CN211791148U - 一种速度测量电路及电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种速度测量电路及电机，在速度测量电路中，电感靠近电机的磁环设置，放大电路的第一输入端与电感的第一端连接，放大电路的第二输入端与电感的第二端连接，放大电路的输出端与比较电路的第一输入端连接，恒压电路的输出端与比较电路的第二输入端连接，比较电路的输出端与处理器连接，速度测量电路通过放大电路对电感在磁环磁场中产生的感应电压放大后，向比较电路输入放大的感应电压，使比较电路根据放大的感应电压和恒压电路输入的恒定的参考电压得到方波信号，进而使得处理器能根据方波信号的周期确定电机的转速。通过上述方式，能够提高速度测量电路的灵敏度，使速度测量电路在电机磁环的磁场强度较小时也能测量到电机的转速。

Description

一种速度测量电路及电机

技术领域

本实用新型实施例涉及电机测速技术领域，特别是涉及一种速度测量电路及电机。

背景技术

随着现代工业的发展，电机的应用越来越广泛。在使用电机时，通常需要对电机的转速进行测量，以方便监测电机的运行状态。

目前，对电机转速进行测量的速度测量电路中，通常使用霍尔传感器对电机的转速进行采样，但发明人在实现本实用新型的过程中发现：使用霍尔传感器对电机的转速进行采样时，若电机中磁环的磁场强度较小，霍尔传感器无法采集到信号，使得速度测量电路的灵敏度较低。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种速度测量电路，应用于电机，所述速度测量电路包括：电感、放大电路、比较电路、恒压电路和处理器；

所述电感用于靠近所述电机的磁环设置，所述放大电路的第一输入端与所述电感的第一端连接，所述放大电路的第二输入端与所述电感的第二端连接，所述放大电路的输出端与所述比较电路的第一输入端连接，所述恒压电路的输出端与所述比较电路的第二输入端连接，所述比较电路的输出端与所述处理器连接；

所述电感用于在所述磁环的磁场中产生感应电压；

所述放大电路用于对所述电感产生的感应电压进行放大处理，并向所述比较电路输入放大的感应电压；

所述恒压电路用于向所述比较电路输入恒定的参考电压；

所述比较电路用于在所述放大的感应电压大于或等于所述参考电压时，向所述处理器输出高电平信号，在所述放大的感应电压小于所述参考电压时，向所述处理器输出低电平信号，形成方波信号；

所述处理器则用于根据所述方波信号的周期确定所述电机的转速。

可选地，所述放大电路包括：第一运算放大器和第一电阻；

所述第一运算放大器的反相输入端与所述电感的第一端以及所述第一电阻的第一端连接；

所述第一运算放大器的同相输入端与所述电感的第二端连接；

所述第一运算放大器的输出端与所述第一电阻的第二端以及所述比较电路的第一输入端连接。

可选地，所述比较电路包括：第二运算放大器；

所述第二运算放大器的反相输入端与所述放大电路的输出端连接；

所述第二运算放大器的同相输入端与所述恒压电路的输出端连接；

所述第二运算放大器的输出端与所述处理器连接。

可选地，所述比较电路还包括：第一电源和第二电阻；

所述第一电源的输出端与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端与所述第二运算放大器的输出端以及所述处理器连接。

可选地，所述恒压电路包括：第二电源、第三电阻和第四电阻；

所述第二电源的输出端与所述第三电阻的第一端连接；

所述第三电阻的第二端与所述第四电阻的第一端以及所述比较电路的第二输入端连接；

所述第四电阻的第二端接地。

可选地，所述第二电源为恒压电源。

可选地，所述速度测量电路还包括：滤波电路，用于对所述电感产生的感应电压进行滤波处理；

所述滤波电路的第一端与所述电感的第一端以及所述放大电路的第一输入端连接，所述滤波电路的第二端与所述放大电路的输出端以及所述比较电路的第一输入端连接。

可选地，所述滤波电路包括：第五电阻和第一电容；

所述第五电阻的第一端与所述电感的第一端以及所述放大电路的第一输入端连接，所述第五电阻的第二端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端与所述放大电路的输出端以及所述比较电路的第一输入端连接。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的另一个技术方案是：提供一种电机，包括磁环，以及以上所述的速度测量电路。

