CN209170255U - 一种基于反电动势检测的电机速度测量电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的基于反电动势检测的电机速度测量电路，包括电机、信号调理电路、信号放大电路、驱动电路和单片机，单片机设有电机控制端口，电机控制端口与驱动电路的输入端电连接，驱动电路的输出端与电机电连接，单片机控制驱动电路向电机供电/断电，信号调理电路整理电机断电时反电动势产生的电流，信号放大电路将整理后的电流转换为电压信号并进行放大，单片机的信号接收端口与信号放大电路的输出端电连接以采集其输出的电压信号并通过计算获得电机速度。与现有技术相比，本实用新型的测量电路可单独使用，以降低成本，同时，也可以与编码器同时使用，以提高测试精度和准确率。
Description
技术领域
本实用新型涉及电机控制领域，具体涉及一种基于反电动势检测的电机速度测量电路。
背景技术
直流电机因其具有良好的启动制动和调速性能，被广泛用于各个领域，而如何测量电机的转速以实现对转速的高精度控制成为直流电机应用的一个突出问题之一。对于没有内置霍尔传感器的电机来说，对电机的测速需要通过编码器完成，而编码器的成本高，体积大，且长时间使用还会产生机械误差，在恶劣的工作环境下，编码器的保护要求相对较高。
鉴于现有的测速方式存在上述的缺陷，因此需要进一步改进。
实用新型内容
本实用新型的发明目的在于提供一种基于反电动势检测的电机速度测量电路，能够以较低的成本、快速准确地通过反电动势测量出电机速度。
为实现以上发明目的，本实用新型采取以下技术方案：
本实用新型的基于反电动势检测的电机速度测量电路，包括电机、信号调理电路、信号放大电路、驱动电路和单片机，单片机设有电机控制端口，电机控制端口与驱动电路的输入端电连接，驱动电路的输出端与电机电连接，单片机控制驱动电路向电机供电/断电，信号调理电路的输入端与电机电连接以整理电机断电时反电动势产生的电流，信号放大电路的输入端与信号调理电路的输出端电连接以将整理后的电流转换为电压信号并进行放大，单片机的信号接收端口与信号放大电路的输出端电连接以采集其输出的电压信号并通过计算获得电机速度。
与现有技术相比，本实用新型的测量电路可单独使用，以降低成本；同时，还可以与编码器同时使用，以提高测试精度和准确率。当驱动电路向电机供电时，电机转动，当驱动电路停止供电时，电机由于惯性会继续旋转而后会产生电流，测量此时产生的电流的电压，通过该测量的电压即可计算出电机的当前转速。
为对反电动势产生的电流进行整理，信号调理电路包括分压电路、滤波电路，分压电路由第一电阻、第二电阻、第三电阻依次串联组成，所述分压电路的输入端与电机的负极连接，其输出端与电机的正极连接，所述滤波电路包括第一电容、第二电容、第三电容，第二电容与第二电阻的两端并联，第一电容、第三电容的输入端分别与第二电容的其中一端并联，输出端接地。
为防止电路产生的电涌损坏电路和器件，还包括保护电路，所述保护电路的输入端与第二电阻的两端电连接，保护电路的输出端接地。
进一步的，保护电路具体方案为：包括第一瞬态抑制二极管、第二瞬态抑制二极管、第三瞬态抑制二极管，第二瞬态抑制二极管与第二电阻的两端并联，第一瞬态抑制二极管、第三瞬态抑制二极管的正极分别与第二瞬态抑制二极管的一端并联，另一端接地。
优选的，所述信号放大电路包括一仪表放大芯片，仪表放大芯片设有IN+接脚、IN-接脚和OUT接脚，单片机设有ADC-IN接口，IN+接脚、IN-接脚分别与第二电容的正、负极连接，OUT脚与单片机的ADC-IN接口电连接。
进一步的，所述仪表放大芯片为INA282芯片，INA282芯片的V+脚、REF2脚连接VCC电源，且GND脚接地。
再进一步的，单片机为STM32F103RCT6型，单片机的电机控制端口包括PWM1接口、PWM1 接口、I01接口、I02接口，且电机控制端口均与驱动电路的输入端连接。
优选的，还包括低通滤波电路，低通滤波电路包括第四电阻和第六电容，第四电阻的串接于仪表放大芯片的OUT脚与单片机的片机的ADC-IN接口之间，电容的输入端与ADC-IN 接口并联，输出端接地。
