CN210155536U

CN210155536U - 一种采样电路和电机控制系统

Info

Publication number: CN210155536U
Application number: CN201921502238.9U
Authority: CN
Inventors: 周一达; 陶喆; 殷古鹏; 刘倩; 胡玉进; 陈成; 曹盛中
Original assignee: Shanghai Nasen Automobile Electronics Co Ltd
Current assignee: Shanghai Nasen Automobile Electronics Co Ltd
Priority date: 2019-09-10
Filing date: 2019-09-10
Publication date: 2020-03-17
Anticipated expiration: 2029-09-10

Abstract

本实用新型实施例提供了一种采样电路和电机控制系统，该采样电路包括采样模块、微处理器和信号放大模块，通过采样模块的采样电阻能够对电路中的电流信号进行采样，所采集的电流信号通过信号放大模块放大后输出至微处理器；同时，在对电路中的电流信号进行采样前，微处理器向信号放大模块的输入端提供检测信号，并接收该信号放大模块输出端输出的放大信号，以对信号放大模块的运行状态进行检测，从而能够避免因信号放大模块故障，致使微处理器接收到的所采集的电流信号不准确，进而提高采样电路的采样准确性。当该采样电路采集的电流信号为流经电机某一相的电流时，提高采样电路的采样准确性，能够提高电机运行的安全性和可靠性。

Description

一种采样电路和电机控制系统

技术领域

本实用新型涉及电路技术领域，尤其涉及一种采样电路和电机控制系统。

背景技术

电机控制系统能够对对电机的启动、加速、运转、减速及停止进行控制，以使电机能够快速启动、快速响应、高效率、高转矩输出及高过载能力的目的。为使电机能够安全可靠的运行，电机控制系统中通常设置有采样电路，该采样电路能够进行电流采样，以实现对电机的监控。

现有技术中，电机控制系统的采样电路中设置有运算放大器，该采样电路的工作原理为通过电流采样电阻件电流信号转化为电压信号，经运算放大器进行信号放大后发送给单片机，完成对电机的采样。但是，当运算放大器出现故障时，单片机接收到的信号出错，将影响电机的运行安全性和可靠性。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种采样电路和电机控制系统，以确保采样的准确性，提高电机运行的安全性和可靠性。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种采样电路，包括：采样模块、微处理器和信号放大模块；

所述采样模块包括采样电阻，所述采样模块用于通过所述采样电阻对电路中的电流信号进行采样；

所述采样模块的第一输出端和第二输出端分别与所述信号放大模块的第一输入端和第二输入端电连接，所述信号放大模块的第一输入端和第二输入端还分别与所述微处理器的第一检测信号输出端和第二检测信号输出端电连接；所述信号放大模块的输出端与所述微处理器的输入端电连接；所述信号放大模块用于将输入至所述信号放大模块的第一输入端和第二输入端的信号进行信号放大，并输出至所述微处理器的输入端；

所述微处理器用于向所述信号放大模块的第一输入端和第二输入端提供检测信号，并根据所述信号放大模块的输出端输出的放大信号，检测所述信号放大模块的运行状态。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种电机控制系统，包括：电机控制电路和上述采样电路；

所述采样电路用于对电机的控制电路中的电流信号，并根据所采集的电流信号向所述控制电路输出控制信号，以控制所述电机运转。

本实用新型实施例提供了一种采样电路和电机控制系统，该采样电路包括采样模块、微处理器和信号放大模块，通过采样模块的采样电阻能够对电路中的电流信号进行采样，所采集的电流信号通过信号放大模块放大后输出至微处理器；同时，在对电路中的电流信号进行采样前，微处理器向信号放大模块的输入端提供检测信号，并接收该信号放大模块输出端输出的放大信号，以对信号放大模块的运行状态进行检测，从而能够避免因信号放大模块故障，致使微处理器接收到的所采集的电流信号不准确，进而提高采样电路的采样准确性。当该采样电路采集的电流信号为流经电机某一相的电流信号时，能够提高采样电路的采样准确性，能够提高电机运行的安全性和可靠性。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种采样电路的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的又一种采样电路的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种采样电路的具体电路结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的一种电机控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

