CN208836038U - 一种电机转速控制电路、电机转速控制器及直流电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于电机领域，提供了一种电机转速控制电路，该电路包括：微处理器；为所述微处理器供电的稳压电源模块；设置在所述微处理器和输入电源之间、监测输入电源电压过零点的电压零点采集模块；控制极连接所述微处理器，输出极接地，输入极连接电机的负极的开关模块；输入电源电压过零点后，所述微处理器先检测电机的当前转速，再根据所述当前转速调节所述开关模块的导通时间来控制电机的转速。本实用新型实施例在输入电源电压过零点后，通过微处理器检测电机处于发电状态时的输出电压，得出当前电机转速后，再通过微处理器调节开关模块的导通时间来调节电机转速，从而实现电机转速控制，避免了使用位置传感器控制电机转速，降低电机成本。

Description

一种电机转速控制电路、电机转速控制器及直流电机

技术领域

本实用新型属于电机领域，尤其涉及一种电机转速控制电路、电机转速控制器及直流电机。

背景技术

现有的直流有刷电机通常包括定子和转子，定子通常包括中空的外壳以及设置在定子端部的端盖，转子由定子的端盖支撑可转动地安装在定子内，端盖上安装有电刷，而定子的转轴上安装有换向器，电刷和换向器配合用于变换转子电枢的电流方向，为了使直流有刷电机在在工业产品中得到更好的应用，需要检测电机的转速并加以控制。现有技术中对于有刷电机的速度检测，主要采用在电机上安装光电编码器、霍尔传感器等传感器，来检测电机转子位置信息，从而得到电机转速并加以控制。而安装传感器，需要在电机上预留安装位置，且增加传感器，也会导致电机成本增加。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种电机转速控制电路，旨在解决控制电机转速需要位置传感器的问题。

本实用新型实施例是这样实现的，一种电机转速控制电路，所述电路包括：

微处理器；

为所述微处理器供电的稳压电源模块；

设置在所述微处理器和输入电源之间、监测输入电源电压过零点的电压零点采集模块；

控制极连接所述微处理器，输出极接地，输入极连接电机的负极的开关模块；

输入电源电压过零点后，所述微处理器先检测电机的当前转速，再根据所述当前转速调节所述开关模块的导通时间来控制电机的转速。

更进一步地，所述电压零点采集模块包括：

连接在所述微处理器和所述输入电源之间的第一电阻；

负极连接所述稳压电源模块，正极连接在所述微处理器与第一电阻的连接线上的第一二极管；

负极连接在所述微处理器与第一电阻的连接线上，正极接地的第二二极管。

更进一步地，所述电路还包括:

一端连接所述微处理器，另一端连接在电机的正极与输入电源的输出极之间的连接上的分压模块。

更进一步地，所述分压模块包括：

第二电阻、第三电阻和第四电阻，所述第二电阻和所述第三电阻串联后一端连接电机的输出极，另一端接地；

所述微处理器串联第四电阻后连接在所述第二电阻与所述第三电阻之间的连接线上。

更进一步地，所述分压模块还包括：

正极连接在所述第二电阻与所述第三电阻之间的连接线上，负极连接所述稳压电源模块的第三二极管。

更进一步地，所述开关模块包括MOS管或三极管，所述MOS管或三极管的控制极连接所述微处理器，输出极接地，输入极接所述电机负极。

更进一步地，所述开关模块还包括：

正极连接电机负极，负极连接电机正极的第四二极管；

与所述第四二极管并联设置的电容。

更进一步地，所述电路还包括设置在所述输入电源输出端的整流模块，所述电机正极连接所述整流模块。

本实用新型实施例还提供一种电机转速控制器，所述控制器包括：

包括上述电机转速控制电路。

本实用新型实施例还提供一种直流电机，所述电机包括：

包括上述电机转速控制器。

本实用新型实施例在输入电源电压过零点后，通过微处理器检测电机处于发电状态时的输出电压，得出当前电机转速后，再通过微处理器调节开关模块的导通时间来调节电机转速，从而实现电机转速控制，避免了使用位置传感器控制电机转速，降低电机成本。

附图说明

图1是本实用新型实施例一提供的电机转速控制电路的一种结构框图；

图2是本实用新型实施例二至七提供的电机转速控制电路的电路图；

图3为本实用新型实施例八提供的电机转速控制电路的另一种结构框图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型中，该电机转速控制电路设置有微处理器和开关模块，本实用新型实施例在输入电源电压过零点后，通过微处理器检测电机处于发电状态时的输出电压，得出当前电机转速后，再通过微处理器调节开关模块的导通时间来调节电机转速，从而实现电机转速控制，避免了使用位置传感器控制电机转速，降低电机成本。

