CN209767420U - 一种适用于速度模式的微型电机控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电机控制器；具体涉及一种适用于速度模式的微型电机控制器，包括控制单元、电机转速信号传递单元、电机电流采样单元和功率单元，其中，功率单元包括电源管理部和功率输出部,所述电源管理部为各单元提供电源,功率输出部采用H桥驱动电路为电机提供工作电源；所述电机转速信号传递单元用于传输电机转速信号给控制单元，电机转速信号传递单元输入端连接电机上的编码器，电机转速信号传递单元输出端连接控制单元输入端；所述电机电流采样单元采集电机工作电流信号发送至控制单元，电机电流采样单元通过AD转换单元连接至控制单元。本实用新型轮椅对复杂路面适应性强，满足多样的使用需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电机控制器；具体涉及一种适用于速度模式的微型电机控制器。
背景技术
现有的电动轮椅动力单元皆为单相串励电机，单相串励电机是一种目前已经应用非常广泛的电机，它的优点是由于它成本低、转速高、启动力矩大、体积小、重量轻、不容易堵转、适用电压范围很广，可以用调压的方法来调速，简单且易于实现。
现有的应用于电动轮椅的电机驱动器，为单一的转矩闭环。实际常用的简单单闭环控制系统中，电机在低转速下难以获得较大的扭矩，另外，随着车身负载的变化，应对这种变化的电机刚性也便显出应对不足，这就最终导致了轮椅无法面对日益复杂的道路环境，特别是公园、小径，沙石地等。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于：提供一种适用于速度模式的微型电机控制器，轮椅对复杂路面适应性强，满足多样的使用需求。
本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案为：
所述一种适用于速度模式的微型电机控制器，包括控制单元、电机转速信号传递单元、电机电流采样单元和功率单元，其中，
功率单元包括电源管理部和功率输出部,所述电源管理部为各单元提供电源,功率输出部采用H桥驱动电路为电机提供工作电源；
所述电机转速信号传递单元用于传输电机转速信号给控制单元，电机转速信号传递单元输入端连接电机上的编码器，电机转速信号传递单元输出端连接控制单元输入端；
所述电机电流采样单元采集电机工作电流信号发送至控制单元，电机电流采样单元通过 AD转换单元连接至控制单元。
本实用新型控制单元采用STM32系列单片机，并通过时钟、复位、通讯以及下载电路，组成MCU最小系统，在整个设备中起着“大脑”的作用，时钟、复位、通讯以及下载电路均与现有电路结构相同。轮椅在速度模式下，使用者选定目标速度后，控制单元即可确定当前需要的工作电流大小，电机电流采样单元采集的电流信号作为实时电流信号传送至控制单元，控制单元依据其接受到的电流值，采用PID算法实时调节电机的工作电流，以满足使用需求，同时，控制单元会根据测速单元测量的电机转速来确定轮椅当前速度是否满足目标需求，如果电机工作电流和轮椅速度均满足目标需求，控制单元停止调节，如果电机工作电流以达标，但轮椅前进速度不达标，则继续加大工作电流，以提高轮椅前进速度，如果电机工作电流未达标，但轮椅前进速度已达标，则不再上调电机工作电流，如果电机工作电流未达标，但轮椅前进速度已超标，则下调电机工作电流，以确保轮椅的平稳前进。
其中，优选方案为：
所述电机转速信号传递单元包括两路并行设置的RC滤波电路，RC滤波电路输入端连接至编码器，RC滤波电路输出端连接至控制单元，编码器A、B两路相位差90°的方波脉冲信号经RC滤波电路滤波后发送至控制单元。
所述电机电流采样单元包括依次设置的采样电阻和放大器，电流反馈信号通过采样电阻形成压差，然后经由放大器对压差进行放大后，放大后获得的模拟量通过AD转换单元转换为数字量发送至控制单元。
所述功率输出部包括N-MOS管驱动芯片和四个N-MOS管组成的H桥驱动电路，N-MOS管驱动芯片的两个PWM信号输入端分别连接至芯片74HC08D的两个与门输出端，芯片74HC08D 与门的两个输入端分别连接控制单元PWM信号输出端和5V电源，N-MOS管驱动芯片信号输出端为N-MOS管提供导通电压，N-MOS管驱动芯片可采用HIP4082，控制单元输出的PWM信号先经过与门计算后通过N-MOS管驱动芯片驱动H桥驱动电路对电机的工作状态进行控制。
需要说明的是，上述方案中涉及的计算机软件程序属于本领域技术人员公知技术，不涉及本实用新型的创新点。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型对复杂路面适应性强，满足多样的使用需求，使得电动轮椅在低速下产生较大扭矩，特别是复杂的道路情况下增加轮椅操作的简便性。轮椅在速度模式下，使用者选定目标速度后，控制单元即可确定当前需要的工作电流大小，电机电流采样单元采集的电流信号作为实时电流信号传送至控制单元，控制单元依据其接受到的电流值，采用PID算法实时调节电机的工作电流，以满足使用需求，同时，控制单元会根据测速单元测量的电机转速来确定轮椅当前速度是否满足目标需求，如果电机工作电流和轮椅速度均满足目标需求，控制单元停止调节，如果电机工作电流以达标，但轮椅前进速度不达标，则继续加大工作电流，以提高轮椅前进速度，如果电机工作电流未达标，但轮椅前进速度已达标，则不再上调电机工作电流，如果电机工作电流未达标，但轮椅前进速度已超标，则下调电机工作电流，轮椅对复杂路面适应性强。
