CN212845450U - 电机转速检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种电机转速检测装置，包括：电压探头，与电机电源线连接，用于采集电机三相电源线中任意两相电压信号；信号处理电路，与所述电压探头连接，用于接收并处理所述电压探头采集的电压信号，并输出具有高低电平形态的矩形波；MCU模块，与所述信号处理电路连接，用于接收所述信号处理电路输出的矩形波，并对所述矩形波进行处理计算出电机实时转速。通过设置电压探头、信号处理电路和MCU模块，将三相电源线中任意两相电压进行采集，信号处理电路对电压信号接收并处理，输出具有高低电平形态的矩形波，MCU模块对矩形波进行处理，计算出电机实时转速，具有便携性强，成本低，通用性强的优点。

Description

电机转速检测装置

技术领域

本实用新型属于电机转速检测领域，尤其涉及一种电机转速检测装置。

背景技术

目前，常用的电机转速检测方法有电流检测法和电压检测法。电流检测法：主要利用示波器和电流钳进行检测，将电流钳掐到电机三相(U/V/W)电源线中某一根线上，示波器通过读取电流数据后转换成转速显示在屏幕上，但使用该检测方法检测时，检测装置便携性差，使得成本较高。电压检测法：同时检测电机三相电源线的电流与电压，利用公式计算出实时转速，由于电机生产厂家不同，计算电机转速的算法不尽相同，特定工种的人员可通过进入软件特殊模式下可查看到实时转速，不同电器厂商进入特殊模式读取电机实时转速的方法不尽相同，同一电器厂商不同机型进入特殊模式读取电机实时转速的方法也不尽相同，方法复杂多样，通用性差，使得获取电机转速工作复杂，工作量大。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，

根据本公开的实施例，提供一种电机转速检测装置，包括：

电压探头，与电机电源线连接，用于采集电机三相电源线中任意两相电压信号；

信号处理电路，与所述电压探头连接，用于接收并处理所述电压探头采集的电压信号，并输出具有高低电平形态的矩形波；

MCU模块，与所述信号处理电路连接，用于接收所述信号处理电路输出的矩形波，并对所述矩形波进行处理计算出电机实时转速。

通过设置电压探头、信号处理电路和MCU模块，将三相电源线中任意两相电压进行采集，信号处理电路对电压信号接收并处理，输出具有高低电平形态的矩形波，MCU模块对矩形波进行处理，计算出电机实时转速，具有便携性强，成本低，通用性强，操作简单的优点。

根据本公开的实施例，所述信号处理电路包括：

分压电路，与所述电压探头连接，用于分压；

整流滤波电路，与所述分压电路连接，将电压信号进行整流滤波处理转化成正弦波；

光电隔离电路，与所述整流滤波电路连接；

过零检测电路，与所述光电隔离电路连接，且与所述光电隔离电路配合形成并输出具有高低电平形态的矩形波。

通过设置分压电路，降低电压，安全性好，设置整流滤波电路，能够形成正弦波，滤除高频信号，使得波形平滑，通过设置光电隔离电路和过零检测电路形成矩形波，结构简单，电路稳定可靠。

根据本公开的实施例，光电隔离电路包括光电耦合器，所述光电耦合器输入端与所述整流滤波电路连接，所述光电耦合器输出端与所述过零检测电路连接。

根据本公开的实施例，所述电压探头具有两个，两个电压探头与电机三相电源线中的任意两相连接。

根据本公开的实施例，所述分压电路包括第一电阻和第二电阻，第一电阻和第二电阻的一端分别与两个电压探头连接。

根据本公开的实施例，所述整流滤波电路包括第一电容、第三电阻和第二电容，所述第一电容、第三电阻和第二电容并联，所述第一电容的两端分别与第一电阻和第二电阻的另一端连接，所述第二电容的两端与所述光电耦合器的正输入端和负输入端连接。

根据本公开的实施例，所述过零检测电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一三极管、第二三极管、第一外部电源和第二外部电源，第一外部电源与光电耦合器的正输出端连接，光电耦合器的负输出端与第四电阻的一端连接，第四电阻的另一端与第五电阻的一端和第一三极管的基极连接，第五电阻的另一端和第一三极管的发射极与地端连接，第一三极管的集电极与第六电阻的一端和第二三极管的基极连接，第六电阻的另一端与第二外部电源和第七电阻的一端连接，第二三极管的发射极与地端连接，第二三极管的集电极与第七电阻的另一端连接。

根据本公开的实施例，所述过零检测电路包括滤波电路，所述滤波电路包括第三电容，所述第三电容并联在第二三极管的发射极与集电极之间。

根据本公开的实施例，所述MCU模块包括计数器。

根据本公开的实施例，还包括显示模组，所述显示模组包括数码管，MCU 控制数码管显示电机实时转速，结构简单可行，成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本公开实施方式电机转速检测装置的原理图；