实施例一

如图1所示，本实用新型提供了一种电机转速控制电路，为了便于说明，仅示出与本实用新型相关的部分。

该电机转速控制电路包括：微处理器11；为微处理器供电的稳压电源模块12；设置在微处理器和输入电源之间、监测输入电源电压过零点的电压零点采集模块13；控制极连接微处理器，输出极接地，输入极连接电机的负极的开关模块14；输入电源电压过零点后，微处理器11先检测电机的当前转速，再根据当前转速调节开关模块14的导通时间来控制电机的转速。

交流电源输出交流电压，交流电源与稳压电源模块12的输入极连接，稳压电源模块12将交流电源的交流电压转换成稳定的直流电压。稳压电源模块12的输出极与微处理器11的供电端连接，稳压电源模块12为微处理器11提供稳定的直流电压，以保证电机转速控制电路能够持续稳定的处于工作状态。电压零点采集模块13分别与交流电源、稳压电源模块12的输出极和微处理器11连接，当交流电流输入电压过零时，电机处于发电状态。微处理器11与开关模块14的输入极连接，开关模块14的输出极与电机的负极连接，当微处理器11再根据当前转速发送指令时，输出由高低电平组成的控制信号，微处理器11就能控制开关模块14导通或闭合，以改变电机的负极电压值，以实现微处理器11对电机的控制。

本实用新型实施例在输入电源电压过零点后，通过微处理器11检测电机处于发电状态时的输出电压，得出当前电机转速后，再通过微处理器11调节开关模块14的导通时间来调节电机转速，从而实现电机转速控制，避免了使用位置传感器控制电机转速，降低电机成本。

实施例二

如图2所示，本实用新型提供了一种电机转速控制电路，该电机转速控制电路的电压零点采集模块设置有第一电阻R1、第一二极管D1和第二二极管D2。

该电机转速控制电路包括：微处理器11、稳压电源模块12、电压零点采集模块13和开关模块14，该电压零点采集模块13包括有第一电阻R1、第一二极管D1和第二二极管D2。

第一电阻R1设置在微处理器11和输入电源之间，并与微处理器11相连接。

该第一二极管D1负极连接稳压电源模块12，正极连接在微处理器11与第一电阻R1的连接线上。

该第二二极管D2负极连接在微处理器11与第一电阻R1的连接线上，正极用于接地。

交流电源输出的交流电压，一般优选为市电220AC，经过第一电阻R1、第一二极管D1和第二二极管D2后，将交流电转换成方波信号，并将信号传递至微处理器11的某一输入接口，微处理器11通过该输入接口采集方波信号的上升沿和下降沿，当微处理器11检测到上升沿或者下降沿时，就是交流电源产生的过零信号。根据电压零点采集模块13的零点采集，以判断电机是否处于发电状态。

在本实用新型实施例中，该电机转速控制电路首先通过第一电阻R1、第一二极管D1和第二二极管D2将交流电转换成方波信号后，然后通过微处理器11检测输入电源电压过零点后，电机处于发电状态时的输出电压，得出当前电机转速后，再通过微处理器11调节开关模块14的导通时间来调节电机转速，从而实现电机转速控制，避免了使用位置传感器控制电机转速，降低电机成本。

实施例三

如图2所示，本实用新型提供了一种电机转速控制电路，该电路还设置有分压模块15。

具体地，该电机转速控制电路包括：微处理器11、稳压电源模块12、电压零点采集模块13、开关模块14和分压模块15。

分压模块15的一端与微处理器11连接，分压模块15的另一端与电机的正极连接，分压模块15将电机的正极电压值传递至微处理器11，微处理器11能实时监测电机的正极电压值。微处理器11可以设置监测频率。微处理器11与开关模块14的输入端连接，开关模块14的输出端与电机的负极连接，当微处理器11发送指令时，也就是输出由高低电平组成的控制信号，微处理器11就能控制开关模块14导通或闭合，以改变电机的负极电压值，以实现微处理器11对电机的控制。

