技术中传统单相直流无刷电机调速方式的输出波形示意图。
图3为本发明背景技术中单相正弦波直流无刷电机调速方式的输出波形示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
如图1所示，一种单相正弦波直流无刷电机转速调整系统，所述系统包括：调速信号滤毛刺电路、调速信号周期检测电路、速度检测电路、调速防抖电路、调速同步电路和调速比较电路；所述调速信号滤毛刺电路信号连接于调速信号周期检测电路；所述调速信号周期检测电路信号连接于速度检测电路；所述速度检测电路信号连接于调速防抖电路；所述调速同步电路和调速防抖电路分别信号连接于调速比较电路。
首先，输入的PWM调速信号需要进行滤毛刺处理，既可以过滤掉高电平毛刺，也可以过滤掉低电平毛刺，以便后续能够正确、精准地计算PWM信号的周期。滤毛刺通过滑窗实现，即在输入数据发生0-1跳变后，监测变化后的数据保持不变的时间是否超过配置的门限。若是，则认为该跳变是正常的输入数据跳变，输出需要跟随变化；若否，则认为该跳变是毛刺干扰，需要过滤且输出保持原来的值不变。
经过调速信号滤毛刺电路之后，我们要计算没有毛刺的PWM信号的周期，有三种配置方式：
1，上升沿抓取模式，即连续抓取PWM信号的上升沿，并用计数器对相邻两个上升沿间的时间间隔计数，该计数值即为PWM信号的周期。
2，下降沿抓取模式，即连续抓取PWM信号的下降沿，并用计数器对相邻两个下降沿间的时间间隔计数，该计数值即为PWM信号的周期。
3，双沿抓取模式，即用计数器对连续3个沿(不区分上沿或下沿)的时间间隔计数，该计数值即为PWM信号的周期。同时，该模块还需要同时用另一个计数器实现PWM信号高电平计数，得到PWM信号高电平时钟周期数，为计算PWM信号占空比做准备。
前两种检测方式一般用于比较稳定的PWM信号周期检测，第三种主要针对时变的PWM信号周期检测，用于需要快速响应的场合。
在得到PWM信号的高电平时钟周期和PWM信号整个周期的时钟数后，下面进行速度检测。速度检测有两种模式，二分法模式和逐一比较模式。
二分法模式：速度检测电路在第一次计算过程中，分别计算PWM信号高电平所占时钟周期数*最大转速和PWM整个信号周期数*最大转速*1/2的结果。得到的结果进行比较，若前者大于后者，则第二次计算PWM信号高电平所占时钟周期数*最大转速和PWM整个信号周期*最大转速*(1/2+1/4)的结果再进行比较；若前者小于后者，则第二次计算PWM信号高电平所占时钟周期数*最大转速和PWM整个信号周期*最大转速*(1/4)的结果再进行比较。以此类推，当比较结果相等或前后两次比较时，发现与PWM整个信号周期相乘的乘数值相差1，则比较停止，当前的乘数即为转速的输出值。
逐一比较法模式：首先计算出PWM信号高电平所占时钟周期数*最大转速的值，记为A。然后再从0～最大转速的区间中，逐一、依次选取数值分别与PWM周期数相乘，得到的结果从小到大依次为B0～Bmax。在B0～Bmax中找到第一个大于等于A的数，即为当前转速输出值。
二分法模式适用于转速档位bit数较多，PWM信号频率较高的场合，能够快速得到计算结果，而逐一比较模式适用于PWM信号频率较低，且转速档位bit数较少的场合。
得到电机转速后，需要计算相邻两次电机转速的增量。该增量与设定的门限比较，超过门限则认为电机转速的变化是有效变化，电机转速改变；否则认为是无效变化，电机转速不变，用于对抗PWM信号周期与系统时钟周期不同步的速度抖动。
最后，上述输出的电机转速再和最低转速门限比较，得到最终的输出速度。
以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (1)
1.一种单相正弦波直流无刷电机转速调整系统，其特征在于，所述系统包括：调速信号滤毛刺电路、调速信号周期检测电路、速度检测电路、调速防抖电路、调速同步电路和调速比较电路；所述调速信号滤毛刺电路信号连接于调速信号周期检测电路；所述调速信号周期检测电路信号连接于速度检测电路；所述速度检测电路信号连接于调速防抖电路；所述调速同步电路和调速防抖电路分别信号连接于调速比较电路。
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