图2是根据本公开实施方式电机转速检测装置工作的原理图；

图3是根据本公开实施方式信号处理电路的电路图；

图4是根据本公开实施方式信号处理电路的电路图；

图5是根据本公开实施方式转速计算的流程图。

以上各图中：电压探头1；信号处理电路2；分压电路21；整流滤波电路 22；光电隔离电路23；过零检测电路24；滤波电路241；接线端子3；MCU模块4；显示模组5。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本实用新型进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

下面参考图1-5描述本实用新型实施例的电机转速检测装置，图1是根据本公开实施方式电机转速检测装置的原理图。图2是根据本公开实施方式电机转速检测装置工作的原理图。

参考图1-图2，电机转速检测装置包括电压探头1，电压探头1具有两个，两电压探头1与电机三相电源线中的任意两相连接，用于采集电机三相电源线中任意两相的电压信号。

参考图1-图4，电机转速检测装置还包括信号处理电路2，信号处理电路2 与两电压探头1连接，用于接收并处理两电压探头1采集的电压信号，并输出具有高低电平形态的矩形波。

具体的，参考图4，信号处理电路2包括分压电路21，分压电路21与两电压探头1连接，用于接收电压探头1采集的电压信号，并对电压信号进行分压处理，可降低电压，安全性好，分压电路21包括第一电阻R102和第二电阻R103，其中，第一电阻R102和第二电阻R103的一端分别与两电压探头连接。

参考图4，信号处理电路2还包括整流滤波电路22，整流滤波电路22与分压电路21连接，将经过分压后的电压信号进行整流滤波处理转化成正弦波，整流滤波电路22包括第一电容C103、第三电阻R104和第二电容C104，第一电容C103、第三电阻R104和第二电容C104并联，第一电容C103的两端分别与第一电阻R102和第二电阻R103的另一端连接，第一电容C103、第三电阻R104 用于整流，第二电容C104用来滤波，能够滤除高频信号，使得波形平滑，第三电阻R104两端电压为正弦波。

参考图4，信号处理电路2还包括光电隔离电路23和过零检测电路24，光电隔离电路包括光电耦合器PQ101，光电耦合器的输入端与整流滤波电路23连接，光电耦合器的正输入端和负输入端与第二电容C104的两端连接，光电耦合器的输出端与过零检测电路24连接，过零检测电路24与光电隔离电路配合形成并输出具有高低电平形态的矩形波。

具体的，过零检测电路包括第四电阻R206、第五电阻R139、第六电阻R124、第七电阻R126、第一三极管Q106、第二三极管Q107、第一外部电源和第二外部电源，第一外部电源与光电耦合器PQ101的正输出端连接，光电耦合器PQ101 的负输出端与第四电阻R206的一端连接，第四电阻R206的另一端与第五电阻R139的一端和第一三极管Q106的基极连接，第五电阻R139的另一端和第一三极管Q106的发射极与地端连接，第一三极管Q106的集电极与第六电阻R124 的一端和第二三极管Q107的基极连接，第六电阻R124的另一端与第二外部电源和第七电阻R126的一端连接，第二三极管Q107的发射极与地端连接，第二三极管Q107的集电极与第七电阻R126的另一端连接。过零检测电路还可包括滤波电路241，滤波电路241包括第三电容C109，第三电容C109并联在第二三极管的发射极与集电极之间。

当正弦波由零点向正方向变化时，光电耦合器PQ101导通，过零检测电路的P20点形成高电平，当正弦波由零点向负方向变化时，光电耦合器PQ101关闭，P20点形成低电平，经过光电耦合器PQ101的反复导通与关闭，在P20点处形成具有高低电平形态的矩形波，结构简单，电路稳定可靠。

参考图1-图4，电机转速检测装置还包括接线端子3，接线端子3具有两个接线口，分别为P101和P102，两电压探头1分别与两接线口输入端连接，信号处理电路2分别与两接线口输出端连接，具体的，分压电路21与接线端子两接线口输出端连接，参考图3，两分压电阻R102、R103分别与接线端两接线口输出端连接。

参考图1-图2，电机转速检测装置还包括MCU模块4，MCU模块与信号处理电路连接，MCU模块用于接收信号处理电路输出的矩形波，并对矩形波进行处理计算出电机实时转速。通过设置电压探头、信号处理电路和MCU模块，将三相电源线中任意两相电压进行采集，进过信号处理电路形成具有高低电平形态的矩形波，MCU模块对矩形波进行处理，计算出电机实时转速，具有便携性强，成本低，通用性强的优点。

