專利名稱：基于橋式伺服控制的直流電動機轉速控制電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種直流電動機轉速控制電路，具體涉及一種基于橋式伺服控制的直流電動機轉速控制電路。
背景技術：
微型電動機控制技術，對于音響設備等小型裝置的品質和經濟性的影響越來越顯著。而要制作微型電動機就要求其轉速控制電路越簡單越好，因此我設計了這種可以利用電動機自身的特性來進行轉速的檢測與控制的電路，而不必設置其他轉速傳感器來檢測轉速，不僅減小了裝置的體積，而且還能獲得良好的經濟效益。但是從日常生活中我們就能發現，由于電動機自身的構造和特性它一定會產生一定的熱量，尤其當其加了負載以后溫度會更高，雖然隨著科技水平的不斷提高，電動機工作時產生的溫度有所降低，但基于人們對其產品的要求越來越高，這種影響就一定不能忽視。而且現如今的很多音響設備等小型裝置隨著科技的進步，和人們生活的日常需求還需要加入很多其他的實用功能。這樣就會不可避免要加入很多芯片和輔助裝置，無形中又在設備內部增加了很多熱量，使電路板的溫度升高，這樣就會影響整個電路的工作精確度和產品的穩定性
實用新型內容
為了實現電動機轉速的穩定性控制，而且還要考慮裝置體積要盡量小的需求，并減小溫度對電路穩定性的影響，從而最大限度的提高整個裝置的穩定性的技術問題，本實用新型提供了一種基于橋式伺服控制的直流電動機轉速控制電路，包括電阻凡、電阻R2、電阻尺3、可變電阻R2、電阻R5、三極管02、電阻Re、電阻R7、運算放大器、電阻R8、電阻R9、電阻R1Q、三極管Q1、電源E1、溫控直流電壓源E2和電源Eb，其中電源Eb的正極接三極管Q2的射極和三極管Q1的集電極，電源Eb的負極接地；三極管Q2的集電極分別連接電阻R1的一端和電阻&的一端；電阻R1的另一端分別連接可變電阻R2的一端、電源E1的負極和可變電阻器VR的一端；可變電阻R2的劃片接地；可變電阻器VR的另一端和電源￡:的正極相連，可變電阻器VR的劃片接電阻R6的一端，電阻R6的另一端同時接電阻R8的一端和運算放大器的反相輸入端；電阻R3的另一端同時接直流電動機的一端和電阻R7的一端，直流電動機的另一端接地，電阻R7的另一端接運算放大器的同相輸入端；運算放大器的輸出端接電阻R9的一端，電阻R9的另一端接三極管Q1的基極，三極管Q1的發射極分別連接電阻Rltl的一端和溫控直流電壓源E2的負極；電阻Rltl的另一端接地；溫控直流電壓源E2的正極同時接電阻R5的一端和電阻R8的另一端；電阻R5的另一端接三極管Q2的基極；其中，三極管Q1為NPN型，三極管Q2為PNP型。本實用新型的有益效果是實現了電動機轉速的穩定性控制，而且滿足裝置體積要盡量小的需求，并有效減小溫度對電路穩定性的影響，從而最大限度的提高整個裝置的穩定性。
圖1為橋式電路的構成圖；圖2為橋式伺服控制電路的構成原理圖；圖3為基于橋式伺服控制的直流電動機轉速控制電路。
具體實施方式
