电机转速测量装置、电机转速测量方法及电机

技术领域

本发明涉及电机领域，特别涉及一种电机转速测量装置、电机转速测量方法及电机。

背景技术

在工控等技术领域，采用闭环系统来实现高精度的控制要求，需要对转速进行精密测量结果作为闭环控制的反馈输入，这就对转速的测量精度提出了很高的要求。

现有的电机转速测量装置普遍采用两种测量方法。一种方法是通过电机转动带动导线切割磁感应线来发电，根据发电状态时输出的电压来计算电机的转速，这种方法在电机转轴转速较慢时，切割磁感应线产生的电动势太小接近零，单片机采不到该电动势导致测量不精确；还有一种方法是带电机转轴上固定有门磁转动，在电机不转动的位置安装有霍尔位置传感器，根据霍尔位置传感器产生的信号计算电机转速，这种方法由于霍尔位置传感器所感应位置区间过大导致测量不精确。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种电机转速测量装置、电机转速测量方法及电机，旨在提升电机转速测量装置的测量精度。

为实现上述目的，本发明提出一种电机转速测量装置，包括：旋转转盘，所述旋转转盘套设于电机转轴，所述旋转转盘上设置有导光孔；

聚光组件，设于所述旋转转盘的一侧，用于向所述旋转转盘发出光照；

光照接收组件，设于所述旋转转盘的背离所述聚光组件的一侧，用于接收所述聚光组件的感应信号，并根据所述感应信号计算出电机转速；

处理器，与所述光照接收组件电连接，用于接收所述聚光组件的感应信号计算出电机转速。

可选地，所述导光孔的数量为多个，多个所述导光孔间隔设置于所述旋转转盘的周侧。

可选地，所述导光孔为圆形导光孔，各所述圆形导光孔的直径相同。

可选地，相邻两个所述导光孔的间距相同。

可选地，所述旋转转盘包括：

转片，所述转片与所述电机转轴同轴设置；

转片固定轴，用于连接所述旋转转盘和所述电机转轴。

可选地，所述旋转转盘还包括加强筋，所述加强筋的一端和所述固定轴连接，所述加强筋的另一端设置于所述转片的远离所述固定轴的端部。

可选地，所述聚光组件为LED聚光灯。

可选地，所述处理器具有显示屏，所述显示屏用于显示电机转速和电机转角。

本发明还提出一种电机转速测量方法，所述电机转速测量方法采用如上所述的电机转速测量装置，所述电机转速测量装置包括旋转转盘及光照接收组件；所述电机转速测量方法包括以下步骤：

预设定时时间；

接收所述光照接收组件发出的感应信号，并对接收到的所述感应信号进行计数；

根据所述旋转转盘的导光孔数量计算所述电机的旋转角度；

根据所述电机的旋转角度、所述定时时间及计数得到的感应信号次数，计算所述电机转速。

本发明还提出一种电机，所述电机包括如上所述的电机转速测量装置。

本发明通过设置旋转转盘、聚光组件、光照接收组件和处理器；旋转转盘套设于电机转轴，旋转转盘上设置有导光孔，聚光组件设于旋转转盘的一侧，用于向旋转转盘发出光照；光照接收组件，设于旋转转盘的背离聚光组件的一侧，用于接收聚光组件发出的光照，并在接收到聚光组件发出的光照时，输出感应信号；处理器与光照接收组件电连接，用于接收聚光组件的感应信号计算出电机转速。工作时，聚光组件通过导光孔时，光照接收组件接收到光照，输出感应信号至处理器，处理器检测到的感应信号次数累加一次；聚光组件未通过导光孔时，聚光组件的光照被遮光挡板遮住，光照接收组件接收不到光照，不输出感应信号至处理器，处理器检测到的感应信号次数不累加。处理器预设启动时间，在启动时间内，且检测到感应信号时感应信号次数累加一次，在启动时间外，检测到的感应信号次数不累加，处理器预根据预设的启动时间和处理器检测到的感应信号次数计算出电机转速。本发明提升了电机转速测量装置的测量精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明中电机转速测量装置一实施例的结构示意图；

图2为图一中旋转转盘一实施例的结构示意图；

图3为本发明中电机转速测量方法一实施例的工作流程图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出电机转速测量装置，旨在提升电机转速测量装置的测量精度。

参照图1及图2，在本发明一实施例中，该电机转速测量装置，包括：

旋转转盘10，所述旋转转盘10套设于电机转轴00，所述旋转转盘10上设置有导光孔12；

聚光组件20，设于所述旋转转盘10的一侧，用于向所述旋转转盘10发出光照；

光照接收组件30，设于所述旋转转盘10的背离所述聚光组件20的一侧，用于接收所述聚光组件20发出的光照，并在接收到所述聚光组件20发出的光照时，输出感应信号；

处理器40，与所述光照接收组件30电连接，用于接收所述聚光组件20的感应信号，并根据所述感应信号计算出电机转速。

具体地，旋转转盘10套设于电机转轴00，在电机转轴00转动时带动旋转转盘10转动，控制旋转转盘10的转速与电机转速相同，通过测量旋转转盘10的转速来得到电机转轴00的转速。

