專利名稱：直流電機的動態(tài)電勢檢測電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于工業(yè)控制領域，涉及一種電路，特別涉及一種適于直流電機動態(tài)電勢 的自動檢測電路，該電路也適于轉(zhuǎn)速的間接檢測。適用于各類需要檢測直流電機的動態(tài)電 勢或間接檢測電機轉(zhuǎn)速的要求。
背景技術：
動態(tài)電勢是直流電機的重要物理量，特別在他勵直流電機中也反映了電機轉(zhuǎn)速， 因此，動態(tài)電勢的檢測是直流電機測控系統(tǒng)的基礎，能滿足無需轉(zhuǎn)速傳感器的調(diào)速控制要 求。目前常用的直流電機電勢檢測或轉(zhuǎn)速間接檢測方案主要通過檢測直流電機的電樞電 壓、電樞電流，并結(jié)合電樞電阻，且基于穩(wěn)態(tài)電路模型計算得出電機的電勢，進而計算轉(zhuǎn)速， 其存在的主要問題是忽略了電機的電樞電感，使得檢測量無法反映被測物理量的動態(tài)過 程，實時性差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為克服現(xiàn)有技術存在的不足，在直流電機的電樞回路增設外串 的微量電感，通過增加檢測該微電感上的電勢，結(jié)合直流電機的電樞電壓與電流便可實時 地檢測直流電機的動態(tài)電勢或轉(zhuǎn)速。本發(fā)明包括直流電機電樞電量檢測電路和動態(tài)電勢運算電路。直流電機電樞電量檢測電路包括直流電機的電樞繞組Ml，其電樞繞組的正端A+ 分別與連接件cm的Ud端、上分壓電阻R2的一端連接，電樞繞組的負端A-分別與微電感Ll 的一端、電勢正輸入電阻R4的一端連接，微電感Ll的另一端分別與測流電阻R3的一端、電 勢負輸入電阻R5的一端、電流濾波電阻R6的一端連接，測流電阻R3的另一端接地(GND)， 上分壓電阻R2的另一端分別與下分壓電阻Rl的一端、電壓濾波電容Cl的一端、電壓輸出 電阻Rll的一端連接，下分壓電阻Rl的另一端、電壓濾波電容Cl的另一端均接地(GND)。動態(tài)電勢運算電路包括電勢運放U1，其正輸入端+IN分別與電勢正輸入電阻R4 的另一端、電勢分壓電阻R7的一端、電勢濾波電容C2的一端連接，其負輸入端-IN分別與 電勢負輸入電阻R5的另一端、電勢濾波電容C2的另一端、電勢反饋電阻R8的一端連接，其 輸出端OUT分別與電勢反饋電阻R8的另一端、電勢輸出電阻R14的一端連接，電勢運放Ul 的正電源端VCC、負電源端VSS分別與連接件CNl的正電源輸入端VC、負電源輸入端VS連 接；電流運放U2的正輸入端+IN分別與電流濾波電阻R6的另一端、電流濾波電容C3的一 端連接，電流濾波電容C3的另一端接地(GND)，其負輸入端-IN分別與電流輸入電阻R9的 一端、電流反饋電阻RlO的一端連接，電流輸入電阻R9的另一端接地(GND)，其輸出端OUT 分別與電流反饋電阻RlO的另一端、電流輸出電阻R13的一端、連接件CNl的Ui端連接，電 流運放U2的正電源端VCC、負電源端VSS分別與連接件CNl的正電源輸入端VC、負電源輸 入端VS連接，疊加運放U3正輸入端+IN分別與電壓輸出電阻Rll的另一端、同相電阻R12 的一端連接，同相電阻R12的另一端接地(GND)，其負輸入端-IN分別與電勢輸出電阻R14
3的另一端、電流輸出電阻R13的另一端、疊加電阻R15的一端連接，其輸出端OUT分別與疊 加電阻R15的另一端、連接件CNl的Ue端連接，疊加運放U3的正電源端VCC、負電源端VSS 分別與連接件CNl的正電源輸入端VC、負電源輸入端VS連接。本發(fā)明的有益效果是在直流電機的電樞回路增設外串的微量電感，通過增加檢 測該微電感上的電勢，結(jié)合電機電樞電壓與電流便可實時地檢測直流電機的動態(tài)電勢或轉(zhuǎn) 速。該電路結(jié)構(gòu)簡單、通用性強、成本低。