本实用新型实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型实施例提供一种速度测量电路及电机，该速度测量电路包括电感、放大电路、比较电路、恒压电路和处理器，电感靠近电机的磁环设置，放大电路的第一输入端与电感的第一端连接，放大电路的第二输入端与电感的第二端连接，放大电路的输出端与比较电路的第一输入端连接，恒压电路的输出端与比较电路的第二输入端连接，比较电路的输出端与处理器连接。在该速度测量电路中，通过放大电路对电感在磁环的磁场中产生的感应电压进行放大后，向比较电路输入放大的感应电压，以使比较电路根据放大的感应电压和恒压电路输入的恒定的参考电压得到方波信号，进而使得处理器能够根据方波信号的周期确定电机的转速，基于此，即使电感在电机磁环的磁场强度较小时产生较小的感应电压，也能够通过放大电路放大后，被比较电路采集到，亦即，该速度测量电路在电机磁环的磁场强度较小时也能够产生与电机转速相关的方波信号，灵敏度较高。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本实用新型实施例提供的一种电机的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的感应电压和方波信号的波形图；

图3是本实用新型实施例提供的一种速度测量电路的电路连接图；

图4是本实用新型另一实施例提供的一种速度测量电路的电路连接图；

图5是本实用新型另一实施例提供的一种速度测量电路的电路连接图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型提供了一种速度测量电路，该速度测量电路应用于电机，以对电机的转速进行测量。在该速度测量电路中，即使电感在电机磁环的磁场强度较小时产生较小的感应电压，也能够通过放大电路放大后，被比较电路采集到，使得速度测量电路在电机磁环的磁场强度较小时也能够产生与电机转速相关的方波信号，灵敏度较高。

下面，将通过具体实施例对本实用新型进行阐述。

请参阅图1，是本实用新型实施例提供的一种电机的结构示意图，该电机包括：磁环100和速度测量电路200，该速度测量电路200靠近磁环100设置。

其中，磁环100随着电机的转动而转动，电机转速越大，磁环100的转速也越大，因此，速度测量电路200能够根据磁环100的转速确定电机的转速。

在磁环100转动过程中，磁环100会产生周期性变化的磁场，磁环100转动速度越大，所产生的磁场周期性变化越快。

速度测量电路200则包括：电感L1、放大电路210、比较电路220、恒压电路230和处理器240，放大电路210的第一输入端与电感L1的第一端连接，放大电路210的第二输入端与电感L1的第二端连接，放大电路210的输出端与比较电路220的第一输入端连接，恒压电路230的输出端与比较电路220的第二输入端连接，比较电路230的输出端与处理器240连接。其中，速度测量电路200通过电感L1靠近磁环100设置，亦即，电感L1靠近电机的磁环100设置。

当电感L1靠近电机的磁环100设置时，电感L1能够在磁环100的磁场中产生感应电压。由于磁环100产生的磁场为周期性变化的磁场，因此，电感L1在磁环100的磁场中产生的感应电压也为周期性变化的电压。在本实用新型实施例中，该感应电压为正弦变化的电压。

其中，磁环100的磁场周期性变化越快，电感L1产生的感应电压周期性变化越快，亦即，电感L1产生的感应电压周期越短，因此，能够利用感应电压的周期确定磁环100的转速，进而确定电机的转速。可以理解的是，能够根据周期确定频率后，根据频率来计算转速。

具体地，电感L1在磁环100的磁场中产生感应电压后，放大电路210对电感L1产生的感应电压进行放大处理，并向比较电路220输入放大的感应电压，同时，恒压电路230向比较电路220输入恒定的参考电压，此时，比较电路220根据放大电路210输入的放大的感应电压和恒压电路230输入的恒定的参考电压形成方波信号，并向处理器240输出方波信号，以使处理器240根据方波信号的周期确定电机的转速。

