[发明专利]基于电机电流特性的行程控制系统

说明书

本发明公开了基于电机电流特性的行程控制系统，包括信号处理模块及处理器，所述信号处理模块包括采样模块、采样信号放大模块、分离模块及信号转换模块，所述采样模块通过连接电机的采样电阻获得采样信号，采样信号由采样信号放大模块进行放大后，经过分离模块分离出直流信号和交流信号，所述信号转换模块将交流信号转换为方波信号输出，所述处理器接收直流信号和方波信号，处理并输出控制指令。本发明的实质性效果包括：通过电路设计实现电机电流信号的分离提取并检测转速，有效减少推杆复杂部件，不需要霍尔感应线路板，也不需要干簧管等行程限位开关，从而大大降低推杆的生成成本。

技术领域

本发明涉及电机转速检测领域，特别涉及基于电机电流特性的行程控制系统。

背景技术

目前市场产品中涉及推杆行程控制、限位位置检测、速度检测的应用场合，基本都是采用双霍尔或干簧管反馈的方案，方案选项较少，物料成本较高，装配难度较大，不利于在对成本敏感的产品中广泛使用；对部分需要电机速度反馈的应用场合而言(如：用于限位位置检测)，双霍尔反馈的性能远超使用场合的实际需求，若有新的更低成本的电机转速检测方案出现，会带来巨大的降本空间。

发明内容

针对现有技术用于检测电机速度的行程控制系统成本较高的问题，本发明提供了基于电机电流特性的行程控制系统，采样信号经过信号放大，分离提取，并转换成嵌入式单片机能够识别的电压脉冲方波，完成对电机速度的检测。有效减少推杆复杂部件，不需要霍尔感应线路板，也不需要干簧管等行程限位开关以及信号导线，从而大大降低成本。

以下是本发明的技术方案。

基于电机电流特性的行程控制系统，包括信号处理模块及处理器，所述信号处理模块包括采样模块、采样信号放大模块、分离模块及信号转换模块，所述采样模块通过连接电机的采样电阻获得采样信号，采样信号由采样信号放大模块进行放大后，经过分离模块分离出直流信号和交流信号，所述信号转换模块将交流信号转换为方波信号输出，所述处理器接收直流信号和方波信号，处理并输出控制指令。

本发明根据电机电流中交流分量产生的原因加以利用，用于电机转速的检测。即直流有刷电机的持续旋转要借助机械换向结构，电机旋转过程中，电刷与换向片从接触到断开再接触下一换向片的连续过程，会引起电流的同节奏的波动；由于电机做好之后换向片的数量是一定的，也就是说电机旋转一圈产生电流纹波的数量是已知的，因此可以利用此电流纹波的频率来推算电机转速。将此电流纹波经过滤波、放大、提取等操作后，可转化成等频率的方波脉冲信号，用于电机转速检测。应用上述方案，实现不带速度反馈的常规推杆(只需2根电机线，磁环和霍尔板均不需要)，在不做任何变更的情况下即可实现电机转速反馈功能。

作为优选，所述分离模块包括若干电阻及电容，其中电阻R9的一端连接采样信号放大模块的输出端，电阻R9的另一端连接电容C17的一端和电阻R12的一端，电容C18的另一端接地，电阻R12的另一端作为直流电流的输出端；电容C2的一端连接采样信号放大模块的输出端，分两路分别连接信号转换模块。分离模块先将电流信号分为两路，一路直流输出，一路交流输出，随后再将交流电进一步分为两路分别输入至信号转换模块。

作为优选，所述采样信号放大模块包括至少一个放大器，用于对采样信号进行一级或多级放大。

作为优选，所述采样信号放大模块包括运算放大器，运算放大器的同相输入端通过滤波电路连接采样电阻的一端。

作为优选，所述采样信号放大模块包括仪表放大器，仪表放大器的两个输入端分别连接采样电阻的两端。

作为优选，所述采样信号放大模块包括差分放大器，差分放大器的两个输入端分别连接采样电阻的两端。

作为优选，还包括设置在分离模块与信号转换模块之间的交流分量放大模块，所述交流分量放大模块将分离模块输出的交流信号分别放大，再输入至信号转换模块。