一種直流無刷電機霍爾角度調試系統及調試方法與流程
2023-08-05 15:35:41 1
本發明屬於直流無刷電機技術領域，尤其是一種直流無刷電機霍爾角度調試系統及調試方法。
背景技術：
直流無刷電機（Brushless Direct Current Permanent Magnet Motor，以下簡稱BLDC），具有效率高、啟動性能好和調速特性好等優點。由於直流無刷電機取消了電刷和換向器間的滑動接觸，因此具有壽命長、可靠性高、噪聲低、能用於防爆場所等特點，使得它在各行各業中的應用越來越廣泛。
在直流無刷電機中，霍爾位置傳感器經常用來測量電機的轉子位置和轉速。轉子位置傳感器的安裝精度直接關係到直流無刷電機的運行，因此如何安裝霍爾位置傳感器是非常重要的。轉子位置是控制BLDC所需的重要信號。霍爾傳感器具有便宜、可靠、安裝簡便等優點，成為較普遍使用的一種傳感器。位置傳感器的安裝精度和一致性對直流無刷電機的運行性能有很大的影響。
通常霍爾傳感器有兩種安裝方式，一種是單獨安裝在非驅動端，並在軸上有小的感應磁鋼，還有一種是直接安裝在定子槽中。直接安裝在定子槽中的霍爾安裝方式的缺點在於是霍爾信號的幹擾比較大，不利於用來做精確的電機電流環和速度環控制，而單獨安裝在非驅動端，把霍爾和電機磁鋼、繞組隔離開，解決了幹擾的問題，但這種安裝方式如何保證霍爾的安裝準確性和電機批量生產時的一致性就成為了電機生產過程中的難題。
技術實現要素：
有鑑於此，本發明的目的在於提供了一種直流無刷電機霍爾角度調試系統及調試方法，解決了無刷直流電機生產過程中霍爾盤的安裝一致性問題，提高了電機的一致性和與電機控制器的匹配性。
本發明的技術方案為：一種直流無刷電機霍爾角度調試系統，包括電機轉動控制部分、電機轉子實際電角度採集部分、轉子參考電角度採集部分、轉子實際電角度和參考電角度比較計算部分、三個電角度顯示部分和電機驅動啟停按鍵和正反轉按鍵面板；所述電機轉動控制部分與電機相連，所述電機轉子實際電角度採集部分、轉子參考電角度採集部分分別與轉子實際電角度和參考電角度比較計算部分相連，所述轉子實際電角度和參考電角度比較計算部分與三個電角度顯示部分相連，所述電機驅動啟停按鍵和正反轉按鍵面板用來控制電機的啟動和停止、控制電機的順時針和逆時針旋轉。
一種直流無刷電機霍爾角度調試方法，包括如下步驟：
（1）首先，電機轉動部分是採用過一個無霍爾信號檢查矩陣電路得到電機的實際電角度，將電機的實際電角度作為電機的旋轉角度來控制電機的轉動，電機轉動是為了讓電機轉子轉動起來帶動電機霍爾角度的變化，從而來與實際的電角度來相互比較；
（2）電機轉子的實際電角度採集部分是採用一個無霍爾信號檢查矩陣電路來得到角度預判斷從而啟動電機，電機轉動起來後就用反電動勢矩陣比較電路來獲取電機實際角度；
（3）轉子參考電角度是採用過一個RC電路把外部霍爾信號通過濾波處理然後送給轉子實際電角度和參考電角度比較計算部分；
（4）轉子實際電角度和參考電角度比較計算部分角度比較模塊，角度比較模塊是將電機轉子的實際電角度和轉子參考電角度通過基數放大算法把它們擴大到同一個數量級下，然後通過一個實時的旋轉角度比較算法得到兩個電角度的實時旋轉差值；
（5）通過轉子實際電角度和參考電角度比較計算部分得到每個霍爾對應的兩個電角度的實時旋轉差值，然後三個電角度顯示部分的一個三段數碼管來顯示電角度的實時旋轉差值，再通過紅藍兩個LED燈來指示差值的正負；