其中，比较电路220根据放大电路210输入的放大的感应电压和恒压电路230输入的恒定的参考电压形成方波信号，并向处理器240输出方波信号，具体包括：若放大的感应电压大于或等于参考电压，则比较电路220向处理器240输出高电平信号，若放大的感应电压小于参考电压，则比较电路220向处理器240输出低电平信号(如图2所示)。

其中，参考电压为电机最低转速对应的放大的感应电压峰值的二分之一，该参考电压能够对电机最低转速时产生的放大的感应电压进行信号翻转，形成方波信号，亦即，通过该参考电压，即使电机的转速为最低转速，比较电路也能够输出与电机转速相关的方波信号。基于此，比较电路220输出的方波信号能够用于确定包括电机最低转速在内的电机的所有转速，灵敏度较高。

通过该速度测量电路200，即使电感L1在电机磁环的磁场强度较小时产生较小的感应电压，也能够通过放大电路210放大后，被比较电路220采集到，使得速度测量电路200在电机磁环的磁场强度较小时也能够产生与电机转速相关的方波信号，灵敏度较高。

进一步地，请参阅图3，在一些实施例中，放大电路210包括：第一运算放大器U1和第一电阻R1。

第一运算放大器U1的反相输入端与电感L1的第一端以及第一电阻R1的第一端连接；

第一运算放大器U1的同相输入端与电感L1的第二端连接；

第一运算放大器U1的输出端与第一电阻R1的第二端以及比较电路220的第一输入端连接。

比较电路220包括：第二运算放大器U2。

第二运算放大器U2的反相输入端与放大电路210的输出端连接，亦即，该第二运算放大器U2的反相输入端与第一运算放大器U1的输出端连接；

第二运算放大器U2的同相输入端与恒压电路230的输出端连接；

第二运算放大器U2的输出端与处理器240连接。

恒压电路230则包括：第二电源231、第三电阻R3和第四电阻R4。

第二电源231的输出端与第三电阻R3的第一端连接；

第三电阻R3的第二端与第四电阻R4的第一端以及比较电路220的第二输入端连接；

第四电阻R4的第二端接地。

其中，第三电阻R3的第二端与比较电路220的第二输入端连接，亦即，第三电阻R3的第二端与第二运算放大器U2的同相输入端连接。

为了使恒压电路230输出恒定的参考电压，该第二电源231为恒压电源，并且经过第四电阻R4和第五电阻R5分压后，从第四电阻R4的第二端输出的参考电压为电机最低转速对应的放大的感应电压峰值的二分之一。

处理器240则可以为通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编辑门阵列(FPGA)或者单片机等。优选地，在本实用新型实施例中，该处理器240为单片机。

可以理解的是，在一些可替代实施例中，放大电路210、比较电路220以及恒压电路230分别可以使用其他电路结构进行替换，在此不做具体限制。

进一步地，请参阅图4，在一些实施例中，比较电路220还包括：第一电源221和第二电阻R2。

第一电源221的输出端与第二电阻R2的第一端连接，第二电阻R2的第二端与第二运算放大器U2的输出端以及处理器240连接。

其中，第二电阻R2在比较电路220中为上拉电阻。

进一步地，请参阅图5，在一些实施例中，为了得到准确的感应电压，该速度测量电路200还包括：滤波电路250。

该滤波电路250的第一端与电感L1的第一端以及放大电路210的第一输入端连接，该滤波电路250的第二端与放大电路210的输出端以及比较电路220的第一输入端连接。

该滤波电路250用于对电感L1产生的感应电压进行滤波处理，以滤除干扰信号。

具体地，滤波电路250的第一端与电感L1的第一端、第一运算放大器U1的反相输入端以及第一电阻R1的第一端连接，滤波电路250的第二端与第一运算放大器U1的输出端、第一电阻R1的第二端以及第二运算放大器U2的反相输入端连接。

在本实用新型实施例中，该滤波电路250具体包括：第五电阻R5和第一电容C1。

第五电阻R5的第一端与电感L1的第一端、第一运算放大器U1的反相输入端以及第一电阻R1的第一端连接，第五电阻R5的第二端与第一电容C1的第一端连接，第一电容C1的第二端与第一运算放大器U1的输出端、第一电阻R1的第二端以及第二运算放大器U2的反相输入端连接。