优选的，还包括电源滤波电路，电源滤波电路的输入端与VCC电源连接，其输出端接地。
附图说明
图1是本实用新型的原理图；
图2是本实用新型的电路布置图。
具体实施方式
以下根据附图，进一步的说明本实用新型的技术方案：
如图1-2所示，本实用新型的基于反电动势检测的电机速度测量电路，包括电机、信号调理电路、信号放大电路、驱动电路和单片机，所述单片机设有电机控制端口，所述电机控制端口与所述驱动电路的输入端电连接，所述驱动电路的输出端与电机电连接，所述单片机控制驱动电路向电机供电/断电，所述信号调理电路的输入端与所述电机电连接以整理电机断电时反电动势产生的电流，所述信号放大电路的输入端与所述信号调理电路的输出端电连接以将整理后的电流转换为电压信号并进行放大，所述单片机的信号接收端口与所述信号放大电路的输出端电连接以采集其输出的电压信号并通过计算获得电机速度。
为对反电动势产生的电流进行整理，所述信号调理电路包括分压电路、滤波电路，所述分压电路由第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3依次串联组成，所述分压电路的输入端与电机的负极连接，其输出端与电机的正极连接，所述滤波电路包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3，所述第二电容C2与所述第二电阻R2的两端并联，所述第一电容 C1、第三电容C3的输入端分别与第二电容C2的其中一端并联，输出端接地。
为防止电路产生的电涌损坏电路和器件，还包括保护电路，所述保护电路包括第一瞬态抑制二极管TVB1、第二瞬态抑制二极管TVB2、第三瞬态抑制二极管TVB3，所述第二瞬态抑制二极管TVB2与第二电阻R2的两端并联，所述第一瞬态抑制二极管TVB1、第三瞬态抑制二极管TVB3的正极分别与第二瞬态抑制二极管TVB2的一端并联，另一端接地。所述第二瞬态抑制二极管TVB2为双向瞬态抑制二极管。
上述信号放大电路包括一仪表放大芯片，所述仪表放大芯片设有IN+接脚、IN-接脚和 OUT接脚，所述单片机设有ADC-IN接口，所述IN+接脚、IN-接脚分别与第二电容C2的正、负极连接，所述OUT脚与单片机的ADC-IN接口电连接。进一步的，所述仪表放大芯片为INA282芯片，所述INA282芯片的V+脚、REF2脚连接VCC电源，所述GND脚接地。再进一步的，所述单片机为STM32F103RCT6型，所述单片机的PWM1接口、PWM1接口、I01接口、 I02接口与驱动电路的输入端连接，所述驱动电路的输出端与电机连接。
为进一步排除杂波干扰，还包括低通滤波电路，所述低通滤波电路包括第四电阻R4和第六电容C6，所述第四电阻R4的串接于所述仪表放大芯片的OUT脚与单片机的片机的ADC-IN接口之间，所述电容的输入端与所述ADC-IN接口并联，输出端接地。
优选的，还包括电源滤波电路，所述电源滤波电路的输入端与VCC电源连接，其输出端接地。
以下说明通过反电动势计算速度的具体工作流程：
a.初始化所有设备后，单片机控制驱动电路向电机供电使其转动；
b.单片机控制驱动电路停止供电使电机进入惰行模式，单片机通AD功能读取反电动势产生的电压AD值；
c.通过单片机是否检测到非中点电位AD值，判断电机是否有转速？
d1.单片机检测不到非中点电位AD值，则电机无转速；
d2.单片机检测到非中点电位AD值，且高于中点电位AD值，则定义为正转，按高于中点电位的AD值比例换算成速度；
d3.单片机检测到非中点电位AD值，且低于中点电位AD值，则定义为反转，按低于中点电位的AD值比例换算成速度。
与现有技术相比，本实用新型的测量电路可单独使用，以降低成本，同时，也可以与编码器同时使用，以提高测试精度和准确率。当驱动电路向电机供电时，电机转动，当驱动电路停止供电时，电机由于惯性会继续旋转而后会产生电流，测量此时产生的电流的电压，通过该测量的电压即可计算出电机的当前转速。
