本實用新型涉及電機控制技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于電動床無傳感直流有刷電機恒轉(zhuǎn)速控制單元。

背景技術(shù)：

現(xiàn)市場上的機械調(diào)速執(zhí)行器主要是通過復(fù)雜的機械結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，成本相對較低，但存在反應(yīng)滯后、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等可靠性問題；而市場上大多電子調(diào)速執(zhí)行器通過采集轉(zhuǎn)速信號，來控制電機轉(zhuǎn)速的處理方式都極度復(fù)雜，所用電路電子元件多，控制復(fù)雜，成本很高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種基于電動床無傳感直流有刷電機恒轉(zhuǎn)速控制單元，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。所述基于電動床無傳感直流有刷電機恒轉(zhuǎn)速控制單元具有控制電路簡單可靠，便于生產(chǎn)、使得總成本降低。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供如下技術(shù)方案：

一種基于電動床無傳感直流有刷電機恒轉(zhuǎn)速控制單元，包括第一HVIC、第二HVIC和MCU，所述第一HVIC的引腳中的兩個分別連接有N溝道開關(guān)MOS管Q1和N溝道開關(guān)MOS管Q3的柵極，所述第二HVIC的引腳中的兩個分別連接有N溝道開關(guān)MOS管Q2和N溝道開關(guān)MOS管Q4的柵極，所述N溝道開關(guān)MOS管Q1、N溝道開關(guān)MOS管Q2、N溝道開關(guān)MOS管Q3和N溝道開關(guān)MOS管Q4依次連接構(gòu)成回路，且回路的兩端加有驅(qū)動直流電和電流采樣電阻R1，所述第一HVIC的引腳中的另兩個分別與MCU的輸出端口PWM1H和PWM1L連接，所述第二HVIC的引腳中的另兩個分別與MCU的端口PWM2H和PWM2L連接，所述MCU的兩個端口分別連接有電阻R14和電阻R13，所述電阻R14連接有運放U1D的輸出端，所述運放U1D的輸出端與同向輸入端接有電阻R20，所述運放U1D的同向輸入端并接有電阻R19和電容C4，運放U1D的反向輸入端并接有電阻R11和電容C8，所述電阻R13的一端連接有U1C的輸出端，所述運放U1C的輸出端與同向輸入端接有電阻R12，所述運放U1C的同向輸入端接有電阻R10和電容C3，且電阻R10接地，所述運放U1C的反向輸入端接有電阻R9，且電阻R9接地，所述電容C3與電阻R13并接后與電容C4并接，所述電容C4的并接點與電容C8并接后接地，所述電阻R11連接有運放U1B的輸出端，所述運放U1B的輸出端與反向輸入端連接有電阻R17，所述電阻R17的一端并接有電阻R18，且電阻R18與電容C8并接，所述電阻R17的另一端并接有電阻R8，所述運放U1B的同向輸入端與電阻R8之間接入電容C2，所述電容C2的兩端并接有電阻R7和電阻R6，且電阻R6一端接地，所述電阻R7和電阻R6并接后與電阻C1連接，所述電阻C1的另一端連接有運放U1A的輸出端，所述運放U1A的輸出端與反向輸入端連接有電阻R5，所述運放U1A的反向輸入端連接有電阻R4，且電阻R4與運放U1A負電源引腳接地，所述運放U1A的同向輸入端并接有電阻R2和電阻R3，所述電阻R2的另一端連接有總線ICC端，所述電阻R3并接有電阻R16和電阻R15，所述電阻R16與運放U1A正電源引腳連接，所述電阻R15接地，且電阻R15的兩端并接有電容C7。