（6）最後電機驅動啟停按鍵和正反轉按鍵面板通過啟停按鍵來給MCU發指令，來控制電機的啟動和停止，通過正反轉按鍵來控制電機的順時針旋轉和逆時針旋轉。
優選地，所述步驟（1）、步驟（2）中無霍爾信號檢查矩陣電路中包括U相、V相、和W相輸入電路；所述U相、V相、和W相輸入電路分別連接R31、R33和R32，所述R31、R33、R32的另一端分別同時連接C30、R34和R37、C31、R35和R38、C29、R36、R39和R40的一端；其中所述C30的另一端與R44串聯連接且R44的另一端U相輸出電路連接，所述C31的另一端與R42串聯連接且R42的另一端V相輸出電路連接，所述C29的另一端與R43串聯連接且R43的另一端W相輸出電路連接，其中所述R34的的另一端與C8並聯連接且C8接地，所述R35的另一端與C9並聯連接且C9的另一端與C8的另一端連接，所述R36的另一端與C10並聯連接且C10的另一端與C9的另一端連接，其中所述R37的的另一端與C26並聯連接且C26接地，所述R38的的另一端同時連接C27並聯電路和R37的另一端且C27接地，所述R39的的另一端同時連接C28並聯電路和R38的另一端且C28接地，其中R40的另一端同時連接R41和R3的一端，所述R41的另一端連接-12V電壓，所述R3的另一端接地。
優選地，所述步驟（3）中外部霍爾RC電路包括霍爾接口，所述霍爾接口的5腳連接有二極體D2且二極體D2連接有+5V電壓，所述霍爾接口的4、3、2腳分別連接R8和R9、R6和R10、R7和R11的一端，其中所述R8、R6和R7的另一端連接+5V電壓，其中R9、R10、R11的另一端同時連接Hc、Hb、Ha輸出端和C17、C16、C15的一端，所述霍爾接口的1腳連接C17、C16、C15的另一端，所述C17、C16、C15均接地。
優選地，所述R8的電阻值為2.2K。
優選地，所述R6的電阻值為2.2K。
優選地，所述R7的電阻值為2.2K。
優選地，所述R9的電阻值為3.3K。
優選地，所述R10的電阻值為3.3K。
優選地，所述R11的電阻值為3.3K。
與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：本發明的調試系統和調試方法用於電機生產製造過程中電機電角度和機械角度如何保證一致性，解決了無刷直流電機生產過程中霍爾盤的安裝一致性問題，提高了電機的一致性和與電機控制器的匹配性。
附圖說明
圖1為本發明的無霍爾信號檢查矩陣電路的電路圖。
圖2為本發明的外部霍爾RC電路的電路圖。
具體實施方式
下面結合附圖以及具體實施方式，對本發明做進一步說明。
如圖1至圖2所示，一種直流無刷電機霍爾角度調試系統，包括電機轉動控制部分、電機轉子實際電角度採集部分、轉子參考電角度採集部分、轉子實際電角度和參考電角度比較計算部分、三個電角度顯示部分和電機驅動啟停按鍵和正反轉按鍵面板。
其中電機轉動控制部分與電機相連，電機轉子實際電角度採集部分、轉子參考電角度採集部分分別與轉子實際電角度和參考電角度比較計算部分相連，轉子實際電角度和參考電角度比較計算部分與三個電角度顯示部分相連，電機驅動啟停按鍵和正反轉按鍵面板用來控制電機的啟動和停止、控制電機的順時針和逆時針旋轉。
一種直流無刷電機霍爾角度調試方法，包括如下步驟：
（1）首先，電機轉動部分是採用過一個無霍爾信號檢查矩陣電路得到電機的實際電角度，將電機的實際電角度作為電機的旋轉角度來控制電機的轉動，電機轉動是為了讓電機轉子轉動起來帶動電機霍爾角度的變化，從而來與實際的電角度來相互比較。