本实用新型实施例提供了一种采样电路，该采样电路能够对电路中的电流进行采样。图1是本实用新型实施例提供的一种采样电路的结构示意图。如图1所示，该采样电路10包括采样模块11、微处理器12和信号放大模块13。其中，采样模块11包括采样电阻Rc，采样模块11用于通过采样电阻Rc对电路中的电流信号进行采样；采样模块11的第一输出端和第二输出端分别与信号放大模块13的第一输入端Vin1和第二输入端Vin2电连接，信号放大模块13的第一输入端Vin1和第二输入端Vin2还分别与微处理器12的第一检测信号输出端ITP和第二检测信号输出端ITN电连接；信号放大模块13的输出端Vo与微处理器12的输入端电连接；信号放大模块13用于将输入至信号放大模块的第一输入端Vin1和第二输入端Vin2的信号进行信号放大，并输出至微处理器12的输入端；微处理器12用于向信号放大模块13的第一输入端Vin1和第二输入端Vin2提供检测信号，并根据信号放大模块13的输出端Vo输出的放大信号，检测信号放大模块13的运行状态。

具体的，采样模块11中采样电阻Rc的第一端为电流信号I_Bridge的输入端，采样电阻Rc的第二端接地；采样模块11能够将采样电阻Rc采集的电流信号I_Bridge转换相应的电压信号并输入至信号放大模块13的第一输入端Vin1或信号放大模块13的第二输入端Vin2，以使信号放大模块13对该电流信号I_Bridge转换的电压信号进行信号放大后输出至微处理器12的输入端，以使微处理器12能够根据电流信号I_Bridge的放大信号判断电路当前的运行情况，并根据该电路当前的运行情况输出相应的控制信号，以控制电路正常运转。但是，当信号放大模块13运转异常时，该信号放大模块13将无法对其输入端输入的信号进行准确放大，此时微处理器12无法对电路当前的运行情况进行准确判断，且输出的控制信号将不能控制电路正常运转，将对电路的安全性和可靠性造成威胁。

在本实用新型实施例中，在对电路中的电流信号进行采样前，微处理器12的第一检测信号输出端ITP和第二检测信号输出端ITN分别向信号放大模块13的第一输入端Vin1和第二输入端Vin2输入检测信号，并接收信号放大模块13的输出端Vo输出的检测信号的放大信号，以根据检测信号的放大信号判断该信号放大模块13的运行状态。其中，当微处理器12向信号放大模块12的第一输入端Vin1和第二输入端Vin2提供检测信号，且当接收到的信号放大模块13的输出端Vo输出的放大信号在预设阈值范围内时，确定该信号放大模块13运行正常；此时，采样模块11通过采样电阻Rc采集电路中的电流信号I_Bridge，该电流信号I_Bridge转换为相应的电压信号后经信号放大模块13进行信号放大后输出至微处理器12输入端，以使微处理器能够根据采样模块11采集的电流信号I_Bridge的放大信号输出相应的控制信号。而当微处理器12接收的信号放大模块13的输出端Vo输出的放大信号超出预设阈值范围时，确定该信号放大模块13运行异常，此时可停止对电路输出相应的控制信号，同时可通过其它的检测方式检测信号放大模块的故障类型。

示例性的，在微处理器12对信号放大模块13的运行状态进行检测时，微处理器12的第一检测信号输出端ITP和第二检测信号输出端ITN输出的信号可以为：第一检测信号输出端ITP可输出低电平的信号的检测信号，第二检测信号输出端ITN同样可输出低电平的信号的检测信号；第一检测信号输出端ITP可输出高电平的信号的检测信号，第二检测信号输出端ITN同样可输出高电平的信号的检测信号；第一检测信号输出端ITP可输出高电平的信号的检测信号，第二检测信号输出端ITN可输出低电平的信号的检测信号；第一检测信号输出端ITP可输出低电平的信号的检测信号，第二检测信号输出端ITN可输出高电平的信号的检测信号。而信号放大模块13的输出端Vo输出至微处理器12的输入端的信号的浮动范围为[-5，+5]数字信号范围；当信号放大模块13的输出端Vo输出至微处理器12的输入端的信号超出浮动范围时，可确定该信号放大模块13出现故障。

本实用新型实施例通过采样模块的采样电阻能够对电路中的电流信号进行采样，所采集的电流信号信号通过信号放大模块放大后输出至微处理器；同时，在对电路中的电流信号进行采样前，微处理器向信号放大模块的输入端提供检测信号，并接收该信号放大模块输出端输出的放大信号，以对信号放大模块的运行状态进行检测，从而能够避免因信号放大模块故障，致使微处理器接收的采样信号不准确，进而提高采样电路的采样准确性。

