專利名稱：基于橋式伺服控制的直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制電路，具體涉及一種基于橋式伺服控制的直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制電路。
背景技術(shù)：
微型電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)，對(duì)于音響設(shè)備等小型裝置的品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)性的影響越來(lái)越顯著。而要制作微型電動(dòng)機(jī)就要求其轉(zhuǎn)速控制電路越簡(jiǎn)單越好，因此我設(shè)計(jì)了這種可以利用電動(dòng)機(jī)自身的特性來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)速的檢測(cè)與控制的電路，而不必設(shè)置其他轉(zhuǎn)速傳感器來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)速，不僅減小了裝置的體積，而且還能獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。但是從日常生活中我們就能發(fā)現(xiàn)，由于電動(dòng)機(jī)自身的構(gòu)造和特性它一定會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，尤其當(dāng)其加了負(fù)載以后溫度會(huì)更高，雖然隨著科技水平的不斷提高，電動(dòng)機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的溫度有所降低，但基于人們對(duì)其產(chǎn)品的要求越來(lái)越高，這種影響就一定不能忽視。而且現(xiàn)如今的很多音響設(shè)備等小型裝置隨著科技的進(jìn)步，和人們生活的日常需求還需要加入很多其他的實(shí)用功能。這樣就會(huì)不可避免要加入很多芯片和輔助裝置，無(wú)形中又在設(shè)備內(nèi)部增加了很多熱量，使電路板的溫度升高，這樣就會(huì)影響整個(gè)電路的工作精確度和產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
為了實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)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(duì)電路穩(wěn)定性的影響，從而最大限度的提高整個(gè)裝置的穩(wěn)定性的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于橋式伺服控制的直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制電路，包括功率放大電路、基準(zhǔn)電壓設(shè)定電路、比較放大電路和減小溫漂電路；所述功率放大電路由三極管Q2和電阻R5組成；所述基準(zhǔn)電壓設(shè)定電路由電源E1和可變電阻器VR組成；所述比較放大電路由電阻R6、R7、R8、R9和比較放大器組成；所述減小溫漂電路由三極管Q1和溫控直流電壓源E2組成。根據(jù)本發(fā)明的直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制電路，還包括電阻Rp電阻R2、電阻R3、可變電阻R2、電阻Rltl和電源Eb ；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(fù)極接地；三極管Q2的集電極分別連接電阻R1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(fù)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(shí)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(shí)接直流電動(dòng)機(jī)的一端和電阻R7的一端，直流電動(dòng)機(jī)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(fā)射極分別連接電阻Rltl的一端和溫控直流電壓源E2的負(fù)極；電阻Rltl的另一端接地；溫控直流電壓源E2的正極同時(shí)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。本發(fā)明的有益效果是實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)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(duì)電路穩(wěn)定性的影響，從而最大限度的提高整個(gè)裝置的穩(wěn)定性。


圖1為橋式電路的構(gòu)成圖；圖2為橋式伺服控制電路的構(gòu)成原理圖；圖3為基于橋式伺服控制的直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制電路。
具體實(shí)施例方式一臺(tái)實(shí)際直流電動(dòng)機(jī)可以用包括電樞電阻Ra和反電動(dòng)勢(shì)源E。的等效電路來(lái)表示。因此，包括電動(dòng)機(jī)在內(nèi)的橋式電路如圖1所示。橋式電路構(gòu)成時(shí)，橋臂電阻的參數(shù)值應(yīng)滿足如下比例條件,即R1 = R2 = R3:Ra，這樣才能保證電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為零時(shí)，橋式電路的輸出電壓Eab亦為零。當(dāng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)將感應(yīng)出與轉(zhuǎn)速成比例的反電動(dòng)勢(shì)E。，橋式電路的輸出電壓Eab也將與反電動(dòng)勢(shì)E。(即與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速)成比例變化。這樣一來(lái)，就可以利用Eab作為轉(zhuǎn)速信號(hào)，來(lái)對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制了。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載變動(dòng)時(shí)，要想使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速保持一定，只要讓橋式電路的輸出電壓Eab自動(dòng)保持一定就可以了。為此，可以采用自動(dòng)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的電源電壓等手段，把橋式電路構(gòu)造成一個(gè)橋式伺服控制系統(tǒng)。圖2說(shuō)明了構(gòu)造橋式伺服控制系統(tǒng)的基本思路。由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速N與反電動(dòng)勢(shì)E。成正比,在設(shè)定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí),應(yīng)該用一個(gè)相應(yīng)的電壓來(lái)模擬地表示這個(gè)轉(zhuǎn)速設(shè)定值，這個(gè)電壓稱為轉(zhuǎn)速設(shè)定基準(zhǔn)電壓，簡(jiǎn)稱為設(shè)定電壓，如圖2中的Ek所示。將設(shè)定電壓Ek設(shè)置在橋臂R1, R2—側(cè)，圖2中同時(shí)標(biāo)出了 Ek的極性。橋式伺服控制電路應(yīng)能自動(dòng) 調(diào)節(jié)電源電壓Eb，使橋臂輸出電壓始終保持Eab = 0，這時(shí)應(yīng)有E。/Ee=(R^R2)ZR10由于橋臂參數(shù)R1和R2的電阻值已經(jīng)確定，因此如果事先設(shè)定好了 Ek值，則反電動(dòng)勢(shì)E。就是確定的，也就是說(shuō)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速N就被確定了。如果Ek不變，轉(zhuǎn)速N就會(huì)穩(wěn)定不變，這樣一來(lái)就達(dá)到了穩(wěn)定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。改變?cè)O(shè)定電壓Ek的大小，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速N也會(huì)隨之改變，從而可以達(dá)到調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。