一種感應(yīng)電動機速度檢測方法
谷愛昱1，劉彥彬2
(1.廣東工業(yè)大學(xué)，廣東廣州510090;2．哈爾濱工業(yè)大學(xué)，黑龍江哈爾濱150001)
摘要：針對生產(chǎn)現(xiàn)場的要求，提出一種速度檢測方法。設(shè)計了永磁脈沖轉(zhuǎn)速傳感器，并利用8098單片機的高速輸入hsi1，通過變m-t法測量轉(zhuǎn)速。
關(guān)鍵詞：感應(yīng)電動機}速度i檢測
中圖分類號：tm306 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：b 文章編號：1001- 6848( 2000)01- 0037 - 02
1 引 言
準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)速測量是閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)，它直接影響調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能。速度檢測通常由轉(zhuǎn)速信號的拾取和處理兩部分組成。對于前者有交、直流發(fā)電機、光電轉(zhuǎn)換組件、可變電容、霍爾元件等許多種測速傳感器，但由于裝配結(jié)構(gòu)的要求及生產(chǎn)現(xiàn)場粉塵、振動等因素的影響，使某些傳感器的應(yīng)用受到限制；運用單片機處理轉(zhuǎn)速信號可以采用m法、t法、m-t法及變m-t法，其中變m-t法不但能在較寬轉(zhuǎn)速范圍得到比較精確的測速值，而且具體實現(xiàn)時的軟硬件都比較簡單。因此本文以三相感應(yīng)電動機為控制對象，設(shè)計一種永磁脈沖轉(zhuǎn)速傳感器，并利用8098單片機的高速輸入hsi1，通過變m-t法測量轉(zhuǎn)速。
2速度檢測
2.1轉(zhuǎn)速信號的拾取
在本系統(tǒng)中要求轉(zhuǎn)速傳感器結(jié)構(gòu)簡單、體積小，并且在負(fù)載劇烈變化時保證測速精庋，因此設(shè)計如下的永磁脈沖轉(zhuǎn)速傳感器，見圖1。傳感器利用鼠籠異步電動機內(nèi)部的風(fēng)扇，在風(fēng)扇對應(yīng)的外殼處安裝永磁體和感應(yīng)線圈。這樣，當(dāng)電機旋轉(zhuǎn)時，風(fēng)扇隨之轉(zhuǎn)動，永磁體下扇葉與空氣交替變化，造成氣隙磁導(dǎo)的交變，使永磁體中的磁通脈動，因而在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。
感應(yīng)電動勢的頻率取決于磁通的變化率，僅與轉(zhuǎn)速和扇葉數(shù)直接相關(guān)，該頻率可描述為：
永磁體下每經(jīng)過一片扇葉，輸出的感應(yīng)電動勢變化1次。扇葉數(shù)為常數(shù)，頻率與轉(zhuǎn)速有一一對應(yīng)的確定關(guān)系，于是根據(jù)頻率可確定電機轉(zhuǎn)速。
這種電磁式傳感器雖不宜用于低速信號，但由于生產(chǎn)現(xiàn)場中常用工況一般不低于幾百r/min，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢已足夠大，因此完全滿足要求。
圖2為傳感器波形輸出，輸出波形上含有許多高次諧波。通過諧波分析可知，主要為pwm調(diào)制頻率。這是因為電機由逆變器供電，而傳感器是電磁式，這樣在傳感器線圈中感應(yīng)出pwm調(diào)制頻率的電動勢，但可通過信號處理獲得符合要求的速度信號。
2.2轉(zhuǎn)速信號的處理
磁電式傳感器的輸出為模似量，必須轉(zhuǎn)化成數(shù)字量，為8098單片機高速輸入hsi1接受。整個測速電路電括濾波、整形、變換三部分，結(jié)構(gòu)見圖3。
惡劣的生產(chǎn)現(xiàn)場正常工作；速度信號處理電路，消除則轉(zhuǎn)速公式為：
并且利用8098單片機高速輸入中斷方式與變m-t法相結(jié)合測速，分辨率高，軟件實現(xiàn)容易。
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