具体的，参考图5，矩形波在低电平向高电平变化时会产生上升沿信号，在高电平向低电平变化时会产生下降沿信号，MCU模块包括计数器，用于记录时间，计数器可为微秒级计数器，MCU模块捕捉到上升沿信号后启动内部计数器开始计数，MCU模块再捕捉到n次上升沿信号后，内部计数器停止计数，其中n可大于零的自然数，计数器累计记录时间为W，记录时间的单位为s，平均数为周期T，周期的单位为s，T＝W/n，电机实时电压频率F，电机实时电压频率的单位为Hz，F＝1/T＝n/W，其中，计数器可连续记录10次上升沿信号的间隔时间，电压频率F在本专利中特指电机三相电源中任意两相的电压频率，电机在不同转速下三相电源任意两相的电压频率值是不一样的，MCU模块通过检测该电源频率来计算电机实时转速，电机实时转速公式为：N＝60F/P，其中，N为电机实时转速，电机实时转速的单位为r/min，F为电机实时电压频率，P为电机极对数，电机极对数P为电机本体的固有属性，是一个确定值，选定特定的电机时，电机极对数即确定，计算方法简单，效率高，稳定性好。

需要说明的是，当然也可以是读取下降沿信号进行计算，或者读取占空比等方式来计算，只要能够计算出电压实时频率F即可。

电机转速检测装置还包括显示模组5，显示模组5与MCU模块4连接，显示模组5可包括数码管，MCU控制数码管显示电机实时转速，结构简单可行，成本低。

电机转速检测装置可以兼容所有使用电机的产品，包括但不限于洗衣机、风扇、风机、无人机、汽车、压缩机等。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电机转速检测装置，其特征在于，包括：

电压探头，与电机电源线连接，用于采集电机三相电源线中任意两相电压信号；

信号处理电路，与所述电压探头连接，用于接收并处理所述电压探头采集的电压信号，并输出具有高低电平形态的矩形波；

MCU模块，与所述信号处理电路连接，用于接收所述信号处理电路输出的矩形波，并对所述矩形波进行处理计算出电机实时转速。

2.根据权利要求1所述的电机转速检测装置，其特征在于，所述信号处理电路包括：

分压电路，与所述电压探头连接，用于分压；

整流滤波电路，与所述分压电路连接，将电压信号进行整流滤波处理转化成正弦波；

光电隔离电路，与所述整流滤波电路连接；

过零检测电路，与所述光电隔离电路连接，且与所述光电隔离电路配合形成并输出具有高低电平形态的矩形波。

3.根据权利要求2所述的电机转速检测装置，其特征在于，光电隔离电路包括光电耦合器，所述光电耦合器输入端与所述整流滤波电路连接，所述光电耦合器输出端与所述过零检测电路连接。

4.根据权利要求3所述的电机转速检测装置，其特征在于，所述电压探头具有两个，两个电压探头与电机三相电源线中的任意两相连接。

5.根据权利要求4所述的电机转速检测装置，其特征在于，所述分压电路包括第一电阻和第二电阻，第一电阻和第二电阻的一端分别与两个电压探头连接。

6.根据权利要求5所述的电机转速检测装置，其特征在于，所述整流滤波电路包括第一电容、第三电阻和第二电容，所述第一电容、第三电阻和第二电容并联，所述第一电容的两端分别与第一电阻和第二电阻的另一端连接，所述第二电容的两端与所述光电耦合器的正输入端和负输入端连接。

7.根据权利要求3所述的电机转速检测装置，其特征在于，所述过零检测电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一三极管、第二三极管、第一外部电源和第二外部电源，第一外部电源与光电耦合器的正输出端连接，光电耦合器的负输出端与第四电阻的一端连接，第四电阻的另一端与第五电阻的一端和第一三极管的基极连接，第五电阻的另一端和第一三极管的发射极与地端连接，第一三极管的集电极与第六电阻的一端和第二三极管的基极连接，第六电阻的另一端与第二外部电源和第七电阻的一端连接，第二三极管的发射极与地端连接，第二三极管的集电极与第七电阻的另一端连接。

8.根据权利要求7所述的电机转速检测装置，其特征在于，所述过零检测电路包括滤波电路，所述滤波电路包括第三电容，所述第三电容并联在第二三极管的发射极与集电极之间。

9.根据权利要求1所述的电机转速检测装置，其特征在于，所述MCU模块包括计数器。

10.根据权利要求1所述的电机转速检测装置，其特征在于，还包括显示模组，所述显示模组包括数码管，MCU控制数码管显示电机实时转速。

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