本实用新型实施例提供的一种速度测量电路，通过放大电路对电感在磁环的磁场中产生的感应电压进行放大后，向比较电路输入放大的感应电压，以使比较电路根据放大的感应电压和恒压电路输入的恒定的参考电压得到方波信号，进而使得处理器能够根据方波信号的周期确定电机的转速，基于此，即使电感在电机磁环的磁场强度较小时产生较小的感应电压，也能够通过放大电路放大后，被比较电路采集到，使得速度测量电路在电机磁环的磁场强度较小时也能够产生与电机转速相关的方波信号，灵敏度较高。

需要说明的是，本实用新型的说明书及其附图中给出了本实用新型的较佳的实施例，但是，本实用新型可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本实用新型内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本实用新型说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种速度测量电路，应用于电机，其特征在于，所述速度测量电路包括：电感、放大电路、比较电路、恒压电路和处理器；

所述电感用于靠近所述电机的磁环设置，所述放大电路的第一输入端与所述电感的第一端连接，所述放大电路的第二输入端与所述电感的第二端连接，所述放大电路的输出端与所述比较电路的第一输入端连接，所述恒压电路的输出端与所述比较电路的第二输入端连接，所述比较电路的输出端与所述处理器连接；

所述电感用于在所述磁环的磁场中产生感应电压；

所述放大电路用于对所述电感产生的感应电压进行放大处理，并向所述比较电路输入放大的感应电压；

所述恒压电路用于向所述比较电路输入恒定的参考电压；

所述比较电路用于在所述放大的感应电压大于或等于所述参考电压时，向所述处理器输出高电平信号，在所述放大的感应电压小于所述参考电压时，向所述处理器输出低电平信号，形成方波信号；

所述处理器则用于根据所述方波信号的周期确定所述电机的转速。

2.根据权利要求1所述的速度测量电路，其特征在于，所述放大电路包括：第一运算放大器和第一电阻；

所述第一运算放大器的反相输入端与所述电感的第一端以及所述第一电阻的第一端连接；

所述第一运算放大器的同相输入端与所述电感的第二端连接；

所述第一运算放大器的输出端与所述第一电阻的第二端以及所述比较电路的第一输入端连接。

3.根据权利要求1所述的速度测量电路，其特征在于，所述比较电路包括：第二运算放大器；

所述第二运算放大器的反相输入端与所述放大电路的输出端连接；

所述第二运算放大器的同相输入端与所述恒压电路的输出端连接；

所述第二运算放大器的输出端与所述处理器连接。

4.根据权利要求3所述的速度测量电路，其特征在于，所述比较电路还包括：第一电源和第二电阻；

所述第一电源的输出端与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端与所述第二运算放大器的输出端以及所述处理器连接。

5.根据权利要求1所述的速度测量电路，其特征在于，所述恒压电路包括：第二电源、第三电阻和第四电阻；

所述第二电源的输出端与所述第三电阻的第一端连接；

所述第三电阻的第二端与所述第四电阻的第一端以及所述比较电路的第二输入端连接；

所述第四电阻的第二端接地。

6.根据权利要求5所述的速度测量电路，其特征在于，所述第二电源为恒压电源。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的速度测量电路，其特征在于，所述速度测量电路还包括：滤波电路，用于对所述电感产生的感应电压进行滤波处理；

所述滤波电路的第一端与所述电感的第一端以及所述放大电路的第一输入端连接，所述滤波电路的第二端与所述放大电路的输出端以及所述比较电路的第一输入端连接。

8.根据权利要求7所述的速度测量电路，其特征在于，所述滤波电路包括：第五电阻和第一电容；

所述第五电阻的第一端与所述电感的第一端以及所述放大电路的第一输入端连接，所述第五电阻的第二端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端与所述放大电路的输出端以及所述比较电路的第一输入端连接。

9.一种电机，其特征在于，包括磁环，以及如权利要求1至8中任一项所述的速度测量电路。

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