一种直流电机转速测控电路

1.本发明涉及直流电机领域，具体是一种直流电机转速测控电路。


背景技术：

2.直流电机是指能将直流电能转换成机械能（直流电动机）或将机械能转换成直流电能（直流发电机）的旋转电机。它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。
3.现有直流电机测速有通过电机转动改变发光二极管输出给光敏器件的光强，改变光敏器件的导通状况，根据单位时间内光敏器件的导通电压，以此来判断电机的转速，但是在光敏器件位置移动时，会导致测试结果错误，同时使用者无法判断是否故障，需要改进。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种直流电机转速测控电路，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种直流电机转速测控电路，包括：供电模块，用于供给直流电；电机转速转电压模块，用于通过两件光敏器件将电机转速转化为两个电压；滤波处理输出模块，用于分别对两个电压进行滤波处理，改变波形；开关控制模块，用于在改变波形后的两个电压互补时，开关控制模块控制电压累加模块工作；两个电压不互补时，控制故障警示模块工作；故障警示模块，用于发光二极管闪烁，提示使用者测试故障；电压累加模块，用于累加改变波形后的两个电压；电压翻转模块，用于对累加后的电压翻转；电压检测模块，用于检测两个电压的平均值，以此指示电机的转速；供电模块的输出端连接电机转速转电压模块的输入端、滤波处理输出模块的第一输入端，电机转速转电压模块的输出端连接滤波处理输出模块的第二输入端，滤波处理输出模块的输出端连接开关控制模块的输入端、电压累加模块的第一输入端，开关控制模块的输出端连接故障警示模块的输入端、电压累加模块的第二输入端，电压累加模块的输出端连接电压翻转模块的输入端，电压翻转模块的输出端连接电压检测模块的输入端。
6.作为本发明再进一步的方案：电机转速转电压模块包括第一二极管、第一三极管、第二三极管，第一二极管的正极连接第一三极管的集电极、第二三极管的集电极、供电模块的输出端，第一二极管的负极接地，第一三极管的发射极连接滤波处理输出模块的第二输入端，第二三极管的发射极连接滤波处理输出模块的第二输入端。
7.作为本发明再进一步的方案：滤波处理输出模块包括第一电容、第二电容、第一电
阻、第二电阻、第三电阻、第三三极管、第四三极管，第一电容的一端连接第一电阻、电机转速转电压模块的输出端，第一电容的另一端接地，第一电阻的另一端连接第三三极管的基极，第三三极管的集电极连接第四三极管的集电极、第三电阻，第三电阻的另一端连接供电模块的输出端，第四三极管的基极连接第二电阻，第二电阻的另一端连接第二电容、电机转速转电压模块的输出端，第二电容的另一端接地，第三三极管的发射极连接连接开关控制模块的输入端、电压累加模块的第一输入端，第四三极管的发射极连接连接开关控制模块的输入端、电压累加模块的第一输入端。
8.作为本发明再进一步的方案：开关控制模块包括第一放大器、第二放大器、异或门、继电器、第二二极管，第一放大器的同相端连接第三三极管的发射极、第二放大器的反相端，第一放大器的反相端连接第四三极管的发射极、第二放大器的同相端，第一放大器的输出端连接异或门的第一输入端，第二放大器的输出端连接异或门的第二输入端，异或门的输出端连接继电器、第二二极管的负极、故障警示模块的输入端，继电器的另一端接地，第二二极管的正极连接继电器的另一端。
9.作为本发明再进一步的方案：故障警示模块包括反相器、第三二极管，反相器的输入端连接开关控制模块的输出端，反相器的输出端连接第三二极管的正极，第三二极管的负极接地。
10.作为本发明再进一步的方案：电压累加模块包括第一开关、第二开关、第六电阻、第七电阻、第五电阻、第三放大器，第一开关的一端连接第三三极管的发射极，第二开关的一端连接第四三极管的发射极，第一开关的另一端连接第六电阻，第二开关的另一端连接第五电阻，第五电阻的另一端连接第六电阻的另一端、第七电阻、第三放大器的反相端，第三放大器的同相端接地，第三放大器的输出端连接第七电阻的另一端、电压翻转模块的输入端。
11.作为本发明再进一步的方案：电压翻转模块包括第四集成电路，第四集成电路的2号引脚连接第三电容、电压累加模块的输出端，第三电容的另一端接地，第四集成电路的3号引脚通过第五电容和5号引脚连接，第四集成电路的4号引脚接地，第四集成电路的1号引脚连接第四电容、电压检测模块的输入端，第四电容的另一端接地。
12.作为本发明再进一步的方案：电压检测模块包括第四二极管、第八电阻、第四电阻、电压表，第四二极管的正极连接电压翻转模块的输出端，第四二极管的负极连接第八电阻，第八电阻的另一端连接第四电阻、电压表，第四电阻的另一端接地，电压表的另一端连接第四电阻的另一端。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过电机转速改变时改变发光二极管单位时间内的输出给光敏器件的光强，使得光敏器件的输出电压变化，设有两个电压，并通过开关控制模块检测电压是否异常，异常时启动故障报警模块，提醒使用者，正常时通过电压累加模块、电压翻转模块、电压检测模块来检测两个电压的平均值，指示电机的转速。