根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。
Claims (9)
1.一种基于反电动势检测的电机速度测量电路，其特征在于：包括电机、信号调理电路、信号放大电路、驱动电路和单片机，所述单片机设有电机控制端口，所述电机控制端口与所述驱动电路的输入端电连接，所述驱动电路的输出端与电机电连接，所述单片机控制驱动电路向电机供电/断电，所述信号调理电路的输入端与所述电机电连接以整理电机断电时反电动势产生的电流，所述信号放大电路的输入端与所述信号调理电路的输出端电连接以将整理后的电流转换为电压信号并进行放大，所述单片机的信号接收端口与所述信号放大电路的输出端电连接以采集其输出的电压信号并通过计算获得电机速度。
2.根据权利要求1所述的基于反电动势检测的电机速度测量电路，其特征在于：所述信号调理电路包括分压电路、滤波电路，所述分压电路由第一电阻、第二电阻、第三电阻依次串联组成，所述分压电路的输入端与电机的负极连接，其输出端与电机的正极连接，所述滤波电路包括第一电容、第二电容、第三电容，所述第二电容与所述第二电阻的两端并联，所述第一电容、第三电容的输入端分别与第二电容的其中一端并联，输出端接地。
3.根据权利要求2所述的基于反电动势检测的电机速度测量电路，其特征在于：还包括保护电路，所述保护电路的输入端与所述第二电阻的两端电连接，所述保护电路的输出端接地。
4.根据权利要求3所述的基于反电动势检测的电机速度测量电路，其特征在于：所述保护电路包括第一瞬态抑制二极管、第二瞬态抑制二极管、第三瞬态抑制二极管，所述第二瞬态抑制二极管与第二电阻的两端并联，所述第一瞬态抑制二极管、第三瞬态抑制二极管的正极分别与第二瞬态抑制二极管的一端并联，另一端接地。
5.根据权利要求1所述的基于反电动势检测的电机速度测量电路，其特征在于：所述信号放大电路包括一仪表放大芯片，所述仪表放大芯片设有IN+接脚、IN-接脚和OUT接脚，所述单片机设有ADC-IN接口，所述IN+接脚、IN-接脚分别与第二电容的正、负极连接，所述OUT脚与单片机的ADC-IN接口电连接。
6.根据权利要求5所述的基于反电动势检测的电机速度测量电路，其特征在于：所述仪表放大芯片为INA282芯片，所述INA282芯片的V+脚、REF2脚与VCC电源连接，且GND脚接地。
7.根据权利要求5所述的基于反电动势检测的电机速度测量电路，其特征在于：所述单片机为STM32F103RCT6型，所述单片机的电机控制端口包括PWM1接口、PWM1接口、I01接口、I02接口，且所述电机控制端口均与驱动电路的输入端连接。
8.根据权利要求5所述的基于反电动势检测的电机速度测量电路，其特征在于：还包括低通滤波电路，所述低通滤波电路包括第四电阻和第六电容，所述第四电阻的串接于所述仪表放大芯片的OUT脚与单片机的片机的ADC-IN接口之间，所述电容的输入端与所述ADC-IN接口并联，输出端接地。
9.根据权利要求6所述的基于反电动势检测的电机速度测量电路，其特征在于：还包括电源滤波电路，所述电源滤波电路的输入端与VCC电源连接，其输出端接地。
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| CN201821780551.4U CN209170255U (zh) | 2018-10-31 | 2018-10-31 | 一种基于反电动势检测的电机速度测量电路 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113219200A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-08-06 | 山东交通学院 | 一种直流有刷电机测速方法 |
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2018
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