圖1為本發(fā)明的電路圖。
具體實施例方式如圖1所示，直流電機的動態(tài)電勢檢測電路包括直流電機電樞電量檢測電路、動 態(tài)電勢運算電路。直流電機電樞電量檢測電路包括直流電機的電樞繞組Ml，其電樞繞組的正端A+ 分別于連接件cm的Ud端、上分壓電阻R2的一端連接，電樞繞組的負端A-分別于微電感Ll 的一端、電勢正輸入電阻R4的一端連接，微電感Ll的另一端分別與測流電阻R3的一端、電 勢負輸入電阻R5的一端、電流濾波電阻R6的一端連接，測流電阻R3的另一端接地(GND)， 上分壓電阻R2的另一端分別與下分壓電阻Rl的一端、電壓濾波電容Cl的一端、電壓輸出 電阻Rll的一端連接，下分壓電阻Rl的另一端、電壓濾波電容Cl的另一端均接地(GND)。動態(tài)電勢運算電路包括電勢運放Ul，其正輸入端+IN分別與電勢正輸入電阻R4的 另一端、電勢分壓電阻R7的一端、電勢濾波電容C2的一端連接，其負輸入端-IN分別與電 勢負輸入電阻R5的另一端、電勢濾波電容C2的另一端、電勢反饋電阻R8的一端連接，其輸 出端OUT分別與電勢反饋電阻R8的另一端、電勢輸出電阻R14的一端連接，電勢運放Ul的 正電源端VCC、負電源端VSS分別與連接件CNl的正電源輸入端VC、負電源輸入端VS連接， 電流運放U2的正輸入端+IN分別與電流濾波電阻R6的另一端、電流濾波電容C3的一端連 接，電流濾波電容C3的另一端接地(GND)，其負輸入端-IN分別與電流輸入電阻R9的一端、 電流輸入電阻RlO的一端連接，電流輸入電阻R9的另一端接地(GND)，其輸出端OUT分別與 電流反饋電阻RlO的另一端、電流輸出電阻R13的一端、連接件CNl的Ui端連接，電流運放 U2的正電源端VCC、負電源端VSS分別與連接件CNl的正電源輸入端VC、負電源輸入端VS 連接，疊加運放U3正輸入端+IN分別與電壓輸出電阻Rll的另一端、同相電阻R12的一端 連接，同相電阻R12的另一端接地(GND)，其負輸入端-IN分別與電勢輸出電阻R14的另一 端、電流輸出電阻R13的另一端、疊加電阻R15的一端連接，其輸出端OUT分別與疊加電阻 R15的另一端、連接件CNl的Ue端連接，疊加運放U3的正電源端VCC、負電源端VSS分別與 連接件CNl的正電源輸入端VC、負電源輸入端VS連接。本發(fā)明所使用的包括運放芯片Ul U3、連接件CN1、微電感等在內(nèi)的所有器件均 采用現(xiàn)有的成熟產(chǎn)品，可以通過市場取得。例如運放芯片Ul采用TLC2654、連接件CNl采 用HD6. 35-8接線端子排等。本發(fā)明中的主要電路參數(shù)及輸入輸出關系如下R4 = R5, R7 = R8, Rll = R13 = R14 = R15, Rll = 2XR12(1)
yt=(1+^) R3(2)
r a vR9kv=--(3)
v Rl +R2— = ^(4) RA LlUi = IirId (5)Ue = kvE (6)式中的Ra、La分別是直流電機的電樞電阻與電樞電感，E、Ia分別是直流電機的動 態(tài)電勢與電樞電流，Ui是檢測電路輸出的與電樞電流成正比的電壓信號、Ue是檢測電路輸 出的與動態(tài)電勢成正比的電壓信號。本發(fā)明工作過程當信號連接件CNl的Ud端、GND端外接直流電機驅(qū)動器輸出的電 樞電壓，信號連接件CNl的VC端、VS端、GND端分別外接+-12V直流電源時，整個電路已通 電。當來自信號連接件CNl的直流電機驅(qū)動器輸出Ud變化或電機所帶的負載電流發(fā)生變化 時，必然引起直流電機的動態(tài)電勢E與電樞電流Ia的變化，此時，電勢運放Ul的輸出端OUT 輸出信號與微電感Ll兩端電壓成正比(即與直流電機電樞電流的導數(shù)成正比)、電流運放 U2的輸出端OUT輸出信號Ui與直流電機電樞電流、成正比，而下分壓電阻Rl兩端的電壓 信號與直流電機的電樞電壓Ud成正比，這三路信號經(jīng)疊加運放U3的運算后輸出與直流電 機動態(tài)電勢E成正比的電壓信號Ue。