附图说明
图1控制单元电路原理图。
图2电机转速信号传递单元电路原理图。
图3电机电流采样单元电路原理图。
图4功率单元电路原理图。
具体实施方式
实施例1：
如图1-4所示，所述所述一种适用于速度模式的微型电机控制器，包括控制单元、电机转速信号传递单元、电机电流采样单元和功率单元，其中，
功率单元包括电源管理部和功率输出部,所述电源管理部为各单元提供电源,功率输出部采用H桥驱动电路为电机提供工作电源；
所述电机转速信号传递单元用于传输电机转速信号给控制单元，电机转速信号传递单元输入端连接电机上的编码器，电机转速信号传递单元输出端连接控制单元输入端；
所述电机电流采样单元采集电机工作电流信号发送至控制单元，电机电流采样单元通过 AD转换单元连接至控制单元。
其中，电机转速信号传递单元包括两路并行设置的RC滤波电路，RC滤波电路输入端连接至编码器，RC滤波电路输出端连接至控制单元，编码器A、B两路相位差90°的方波脉冲信号经RC滤波电路滤波后发送至控制单元；电机电流采样单元包括依次设置的采样电阻和放大器，电流反馈信号通过采样电阻形成压差，然后经由放大器对压差进行放大后，放大后获得的模拟量通过AD转换单元转换为数字量发送至控制单元。
功率输出部包括N-MOS管驱动芯片和四个N-MOS管组成的H桥驱动电路，N-MOS管驱动芯片的两个PWM信号输入端分别连接至芯片74HC08D的两个与门输出端，芯片74HC08D与门的两个输入端分别连接控制单元PWM信号输出端和5V电源，N-MOS管驱动芯片信号输出端为 N-MOS管提供导通电压，N-MOS管驱动芯片可采用HIP4082，控制单元输出的PWM信号先经过与门计算后通过N-MOS管驱动芯片驱动H桥驱动电路对电机的工作状态进行控制。
本实用新型对复杂路面适应性强，满足多样的使用需求，使得电动轮椅在低速下产生较大扭矩，特别是复杂的道路情况下增加轮椅操作的简便性。控制单元采用STM32系列单片机，并通过时钟、复位、通讯以及下载电路，组成MCU最小系统，在整个设备中起着“大脑”的作用，时钟、复位、通讯以及下载电路均与现有电路结构相同。轮椅在速度模式下，使用者选定目标速度后，控制单元即可确定当前需要的工作电流大小，电机电流采样单元采集的电流信号作为实时电流信号传送至控制单元，控制单元依据其接受到的电流值，采用PID算法实时调节电机的工作电流，以满足使用需求，同时，控制单元会根据测速单元测量的电机转速来确定轮椅当前速度是否满足目标需求，如果电机工作电流和轮椅速度均满足目标需求，控制单元停止调节，如果电机工作电流以达标，但轮椅前进速度不达标，则继续加大工作电流，以提高轮椅前进速度，如果电机工作电流未达标，但轮椅前进速度已达标，则不再上调电机工作电流，如果电机工作电流未达标，但轮椅前进速度已超标，则下调电机工作电流，以确保轮椅的平稳前进。
需要说明的是，上述方案中涉及的计算机软件程序属于本领域技术人员公知技术，不涉及本实用新型的创新点。
Claims (4)
1.一种适用于速度模式的微型电机控制器,其特征在于,包括控制单元、电机转速信号传递单元、电机电流采样单元和功率单元，其中，
功率单元包括电源管理部和功率输出部,所述电源管理部为各单元提供电源,功率输出部采用H桥驱动电路为电机提供工作电源；
所述电机转速信号传递单元用于传输电机转速信号给控制单元，电机转速信号传递单元输入端连接电机上的编码器，电机转速信号传递单元输出端连接控制单元输入端；
所述电机电流采样单元采集电机工作电流信号发送至控制单元，电机电流采样单元通过AD转换单元连接至控制单元。
2.根据权利要求1所述的一种适用于速度模式的微型电机控制器,其特征在于,所述电机转速信号传递单元包括两路并行设置的RC滤波电路，RC滤波电路输入端连接至编码器，RC滤波电路输出端连接至控制单元。
3.根据权利要求1所述的一种适用于速度模式的微型电机控制器,其特征在于,所述电机电流采样单元包括依次设置的采样电阻和放大器，电流反馈信号通过采样电阻形成压差，然后经由放大器对压差进行放大后，放大后获得的模拟量通过AD转换单元转换为数字量发送至控制单元。
4.根据权利要求1所述的一种适用于速度模式的微型电机控制器,其特征在于,所述功率输出部包括N-MOS管驱动芯片和四个N-MOS管组成的H桥驱动电路，N-MOS管驱动芯片的两个PWM信号输入端分别连接至芯片74HC08D的两个与门输出端，芯片74HC08D与门的两个输入端分别连接控制单元PWM信号输出端和5V电源，N-MOS管驱动芯片信号输出端为N-MOS管提供导通电压。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201920879872.8U CN209767420U (zh) | 2019-06-12 | 2019-06-12 | 一种适用于速度模式的微型电机控制器 |
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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2019
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