（2）電機轉子的實際電角度採集部分是採用一個無霍爾信號檢查矩陣電路來得到角度預判斷從而啟動電機，電機轉動起來後就用反電動勢矩陣比較電路來獲取電機實際角度。
如圖1所示，此步驟（1）、步驟（2）中無霍爾信號檢查矩陣電路中包括U相、V相、和W相輸入電路；U相、V相、和W相輸入電路分別連接R31、R33和R32，R31、R33、R32的另一端分別同時連接C30、R34和R37、C31、R35和R38、C29、R36、R39和R40的一端；其中C30的另一端與R44串聯連接且R44的另一端U相輸出電路連接，C31的另一端與R42串聯連接且R42的另一端V相輸出電路連接，C29的另一端與R43串聯連接且R43的另一端W相輸出電路連接，其中R34的的另一端與C8並聯連接且C8接地，R35的另一端與C9並聯連接且C9的另一端與C8的另一端連接，R36的另一端與C10並聯連接且C10的另一端與C9的另一端連接，其中R37的的另一端與C26並聯連接且C26接地，R38的的另一端同時連接C27並聯電路和R37的另一端且C27接地，R39的的另一端同時連接C28並聯電路和R38的另一端且C28接地，其中R40的另一端同時連接R41和R3的一端，R41的另一端連接-12V電壓，R3的另一端接地。
（3）轉子參考電角度是採用過一個RC電路把外部霍爾信號通過濾波處理然後送給轉子實際電角度和參考電角度比較計算部分。
如圖2所示，此步驟（3）中外部霍爾RC電路包括霍爾接口，霍爾接口的5腳連接有二極體D2且二極體D2連接有+5V電壓，霍爾接口的4、3、2腳分別連接R8和R9、R6和R10、R7和R11的一端，其中R8、R6和R7的另一端連接+5V電壓，其中R9、R10、R11的另一端同時連接Hc、Hb、Ha輸出端和C17、C16、C15的一端，霍爾接口的1腳連接C17、C16、C15的另一端，C17、C16、C15均接地。
其中，R8、R6、R7的電阻值均為2.2K；R9、R10、R11的電阻值均為3.3K。
（4）轉子實際電角度和參考電角度比較計算部分角度比較模塊，角度比較模塊是將電機轉子的實際電角度和轉子參考電角度通過基數放大算法把它們擴大到同一個數量級下，然後通過一個實時的旋轉角度比較算法得到兩個電角度的實時旋轉差值；
（5）通過轉子實際電角度和參考電角度比較計算部分得到每個霍爾對應的兩個電角度的實時旋轉差值，然後三個電角度顯示部分的一個三段數碼管來顯示電角度的實時旋轉差值，再通過紅藍兩個LED燈來指示差值的正負；
（6）最後電機驅動啟停按鍵和正反轉按鍵面板通過啟停按鍵來給MCU發指令，來控制電機的啟動和停止，通過正反轉按鍵來控制電機的順時針旋轉和逆時針旋轉。
本發明的調試系統和調試方法用於電機生產製造過程中電機電角度和機械角度如何保證一致性，解決了無刷直流電機生產過程中霍爾盤的安裝一致性問題，提高了電機的一致性和與電機控制器的匹配性。
本發明霍爾傳感器位置的安裝方法為：在電機生產過程中的實際操作中，先把電機的霍爾和相線與此儀器對應的線束連接好，然後給次儀器供24V直流電，然後按啟動按鍵，是電機轉動起來，先讓電機按照順時針旋轉，觀察數碼管和LED燈，用手旋轉霍爾盤，得到想要的數值，然後固定霍爾盤。然後再讓電機反轉，觀察數碼管和LED燈，就得到了反轉的差值。
上述的實施例僅為本發明的優選實施例，不能以此來限定本發明的權利範圍，因此，依本發明申請專利範圍所作的修改、等同變化、改進等，仍屬本發明所涵蓋的範圍。