直流有刷电机恒速控制电路及控制方法
阅读说明：本技术 直流有刷电机恒速控制电路及控制方法 (Constant speed control circuit and control method for direct current brush motor ) 是由 李东良 王卫强 胡苗白 于 2020-12-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种直流有刷电机恒速控制电路及控制方法,控制电路包括稳压模块,电机模块、电网模块和微控制单元,所述稳压模块的输出端分别与所述电机模块和所述电网模块的输入端连接,所述微控制单元的电网电压测量端与所述电网模块连接,所述电网模块的输出端与火线连接形成一回路,所述微控制单元的电机电压测量端与所述电机模块连接,所述电机模块包括电机和电压控制件,所述电压控制件的受控端与所述微控制单元的电机电压控制端连接,所述电压控制件的控制端与所述电机连接,所述微控制单元用于控制所述电压控制件以调节所述电机电压,所述电机模块的输出端与火线连接形成一回路。该控制电路控制精确度高,结构简单,成本低。(The invention discloses a constant speed control circuit and a control method of a direct current brush motor, the control circuit comprises a voltage stabilizing module, a motor module, a power grid module and a micro control unit, the output end of the voltage stabilizing module is respectively connected with the input ends of the motor module and the power grid module, the power grid voltage measuring end of the micro control unit is connected with the power grid module, the output end of the power grid module is connected with the live wire to form a loop, the motor voltage measuring end of the micro control unit is connected with the motor module, the motor module comprises a motor and a voltage control piece, the controlled end of the voltage control part is connected with the motor voltage control end of the micro control unit, the control end of the voltage control part is connected with the motor, the micro control unit is used for controlling the voltage control element to adjust the voltage of the motor, and the output end of the motor module is connected with the live wire to form a loop. The control circuit has the advantages of high control accuracy, simple structure and low cost.)
技术领域
本发明涉及电机恒速控制领域，更具体地说是指一种直流有刷电机恒速控制电路及控制方法。
背景技术
目前市场上能精确控制电机恒速的产品，其方案基本上是利用霍尔传感器结合机械结构，来实现恒速控制，这样硬件上使用了霍尔测速器件和相关结构配件，设计复杂，成本较高。因此，我们开发出能够不使用霍尔传感器和结构配件，通过简单电路就可以直接精确控制恒速的方案。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种直流有刷电机恒速控制电路及控制方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种直流有刷电机恒速控制电路，包括稳压模块，电机模块、电网模块和微控制单元，所述稳压模块的输出端分别与所述电机模块和所述电网模块的输入端连接，所述微控制单元的电网电压测量端与所述电网模块连接，所述电网模块的输出端与火线连接形成一回路，所述微控制单元的电机电压测量端与所述电机模块连接，所述电机模块包括电机和电压控制件，所述电压控制件的受控端与所述微控制单元的电机电压控制端连接，所述电压控制件的控制端与所述电机连接，所述微控制单元用于控制所述电压控制件以调节所述电机电压，所述电机模块的输出端与火线连接形成一回路。
其进一步技术方案为：所述电机模块还包括电阻R1、电阻R2、二极管D1、电容C10和转换器BR1，所述转换器BR1的V+端分别与所述电机的正极、所述二极管D1的负极、所述电容C10的第二端和所述电阻R1的第一端连接，所述电阻R1的第二端与所述电阻R2的第一端连接，所述电阻R2的第二端与所述稳压模块的输出端连接，所述转换器BR1的V-端分别与所述电机的负极、所述二极管D1的正极和所述电容C10的第一端连接，所述转换器BR1的一AC端与火线连接，另一AC端与所述电压控制件的控制端连接，所述电压控制件的受控端与所述电机电压控制端连接。
其进一步技术方案为：所述电机电压测量端与所述电阻R2的第二端连接以测量所述电机的电压值。
其进一步技术方案为：所述电压控制件为可控硅。
其进一步技术方案为：所述可控硅与所述微控制单元之间串联有电阻R3。
其进一步技术方案为：所述电网模块包括电阻R4和电阻R6，所述电阻R6的第一端与火线连接，所述电阻R6的第二端与所述电阻R4的第一端连接，所述电阻R4的第二端与所述稳压模块的输出端连接，所述电网电压测量端与所述电阻R4的第一端连接以测量电网的电压值。
其进一步技术方案为：所述电阻R6的第一端与火线之间串联有保险丝F1。
其进一步技术方案为：所述稳压模块包括二极管D4、电阻R32、电阻R14、电阻R33、电容E1、二极管U2、电阻R35和电阻R36，所述二极管D4的负极与火线连接，所述二极管D4的正极与所述电阻R32的第一端连接，所述电阻R32的第二端与所述电阻R14的第一端连接，所述电阻R14的第二端与所述电阻R33的第一端连接，所述电阻R33的第二端分别与所述电容E1的第二端、所述二极管U2的正极和所述电阻R36的第二端连接并接地，所述电容E1的第一端、所述二极管U2的负极和所述电阻R36的第一端均与零线连接。
