直流电机稳速控制电路、稳速控制方法及割草机技术

本发明专利技术揭示了直流电机稳速控制电路、稳速控制方法及割草机。本发明专利技术直流电机稳速控制电路，包括：电机转速检测模块、电机稳速控制模块、单片机控制模块；电机转速检测模块时时检测电机电枢两端的电压信号、流经电机电枢的电流信号，并输入到单片机控制模块；单片机控制模块接收所述电压信号、电流信号，得出直流电机转速电动势耗量及转速，并与单片机控制模块预设电动势耗量及转速进行比较，根据比较结果输出直流电机电枢两端电压调控信号；电机稳速控制模块获取所述直流电机电枢两端调控信号调控电机电枢两端的电压，进而调控电机转速。本发明专利技术提供的直流电机稳速控制电路降低了电路总能耗，提高了电池有效工作效率。

DC motor speed stabilizing control circuit, speed stabilizing control method and mower

The invention discloses a DC motor steady speed control circuit, a speed stabilizing control method and a lawn mower. The invention of DC motor speed control circuit, including: the speed control motor speed detection module, motor module, MCU control module; motor speed detection module monitoring the current signal and voltage signal, the armature through the motor armature, and input to the control module monolithic machine; SCM control module receives the signal of voltage and current DC motor speed signal, the electric potential of consumption and speed, and with the MCU control module compares the amount of consumption of preset electromotive force and speed, according to the output of DC motor armature voltage control signal comparison result; the speed control motor module obtains the voltage across the DC motor armature control signals control the armature, and control motor speed. The steady speed control circuit of the DC motor provided by the invention reduces the total energy consumption of the circuit and improves the effective working efficiency of the battery.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到电机控制技术，特别是涉及直流电机稳速控制电路、稳速控制方法及割草机。
技术介绍
现代工业生产中电机分为交流电机和直流电机，而直流电机能够在较大范围内调速，因此直流电机应用依然广泛。现有的割草机电机多为直流电机，直流电机通过两个磁场的相互作用产生旋转。现有割草机为使电机转速稳定于设定值，常用的控制电路为电机内部装有能感应磁场的霍尔传感器，霍尔传感器中流过的霍尔元件电流同电机转速偏差成比例的力矩，作为速度闭合回路控制，同时也作为速度检测控制器件，但带有霍尔传感器的电路会引起电量的额外损耗，降低了工具的有效工作效率。因此现有技术还有待改进。
技术实现思路