在本实用新型实施例中，该电机转速控制电路首先通过微处理器11和分压模块15检测输入电源电压过零点后，电机处于发电状态时的输出电压，得出当前电机转速后，再通过微处理器11调节开关模块14的导通时间来调节电机转速，使得当电机在输入电压为过零时该电机能够处于发电状态，从而实现电机转速控制，避免了使用位置传感器控制电机转速，降低电机成本。

实施例四

如图2所示，在实施例三的基础上，本实用新型提供了一种电机转速控制电路，该电机转速控制电路分压模块包括有第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4。

第二电阻R2和第三电阻R3串联后一端连接电机输出极，另一端接地，该微处理器11连接在第二电阻R2与第三电阻R3之间的连接线上。

第四电阻R4一端连接在第二电阻R2与第三电阻R3之间的连接线上并与微处理器11串联，另一端接地。

通过第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4以及微处理器11的AD1端口采集电机的正极电压。第二电阻R2和第三电阻R3串联，通过两个电阻的电流相同，根据两个电阻的阻值大小，分摊从电机到微处理器11的AD1端的电压。然后通过第四电阻R4分担电机的输出电压，降低流经第二电阻R2的电流，以提高电机控制电路的自我保护能力。当微处理器11检测到过零信号之后，迅速通过AD1端口采集电机7的正极电压，由于此时正极电压时由于电机惯性感应电动势产生的，此时电机7处于发电状态，同时微处理器11可根据转速公式E＝nBSw，其中E代表电机7发电产生的电动势，即电压。n代表线圈匝数，B代表磁通量，S代表线圈面积，w代表角速度，而n、B、S都是常量，由此可以计算出电机的加速度，进而转换成电机的转速。也就是微处理器11采集到电机的正极电压，可以反馈成电机的当前速度。

在本实用新型实施例中，该电机转速控制电路首先通过第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4对电源电压进行分压后，通过微处理器11和分压模块15检测输入电源电压过零点后，电机处于发电状态时的输出电压，得出当前电机转速后，再通过微处理器11调节开关模块14的导通时间来调节电机转速，使得当电机在输入电压为过零时该电机能够处于发电状态，从而实现电机转速控制，避免了使用位置传感器控制电机转速，降低电机成本。

实施例五

如图2所示，在实施例四的基础上，本实用新型提供了一种电机转速控制电路，该电机转速控制电路上的分压模块15还设置有第三二极管D3。

具体地，该分压模块15包括有第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第三二极管D3。

第二电阻R2和第三电阻R3串联后一端连接电机输出极，另一端接地，该微处理器11连接在第二电阻R2与第三电阻R3之间的连接线上。

第四电阻R4一端连接在第二电阻R2与第三电阻R3之间的连接线上并与微处理器11串联，另一端接地。

第三二极管D3正极连接在第二电阻R2与第三电阻R3之间的连接线上，负极连接稳压电源模块12。

通过第二电阻R2、第三电阻R3、第三二极管D1、第四电阻R4以及微处理器11的AD1端口采集电机的正极电压。第二电阻R2和第三电阻R3串联，通过两个电阻的电流相同，根据两个电阻的阻值大小，分摊从电机到微处理器11的AD1端的电压。如果第二电阻R2输出的电压值大于二极管的导通电压，那么第三二极管D3导通，产生导通压降，第三电阻R3上没有电流经过，与第三电阻R3连接的微处理器11的引脚为高电平的无效状态。如果第二电阻R2的输出电压小于二极管的导通电压，那么第三二极管D3处于截止状态，此时相当于只连接第二电阻R2和第三电阻R3。如果第三二极管D3处于导通状态，流经第二电阻R2的电流值可能超出该电阻的额定值，那么第二电阻R2可能被烧毁，导致整个控制电路的失效。所以分压模块还包括第四电阻R4，由于第四电阻R4的一端接地，另一端与第三二极管D3的正极连接。如果第三二极管D3处于导通状态，第三二极管D3的负极连接5V电压，通常导通压降较小，那么第四电阻R4与第二电阻R2会形成通路，第四电阻R4分担电机的输出电压，降低流经第二电阻R2的电流，以提高电机控制电路的自我保护能力。当微处理器11检测到过零信号之后，迅速通过AD1端口采集电机的正极电压，由于此时正极电压时由于电机惯性感应电动势产生的，此时电机处于发电状态，同时微处理器11可根据转速公式E＝nBSw，其中E代表电机发电产生的电动势，即电压。n代表线圈匝数，B代表磁通量，S代表线圈面积，w代表角速度，而n、B、S都是常量，由此可以计算出电机的加速度，进而转换成电机的转速。也就是微处理器11采集到电机的正极电压，可以反馈成电机的当前速度，从而得到电机的当前转速。

