直流電機調速控制系統及其速度檢測方法技術方案

本發明專利技術提供了一種直流電機調速控制系統，包括：有刷直流電機，設置在輪椅上；電源，對有刷直流電機供電；電流?電壓轉換器，與有刷直流電機連接，用于將流經有刷直流電機的脈動電流轉換成脈動電壓；濾波放大電路，與電流?電壓轉換器連接，用于對脈動電壓濾波并放大；整形器，與濾波放大電路，用于將經過濾波并放大的脈動電壓進行整形成方波；微處理器，具有測速單元以及調速單元，測速單元與整形器連接，用于捕捉方波得到脈動頻率，基于該脈動頻率根據預定規則計算有刷直流電機的轉速；調速單元與有刷直流電機連接，用于調節有刷直流電機的轉速進而調節輪椅的行駛速度。本發明專利技術還提供了一種用在上述直流電機調速控制系統的速度檢測方法。

DC motor speed regulating control system and speed detecting method thereof

The invention provides a DC motor speed control system, including: the brushless DC motor is arranged in a wheelchair; power of brush DC motor; current voltage converter, and a brushless DC motor is connected to the pulsating current will flow through the brushless DC motor is converted into voltage ripple; filter amplifier circuit, connected with the current voltage converter, and for amplification of the voltage ripple filter; shaper, and filter amplifier for voltage ripple through the filter and amplification shaping into square wave; microprocessor with speed measuring unit and control unit, the speed measuring unit is connected with the shaper, get used to capture square wave pulsating frequency, the the pulsation frequency calculation of brushless DC motor speed according to a predetermined rule based on the control unit; and a brushless DC motor is connected for regulating DC power The speed of the machine is adjusted to adjust the running speed of the wheelchair. The invention also provides a speed detection method used in the DC motor speed regulating control system.