可选的，图2是本实用新型实施例提供的又一种采样电路的结构示意图。如图2，在上述实施例的基础上，本实用新型实施例提供的采样电路10的采样模块还包括限流单元14；该限流单元14的第一输入端和第二输入端分别与采样电阻Rc的两端电连接，限流单元14的第一输出端和第二输出端分别与信号放大模块13的第一输入端Vin1和第二输入端Vin2电连接；该限流单元用于对采样电阻Rc采集的电流信号进行限流。

如此，通过设置限流单元14对采样电阻Rc采集的电流信号进行限流，确保该采样电阻Rc采集的电流信号输入至信号放大模块13的第一输入端Vin1和第二输入端Vin2时，能够满足该信号放大模块13的信号放大要求，进一步提高采样电路的采样准确性。

可选的，继续参考图2，该采样电路10的采样模块11还包括滤波单元15。该滤波单元15的第一输入端和第二输入端分别通过限流单元14与采样电阻Rc的两端电连接；该滤波单元15用于对采样电阻Rc采集的电流信号进行滤波去噪。如此，能够进一步提高采样模块11通过采样电阻Rc采集的电流信号I_Bridge的准确性，进一步提高采样电路的采样准确性。

具体的，当采样电路10的采样模块11包括限流单元14和滤波单元15时，该采样模块11通过采样电阻Rc采集的采样电流信号能够通过限流单元14进行限流以及滤波单元15进行滤波去噪后，再传输至信号放大模块13的第一输入端Vin1和第二输入端Vin2，从而能够提高采样的准确度。

可选的，图3是本实用新型实施例提供的一种采样电路的具体电路结构示意图。如图3，该采样模块11的限流单元14可以包括第一限流电阻R1和第二限流电阻R2。其中，第一限流电阻R1的第一端与采样电阻Rc的第一端电连接，第一限流电阻R1的第二端与信号放大模块13的第一输入端Vin1电连接；第二限流电阻R2的第一端与采样电阻Rc的第二端电连接，第二限流电阻R2的第二端与信号放大模块13的第二输入端Vin2电连接。如此，能够通过第一限流电阻R1对传输至信号放大模块13的第一输入端Vin1的信号进行限流；以及通过第二限流电阻R2对传输至信号放大模块13的第二输入端Vin2的信号进行限流。

采样模块11的滤波单元15可以包括第一滤波电容C1和第二滤波电容C2。其中，第一滤波电容C1的第一端通过第一限流电阻R1与采样电阻Rc的第一端电连接，第一滤波电容C1的第二端接地；第二滤波电容C2的第一端通过第二限流电阻R2与采样电阻Rc的第二端电连接，第二滤波电容C2的第二端接地。如此，能够通过第一滤波电容C1对传输至信号放大模块13的第一输入端Vin1的信号进行滤波去噪；以及通过第二滤波电容C2对传输至信号放大模块13的第二输入端Vin2的信号进行滤波去噪。

可选的，继续参考图3，采样电路10的信号放大模块13可以具体包括运算放大器U、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和第三电容C3。其中，运算放大器U的同相输入端通过第三电阻R3与采样模块11的第一输出端电连接；运算放大器U的反相输入端通过第四电阻R4与采样模块的第二输出端电连接；运算放大器U的同相输入端还通过第五电阻R5接地，以及运算放大器U的同相输入端通过第六电阻R6与基准电压源VCC电连接；运算放大器U的反相输入端分别通过第七电阻R7和第三电容C3与运算放大器U的输出端电连接，且第七电阻R7与第三电容C3并联；运算放大器U的输出端与微处理器12的输入端电连接。其中，基准电压源提供的基准电压可以为2.5V

其中，图3中的具体电路结构仅为示例性的电路结构。本实用新型实施例中，在能够达到限流单元的限流功能，滤波单元的滤波功能以及信号放大模块的信号放大作用的前提下，本实用新型实施例提供的采样电路的结构还可以为其它结构，其可包括多个电阻、多个电容等，本实用新型实施例对此不作具体限定。

本实用新型实施例还提供了一种电机控制系统，该电机控制系统包括控制电路和本实用新型实施例提供的采样电路；该采样电路用于采集电机的控制电路中的电流信号，并根据所采集的电流信号向控制电路输出控制信号，以控制电机运转。因此，该电机控制系统也具有上述采样电路所具有的技术效果，相同之处在下文中不再赘述，可参照上文对采样电路的解释说明进行理解。

