直流电机调速控制系统及其速度检测方法技术方案

本发明专利技术提供了一种直流电机调速控制系统，包括：有刷直流电机，设置在轮椅上；电源，对有刷直流电机供电；电流‑电压转换器，与有刷直流电机连接，用于将流经有刷直流电机的脉动电流转换成脉动电压；滤波放大电路，与电流‑电压转换器连接，用于对脉动电压滤波并放大；整形器，与滤波放大电路，用于将经过滤波并放大的脉动电压进行整形成方波；微处理器，具有测速单元以及调速单元，测速单元与整形器连接，用于捕捉方波得到脉动频率，基于该脉动频率根据预定规则计算有刷直流电机的转速；调速单元与有刷直流电机连接，用于调节有刷直流电机的转速进而调节轮椅的行驶速度。本发明专利技术还提供了一种用在上述直流电机调速控制系统的速度检测方法。

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.

【技术实现步骤摘要】
直流电机调速控制系统及其速度检测方法
本专利技术涉及一种直流电机调速控制系统及其速度检测方法。
技术介绍
在直流电机调速控制系统中，一般采用转速闭环控制的方法来提高系统的静态性能和动态性能。速度闭环的前提是速度的检测，目前检测速度的方法主要是采用离心式转速表、闪光测速仪、光电数字转速表等实现。离心式转速表主要是离心器、变速器以及指示度盘等部分组成，其中离心器大部分采用的是带有重锤结构的。在速度检测过程中，不仅重锤容易受到地面颠簸的影响，导致检测的速度存在一定误差；而且指示度盘的刻度不均匀也会导致速度的显示与读取不准；闪光测速仪是根据仪器的闪光频率与被测物的转动频率相等时，闪光频率即为被测物的转速，但是当仪器的光源被阻挡时，会影响测速的精度；光电数字转速表是采用光电敏感元件，测量并显示转速的仪表。然而当天气不好时，会影响光电敏感元件的工作准确性，导致速度检测的误差。另外，这些检测装置大都需要固定在专门的位置上，属于额外的安装在轮椅上的速度检测装置，这样不仅增加了生产成本，而且也加大了轮椅的结构复杂程度，给使用者带来了负担。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供直流电机调速控制系统及其速度检测方法。本专利技术提供了一种直流电机调速控制系统，具有这样的特征，包括：有刷直流电机，设置在轮椅上，用于驱动轮椅；电源，对有刷直流电机进行供电；电流-电压转换器，与有刷直流电机连接，用于将流经有刷直流电机的脉动电流转换成脉动电压；滤波放大电路，与电流-电压转换器连接，用于对脉动电压进行滤波并放大；整形器，与滤波放大电路，用于将经过滤波并放大的脉动电压进行整形成方波；微处理器，具有测速单元以及调速单元，测速单元与整形器连接，用于捕捉方波得到脉动频率，基于该脉动频率根据预定规则计算有刷直流电机的转速；调速单元与有刷直流电机连接，用于调节有刷直流电机的转速进而调节轮椅的行驶速度。本专利技术提供了一种直流电机调速控制系统，还可以具有这样的特征，包括：其中，电流-电压转换器为电阻、电流互感器以及霍尔元件中的任意一种。本专利技术提供了一种直流电机调速控制系统，还可以具有这样的特征，包括：其中，预定规则为：其中，fn为电流的脉动频率，n为有刷直流电机的转速，k为有刷直流电机的换向片数，p为有刷直流电机的磁极对数，c为与换向片数k的奇偶性有关的系数，k为偶数时c＝1，k为奇数是c＝2。本专利技术还提供了在上述直流电机调速控制系统中的速度检测方法，具有这样的特征，包括：采用电流-电压转换器将流经有刷直流电机的脉动电流转换成脉动电压；采用滤波放大电路对脉动电压进行滤波处理并放大；采用整形器对经过滤波处理并放大的脉动电压整形成方波；采用微处理器对方波进行捕捉，得到脉动频率；以及采用微处理器基于该脉动频率根据预定规则计算得到有刷直流电机的转速。专利技术的作用与效果根据本专利技术所涉及的直流电机调速控制系统及其速度检测方法，因为在直流电机调速控制系统中设置了电流-电压转换器、滤波放大电路以及微处理器，提取到有刷直流电机的脉动频率，即可实时检测轮椅的转速，并对其进行调节，所以，本专利技术的直流电机调速控制系统，不仅降低了轮椅的生产成本，减小了轮椅的复杂程度，而且本专利技术的直流电机调速控制系统的检测速度方法是设置在微处理器调速控制系统内的电路上，这样设置不会因为受到振动、路况或者天气的影响而导致速度检测的偏差，可以实时准确的检测到轮椅的行驶电机的转速，提高了速度检测的准确性。附图说明图1是本专利技术的实施例中直流电机调速控制系统的结构示意图；图2是本专利技术的实施例中滤波放大电路及整形器的的电路图。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本专利技术基于轮椅的直流电机调速控制系统及其速度检测方法作具体阐述。图1是本专利技术的实施例中直流电机调速控制系统的结构示意图。如图1所示，直流电机调速控制系统100包括电源10、有刷直流电机20、电流-电压转换器30、滤波放大电路40、整形器50以及微处理器60。电源10用于向有刷直流电机20供电。