直流微電機(jī)測速新方法
陳雅文(法雷奧溫嶺汽車零部件公司 浙江317500)
1 引 言
轉(zhuǎn)速是旋轉(zhuǎn)電機(jī)中表示電機(jī)特性的主要非電物理量之一。電機(jī)中常用一分鐘內(nèi)的轉(zhuǎn)數(shù)作為轉(zhuǎn)速的單位，即r／min。
測量轉(zhuǎn)速的方法雖然很多，比如離心式轉(zhuǎn)速表、閃光測速儀、光電數(shù)字轉(zhuǎn)速表等。但是它們在測量過程中都有一些附加的要求，或者需要與電機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分緊密摩擦，如離心式轉(zhuǎn)速表�；蛘咝枰獙㈦姍C(jī)固定在專門的位置上，如閃光測速儀�；蛘咝枰陔姍C(jī)的旋轉(zhuǎn)部分標(biāo)上標(biāo)記，如光電數(shù)字轉(zhuǎn)速表等。
因此在電機(jī)批量生產(chǎn)的流水線上應(yīng)用，尤其對于微電機(jī)，其不方便之處便是顯而易見的。
本文介紹的是我廠在直流微電機(jī)生產(chǎn)線上測速的一種方法，該方法利用了直流電機(jī)的特殊條件，從供電電流波形中提取轉(zhuǎn)速脈沖信號。對被測電機(jī)沒有任何附加要求，因而在批量生產(chǎn)的流水線上應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)就更加突出。
2工作原理
當(dāng)直流微電機(jī)工作時，電源通過電刷將直流電壓引入電樞換向器。換向器在電機(jī)旋轉(zhuǎn)過程中，將外加直流電壓和電流轉(zhuǎn)換成線圈內(nèi)部的交流電勢和電流。這時將在供電電流回路中產(chǎn)生明顯的脈動分量，其波形如圖1所示。
二極直流電動機(jī)所產(chǎn)生的脈動分量頻率為：
當(dāng)換向器片數(shù)k為奇數(shù)時，c=2。當(dāng)換向器片數(shù)k為偶數(shù)時，c=l。
由于同一規(guī)格型號的直流電機(jī)換向器片數(shù)是固定的，因此電樞電流脈動頻率的變化就直接反映出電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化。
例如某-2極直流微電機(jī)，轉(zhuǎn)速為2 400r/min，電樞換向器12片。根據(jù)以上公式可計算出：
3線路實(shí)現(xiàn)
取樣電路如圖2a所示。
取樣電路實(shí)際上是一個電流互感器，將脈動電流升壓后送人后續(xù)電路處理。
在文獻(xiàn)[1]和[2]中，取樣部分用在供電回路中串接電阻來實(shí)現(xiàn)。具體線路如圖2b所示。
用取樣電阻雖然也能達(dá)到取樣測速的目的，但存在兩大缺點(diǎn)：
(1)當(dāng)被測電機(jī)電流較大時，在取樣電阻上產(chǎn)生的壓降不容忽視。它將直接影響電機(jī)端供電電壓的精度，帶來轉(zhuǎn)速誤差。當(dāng)電機(jī)電流離散性較大或電流變動較大時，其影響更加突出。同時較難適應(yīng)不同供電電壓和電流的電機(jī)，兼顧性差。
(2)測量系統(tǒng)與供電電路直接相連，隔離困難。在工廠生產(chǎn)現(xiàn)場使用時，容易引入干擾，嚴(yán)重時將根本無法進(jìn)行測量。
而采用電流互感器形式，就比較容易解決上述兩個缺點(diǎn)。
本方法提取的是直流電機(jī)換向時所產(chǎn)生的脈動電沆波形。由于直流電機(jī)的換向過程是一個非常復(fù)雜的過程，牽涉到機(jī)械、電磁、電化學(xué)等各方面的因素，因此換向不產(chǎn)生火花可以說是不可能的。而電火花會產(chǎn)生雜亂無序的高頻干擾脈沖，疊加到待測有用的信號中去，造成測量的誤差。電機(jī)的供電電壓越高，產(chǎn)生的干擾越大。如不采用有效的抗干擾措施，將直接影響本方法對轉(zhuǎn)速測量的實(shí)現(xiàn)。
在本測量電路中采用了lc諧振選頻電路，諧振法是測量頻率常用方法之一，它基于振蕩系統(tǒng)諧振現(xiàn)象的利用。因此，本方法的成功與否，主要關(guān)鍵就在于lc諧振選頻電路參數(shù)的選配。當(dāng)選用不同參數(shù)的lc電路時，將出現(xiàn)以下幾種情況。
(1)/c諧振頻率大于速度脈沖信號頻率時，輸出的基本上是原邊帶有明顯火花干擾的脈沖波形，有時還會出現(xiàn)疊加的衰減振蕩波形。
(2)lc諧振頻率等于速度脈沖信號頻率時，輸出的是幅值****的純凈的正弦交流諧振振蕩波形。
(3)/c諧振頻率小于速度脈沖信號頻率時，lc電路有較強(qiáng)的衰減濾波作用，輸出幅值很小的脈沖波形，火花干擾脈沖也得到較大抑制。
理論上，在測速電路中自然以選用上述第二種參數(shù)為最理想。但由于批量生產(chǎn)的電機(jī)不可避免存在一些離散性，實(shí)際上要做到完全諧振是比較困難的。只能兼顧各方面的技術(shù)參數(shù)，選用略小于速度脈沖信號頻率 |