優(yōu)選的，所述運放U1A、運放U1B、運放U1C和運放U1D均為TVS914型運放器。

優(yōu)選的，所述第一HVIC和第二HVIC均為半橋驅(qū)動集成芯片。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是：本基于電動床無傳感直流有刷電機恒轉(zhuǎn)速控制單元，其中N溝道開關(guān)MOS管Q1～N溝道開關(guān)MOS管Q4，第一HVIC、第二HVIC為半橋驅(qū)動集成芯片，電阻R1為主回路電流采樣電阻，再加上MCU處理構(gòu)成了H橋驅(qū)動拓撲單元；電阻R2～電阻R5及電阻R15、電阻R16、電容C7以及運放U1A構(gòu)成電流信號偏置放大、電容C1、電阻R6組成信號隔直通交處理電路，電阻R7、電容C2構(gòu)成帶通濾波電路，電阻R8、電阻R17以及運放U1B構(gòu)成微信號放大電路，電阻R11、電容C4構(gòu)成基波信號濾波電路，電阻R18和電容C8構(gòu)成深度濾波得到平均值，電阻R19、電阻R20、運放U1D構(gòu)成滯環(huán)比較電路，電阻R14、電容C6構(gòu)成基波信號濾波至MCU檢測口，以上構(gòu)成電流信號檢測以及轉(zhuǎn)速信號生成單元；電阻R9、電阻R10、電阻R12、電阻R13、電容C3、電容C5、運放U1C則構(gòu)成主回路電流信號放大電路，便于系統(tǒng)過載保護使用，同時少了傳感裝置使得電機結(jié)構(gòu)簡單，便于生產(chǎn)；控制電路簡單可靠，使得總成本降低。

附圖說明

圖1為本實用新型H橋驅(qū)動拓撲單元示意圖；

圖2為本實用新型電流信號檢測以及轉(zhuǎn)速信號生成單元示意圖；

圖3為本實用新型電動床輕載時SPEED-S波形示意圖；

圖4為本實用新型電動床滿載時SPEED-S波形示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

請參閱圖1-4，本實用新型提供一種技術(shù)方案：

一種基于電動床無傳感直流有刷電機恒轉(zhuǎn)速控制單元，包括第一HVIC、第二HVIC和MCU，第一HVIC和第二HVIC均為半橋驅(qū)動集成芯片，第一HVIC的引腳中的兩個分別連接有N溝道開關(guān)MOS管Q1和N溝道開關(guān)MOS管Q3的柵極，第二HVIC的引腳中的兩個分別連接有N溝道開關(guān)MOS管Q2和N溝道開關(guān)MOS管Q4的柵極，N溝道開關(guān)MOS管Q1、N溝道開關(guān)MOS管Q2、N溝道開關(guān)MOS管Q3和N溝道開關(guān)MOS管Q4依次連接構(gòu)成回路，且回路的兩端加有驅(qū)動直流電和電流采樣電阻R1，第一HVIC的引腳中的另兩個分別與MCU的輸出端口PWM1H和PWM1L連接，第二HVIC的引腳中的另兩個分別與MCU的端口PWM2H和PWM2L連接。

MCU的兩個端口分別連接有電阻R14和電阻R13，電阻R14連接有運放U1D的輸出端，運放U1D的輸出端與同向輸入端接有電阻R20，運放U1D的同向輸入端并接有電阻R19和電容C4，運放U1D的反向輸入端并接有電阻R11和電容C8，電阻R13的一端連接有U1C的輸出端，運放U1C的輸出端與同向輸入端接有電阻R12，運放U1C的同向輸入端接有電阻R10和電容C3，且電阻R10接地，運放U1C的反向輸入端接有電阻R9，且電阻R9接地，電容C3與電阻R13并接后與電容C4并接，電容C4的并接點與電容C8并接后接地，電阻R11連接有運放U1B的輸出端，運放U1B的輸出端與反向輸入端連接有電阻R17，電阻R17的一端并接有電阻R18，且電阻R18與電容C8并接，電阻R17的另一端并接有電阻R8，運放U1B的同向輸入端與電阻R8之間接入電容C2，電容C2的兩端并接有電阻R7和電阻R6，且電阻R6一端接地，電阻R7和電阻R6并接后與電阻C1連接，電阻C1的另一端連接有運放U1A的輸出端，運放U1A的輸出端與反向輸入端連接有電阻R5，運放U1A的反向輸入端連接有電阻R4，且電阻R4與運放U1A負電源引腳接地，運放U1A、運放U1B、運放U1C和運放U1D均為TVS914型運放器，運放U1A的同向輸入端并接有電阻R2和電阻R3，電阻R2的另一端連接有總線ICC端，電阻R3并接有電阻R16和電阻R15，電阻R16與運放U1A正電源引腳連接，電阻R15接地，且電阻R15的兩端并接有電容C7。