【技術實現步驟摘要】
直流電機調速控制系統及其速度檢測方法
本專利技術涉及一種直流電機調速控制系統及其速度檢測方法。
技術介紹
在直流電機調速控制系統中，一般采用轉速閉環控制的方法來提高系統的靜態性能和動態性能。速度閉環的前提是速度的檢測，目前檢測速度的方法主要是采用離心式轉速表、閃光測速儀、光電數字轉速表等實現。離心式轉速表主要是離心器、變速器以及指示度盤等部分組成，其中離心器大部分采用的是帶有重錘結構的。在速度檢測過程中，不僅重錘容易受到地面顛簸的影響，導致檢測的速度存在一定誤差；而且指示度盤的刻度不均勻也會導致速度的顯示與讀取不準；閃光測速儀是根據儀器的閃光頻率與被測物的轉動頻率相等時，閃光頻率即為被測物的轉速，但是當儀器的光源被阻擋時，會影響測速的精度；光電數字轉速表是采用光電敏感元件，測量并顯示轉速的儀表。然而當天氣不好時，會影響光電敏感元件的工作準確性，導致速度檢測的誤差。另外，這些檢測裝置大都需要固定在專門的位置上，屬于額外的安裝在輪椅上的速度檢測裝置，這樣不僅增加了生產成本，而且也加大了輪椅的結構復雜程度，給使用者帶來了負擔。
技術實現思路
本專利技術是為了解決上述問題而進行的，目的在于提供直流電機調速控制系統及其速度檢測方法。本專利技術提供了一種直流電機調速控制系統，具有這樣的特征，包括：有刷直流電機，設置在輪椅上，用于驅動輪椅；電源，對有刷直流電機進行供電；電流-電壓轉換器，與有刷直流電機連接，用于將流經有刷直流電機的脈動電流轉換成脈動電壓；濾波放大電路，與電流-電壓轉換器連接，用于對脈動電壓進行濾波并放大；整形器，與濾波放大電路，用于將經過濾波并放大的脈動電壓進行整形成方波；微處理器，具有測速單元以及調速單元，測速單元與整形器連接，用于捕捉方波得到脈動頻率，基于該脈動頻率根據預定規則計算有刷直流電機的轉速；調速單元與有刷直流電機連接，用于調節有刷直流電機的轉速進而調節輪椅的行駛速度。本專利技術提供了一種直流電機調速控制系統，還可以具有這樣的特征，包括：其中，電流-電壓轉換器為電阻、電流互感器以及霍爾元件中的任意一種。本專利技術提供了一種直流電機調速控制系統，還可以具有這樣的特征，包括：其中，預定規則為：其中，fn為電流的脈動頻率，n為有刷直流電機的轉速，k為有刷直流電機的換向片數，p為有刷直流電機的磁極對數，c為與換向片數k的奇偶性有關的系數，k為偶數時c＝1，k為奇數是c＝2。本專利技術還提供了在上述直流電機調速控制系統中的速度檢測方法，具有這樣的特征，包括：采用電流-電壓轉換器將流經有刷直流電機的脈動電流轉換成脈動電壓；采用濾波放大電路對脈動電壓進行濾波處理并放大；采用整形器對經過濾波處理并放大的脈動電壓整形成方波；采用微處理器對方波進行捕捉，得到脈動頻率；以及采用微處理器基于該脈動頻率根據預定規則計算得到有刷直流電機的轉速。專利技術的作用與效果根據本專利技術所涉及的直流電機調速控制系統及其速度檢測方法，因為在直流電機調速控制系統中設置了電流-電壓轉換器、濾波放大電路以及微處理器，提取到有刷直流電機的脈動頻率，即可實時檢測輪椅的轉速，并對其進行調節，所以，本專利技術的直流電機調速控制系統，不僅降低了輪椅的生產成本，減小了輪椅的復雜程度，而且本專利技術的直流電機調速控制系統的檢測速度方法是設置在微處理器調速控制系統內的電路上，這樣設置不會因為受到振動、路況或者天氣的影響而導致速度檢測的偏差，可以實時準確的檢測到輪椅的行駛電機的轉速，提高了速度檢測的準確性。附圖說明圖1是本專利技術的實施例中直流電機調速控制系統的結構示意圖；圖2是本專利技術的實施例中濾波放大電路及整形器的的電路圖。具體實施方式為了使本專利技術實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，以下實施例結合附圖對本專利技術基于輪椅的直流電機調速控制系統及其速度檢測方法作具體闡述。圖1是本專利技術的實施例中直流電機調速控制系統的結構示意圖。如圖1所示，直流電機調速控制系統100包括電源10、有刷直流電機20、電流-電壓轉換器30、濾波放大電路40、整形器50以及微處理器60。電源10用于向有刷直流電機20供電。有刷直流電機20包括電刷以及換向器，電源10通過電刷將直流電壓引入換向器，換向器在有刷直流電機20旋轉過程中，將外加直流電壓以及直流電流轉換成交流電勢與交流電流，在供電回路中產生脈動電流。電流-電壓轉換器30與換向器連接，用于采集脈動電流，將脈動電流轉換成脈動電壓。電流-電壓轉換器30為電阻、電流互感器以及霍爾元件中的任意一種。在本實施例中，電流-電壓轉換器30采用的是電流互感器。