关于有刷直流电机转速检测方法

sevekwl

在网上搜索到的很多都是用红外对射管检测转速，这种方法会增加板子的面积和重量和安装难度。我想通过检测电机两端的电压有无，并计算电压改变次数来测量转速，不知是否可行。
原理：有刷电机都有两片电刷，转子在换向时，由于电刷的存在，会有短暂的断流现象，当出现断流时，电机两端的电压为MOS管输出电压，当电机导通时，电机两端的电压接近于0。
有没有人尝试过或以上方法？效果如何？

shihantu

1. 有这样的方法 , 但不是这个机制 , 因为这个机制原理上通不过 .

2. 有刷电机有超过2个电刷的型号 , 但这不是重点 , 重点是有刷电机都不止2个换向环 , 电机设计保证电刷总能接触1个以上的换向环 , 避免在特定位置不能输出扭矩 , 所以没有断流现象 . 即使有断流现象 , 也不是 < 由于电刷的存在 > , 而是由于换向环出现断点 . 估计是从初中课本想当然过来 , 没有了解现实 .

既然理论上不存在断流 , 后面的分析无从谈起 .

3. 电机工作时 , 电机两端的电压不是接近 0V , 而是等于电流与内阻的乘积 , 加上转动产生的感应电动势 , 再加上涡流损耗等各种因素叠加的电压 . 如果电压接近 0 , 那就是短路了 , 或者是电源内阻不可忽略 , 前者初中物理都应该判断为不合理电路 , 高中也应该考虑感应电动势这个因素 .

4. 事实上 , 由于滑环系统会由于跳动等情况出现接触不良 , 从而引起断流 , 但这个断流与转速或者换向没有关系 , 反而是需要处理的异常状态 .

正点原子

帮顶.....

sevekwl

回复【3楼】shihantu:
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谢谢 shihantu 的答复。
以小型玩具电机为例都有2片电刷以及一个换向器，一般的直流电机换向器上有3个换向片，3个换向片之间存在一定间距。

直流电机在换向时，会改变换向片与电刷的接触点，在换向片A切换到换向片B的瞬间，由于换向片间距的存在(暂不考虑碳刷磨损因素)，
所以在此时会出现断流。
如果我们在电机两端各接一个二极管用于检测电压有无，当电机线圈导通时，由于线圈阻值极小，电流直接通过电机，二极管无法获得电压。
当换向时，电机没有线圈导通，电流通过二极管输出到采样电路，单位时间内，采样电路获得的电流次数除3可得到电机的转速。

对电机了解很少，还望shihantu指教

我在网上找了一下，类似的方法好像已经有人申请专利了。
http://books.google.com/patents/CN2733360Y?cl=zh&hl=zh-CN

shihantu

回复【4楼】sevekwl:
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1. 直流电机在换向时，会改变换向片与电刷的接触点，在换向片A切换到换向片B的瞬间，由于换向片间距的存在(暂不考虑碳刷磨损因素)， 
所以在此时会出现断流。

如果这个理论成立 , 那转子在对应位置启动时 , 会由于所谓 < 断流 > 而无法启动 , 这个实验很简单 , 你可以测试一下 .

2. 当电机线圈导通时，由于线圈阻值极小，电流直接通过电机，二极管无法获得电压。

如果你只看过初中物理 , 参考2L的第三点 ; 如果你看过高中物理 , 不要忘了2L的第三点 .

3. 类似的方法好像已经有人申请专利了。 

实用新型专利很容易申请 , 也无需实现 , 只要写和给钱就可以 .
http://search.cnpat.com.cn/cprs2010/cn/PatentDetails.aspx?id=200410089596&idk=9CHC4EAA8IAA8EAA9HGF6FBA8DFA9DFH9EBF9BIF9EAE9AFC&Qy=&key=bd

sevekwl

回复【5楼】shihantu:
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感谢shihantu的指点。
由于并不从事相关工作，物理知识的学习也是10多年前的事情了。
对于这个问题，我认为，有刷直流电机旋转时，流过电机的电流不是恒定的，
是存在波形的，并且这种波形与电机的转速是有关系的，我手上没有示波器，
但是，有个扬声器，我将扬声器与电机同时连接到两个干电池组成的电源上，
可以听到扬声器发出一定频率的声音，如果我们阻止电机转动，扬声器中的
声音会随之消失，我认为这点可以证明有刷直流电机运行时通过电机的电流
是存在波形的。
而我想做的就是，如何通过检测这种波形来确定电机的转速。

shihantu

回复【6楼】sevekwl:
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2L第一句已经说了 , 有这样的方法 , 但不是这个机制 .

你听到的声音 , 能不能分析来自哪一个环节 ? 如果不能 , 那只是猜想 , 没有下文 .

最起码的 , 将有无声音这种定性分析变为定量分析吧 , 既然猜测是通过电机的电流 , 那就采集电机电流的波形 , 起码人肉分析一下 .

shihantu

回复【6楼】sevekwl:
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两个提示 , 对应两种机制 .

你听到的声音的低频部分来自感应电动势的起伏 , 高频部分来自换向环被短路 .

sevekwl

回复【7楼】shihantu:
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条件所限，没有示波器，所以无法人肉。
对于这个波形的存在，确实是根据扬声器发出的声音频率变化猜测的。
至于这个声音的来源是否感应电动势等，这些并不是我所关心的。
我只关心这个频率能否用来做转速检测。

shihantu

回复【9楼】sevekwl:
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只是关心能否做转速检测的话 , 能 .

如何检测的话 , 参考6L和7L .

没有金刚钻 , 别揽瓷器活 . 没有示波器 , 祝好运 .

如果没有扎实的模拟和数字信号处理能力 , 继续祝好运 .

sevekwl

回复【10楼】shihantu:
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谢谢，我不是做什么产品，只是自己搞着玩而已。
至于模拟电路、数字电路这些知识，可以通过这个过程来重新温习。
这本身就是一种学习的过程。
如果我们以不会这样，不懂那样作为理由来拒绝做这些有趣的事情，
也许整个人类的发展进程将会受到很大的制约。
学习别人“创造”的知识是一件很枯燥的事情，如果能将这些枯燥的
过程变成有趣的实验...
这些已经超出了本贴的讨论范围，发这个帖子的目的是
1.讨论能否有在不使用传感器和转速检测发电机等对电机能效转换
产生影响或受环境因素影响大的方法之外的新方法。
2.如果有这种方法，再讨论具体怎么实现。

shihantu

回复【11楼】sevekwl:
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1. 能有 , 不算新方法 , 网上各种论文 .

2. 具体怎么实现 , 参考6L和7L . 

3. 学习不是问题 , 以上也没有找理由不学习 , 而是指明当前的制约因素 , 如果无视这些因素 , 犹豫盲人摸象 , 可以摸出个一二三来 , 但运气成分很大 . 所谓学习 , 如果只是满足于得到因果 , 而不是寻求其关系 , 这仅仅是 < 习 > , 和 < 学 > 差得远 . 而且 , 接触的领域越深入 , 对理论知识的要求越高 , 无视的话 , 基本上会走上所谓 < 民科 > 的不归路 .

shihantu

回复【9楼】sevekwl:
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至于这个声音的来源是否感应电动势等，这些并不是我所关心的。 
我只关心这个频率能否用来做转速检测。

我认识有这个能力按照这种说法做的高人 , 他的数学造诣让我折服 .