附图说明
14.图1为一种直流电机转速测控电路的原理图。
15.图2为一种直流电机转速测控电路的电路图。
16.图3为电机转速转电压模块的转换示意图。
17.图4为滤波处理输出模块的滤波示意图。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.请参阅图1，一种直流电机转速测控电路，包括：供电模块1，用于供给直流电；电机转速转电压模块2，用于通过两件光敏器件将电机转速转化为两个电压；滤波处理输出模块3，用于分别对两个电压进行滤波处理，改变波形；开关控制模块4，用于在改变波形后的两个电压互补时，开关控制模块4控制电压累加模块6工作；两个电压不互补时，控制故障警示模块5工作；故障警示模块5，用于发光二极管闪烁，提示使用者测试故障；电压累加模块6，用于累加改变波形后的两个电压；电压翻转模块7，用于对累加后的电压翻转；电压检测模块8，用于检测两个电压的平均值，以此指示电机的转速；供电模块1的输出端连接电机转速转电压模块2的输入端、滤波处理输出模块3的第一输入端，电机转速转电压模块2的输出端连接滤波处理输出模块3的第二输入端，滤波处理输出模块3的输出端连接开关控制模块4的输入端、电压累加模块6的第一输入端，开关控制模块4的输出端连接故障警示模块5的输入端、电压累加模块6的第二输入端，电压累加模块6的输出端连接电压翻转模块7的输入端，电压翻转模块7的输出端连接电压检测模块8的输入端。
20.在本实施例中：请参阅图2和图3，电机转速转电压模块2包括第一二极管d1、第一三极管v1、第二三极管v2，第一二极管d1的正极连接第一三极管v1的集电极、第二三极管v2的集电极、供电模块1的输出端，第一二极管d1的负极接地，第一三极管v1的发射极连接滤波处理输出模块3的第二输入端，第二三极管v2的发射极连接滤波处理输出模块3的第二输入端。
21.第一二极管d1（发光二极管）发光照射通过图3中的孔k照射，y1和y2分别为第一三极管v1、第二三极管v2的位置（距离电机m的距离相同），第一三极管v1、第二三极管v2、第一二极管d1不设在电机m上，电机m转动带动孔k转动，使得第一三极管v1、第二三极管v2（光敏三极管）的基极接收到的光强一直在改变，电机m转速越快，第一三极管v1、第二三极管v2的导通电压越大。通过第一三极管v1、第二三极管v2来获得电机m转速对应的两个电压。
22.在另一个实施例中：可选用光敏电阻来代替光敏三极管，但是光敏电阻会导致电路电流变化。
23.在本实施例中：请参阅图2、图3和图4，滤波处理输出模块3包括第一电容c1、第二电容c2、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第三三极管v3、第四三极管v4，第一电容c1的一端连接第一电阻r1、电机转速转电压模块2的输出端，第一电容c1的另一端接地，第一
电阻r1的另一端连接第三三极管v3的基极，第三三极管v3的集电极连接第四三极管v4的集电极、第三电阻r3，第三电阻r3的另一端连接供电模块1的输出端，第四三极管v4的基极连接第二电阻r2，第二电阻r2的另一端连接第二电容c2、电机转速转电压模块2的输出端，第二电容c2的另一端接地，第三三极管v3的发射极连接连接开关控制模块4的输入端、电压累加模块6的第一输入端，第四三极管v4的发射极连接连接开关控制模块4的输入端、电压累加模块6的第一输入端。
24.第一三极管v1、第二三极管v2的发射极输出的电压请参阅图4左侧（图中为三角波，实际中为经由t/4或3t/4左右对称的不规则波），图4左侧上下两个分别为第一三极管v1、第二三极管v2的发射极输出电压，呈现为各占有半个周期t/2的原因为，图3中孔k距离y1最近时，距离y2最远，致使y2（第二三极管v2）的波形相较于y1（第一三极管v1）延后半个周期t/2，在图3中电机m沿逆时针转动，y1处对应的第一三极管v1的输出电压即类似为图4左上方时间电压关系图，y2处对应的第二三极管v2的的输出电压即类似为图4左下方时间电压关系图。第一三极管v1、第二三极管v2的输出电压分别经过第一电容c1、第一电阻r1、第二电容c2、第二电阻r2滤波处理后，两个电压一个周期内为图4中右侧所示，两个电压互补，经过第三三极管v3、第四三极管v4后输出给开关控制模块4、电压累加模块6。
25.在另一个实施例中：第三三极管v3、第四三极管v4可略去，这里应用是为了保证两个输出电压较大。