圖2是本專利技術的實施例中濾波放大電路及整形器的的電路圖。如圖2所示，濾波放大電路40與電流-電壓轉換器30連接，用于對脈動電壓進行濾波處理并放大。濾波放大電路40包含第一濾波放大單元41以及第二濾波放大單元42。第一濾波放大單元41由電容C5、電阻R10、第一運算放大器、電阻R8、反饋電阻R2、電阻R12以及電容C7組成。電容C5的一端與電流互感器連接，另一端接電阻R10，電阻R10的另一端接第一運算放大器的輸入端正極，第一運算放大器的輸入端負極接電阻R8，電阻R8的另一端接地。第一運算放大器的輸出端接反饋電阻R2，反饋電阻R2的另一端接第一運算放大器的輸入端負極。其中，電阻R12的一端與電阻R10接于電容C5的同一側，另一端接地。電容C7一端接第一運算放大器的輸入端正極，另一端接地。在本實施例中，電阻R8以及反饋電阻R2的阻值選取遵循的關系，其中，AV為放大倍數，在實際應用中，可以根據使用者的放大需求對R2以及R8的阻值進行調整。第二濾波放大單元42由電容C4、電阻R9、第二運算放大器、電阻R7、反饋電阻R1、電阻R11以及電容C6組成。電容C4的一端與第一運算放大器的輸出端連接，另一端接電阻R9，電阻R9的另一端接第二運算放大器的輸入端正極，第二運算放大器的輸入端負極接電阻R7，電阻R7的另一端接地。第二運算放大器的輸出端接反饋電阻R1，反饋電阻R1的另一端接第二運算放大器的輸入端負極。其中，電阻R11的一端與電阻R9接于電容C4的同一側，另一端接地。電容C6一端接第二運算放大器的輸入端正極，另一端接地。在本實施例中，電阻R7以及反饋電阻R1的阻值選取遵循的關系，其中，AV為放大倍數，在實際應用中，可以根據使用者的放大需求對R1以及R7的阻值進行調整。整形器50與濾波放大電路40，用于經經過濾波處理并放大的脈動電壓進行整形成方波。整形器為一個反相器，反相器的一端與第二運算放大器的輸出端連接，另一端與微處理器60連接。在本實施例中，脈動電壓整形成的方波的幅值為3.3V。微處理器60具有測速單元61與調速單元62。測速單元61為脈沖捕捉段，與反相器連接，用于捕捉方波得到脈動電流的脈動頻率。基于該脈動頻率根據預定規則計算有刷直流電機20的轉速。預定規則為：其中，fn為電流的脈動頻率，n為有刷直流電機的轉速，k為有刷直流電機的換向片數，p為有刷直流電機的磁極對數，c為與換向片數k的奇偶性有關的系數，k為偶數時c＝1，k為奇數是c＝2。調速單元62與有刷直流電機20連接，用于調節有刷直流電機20的轉速。直流電機調速控制系統100的速度檢測方法包括以下步驟：步驟一，電源10驅動有刷直流電機20下進行旋轉工作，電本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種直流電機調速控制系統，用于實時調節輪椅的行駛速度，其特征在于，包括：有刷直流電機，設置在所述輪椅上，用于驅動所述輪椅；電源，對所述有刷直流電機進行供電；電流?電壓轉換器，與所述有刷直流電機連接，用于將流經所述有刷直流電機的脈動電流轉換成脈動電壓；濾波放大電路，與所述電流?電壓轉換器連接，用于對所述脈動電壓進行濾波并放大；整形器，與所述濾波放大電路，用于將經過濾波并放大的所述脈動電壓進行整形成方波；微處理器，具有測速單元以及調速單元，所述測速單元與所述整形器連接，用于捕捉所述方波得到脈動頻率，基于該脈動頻率根據預定規則計算所述有刷直流電機的轉速；所述調速單元與所述有刷直流電機連接，用于調節所述有刷直流電機的轉速進而調節所述輪椅的行駛速度。

【技術特征摘要】
1.一種直流電機調速控制系統，用于實時調節輪椅的行駛速度，其特征在于，包括：有刷直流電機，設置在所述輪椅上，用于驅動所述輪椅；電源，對所述有刷直流電機進行供電；電流-電壓轉換器，與所述有刷直流電機連接，用于將流經所述有刷直流電機的脈動電流轉換成脈動電壓；濾波放大電路，與所述電流-電壓轉換器連接，用于對所述脈動電壓進行濾波并放大；整形器，與所述濾波放大電路，用于將經過濾波并放大的所述脈動電壓進行整形成方波；微處理器，具有測速單元以及調速單元，所述測速單元與所述整形器連接，用于捕捉所述方波得到脈動頻率，基于該脈動頻率根據預定規則計算所述有刷直流電機的轉速；所述調速單元與所述有刷直流電機連接，用于調節所述有刷直流電機的轉速進而調節所述輪椅的行駛速度。2.根據權利要求1所述的直流電機調速控制系統，其特征在...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李文秀，胡杰，董祺，李新偉，喻洪流，張林靈，
申請(專利權)人：上海理工大學，
類型：發明
國別省市：上海,31