一種基于單片機的電機實時轉速寬范圍精確測速方法
【專利摘要】本發明涉及一種基于單片機的電機實時轉速寬范圍精確測速方法。所設計的測速系統包括測速發電機或線性霍爾元件、信號放大模塊、A/D轉換模塊、單片機處理模塊以及速度輸出顯示模塊。根據測速發電機或線性霍爾元件輸出的正弦感應電動勢，采用運行于單片機模塊的數字算法直接估計出被測電機的精確實時轉速，主要解決了傳統模擬測速電路出現低轉速反饋盲區的問題，實現了寬范圍的被測電機連續實時轉速精確測量。
【專利說明】一種基于單片機的電機實時轉速寬范圍精確測速方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于機電控制領域，涉及一種基于單片機的電機實時轉速寬范圍精確測速 方法，適用于各類以測速發電機和線性霍爾元件作為測速裝置的閉環調速控制系統。
【背景技術】
[0002] 測速發電機和線性霍爾元件作為常用的兩種模擬測速裝置，都能夠將被測電機的 機械轉速轉換為電氣信號，廣泛地應用于各種速度或位置控制系統。測速發電機和線性霍 爾元件的測速原理分別為：（1)測速發電機的繞組和磁路經精確設計，在被測電機與測速 發電機同軸聯接時，被測電機的轉速與測速發電機輸出正弦波的幅值成線性關系，與相位 角無關；（2)根據霍爾效應原理，當線性霍爾元件在被測電機外殼的安裝位置確定的情況 下，被測電機的轉速與線性霍爾元件輸出正弦波的角速度成線性關系，而與幅值無關。
[0003] 傳統測速模擬電路的實現方法是：（1)測速發電機輸出的正弦電壓波經單相橋式 可控整流電路以及濾波電路轉換為反映被測電機轉速的平均模擬電平信號；（2)線性霍爾 元件輸出的正弦電壓波經無源低通濾波電路、比較整形電路轉換為同頻率的脈沖方波信 號。從上述兩種傳統測速方法的描述可看出，其轉速測量值與一個或幾個半波特性相關，不 能準確反映在半波內某一點的實時轉速值。此外，在被測電機處于低速運行情況下，測速發 電機的輸出電壓受整流電路中晶體二級管和濾波電路參數的影響較大。因此，上述傳統模 擬測速方法一般只適用于電機高轉速測量和控制。
[0004] 由上面的分析可知，使用測速發電機或線性霍爾元件采用傳統模擬測速方法測量 被測電機低速運行狀態時，將出現轉速反饋盲區，閉環調速系統中的電機會出現抖動甚至 失控現象，嚴重時會使得整個控制系統失穩。因此，在設計以測速發電機或線性霍爾元件作 為反饋傳感器的電機控制系統時，需要一種寬范圍的電機實時轉速精確測速方法，從而保 證控制系統的性能和穩定性。
【發明內容】
[0005] 為克服現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種基于單片機的電機實時轉速 寬范圍精確測速方法，提高測速精度。
[0006] 為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種基于單片機的電機實時轉速寬范圍 精確測速方法，其特征在于：包括如下步驟， (1-1)提供一基于單片機的電機測速裝置，該電機測速裝置包括依次連接的測速模塊、 信號放大模塊、A/D轉換模塊、單片機處理模塊和速度輸出顯示模塊； (1-2)通過測速模塊測量被測電機的轉速，并通過信號放大、A/D轉換及單片機處理模 塊處理獲得測速模塊的輸出電壓正弦波形的變化規律； (1-3)結合測速模塊的輸出感應電動勢的特征，采用離散形式的測速模型，精確計算被 測電機的實時轉速。
[0007] 在本發明實施例中，所述測速模塊為測速發電機，所述步驟（1-2)的具體實現過程 如下， (2 -I) 設A/D轉換模塊的采樣周期為 Ti=I/名,令離散步長Al=G則時刻fif,貪+1叁1+1,可得測速發電機輸出感應電動勢 實時正弦離散時間序列為
【權利要求】
1. 一種基于單片機的電機實時轉速寬范圍精確測速方法，其特征在于：包括如下步 驟， (1-1)提供一基于單片機的電機測速裝置，該電機測速裝置包括依次連接的測速模塊、 信號放大模塊、A/D轉換模塊、單片機處理模塊和速度輸出顯示模塊； (1-2)通過測速模塊測量被測電機的轉速，并通過信號放大、A/D轉換及單片機處理模 塊處理獲得測速模塊的輸出電壓正弦波形的變化規律； (1-3)結合測速模塊的輸出感應電動勢的特征，采用離散形式的測速模型，精確計算被 測電機的實時轉速。
2. 根據權利要求1所述的一種基于單片機的電機實時轉速寬范圍精確測速方法，其特 征在于：所述測速模塊為測速發電機，所述步驟（1-2)的具體實現過程如下，
4.根據權利要求2所述的一種基于單片機的電機實時轉速寬范圍精確測速方法，其特 征在于：所述步驟（1-3)的具體實現過程如下， (4-1)所述測速發電機輸出感應電動勢尚散差分方程為
【文檔編號】G01P3/44GK104483502SQ201410807143
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月23日 優先權日:2014年12月23日
【發明者】任雯, 賴森財 申請人:三明學院