26.在本实施例中：请参阅图2，开关控制模块4包括第一放大器u1、第二放大器u2、异或门u5、继电器j、第二二极管d2，第一放大器u1的同相端连接第三三极管v3的发射极、第二放大器u2的反相端，第一放大器u1的反相端连接第四三极管v4的发射极、第二放大器u2的同相端，第一放大器u1的输出端连接异或门u5的第一输入端，第二放大器u2的输出端连接异或门u5的第二输入端，异或门u5的输出端连接继电器j、第二二极管d2的负极、故障警示模块5的输入端，继电器j的另一端接地，第二二极管d2的正极连接继电器j的另一端。
27.由于两个电压互补，因此同一时间第一放大器u1和第二放大器u2一个输出高电平，另一个输出低电平，进而使得异或门u5输出高电平，控制继电器j工作，进而控制电压累加模块6工作。
28.在另一个实施例中：可略去第二二极管d2，第二二极管d2作为续流二极管，用于继电器j启动或者断开时泄出电流。
29.在本实施例中：请参阅图2、图3和图4，故障警示模块5包括反相器u6、第三二极管d3，反相器u6的输入端连接开关控制模块4的输出端，反相器u6的输出端连接第三二极管d3的正极，第三二极管d3的负极接地。
30.在第一三极管v1或者第二三极管v2位置偏移时，使得距离电机m的距离不一样，无法构成输出电压延后t/2，使得经过滤波处理后的波形不同于图4右侧，两个电压不在互补，而是会出现波形重叠，致使异或门u5的输入端不在任意时刻都是一个高电平一个低电平，使得一个周期内异或门u5会输出低电平，反相器u6在一个周期内会出现高电平，致使第三二极管d3（发光二极管）闪烁发光。
31.在另一个实施例中：也可添加蜂鸣器报警，但是由于开始第一三极管v1或者第二三极管v2位置偏移时，一个周期内两个电压重叠部分少，使得反相器u6输出的电压无法带动蜂鸣器。
32.在本实施例中：请参阅图2，电压累加模块6包括第一开关s1、第二开关s2、第六电阻r6、第七电阻r7、第五电阻r5、第三放大器u3，第一开关s1的一端连接第三三极管v3的发射极，第二开关s2的一端连接第四三极管v4的发射极，第一开关s1的另一端连接第六电阻r6，第二开关s2的另一端连接第五电阻r5，第五电阻r5的另一端连接第六电阻r6的另一端、第七电阻r7、第三放大器u3的反相端，第三放大器u3的同相端接地，第三放大器u3的输出端连接第七电阻r7的另一端、电压翻转模块7的输入端。
33.继电器j工作时，第一开关s1、第二开关s2闭合，使得放大器的输出端电压为输入端电压（vcc1、vcc2）的电压和的负数。条件为第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7阻值相同。
34.在另一个实施例中：第七电阻r7为第五电阻r5、第六电阻r6的倍数时，输出电压为电压和的倍数对应的负数。
35.在本实施例中：请参阅图2，电压翻转模块7包括第四集成电路u4，第四集成电路u4的2号引脚连接第三电容c3、电压累加模块6的输出端，第三电容c3的另一端接地，第四集成电路u4的3号引脚通过第五电容c5和5号引脚连接，第四集成电路u4的4号引脚接地，第四集成电路u4的1号引脚连接第四电容c4、电压检测模块8的输入端，第四电容c4的另一端接地。
36.图2中第四集成电路u4型号选用tps60403，将输入电压极性转换后输出，因此经过电压累加模块6、电压翻转模块7，输出两个电压（vcc1、vcc2）的电压和。
37.在另一个实施例中：第四集成电路u4型号也可选用icl7660，其连接方式和图2不同。
38.在本实施例中：请参阅图2，电压检测模块8包括第四二极管d4、第八电阻r8、第四电阻r4、电压表v，第四二极管d4的正极连接电压翻转模块7的输出端，第四二极管d4的负极连接第八电阻r8，第八电阻r8的另一端连接第四电阻r4、电压表v，第四电阻r4的另一端接地，电压表v的另一端连接第四电阻r4的另一端。
39.累加后的电压经过阻值相同的第八电阻r8、第四电阻r4，通过电压表v检测第四电阻r4上的阻值，即为两个电压的平均值，在电压表v上的电压数值处添加对应转速数值，以此检测电机m转速时直接就可通过电压表v上的数值来判断。
40.在另一个实施例中：第四二极管d4可以略去，第四二极管d4为发光二极管，用于指示电路正常工作。
41.本发明的工作原理是：供电模块1供给直流电，电机转速转电压模块2通过两件光敏器件将电机转速转化为两个电压，滤波处理输出模块3分别对两个电压进行滤波处理，改变波形，开关控制模块4在改变波形后的两个电压互补时，开关控制模块4控制电压累加模块6工作；两个电压不互补时，控制故障警示模块5工作，故障警示模块5发光二极管闪烁，提示使用者测试故障，电压累加模块6累加改变波形后的两个电压，电压翻转模块7对累加后的电压翻转，电压检测模块8检测两个电压的平均值，以此指示电机的转速，本发明解决了电机转速检测故障时无法判断，保证检测的电机转速可靠。
42.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有
变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
43.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。