在本实用新型实施例中，该电机转速控制电路首先通过第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4对电源电压进行分压后，然后通过第三二极管D3的导通与截止对电源作用，再然后通过微处理器11和分压模块15检测输入电源电压过零点后，电机处于发电状态时的输出电压，得出当前电机转速后，最后通过微处理器11调节开关模块14的导通时间来调节电机转速，从而实现电机转速控制，避免了使用位置传感器控制电机转速，降低电机成本。

实施例六

如图2所示，本实用新型提供了一种电机转速控制电路，该电极转速控制电路中开关模块包括MOS管或三极管Q1。

该电机转速控制电路包括：微处理器11、稳压电源模块12、电压零点采集模块13、开关模块14和分压模块15，该开关模块14包括MOS管或者三极管Q1。

该MOS管或者三极管Q1的控制极连接微处理器11，输出极接地，输入极接电机的负极，即MOS管的栅极连接微处理器11，源极接地，漏极接电机的负极，或者是三极管的基极连接微处理器11，发射极接地，集电极接电机的负极。

在交流电源过零时，采集电机正极的电压，来获得当前电机转速之后，再通过微处理器11的PWM在市电过零的每个周期内调整MOS管或者三极管Q1开通和关断的时间来调整电机速度到目标转速。微处理器11可以控制MOS管Q1栅极的通断以达到控制电机转速的目的，并可以用于检测电机的工作电流。

在本实用新型实施例中，该电机转速控制电路首先通过微处理器11检测输入电源电压过零点后，电机处于发电状态时的输出电压，得出当前电机转速后，然后通过微处理器11调节开关模块14中MOS管栅极或者三极管Q1的导通时间来调节电机转速，从而实现电机转速控制。

实施例七

如图2所示，在实施例六的基础上，本实用新型提供了一种电机转速控制电路，该电机转速控制电路中开关模块还包括有第四二极管D4和电容C1。

具体地，该开关模块14包括MOS管或三极管Q1、第四二极管D4和电容C1。

该MOS管或者三极管Q1的控制极连接微处理器11，输出段接地，输入点接电机的负极，即MOS管的栅极连接微处理器11，源极接地，漏极接电机的负极，或者是三极管的发射极连接微处理器11，基极接地，集电极接电机的负极。

第四二极管D4的负极与电机的正极连接，正极与电机负极连接，电容C1与第四二极管D4的正极和负极连接，该第四二极管D4和电容C1并联组成滤波器，用于消除因干扰造成的电机的正极电压的波动。

在本实用新型实施例中，该电机转速控制电路首先通过第四二极管D4与电容C1并联组成滤波器，用来消除电机正极的干扰波动，然后通过微处理器11检测输入电源电压过零点后，电机处于发电状态时的输出电压，得出当前电机转速后，最后通过微处理器11调节开关模块14中MOS管栅极或者三极管Q1的导通时间来调节电机转速，从而实现电机转速控制。

实施例八

如图3所示，本实用新型提供了一种电机转速控制电路，该电机转速控制电路还设置有整流模块。

具体地，该电机转速控制电路包括：微处理器11、稳压电源模块12、电压零点采集模块13、开关模块14、分压模块15和整流模块16。

交流电源输出交流电压，交流电源与整流模块16的输入极连接，经过整流模块16对交流电压的整流，再输出直流电压。整流模块16的输出极与稳压电源模块12的输入极连接，稳压电源模块12将交流电源的交流电压转换成稳定的直流电压。稳压电源模块12的输出极与微处理器11的供电端连接，稳压电源模块12为微处理器11提供稳定的直流电压，以保证电机转速控制电路能够持续稳定的处于工作状态。电压零点采集模块13分别与交流电源、稳压电源模块12的输出极和微处理器11连接，用于在交流电流输入过零时，判断电机是否处于发电状态。分压模块15的一端与微处理器11连接，分压模块15的另一端与电机的正极连接，分压模块15将电机的正极电压值传递至微处理器11，微处理器11能实时监测电机的正极电压值。微处理器11可以设置监测频率。微处理器11与开关模块14的输入极连接，开关模块14的输出极与电机的负极连接，当微处理器11发送指令时，输出由高低电平组成的控制信号，微处理器11就能控制开关模块14导通或闭合，以改变电机的负极电压值，以实现微处理器11对电机的控制。