一臺實際直流電動機可以用包括電樞電阻Ra和反電動勢源E。的等效電路來表示。因此，包括電動機在內的橋式電路如圖1所示。橋式電路構成時，橋臂電阻的參數值應滿足如下比例條件，即R1: R2=R3: Ra,這樣才能保證電動機轉速為零時，橋式電路的輸出電壓Eab亦為零。當電動機旋轉時，電動機將感應出與轉速成比例的反電動勢E。，橋式電路的輸出電壓Eab也將與反電動勢E。(即與電動機轉速)成比例變化。這樣一來，就可以利用Eab作為轉速信號，來對電動機的轉速進行控制了。當電動機的負載變動時，要想使電動機的轉速保持一定，只要讓橋式電路的輸出電壓Eab自動保持一定就可以了。為此，可以采用自動調節電動機的電源電壓等手段，把橋式電路構造成一個橋式伺服控制系統。圖2說明了構造橋式伺服控制系統的基本思路。由于電動機的轉速N與反電動勢E。成正比，在設定電動機轉速時，應該用一個相應的電壓來模擬地表示這個轉速設定值，這個電壓稱為轉速設定基準電壓，簡稱為設定電壓，如圖2中的Ek所示。將設定電壓Ek設置在橋臂R1，R2 —側，圖2中同時標出了 Ek的極性。橋式伺服控制電路應能自動調節電源電壓Eb，使橋臂輸出電壓始終保持Eab=O,這時應有EcZEk= (R1+R2) /R10由于橋臂參數R1和R2的電阻值已經確定，因此如果事先設定好了 Ek值，則反電動勢E。就是確定的，也就是說，電動機的轉速N就被確定了。如果Ek不變，轉速N就會穩定不變，這樣一來就達到了穩定電動機轉速的目的。改變設定電壓Ek的大小，電動機的轉速N也會隨之改變，從而可以達到調節電動機轉速的目的。圖3為基于上述原理而構成的本實施例的直流電動機橋式伺服控制電路。圖3中包括I區域:功率放大電路，由三極管Q2和電阻R5組成；II區域:基準電壓設定電路，由電源E1和可變電阻器VR組成JII區域:比較放大電路，由電阻R6、R7、R8、R9和比較放大器組成；IV區域:減小溫漂電路，由三極管Q1和溫控直流電壓源E2組成；還包括電阻R1、電阻R2、電阻R3、可變電阻R2、電阻Rltl和電源Eb。圖3中各個元件的連接關系如下:電源Eb的正極接PNP型三極管Q2的射極和NPN型三極管Q1的集電極，電源Eb的負極接地。從三極管Q2的集電極分出兩條支路，一條接電阻R1的一端，另一條接電阻R3的一端。從電阻R1的另一端再分出兩條支路，一條接可變電阻R2的一端，R2的劃片接地，另一條同時接電源E1的負極和可變電阻器VR的一端，可變電阻器VR的另一端和電源E1的正極相連，VR的劃片接電阻R6的一端，R6的另一端同時接電阻R8的一端和比較放大器的反相輸入端。電阻R3的另一端同時接直流電動機的一端和電阻&的一端，直流電動機的另一端接地，電阻R7的另一端接比較放大器的同相輸入端。比較放大器的輸出端接電阻R9的一端，電阻R9的另一端接三極管Q1的基極，三極管Q1的發射極分出兩條支路，第一條支路接電阻Rltl的一端，電阻Rltl的另一端接地，第二條支路接溫控直流電壓源E2的負極,E2的正極同時接電阻R5的一端和電阻R8的另一端。電阻R5的另一
端接三極管Q2的基極。本實施例中各主要元器件的參考值A1=SOOQ, R2=IkQ, R3=5 Q ,電動機內阻Ra=IO Q，R5=2.2k Q，R6=Ik Q，R7=Ik Q，R8=500 Q，R9=150 Q，R10=Ik Q，VR 最大阻值為 Ik Q，E1=BV, Eb= 12Vo本實施例中，電動機轉速設定用的基準電壓為E1，利用可變電阻器VR作為分壓器，用來獲得轉速設定電壓Ek。運算放大器的作用是，首先將經VR分壓后的設定信號電壓Ek與電動機的反電動勢E。進行比較，然后對比較后的偏差信號Eab進行放大，并作為驅動信號對功率晶體管Q2 (PNP型)進行控制，以便對電動機的供電電壓進行調節。