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智能车模直流电机性能检测方法

作者:王司瑞,卓晴时间:2012-09-18来源:电子产品世界收藏

  摘要:直流有刷电机工作电流受到电刷换流影响会产生波动,因此通过电机电流谐波分析可以获得电机的转速。基于此原理本文提出了一种对模小型有刷直流电机性能检测方法。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/136929.htm

  根据简化的直流电机模型,电机在稳定运行时,输入电压、电流与电机转速之间的关系如公式(1)所示:  

         
  Ce是与电机结构有关的常数; U是工作直流电源电压;是磁极气隙磁通;R为线圈电阻。当CeRU稳定不变时,电机转速-电流之间是简单的线性函数。两个系数包含了电机主要特性。特别是截距参数对应了电机堵转时的电流值,它的大小与电机最大输出功率成正比。测量电机转速-电流系数需要在恒定工作电压下,测量电机不同转速和工作电流之间的一组数据,通过线性拟合获得。 

  测量方法

  采集电机工作电流信号是测量电机参数的基础。电机参数测量电路如图1所示。测量电路中的电流检测和采集电路是核心,它需要将电机的工作电流转换成电压并进行采集。根据待测电机的工作电流范围和转速范围确定电路的方案:方式、频率和转换精度。

  电机工作电流采集电路

  采集电机工作电流首先需要将电流转换成电压,然后进行AD转换。采用霍尔电流可以减少电流采集电路对于测量的影响。CQ-2093是一款交流电流霍尔。它只需要5V电源供电,电流测量范围是20安培。由于模型车电机工作电流较小,所以需要将CQ-2093输出信号进行放大20倍后进行AD转换。使用Freescale公司的DSC F8013单片机采集电流信号,然后通过RS232串口发送到计算机进行分析处理。F8013的AD转换精度为12bit,可以满足电机电流采集的精度需要。图2给出了电流采集电路。  

 

  信号采集频率

  根据采样定理,为了使得信号经过采样不发生频率混叠,采样频率需要大于信号中最高频率分量的两倍。通过示波器对于实际电机电流波形进行测量,确定电流波动频率范围。选择模A型车模所使用的RS380电机进行测量。利用图2给出的电流采集电路,测量运放U2输出信号。为了比较电流波动频率与电机转速之间的关系,还使用了光电对于电机输出轴转速进行测量。测量波形如图3所示。

  图3中的电流波形显示,电机转速与电流波动周期之间存在倍数关系。电机旋转一周,由于电刷换流引起的电流波动次数是电机的极对数两倍。RS-380SH电机是三对极,因此电机旋转一周,电流波动六次。所以电流信号中最低谐波频率是电机转速的六倍。  

 

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