在本实用新型实施例中，该电机转速控制电路首先通过整流模块16与稳压电源模块12将交流电整成稳定的直流电，然后通过微处理器11和分压模块15检测输入电源电压过零点后，电机处于发电状态时的输出电压，得出当前电机转速后，最后通过微处理器11调节开关模块14的导通时间来调节电机转速，从而实现电机转速控制，避免了使用位置传感器控制电机转速，降低电机成本。

实施例九

本实用新型提供了一种电机转速控制器，该电机转速控制器包括有电机转速控制电路。

电机转速控制器包括：

如上实施例一至实施例八中任一项实施例所包括的电机转速控制电路。

在本实用新型实施例中，该电机转速控制电路通过微处理器11检测输入电源电压过零点后，电机处于发电状态时的输出电压，得出当前电机转速后，再通过微处理器11调节开关模块14的导通时间来调节电机转速，从而实现电机转速控制，避免了使用位置传感器控制电机转速，降低电机成本。

实施例十

本实用新型提供了一种直流电机，该直流电机包括实施例九所示的电机转速控制器，电机转速控制器包括如上实施例一至实施例八中任一项实施例所包括的电机转速控制电路。

在本实用新型实施例中，该电机转速控制电路通过微处理器11检测输入电源电压过零点后，电机处于发电状态时的输出电压，得出当前电机转速后，再通过微处理器11调节开关模块14的导通时间来调节电机转速，从而实现电机转速控制，避免了使用位置传感器控制电机转速，降低电机成本。

本实用新型实施例在输入电源电压过零点后，通过微处理器检测电机处于发电状态时的输出电压，得出当前电机转速后，再通过微处理器调节开关模块的导通时间来调节电机转速，从而实现电机转速控制，避免了使用位置传感器控制电机转速，降低电机成本。在本实用新型实施例中，还通过第一电阻、第一二极管和第二二极管将交流电转换成方波信号，然后通过第二电阻、第三电阻和第四电阻对电源电压进行分压后，再通过第三二极管的导通与截止对电源作用，最后通过第四二极管与电容并联组成的滤波器消除电机正极的干扰波动。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电机转速控制电路，其特征在于，所述电路包括：

微处理器；

为所述微处理器供电的稳压电源模块；

设置在所述微处理器和输入电源之间、监测输入电源电压过零点的电压零点采集模块；

控制极连接所述微处理器，输出极接地，输入极连接电机的负极的开关模块；

输入电源电压过零点后，所述微处理器先检测电机的当前转速，再根据所述当前转速调节所述开关模块的导通时间来控制电机的转速。

2.如权利要求1所述的电机转速控制电路，其特征在于，所述电压零点采集模块包括：

连接在所述微处理器和所述输入电源之间的第一电阻；

负极连接所述稳压电源模块，正极连接在所述微处理器与第一电阻的连接线上的第一二极管；

负极连接在所述微处理器与第一电阻的连接线上，正极接地的第二二极管。

3.如权利要求1所述的电机转速控制电路，其特征在于，所述电路还包括:

一端连接所述微处理器，另一端连接在电机的正极与输入电源的输出极之间的连接上的分压模块。

4.如权利要求3所述的电机转速控制电路，其特征在于，所述分压模块包括：

第二电阻、第三电阻和第四电阻，所述第二电阻和所述第三电阻串联后一端连接电机的输出极，另一端接地；

所述微处理器串联第四电阻后连接在所述第二电阻与所述第三电阻之间的连接线上。

5.如权利要求4所述的电机转速控制电路，其特征在于，所述分压模块还包括：

正极连接在所述第二电阻与所述第三电阻之间的连接线上，负极连接所述稳压电源模块的第三二极管。

6.如权利要求1所述的电机转速控制电路，其特征在于，所述开关模块包括MOS管或三极管。

7.如权利要求6所述的电机转速控制电路，其特征在于，所述开关模块还包括：

正极连接电机负极，负极连接电机正极的第四二极管；

与所述第四二极管并联设置的电容。

8.如权利要求1-7任一项所述的电机转速控制电路，其特征在于，所述电路还包括设置在所述输入电源输出极的整流模块，所述电机正极连接所述整流模块。

9.一种电机转速控制器，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的电机转速控制电路。

10.一种直流电机，其特征在于，包括权利要求9所述的电机转速控制器。