晶體管Q1 (NPN型)的輸出端接了一個受溫度控制的直流電壓源E2,而且當晶體管Q1的集電極靜態電位Ucq變化時，E2始終與之保持相等，那么輸出信號中就只有輸入信號作用的部分了，而與靜態電位Ucq及其溫度漂移毫無關系。該電路調試時，首先在電動機空載運行的情況下，對三極管Q2施加適當的偏置電壓，使Eab=0。然后給電動機加上負載。加載后電動機的轉速將有所下降，當然反電動勢E。也將隨之減小。這時由于運算放大器的輸出電平降低，使用于功率控制的三極管Q2的管壓降減小、電流增大，而橋式電路兩端的電壓增高，電動機的轉速也隨之回升，直至Eab=O,這時，電動機將穩定運行在Ek所設定的轉速上。若改變轉速設定電壓Ek，則控制系統的動作過程與上述過程相同。若調節可變電阻器VR，使轉速設定電壓Ek降低，這時，運算放大器輸入端的Eab=O的關系遭到破壞，顯然放大器的輸出電平將提高，使三極管Q2向橋式電路所提供的電功率相應減小，橋式電路兩端的電壓降低，電動機的轉速也將隨之降低。當然，電動機的反電動勢E。也將按比例減小,直至Eab=O,這時，電動機反電動勢的大小應最終滿足比例關系EcZEk=O^R2VR1,電動機也將穩定運行在降低 了的Ek所設定的較低轉速上。
權利要求1.一種基于橋式伺服控制的直流電動機轉速控制電路，包括電阻Rp電阻R2、電阻R3、可變電阻R2、電阻R5、三極管Q2、電阻R6、電阻R7、運算放大器、電阻R8、電阻R9、電阻R1(l、三極管Q1、電源E1、溫控直流電壓源E2和電源Eb，其特征在于: 電源Eb的正極接三極管Q2的射極和三極管Q1的集電極，電源Eb的負極接地；三極管Q2的集電極分別連接電阻札的一端和電阻R3的一端；電阻R1的另一端分別連接可變電阻R2的一端、電源E1的負極和可變電阻器VR的一端；可變電阻R2的劃片接地； 可變電阻器VR的另一端和電源E1的正極相連，可變電阻器VR的劃片接電阻R6的一端，電阻R6的另一端同時接電阻R8的一端和運算放大器的反相輸入端；電阻R3的另一端同時接直流電動機的一端和電阻R7的一端，直流電動機的另一端接地，電阻R7的另一端接運算放大器的同相輸入端； 運算放大器的輸出端接電阻R9的一端，電阻R9的另一端接三極管Q1的基極，三極管Q1的發射極分別連接電阻Rltl的一端和溫控直流電壓源E2的負極；電阻Rltl的另一端接地；溫控直流電壓源E2的正極同時接電阻R5的一端和電阻R8的另一端；電阻R5的另一端接三極管Q2的基極； 其中，三極管Q1 SNPN型，三極管Q2 SPNP型。
專利摘要本實用新型提供一種基于橋式伺服控制的直流電動機轉速控制電路，包括若干電阻、可變電阻器、三極管、比較放大器和直流電壓源；本實用新型利用由橋式電路構造而成的橋式伺服控制系統，在設定電動機轉速時，用設定電壓來模擬地表示轉速設定值，如果設定電壓值不變，轉速N也穩定不變，從而達到了穩定電動機轉速的目的。通過改變設定電壓的大小，電動機的轉速N也隨之改變，從而達到調節電動機轉速的目的。本實用新型實現了電動機轉速的穩定性控制，而且滿足裝置體積要盡量小的需求，并有效減小溫度對電路穩定性的影響，從而最大限度的提高整個裝置的穩定性。
文檔編號H02P7/28GK203039631SQ20132000557
公開日2013年7月3日 申請日期2013年1月6日 優先權日2013年1月6日
發明者呼艷生, 梁國文, 王啟銀, 趙睿 申請人:山西省電力公司大同供電分公司, 國家電網公司