本专利技术的主要目的为提供电机稳速控制电路，旨在解决使用霍尔传感器的电机稳速控制电路电量损耗高，电池有效工作效率低的问题。本专利技术提供了一种直流电机稳速控制电路，包括：电机转速检测模块、电机稳速控制模块、单片机控制模块；所述的电机转速检测模块、电机稳速控制模块分别与单片机控制模块相连；所述电机转速检测模块包括直流电机电枢两端电压检测单元、取样电阻单元、电流检测单元，时时检测电机电枢两端的电压信号、流经电机电枢的电流信号，并将所述电压信号、电流信号输入到单片机控制模块；所述单片机控制模块接收电机转速检测模块输入的所述电压信号、电流信号，并经单片机控制模块控制程序得出直流电机转速电动势耗量及转速，并将所述电动势耗量及转速与单片机控制模块预设电动势耗量及转速进行比较，根据比较结果输出直流电机电枢两端电压调控信号；所述电机稳速控制模块获取所述直流电机电枢两端调控信号调控电机电枢两端的电压，进而调控电机转速。优选地，所述电机转速检测模块中的直流电机电枢两端电压检测单元、电流检测单元通过两个AD转换口分别与单片机控制模块相连。优选地，所述电机稳速控制模块包括电压调控信号输出单元、开关电路单元；所述开关电路单元串联于电机回路；所述电压调控信号输出单元输出调控信号，驱动开关电路单元调控电机电枢两端的电压。优选地，所述电压调控信号输出单元为PWM输出单元，所述PWM输出单元与单片机控制模块、开关电路单元相连，输出PWM方波调控信号。优选地，所述开关电路单元为N-MOS管，N-MOS管接收PWM输出单元输出的PWM方波调控信号，并根据PWM方波调控信号驱动开关连接件以调控电机电枢两端的电压。本专利技术还提供了一种通过检测直流电机两端电压实现电机稳速调节的方法，包括：单片机控制模块通过AD转换口时时接收电机转速检测模块输入的电机电枢两端电压信号、流经电机电枢的电流信号；单片机控制模块接收电机转速检测模块输入的所述电压信号、电流信号，并经单片机控制模块控制程序得出直流电机转速电动势耗量及转速，并将所述电动势耗量及转速与单片机控制模块预设电动势耗量及转速进行比较，根据比较结果输出直流电机电枢两端电压调控信号；单片机控制模块向电机稳速控制模块输出所述直流电机电枢两端电压调控信号，并驱动电机稳速控制模块中的开关电路单元，调控电机电枢两端电压，进而调控电机转速趋于稳定。优选地，在所述单片机控制模块通过AD转换口时时接收电机转速检测模块输入的电机电枢两端电压信号、流经电机电枢的电流信号之前，还包括：转速表检测电机转速，并记录转速对应的电机电枢两端的电压值，依据直流电机特性方程得到电机转速电动势耗量；将所述电机转速电动势耗量及转速为参考值预设于单片机控制模块内。优选地，在所述转速表检测电机转速，并记录转速对应的电机电枢两端的电压值，依据直流电机特性方程得到电机转速电动势耗量；将所述电机转速电动势耗量及转速为参考值预设于单片机控制模块内之前，还包括：根据欧姆定律，检测直流电机处于停止运转状态下的直流电机空载内阻。本专利技术还提供了一种割草机，割草机的直流电机稳速控制电路为上述的直流电机稳速控制电路。优选地，所述供电电源为锂离子电池模组、镍氢电池模组以及铅蓄电池中的一种。本专利技术有益效果：本专利技术的电机稳速电路，电机转速检测模块中省去了常用的测速元件霍尔传感器，可以根据负载阻力的大小进行相应的转速变化调控，降低了电路复杂度，降低了电路总能耗，提高了电池有效工作效率，延长了电池的使用寿命；同时本专利技术的稳速电路可兼容所有型号的直流电机，制作工艺简单、方便、快捷、性价比高。附图说明图1本专利技术一实施例中直流电机稳速控制电路模块示意图；图2本专利技术一实施例中直流电机稳速控制电路整体模块示意图；图3本专利技术一实施例中通过检测直流电机两端电压实现电机稳速调节的方法流程；图4本专利技术一实施例中通过检测直流电机两端电压实现电机稳速调节的全部流程；图5本专利技术一实施例中省略霍尔传感器的直流电机稳速控制电路示意图；图6本专利技术一实施例中割草机的直流电机稳速控制电路模块示意图。本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。参照图1，本专利技术一实施例提供的直流电机稳速控制电路，包括：单片机控制模块20、电机转速检测模块21、电机稳速控制模块22；所述的电机转速检测模块21、电机稳速控制模块22分别与单片机控制模块20相连；所述电机转速检测模块21包括直流电机电枢两端电压检测单元2、取样电阻单元11、电流检测单元9，时时检测电机电枢两端的电压信号、流经电机电枢的电流信号，并将所述电压信号、电流信号输入到单片机控制模块20；所述单片机控制模块20接收电机转速检测模块21输入的所述电压信号、电流信号，并经单片机控制模块20的控制程序得出直流电机转速电动势耗量Ea及转速n，并将所述电动势耗量Ea及转速n与单片机控制模块20预设电动势耗量Ea`及转速n`进行比较，根据比较结果输出直流电机电枢两端电压调控信号；所述电机稳速控制模块22获取所述直流电机电枢两端调控信号调控电机电枢两端的电压，进而调控电机转速。