可选的，图4是本实用新型实施例提供的一种电机控制系统的结构示意图。该电机控制系统100可以包括三个采样电路110、120和130；三个采样电路110、120和130分别用于对电机30的控制电路20的三相U、V和W的电流信号进行采样。

具体的，电机30的控制电路20能够对电机30的运转进行控制。通常控制电路20能够控制电机30的U、V和W三相的电流之和等于零，因此在控制电路20控制电机30运转时，需结合U、V和W三相的电流IU、IV和IW对电机进行控制。通过在电机控制系统100中设置三个采样电路110、120和130分别采集控制电路20控制电机30运转时电机30的第一相U的电流IU、电机30的第二相V的电流IV和电机30的第三相W的电流IW。同时，在电机30的其中一相采样失败时，能够采集其它两相的电流，并根据该两相的电流计算出采样失败的那一相的电流。

示例性的，当采样电路110对电机的第一相U采样失败，而采样电路120对电机的第二相V采样成功，以及采样电路130对电机30的第三相W采样成功时，可通过所采集的电机的第二相V的采样电流IV和第三相W的采样电流IW，计算电机30的第一相U的采样电流IW，以能够在其中一相采样失败时，仍能够控制电机30正常运转。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims

1.一种采样电路，其特征在于，包括：采样模块、微处理器和信号放大模块；

2.根据权利要求1所述的采样电路，其特征在于，所述采样模块还包括限流单元；

所述限流单元的第一输入端和第二输入端分别与所述采样电阻的两端电连接，所述限流单元的第一输出端和第二输出端分别与所述信号放大模块的第一输入端和第二输入端电连接；所述限流单元用于对所述采样电阻采集的电流信号进行限流。

3.根据权利要求2所述的采样电路，其特征在于，所述采样模块还包括滤波单元；

所述滤波单元的第一输入端和第二输入端分别通过所述限流单元与所述采样电阻的两端电连接，所述滤波单元的第一输出端和第二输出端均接地；所述滤波单元用于对所述采样电阻采集的电流信号进行滤波去噪。

4.根据权利要求3所述的采样电路，其特征在于，所述限流单元包括第一限流电阻和第二限流电阻；

所述第一限流电阻的第一端与所述采样电阻的第一端电连接，所述第一限流电阻的第二端与所述信号放大模块的第一输入端电连接；

所述第二限流电阻的第一端与所述采样电阻的第二端电连接，所述第二限流电阻的第二端与所述信号放大模块的第二输入端电连接。

5.根据权利要求4所述的采样电路，其特征在于，所述滤波单元包括第一滤波电容和第二滤波电容；

所述第一滤波电容的第一端通过所述第一限流电阻与所述采样电阻的第一端电连接，所述第一滤波电容的第二端接地；所述第二滤波电容的第一端通过所述第二限流电阻与所述采样电阻的第一端电连接，所述第二滤波电容的第二端接地。

6.根据权利要求1～5任一项所述的采样电路，其特征在于，所述信号放大模块包括运算放大器、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻和第三电容；

所述运算放大器的同相输入端通过所述第三电阻与所述采样模块的第一输出端电连接；所述运算放大器的反相输入端通过所述第四电阻与所述采样模块的第二输出端电连接；所述运算放大器的同相输入端还通过所述第五电阻接地，以及所述运算放大器的同相输入端通过所述第六电阻与基准电压源电连接；

所述运算放大器的反相输入端分别通过所述第七电阻和第三电容与所述运算放大器的输出端电连接，且所述第七电阻与所述第三电容并联；所述运算放大器的输出端与所述微处理器的输入端电连接。

7.根据权利要求6所述的采样电路，其特征在于，所述基准电压源提供的基准电压为2.5V。

8.一种电机控制系统，其特征在于，包括：控制电路和至少一个权利要求1～7任一项所述的采样电路；

所述采样电路用于采集电机的控制电路中的电流信号，并根据所采集的电流信号向所述控制电路输出控制信号，以控制所述电机运转。

9.根据权利要求8所述的电机控制系统，其特征在于，包括三个所述采样电路；

三个所述采样电路分别用于对电机的控制电路的三相的电流信号进行采样。