一种直流有刷电机恒速控制方法，基于以上所述的直流有刷电机恒速控制电路，包括以下步骤：
获取电网电压值和电机电压值；
将所述电网电压值和所述电机电压值进行差值运算，得到电压差值；
判断所述电压差值与目标转速对应的电压值是否相匹配；
若不匹配，则控制电压控制件调整电机电压值，使电网电压值与调整后的电机电压值之间的电压差值与目标转速对应的电压值相匹配。
其进一步技术方案为：所述获取电网电压值和电机电压值的步骤之前，还包括：
获取电机正常工作状态下各个转速的电压值，得到各个目标转速对应的电压值。
本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明一种直流有刷电机恒速控制电路通过设置电机模块以便微控制单元测量电机电压值，通过设置电网模块以便微控制单元测量电网电压值，再将电机电压值与电网电压值通过差值换算后计算出转速与电压的对应关系，从而控制电压控制件导通角以改变电机电压，进而达到控制电机恒速的目的，该控制电路控制精确度高，结构简单，成本低。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明技术手段，可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述说明和其它目的、特征及优点能够更明显易懂，特举较佳实施例，详细说明如下。
附图说明
图1为直流有刷电机恒速控制电路的电路图；
图2为直流有刷电机恒速控制方法的流程框图；
图3为另一具体实施例直流有刷电机恒速控制方法的流程框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
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，本领域技术人员在没有作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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行结合和组合。
如图1所示，一种直流有刷电机恒速控制电路，包括稳压模块30，电机模块10、电网模块20和微控制单元40，稳压模块30的输出端分别与电机模块10和电网模块20的输入端连接，微控制单元40的电网电压测量端与电网模块20连接，电网模块20的输出端与火线连接形成一回路，微控制单元40的电机电压测量端与电机模块10连接，电机模块10包括电机和电压控制件，电压控制件的受控端与微控制单元40的电机电压控制端连接，电压控制件的控制端与电机连接，微控制单元40用于控制电压控制件以调节电机电压，电机模块10的输出端与火线连接形成一回路。本控制电路通过设置电机模块10以便微控制单元测量电机电压值，通过设置电网模块20以便微控制单元40测量电网电压值，再将电机电压值与电网电压值通过差值换算后计算出转速与电压的对应关系，从而控制电压控制件导通角，进而达到控制恒速的目的，该控制电路控制精确度高，结构简单，成本低。
在一实施例中，电机模块10还包括电阻R1、电阻R2、二极管D1、电容C10和转换器BR1，转换器BR1的V+端分别与电机的正极、二极管D1的负极、电容C10的第二端和电阻R1的第一端连接，电阻R1的第二端与电阻R2的第一端连接，电阻R2的第二端与稳压模块30的输出端连接，转换器BR1的V-端分别与电机的负极、二极管D1的正极和电容C10的第一端连接，转换器BR1的一AC端与火线连接，另一AC端与电压控制件的控制端连接，电压控制件的受控端与电机电压控制端连接。转换器BR1可以将交流转换为直流，电流流向从电阻R2、电阻R1、电机正极、电机负极、转换器BR1的V-端、转换器BR1的AC端到火线，形成一回路。微控制单元40用于控制电压控制件的导通角以进一步改变电机的电压，进而达到控制恒速的目的，该控制电路控制精确度高，结构简单。
在一实施例中，电机电压测量端与电阻R2的第二端连接以测量电机的电压值。
在一实施例中，电压控制件为可控硅，成本低且调节方便。
在一实施例中，可控硅与微控制单元40之间串联有电阻R3进行降压。
在一实施例中，电网模块20包括电阻R4和电阻R6，电阻R6的第一端与火线连接，电阻R6的第二端与电阻R4的第一端连接，电阻R4的第二端与稳压模块30的输出端连接，电网电压测量端与电阻R4的第一端连接以测量电网的电压值。
在一实施例中，电阻R6的第一端与火线之间串联有保险丝F1。防止电流过大时对电路和元器件造成损伤。
在一实施例中，稳压模块30包括二极管D4、电阻R32、电阻R14、电阻R33、电容E1、二极管U2、电阻R35和电阻R36，二极管D4的负极与火线连接，二极管D4的正极与电阻R32的第一端连接，电阻R32的第二端与电阻R14的第一端连接，电阻R14的第二端与电阻R33的第一端连接，电阻R33的第二端分别与电容E1的第二端、二极管U2的正极和电阻R36的第二端连接并接地，电容E1的第一端、二极管U2的负极和电阻R36的第一端均与零线连接。AC电源经过二极管D4半波整流，电阻R32、电阻R14和电阻R33降压，电容E1滤波，二极管U2稳压最终为控制电路提供稳定的5V电压，本稳压模块30结构简单，成本低。
如图2所示，一种直流有刷电机恒速控制方法，基于以上的直流有刷电机恒速控制电路，包括以下步骤S11至S14：
S11、获取电网电压值和电机电压值。
S12、将电网电压值和电机电压值进行差值运算，得到电压差值。
S13、判断电压差值与目标转速对应的电压值是否相匹配。
S14、若不匹配，则控制电压控制件调整电机电压值，使电网电压值与调整后的电机电压值之间的电压差值与目标转速对应的电压值相匹配。
本控制方法通过微控制单元40获取电机电压值和电网电压值，再将电机电压值与电网电压值通过差值换算后计算出转速与电压的对应关系，从而控制电压控制件导通角，进而达到精确控制恒速的目的，该控制方法控制精确度高，操作简单，成本低。
图3是本发明另一实施例提供的一种直流有刷电机恒速控制方法的流程示意图。如图3所示，本实施例的直流有刷电机恒速控制方法包括步骤S21-S25。其中步骤S22-S25与上述实施例中的步骤S11-S14类似，在此不再赘述。下面详细说明本实施例中所增加的步骤S21。
S21、获取电机正常工作状态下各个转速的电压值，得到各个目标转速对应的电压值。方便了将处理得到的电压差值与目标转速对应的电压值做比较，进一步调整了电机功率，最终实现精确控制转速的目的。
与现有技术相比，本发明一种直流有刷电机恒速控制电路通过设置电机模块以便微控制单元测量电机电压值，通过设置电网模块以便微控制单元测量电网电压值，再将电机电压值与电网电压值通过差值换算后计算出转速与电压的对应关系，从而控制电压控制件导通角以改变电机电压，进而达到控制电机恒速的目的，该控制电路控制精确度高，结构简单，成本低。
上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。