电机转速检测模块21中省却了直流电机中常用的高耗能测速部件霍尔传感器，而通过直接检测直流电机电枢两端的电压值，然后依据直流电机特性方程间接测得电机转速。节省了使用霍尔传感器测速引起的额外电量损耗，提高了电机电源的有效工作效率。本专利技术实施例根据直流电动机转速特性，其转速电动势耗量公式：Ea＝CenΦ，其中，Φ为磁通量，Ce直流电机常数，n为电动机转速，Ea为一定转速下直流电动机转动电动势耗量。结合直流电动机电枢两端电压方程：U＝Ea+RaIa，可得n＝Ea/CeΦ＝U/CeΦ-RaIa/CeΦ，即直流电动机转速特性曲线为一斜率为Ra/CeΦ的直线，其中，U为直流电机电枢两端电压，Ra电机空载内阻，Ia为流经直流电机电枢的电流。所以直流电机电枢两端电压与其转速有对应的关联方式，可通过直接检测直流电机电枢两端的电压值，间接测得电机转速。本专利技术实施例依据上述理论布局了省却霍尔传感器的直流电机测速模块，相应改变单片机控制模块中的数据处理模式，使得本专利技术实施例在省却高耗能霍尔传感器的前提下，依然实现了对直流电动机的稳速控制，极大的提高了直流电机电源的有效工作效率，节省了电能资源。本专利技术实施例中所述单片机控制模块20是系统控制命令的处理模块，是系统的控制核心。单片机控制模块20负责接收电机转速检测模块21输入的直流电机电枢两端电压U、流经本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流电机稳速控制电路，其特征在于，包括：电机转速检测模块、电机稳速控制模块、单片机控制模块；所述的电机转速检测模块、电机稳速控制模块分别与单片机控制模块相连；所述电机转速检测模块包括直流电机电枢两端电压检测单元、取样电阻单元、电流检测单元，时时检测电机电枢两端的电压信号、流经电机电枢的电流信号，并将所述电压信号、电流信号输入到单片机控制模块；所述单片机控制模块接收电机转速检测模块输入的所述电压信号、电流信号，并经单片机控制模块控制程序得出直流电机转速电动势耗量及转速，并将所述电动势耗量及转速与单片机控制模块预设电动势耗量及转速进行比较，根据比较结果输出直流电机电枢两端电压调控信号；所述电机稳速控制模块获取所述直流电机电枢两端调控信号调控电机电枢两端的电压，进而调控电机转速。

【技术特征摘要】
1.一种直流电机稳速控制电路，其特征在于，包括：电机转速检测模块、电机稳速控制模块、单片机控制模块；所述的电机转速检测模块、电机稳速控制模块分别与单片机控制模块相连；所述电机转速检测模块包括直流电机电枢两端电压检测单元、取样电阻单元、电流检测单元，时时检测电机电枢两端的电压信号、流经电机电枢的电流信号，并将所述电压信号、电流信号输入到单片机控制模块；所述单片机控制模块接收电机转速检测模块输入的所述电压信号、电流信号，并经单片机控制模块控制程序得出直流电机转速电动势耗量及转速，并将所述电动势耗量及转速与单片机控制模块预设电动势耗量及转速进行比较，根据比较结果输出直流电机电枢两端电压调控信号；所述电机稳速控制模块获取所述直流电机电枢两端调控信号调控电机电枢两端的电压，进而调控电机转速。2.根据权利要求1所述的直流电机控制电路，其特征在于，所述电机转速检测模块中的直流电机电枢两端电压检测单元、电流检测单元通过两个AD转换口分别与单片机控制模块相连。3.根据权利要求1所述的直流电机控制电路，其特征在于，所述电机稳速控制模块包括电压调控信号输出单元、开关电路单元；所述开关电路单元串联于电机回路；所述电压调控信号输出单元输出调控信号，驱动开关电路单元调控电机电枢两端的电压。4.根据权利要求3所述的直流电机控制电路，其特征在于，所述电压调控信号输出单元为PWM输出单元，所述PWM输出单元与单片机控制模块、开关电路单元相连，输出PWM方波调控信号。5.根据权利要求4所述的直流电机控制电路，其特征在于，所述开关电路单元为N-MOS管，N-MOS管接收PWM输出单元输出的PWM方波调控信号，并根据PWM方波调控信号驱动开关连接件以调控电机电枢两端的电压。6.一种通过检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：林浩镪，袁唯，李武岐，杨亭亭，
申请(专利权)人：欣旺达电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44