權(quán)利要求
直流電機的動態(tài)電勢檢測電路，包括直流電機電樞電量檢測電路和動態(tài)電勢運算電路，其特征在于直流電機電樞電量檢測電路包括直流電機的電樞繞組M1，電樞繞組的正端A+分別與連接件CN1的Ud端、上分壓電阻R2的一端連接；電樞繞組的負端A 分別與微電感L1的一端、電勢正輸入電阻R4的一端連接；微電感L1的另一端分別與測流電阻R3的一端、電勢負輸入電阻R5的一端、電流濾波電阻R6的一端連接，測流電阻R3的另一端接地；上分壓電阻R2的另一端分別與下分壓電阻R1的一端、電壓濾波電容C1的一端、電壓輸出電阻R11的一端連接，下分壓電阻R1的另一端和電壓濾波電容C1的另一端均接地；動態(tài)電勢運算電路包括電勢運放U1，電勢運放U1正輸入端+IN分別與電勢正輸入電阻R4的另一端、電勢分壓電阻R7的一端、電勢濾波電容C2的一端連接，電勢運放U1負輸入端 IN分別與電勢負輸入電阻R5的另一端、電勢濾波電容C2的另一端、電勢反饋電阻R8的一端連接，電勢運放U1輸出端OUT分別與電勢反饋電阻R8的另一端、電勢輸出電阻R14的一端連接，電勢運放U1的正電源端VCC、負電源端VSS分別與連接件CN1的正電源輸入端VC、負電源輸入端VS連接；電流運放U2的正輸入端+IN分別與電流濾波電阻R6的另一端、電流濾波電容C3的一端連接，電流濾波電容C3的另一端接地，電流運放U2負輸入端 IN分別與電流輸入電阻R9的一端、電流反饋電阻R10的一端連接，電流輸入電阻R9的另一端接地，電流運放U2輸出端OUT分別與電流反饋電阻R10的另一端、電流輸出電阻R13的一端、連接件CN1的Ui端連接，電流運放U2的正電源端VCC、負電源端VSS分別與連接件CN1的正電源輸入端VC、負電源輸入端VS連接；疊加運放U3正輸入端+IN分別與電壓輸出電阻R11的另一端、同相電阻R12的一端連接，同相電阻R12的另一端接地，疊加運放U3負輸入端 IN分別與電勢輸出電阻R14的另一端、電流輸出電阻R13的另一端、疊加電阻R15的一端連接，疊加運放U3輸出端OUT分別與疊加電阻R15的另一端、連接件CN1的Ue端連接，疊加運放U3的正電源端VCC、負電源端VSS分別與連接件CN1的正電源輸入端VC、負電源輸入端VS連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種直流電機的動態(tài)電勢檢測電路?，F(xiàn)有的設備得到的檢測量無法反映被測物理量的動態(tài)過程，實時性差。本發(fā)明包括直流電機電樞電量檢測電路和動態(tài)電勢運算電路，直流電機電樞電量檢測電路包括直流電機的電樞繞組M1，電樞繞組的正端A+分別與連接件CN1的Ud端、上分壓電阻R2的一端連接；電樞繞組的負端A-分別與微電感L1的一端、電勢正輸入電阻R4的一端連接；動態(tài)電勢運算電路包括電勢運放U1，電流運放U2和疊加運放U3。本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)簡單、通用性強、成本低。
文檔編號G01R19/00GK101915895SQ20101022580
公開日2010年12月15日 申請日期2010年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月13日
發(fā)明者盧玲, 陳德傳 申請人:杭州電子科技大學