其中N溝道開關(guān)MOS管Q1～N溝道開關(guān)MOS管Q4，第一HVIC、第二HVIC為半橋驅(qū)動集成芯片，電阻R1為主回路電流采樣電阻，再加上MCU處理構(gòu)成了H橋驅(qū)動拓撲單元；電阻R2～電阻R5及電阻R15、電阻R16、電容C7以及運放U1A構(gòu)成電流信號偏置放大、電容C1、電阻R6組成信號隔直通交處理電路，電阻R7、電容C2構(gòu)成帶通濾波電路，電阻R8、電阻R17以及運放U1B構(gòu)成微信號放大電路，電阻R11、電容C4構(gòu)成基波信號濾波電路，電阻R18和電容C8構(gòu)成深度濾波得到平均值，電阻R19、電阻R20、運放U1D構(gòu)成滯環(huán)比較電路，電阻R14、電容C6構(gòu)成基波信號濾波至MCU檢測口，以上構(gòu)成電流信號檢測以及轉(zhuǎn)速信號生成單元；電阻R9、電阻R10、電阻R12、電阻R13、電容C3、電容C5、運放U1C則構(gòu)成主回路電流信號放大電路，便于系統(tǒng)過載保護使用。

通過MCU的PWM1H、PWM1L、PWM2H和PWM2L端口輸出全橋PWM信號經(jīng)過第一HVIC和第二變換分別控制半橋的上下N溝道開關(guān)MOS管Q1～N溝道開關(guān)MOS管Q4；全橋主回路控制電機繞組的電流經(jīng)過電阻R1得到對應(yīng)的電流信號檢測以及轉(zhuǎn)速信號生成單元的輸入信號；電阻R1產(chǎn)生的電流信號經(jīng)過運放U1A偏置放大，其中電阻R15和電阻R16位偏置電阻，偏置電壓接近為2.5V(此處忽略電阻R2、電阻R3輸入回路中的電流對它的影響)；運放U1A放大出的偏置信號經(jīng)過電容C1、電阻R6隔直通交處理，得到了放大后的因直流電機轉(zhuǎn)子繞組槽間隙效應(yīng)引起的電流脈動信號；為了去除PWM載波頻率對電流信號的影響，通過電阻R7、電容C2組成濾除載波頻率信號的濾波電路，此時由于得到的信號相對電壓幅值以及信號能力還比較弱，因此再經(jīng)過運放U1B的放大得到較強信號；運放U1B輸出的信號經(jīng)過電阻R11、電容C4二次濾波得到系統(tǒng)所需要的基波信號源；再由電阻R18和電容C8組成深度濾波得到平均信號源(即得到基波信號的中心值)，這樣可便于基波信號和其比較；最后再由電阻R19、電阻R20、運放U1D構(gòu)成滯環(huán)比較電路；滯環(huán)的目的是為了消除PWM載波對基波信號經(jīng)兩次濾波后未能平滑干凈帶來的影響；運放U1D生成的轉(zhuǎn)速信號經(jīng)過電阻R14、電容C6濾波送至MCU捕獲口，得到信號頻率值f；再經(jīng)過運算得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)速值n；計算公式：n＝60f/K(式中K為電機轉(zhuǎn)子槽數(shù))。

盡管已經(jīng)示出和描述了本實用新型的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本實用新型的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本實用新型的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。