圖3為基于上述原理而構(gòu)成的本實(shí)施例的直流電動(dòng)機(jī)橋式伺服控制電路。圖3中包括I區(qū)域功率放大電路，由三極管Q2和電阻R5組成；II區(qū)域基準(zhǔn)電壓設(shè)定電路，由電源E1和可變電阻器VR組成JII區(qū)域比較放大電路，由電阻R6、R7、R8、R9和比較放大器組成；IV區(qū)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(gè)元件的連接關(guān)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(fù)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(shí)接電源E1的負(fù)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(shí)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(shí)接直流電動(dòng)機(jī)的一端和電阻&的一端，直流電動(dòng)機(jī)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(fā)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(fù)極,E2的正極同時(shí)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(shí)施例中各主要元器件的參考值=R1=SOOQ，R2=IkQ, R3=5 Ω，電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻Ra=IO Ω，R5=2. 2k Ω，R6=Ik Ω，R7=Ik Ω，R8=500 Ω，R9=150 Ω，R10=Ik Ω，VR 最大阻值為 Ik Ω，E!=6V, Eb= 12Vο本實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定用的基準(zhǔn)電壓為E1，利用可變電阻器VR作為分壓器，用來(lái)獲得轉(zhuǎn)速設(shè)定電壓Εκ。運(yùn)算放大器的作用是，首先將經(jīng)VR分壓后的設(shè)定信號(hào)電壓Ek與電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)E。進(jìn)行比較，然后對(duì)比較后的偏差信號(hào)Eab進(jìn)行放大，并作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)對(duì)功率晶體管Q2 (PNP型)進(jìn)行 控制，以便對(duì)電動(dòng)機(jī)的供電電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。晶體管Q1 (NPN型)的輸出端接了一個(gè)受溫度控制的直流電壓源E2,而且當(dāng)晶體管Q1的集電極靜態(tài)電位Ucq變化時(shí)，E2始終與之保持相等，那么輸出信號(hào)中就只有輸入信號(hào)作用的部分了，而與靜態(tài)電位Ucq及其溫度漂移毫無(wú)關(guān)系。該電路調(diào)試時(shí)，首先在電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行的情況下，對(duì)三極管Q2施加適當(dāng)?shù)钠秒妷海笶ab = O。然后給電動(dòng)機(jī)加上負(fù)載。加載后電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速將有所下降，當(dāng)然反電動(dòng)勢(shì)E。也將隨之減小。這時(shí)由于運(yùn)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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速也隨之回升，直至Eab = O,這時(shí)，電動(dòng)機(jī)將穩(wěn)定運(yùn)行在Ek所設(shè)定的轉(zhuǎn)速上。若改變轉(zhuǎn)速設(shè)定電壓Ek，則控制系統(tǒng)的動(dòng)作過(guò)程與上述過(guò)程相同。若調(diào)節(jié)可變電阻器VR，使轉(zhuǎn)速設(shè)定電壓Ek降低，這時(shí)，運(yùn)算放大器輸入端的Eab = O的關(guān)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(yīng)減小，橋式電路兩端的電壓降低，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速也將隨之降低。當(dāng)然，電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)E。也將按比例減小,直至Eab = O,這時(shí)，電動(dòng)機(jī)反電動(dòng)勢(shì)的大小應(yīng)最終滿足比例關(guān)系EcZEk= (RAR2VR1，電動(dòng)機(jī)也將穩(wěn)定運(yùn)行在降低了的Ek所設(shè)定的較低轉(zhuǎn)速上。
權(quán)利要求
1.一種基于橋式伺服控制的直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制電路，其特征在于包括功率放大電路、基準(zhǔn)電壓設(shè)定電路、比較放大電路和減小溫漂電路；所述功率放大電路由三極管Q2和電阻R5組成；所述基準(zhǔn)電壓設(shè)定電路由電源E1和可變電阻器VR組成；所述比較放大電路由電阻R6、R7、R8、R9和比較放大器組成；所述減小溫漂電路由三極管Q1和溫控直流電壓源E2組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制電路，其特征在于還包括電阻R1、電阻R2、電阻R3、可變電阻R2、電阻Rltl和電源Eb ； 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(fù)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(fù)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(shí)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(shí)接直流電動(dòng)機(jī)的一端和電阻R7的一端，直流電動(dòng)機(jī)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(fā)射極分別連接電阻Rltl的一端和溫控直流電壓源E2的負(fù)極；電阻Rltl的另一端接地；溫控直流電壓源E2的正極同時(shí)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。
全文摘要
本發(fā)明提供基于橋式伺服控制的直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)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；本發(fā)明利用由橋式電路構(gòu)造而成的橋式伺服控制系統(tǒng)，在設(shè)定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，用設(shè)定電壓來(lái)模擬地表示轉(zhuǎn)速設(shè)定值，如果設(shè)定電壓值不變，轉(zhuǎn)速N也穩(wěn)定不變，從而達(dá)到了穩(wěn)定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。通過(guò)改變?cè)O(shè)定電壓的大小，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速N也隨之改變，從而達(dá)到調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)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(duì)電路穩(wěn)定性的影響，從而最大限度的提高整個(gè)裝置的穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)H02P7/28GK103051263SQ20131000310
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2013年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月6日
發(fā)明者呼艷生, 梁國(guó)文, 王啟銀, 趙睿 申請(qǐng)人:山西省電力公司大同供電分公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司