CN209296755U - 一种基于电流检测的电机速度测量电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型的基于电流检测的电机速度测量电路，包括电流互感器、信号调理电路、信号放大电路和单片机，所述电流互感器检测电机运行时的电流信号并转为电压信号，所述信号调理电路的输入端与电流互感器电连接以整理电流互感器输出的电压信号，所述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电压信号放大后输出，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计算出电机速度。与现有技术相比，本实用新型的测量电路单独使用时可降低成本，与编码器同时使用时可提高测试精度和准确率；另外，还可避免现有电路与电机直接电连接而造成的电路不稳定、电器件易损坏等问题。

Description

一种基于电流检测的电机速度测量电路

技术领域

本实用新型涉及电机控制领域，具体涉及一种基于电流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难点。现有的电机测速一般是通过霍尔传感器完成的，其成本较高且需在电机加工过程中将霍尔传感器安装到电机内。对于没有内置霍尔传感器的电机来说，电机的测速需通过编码器完成，而编码器的成本高、体积大，长时间使用还会产生机械误差；另外，在恶劣的工作环境下，编码器的保护要求相对较高。

除上述的测速方式以外，现有电机测速还可采用测速电路完成，其成本较低且无需安装霍尔传感器。但目前的电机测速电路需与电机的两端直接电连接以采集电机输出的电信号并利用单片机的ADC功能换算出电机的速度，因此，电机运行产生的电磁波会干扰电路的正常工作，导致电路的性能不稳定，电路中的电器件容易受冲击而损坏等问题出现。

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电流检测的电机速度测量电路，本实用新型的测量电路能够以较低的成本、快速准确地通过电机电流检测出电机速度，且能避免电机的电磁波干扰。

为实现以上发明目的，本实用新型采取以下技术方案：

基于电流检测的电机速度测量电路，包括电流互感器、信号调理电路、信号放大电路和单片机，电机的电机线穿过所述电路互感器的测量孔以使电路互感器检测到其运行时产生的电流信号并转换为电压信号，所述信号调理电路的输入端与电流互感器电连接以整理电流互感器输出的电压信号，所述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压信号放大，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放大的电压信号并计算出电机速度。

与现有技术相比，本实用新型通过电流互感器检测电机运行时所产生的电流信号，并将电流信号按系数转换为更小的电压信号，再经过整理、放大后传输到单片机，由单片机的ADC功能将电压信号转换为数字信号后换算成电机速度。因此，本实用新型的测量电路单独使用时可降低成本，与编码器同时使用时可提高测试精度和准确率；另外，还可避免现有电路与电机直接电连接而造成的电路不稳定、电器件易损坏等问题。

为对电流互感器输出的信号进行整理，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流互感器的正极连接，其输出端与电流互感器的负极连接；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，且输出端接地。

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，上述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，IN+接脚、IN-接脚分别与第二电容的正、负极连接，OUT脚与单片机的信号接收端口电连接。

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REF1脚接地；所述单片机为STM32F429系列。

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器的OUT脚与单片机的信号接收端口之间，第六电容的输入端与信号接收端口并联，输出端接地。

优选的，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。

优选的，上述电流互感器为微型电流互感器。

进一步的，上述电流互感器为ZHT103型。

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，本实用新型的基于电流检测的电机速度测量电路，包括电流互感器、信号调理电路、信号放大电路和单片机，电机的电机线穿过所述电路互感器L1的测量孔以使电路互感器L1检测到其运行时产生的电流信号并转换为电压信号，所述信号调理电路的输入端与电流互感器L1电连接以整理电流互感器L1输出的电压信号，所述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压信号放大，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放大的电压信号并通过计算获得电机速度。优选的，所述电流互感器L1为微型电流互感器；进一步的，所述电流互感器L1为ZHT103型。

为对电流互感器L1输出的信号进行整理，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流互感器L1的正极连接，其输出端与电流互感器L1的负极连接；所述滤波电路包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3，第二电容C2与第二电阻R2的两端并联，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，且输出端接地。

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R2的两端电连接，保护电路的输出端接地。保护电路具体方案为：包括第一瞬态抑制二极管TVS1、第二瞬态抑制二极管TVS2、第三瞬态抑制二极管TVS3，第二瞬态抑制二极管TVS2与第二电阻R2的两端并联，第一瞬态抑制二极管TVS1、第三瞬态抑制二极管TVS3的正极分别与第二瞬态抑制二极管TVS2的一端并联，另一端接地。

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，IN+接脚、IN-接脚分别与第二电容C2的正、负极连接，OUT脚与单片机的信号接收端口ADC_IN电连接。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REF1脚接地；所述单片机为STM32F429系列。

为进一步排除杂波干扰，还包括低通滤波电路，低通滤波电路包括第四电阻R4和第六电容C6，第四电阻R4的串接于仪表放大器的OUT脚与单片机的信号接收端口ADC_IN之间，第六电容C6的输入端与信号接收端口ADC_IN并联，输出端接地。

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。具体地，所述电源滤波电路由第四电容C4和第五电容C5组成。

与现有技术相比，本实用新型通过电流互感器L1检测电机运行时所产生的电流信号，并将电流信号按系数转换为更小的电压信号，再经过整理、放大后传输到单片机，由单片机的ADC功能将电压信号转换为数字信号后换算成电机速度。其单独使用时可降低成本，与编码器同时使用时可提高测试精度和准确率；另外，还可避免现有电路与电机直接电连接而造成的电路不稳定、电器件易损坏等问题。

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 (10)

1.一种基于电流检测的电机速度测量电路，其特征在于：包括电流互感器、信号调理电路、信号放大电路和单片机，电机的电机线穿过所述电流互感器的测量孔以使所述电流互感器检测到其运行时的电流信号并转为电压信号，所述信号调理电路的输入端与电流互感器电连接以整理电流互感器输出的电压信号，所述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压信号进行放大，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放大的电压信号并计算出电机速度。

2.根据权利要求1所述的基于电流检测的电机速度测量电路，其特征在于：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流互感器的正极连接，其输出端与电流互感器的负极连接；

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，且输出端接地。

3.根据权利要求2所述的基于电流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第二电阻的两端电连接，保护电路的输出端接地。

4.根据权利要求3所述的基于电流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，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。

5.根据权利要求1所述的基于电流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，仪表放大芯片设有IN+接脚、IN-接脚和OUT接脚，IN+接脚、IN-接脚分别与第二电容的正、负极连接，OUT脚与单片机的信号接收端口电连接。

6.根据权利要求5所述的基于电流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，INA282芯片的V+脚、REF2脚连接VCC电源，且REF1脚接地；所述单片机为STM32F429系列。

7.根据权利要求6所述的基于电流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，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器的OUT脚与单片机的信号接收端口之间，第六电容的输入端与信号接收端口并联，输出端接地。

8.根据权利要求6所述的基于电流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，电源滤波电路的输入端与VCC电源连接，其输出端接地。

9.根据权利要求1-8任一项所述的基于电流检测的电机速度测量电路，其特征在于：所述电流互感器为微型电流互感器。

10.根据权利要求9所述的基于电流检测的电机速度测量电路，其特征在于：所述电流互感器为ZHT103型。