有刷直流电机20包括电刷以及换向器，电源10通过电刷将直流电压引入换向器，换向器在有刷直流电机20旋转过程中，将外加直流电压以及直流电流转换成交流电势与交流电流，在供电回路中产生脉动电流。电流-电压转换器30与换向器连接，用于采集脉动电流，将脉动电流转换成脉动电压。电流-电压转换器30为电阻、电流互感器以及霍尔元件中的任意一种。在本实施例中，电流-电压转换器30采用的是电流互感器。图2是本专利技术的实施例中滤波放大电路及整形器的的电路图。如图2所示，滤波放大电路40与电流-电压转换器30连接，用于对脉动电压进行滤波处理并放大。滤波放大电路40包含第一滤波放大单元41以及第二滤波放大单元42。第一滤波放大单元41由电容C5、电阻R10、第一运算放大器、电阻R8、反馈电阻R2、电阻R12以及电容C7组成。电容C5的一端与电流互感器连接，另一端接电阻R10，电阻R10的另一端接第一运算放大器的输入端正极，第一运算放大器的输入端负极接电阻R8，电阻R8的另一端接地。第一运算放大器的输出端接反馈电阻R2，反馈电阻R2的另一端接第一运算放大器的输入端负极。其中，电阻R12的一端与电阻R10接于电容C5的同一侧，另一端接地。电容C7一端接第一运算放大器的输入端正极，另一端接地。在本实施例中，电阻R8以及反馈电阻R2的阻值选取遵循的关系，其中，AV为放大倍数，在实际应用中，可以根据使用者的放大需求对R2以及R8的阻值进行调整。第二滤波放大单元42由电容C4、电阻R9、第二运算放大器、电阻R7、反馈电阻R1、电阻R11以及电容C6组成。电容C4的一端与第一运算放大器的输出端连接，另一端接电阻R9，电阻R9的另一端接第二运算放大器的输入端正极，第二运算放大器的输入端负极接电阻R7，电阻R7的另一端接地。第二运算放大器的输出端接反馈电阻R1，反馈电阻R1的另一端接第二运算放大器的输入端负极。其中，电阻R11的一端与电阻R9接于电容C4的同一侧，另一端接地。电容C6一端接第二运算放大器的输入端正极，另一端接地。在本实施例中，电阻R7以及反馈电阻R1的阻值选取遵循的关系，其中，AV为放大倍数，在实际应用中，可以根据使用者的放大需求对R1以及R7的阻值进行调整。整形器50与滤波放大电路40，用于经经过滤波处理并放大的脉动电压进行整形成方波。整形器为一个反相器，反相器的一端与第二运算放大器的输出端连接，另一端与微处理器60连接。在本实施例中，脉动电压整形成的方波的幅值为3.3V。微处理器60具有测速单元61与调速单元62。测速单元61为脉冲捕捉段，与反相器连接，用于捕捉方波得到脉动电流的脉动频率。基于该脉动频率根据预定规则计算有刷直流电机20的转速。预定规则为：其中，fn为电流的脉动频率，n为有刷直流电机的转速，k为有刷直流电机的换向片数，p为有刷直流电机的磁极对数，c为与换向片数k的奇偶性有关的系数，k为偶数时c＝1，k为奇数是c＝2。调速单元62与有刷直流电机20连接，用于调节有刷直流电机20的转速。直流电机调速控制系统100的速度检测方法包括以下步骤：步骤一，电源10驱动有刷直流电机20下进行旋转工作，电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流电机调速控制系统，用于实时调节轮椅的行驶速度，其特征在于，包括：有刷直流电机，设置在所述轮椅上，用于驱动所述轮椅；电源，对所述有刷直流电机进行供电；电流‑电压转换器，与所述有刷直流电机连接，用于将流经所述有刷直流电机的脉动电流转换成脉动电压；滤波放大电路，与所述电流‑电压转换器连接，用于对所述脉动电压进行滤波并放大；整形器，与所述滤波放大电路，用于将经过滤波并放大的所述脉动电压进行整形成方波；微处理器，具有测速单元以及调速单元，所述测速单元与所述整形器连接，用于捕捉所述方波得到脉动频率，基于该脉动频率根据预定规则计算所述有刷直流电机的转速；所述调速单元与所述有刷直流电机连接，用于调节所述有刷直流电机的转速进而调节所述轮椅的行驶速度。

【技术特征摘要】
1.一种直流电机调速控制系统，用于实时调节轮椅的行驶速度，其特征在于，包括：有刷直流电机，设置在所述轮椅上，用于驱动所述轮椅；电源，对所述有刷直流电机进行供电；电流-电压转换器，与所述有刷直流电机连接，用于将流经所述有刷直流电机的脉动电流转换成脉动电压；滤波放大电路，与所述电流-电压转换器连接，用于对所述脉动电压进行滤波并放大；整形器，与所述滤波放大电路，用于将经过滤波并放大的所述脉动电压进行整形成方波；微处理器，具有测速单元以及调速单元，所述测速单元与所述整形器连接，用于捕捉所述方波得到脉动频率，基于该脉动频率根据预定规则计算所述有刷直流电机的转速；所述调速单元与所述有刷直流电机连接，用于调节所述有刷直流电机的转速进而调节所述轮椅的行驶速度。2.根据权利要求1所述的直流电机调速控制系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文秀，胡杰，董祺，李新伟，喻洪流，张林灵，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31