导光孔12设于旋转转盘10上，导光孔12通做出以电机转轴00为中心，和电机转速相同的圆周运动。导光孔12的数量可以为1个，在设置为1个时，光照接收组件30检测到2次光照即为可以确定电机转轴转动1圈，导光孔12的数量也可以为多个，在导光孔12的数量确定时，任意两个导光孔12之间的角度距离可以根据导光孔12的总数量及两个导光孔12设置的位置进行确定，假设存在两个导光孔12分别为第一导光孔和第二导光孔，第一导光孔和第二导光孔之间的角度距离已知，在电机旋转一段时间后，光照接收组件30检测到2次光照分别为第一导光孔通过的光照和第二导光孔通过的光照，由此可以确定电机转轴转动的角度，因此任意两个导光孔之间的角度位置都可以通过光照接收组件30检测的光照来确定。

在一个设定好的旋转转盘10上，导光孔12的数量已知，各个导光孔12之间的角度距离已知，在电机转轴00旋转前确定好旋转转盘10中导光孔12的位置，并选定一个预设位置。预设位置、光照接收组件30和聚光组件20处于一条直线上，在旋转转盘10的转动过程中，通过检测经过预设位置的导光孔12的数量，可以确定旋转转盘10的旋转角度。

聚光组件20和光照接收组件30用于检测圆形导光通旋转的数量，聚光组件20设于旋转转盘10的正前方，光照接收组件30设于旋转转盘10的正后方。聚光组件20发出正对旋转转盘10的光照，并遮盖住其他方向的光照。在电机旋转过程中，圆形导光通正对聚光组件20时，光照接收组件30接收到聚光组件20的光照，并输出感应信号，电机转盘的其余部分被设为遮光挡板13，聚光组件20正对遮光挡板13时，光照接收组件30不能接收到光照，不输出感应信号，在聚光组件20、光照接收组件30和导光孔12处于同一直线时，光照接收组件30接收到光照，并输出感应信号，光照接收组件30输出的感应信号的次数为经过预设位置的导光孔12的数量。

处理器40在工作前还预设启动时间，在启动时间内，且检测到感应信号时感应信号次数累加一次，在启动时间外，检测到的感应信号次数不累加。处理器40根据不同规格的旋转转盘10和检测到的的感应信号次数，确定电机旋转角度，确定的电机旋转角度除以预设的启动时间，得到电机转速。

本实施例的工作原理，旋转转盘10套设于电机转轴00，旋转转盘10的转速与电机转速相同，通过测量旋转转盘10的转速来得到电机转轴00的转速。导光孔12设于旋转转盘10上，在电机转动时，导光通做出以电机转轴00为中心，和电机转速相同的圆周运动，旋转转盘10上导光孔12的位置和数量固定，旋转转盘10在电机转动前的位置为预设位置，预设位置、聚光组件20和光照接收组件30处于同一直线上，根据预设位置经过的导光孔12数量，确定电机旋转角度，在导光孔12与聚光组件20和光照接收组件30处于同一直线上时，输出感应信号至处理器40，处理器40根据启动时间和启动时间内接收到的感应信号次数计算电机转速。

工作时，导光孔12、聚光组件20和光照接收组件30处于同一直线上时，光照接收组件30接收到光照，输出感应信号至处理器40，处理器40检测到的感应信号次数累加一次；导光孔12、聚光组件20和光照接收组件30不处于同一直线上时，聚光组件20的光照被遮光挡板13遮住，光照接收组件30接收不到光照，不输出感应信号至处理器40，处理器40检测到的感应信号次数不累加。处理器40预设启动时间，在启动时间内，且检测到感应信号时感应信号次数累加一次，在启动时间外，检测到的感应信号次数不累加，处理器40根据检测到的感应信号次数和预设的启动时间计算电机转速。

本发明通过设置旋转转盘10、聚光组件20、光照接收组件30和处理器40；旋转转盘10套设于电机转轴00，旋转转盘10上设置有导光孔12，聚光组件20设于旋转转盘10的一侧，用于向旋转转盘10发出光照；光照接收组件30，设于旋转转盘10的背离聚光组件20的一侧，用于接收聚光组件20发出的光照，并在接收到聚光组件20发出的光照时，输出感应信号；处理器40与光照接收组件30电连接，用于接收聚光组件20的感应信号计算出电机转速。工作时，聚光组件20通过导光孔12时，光照接收组件30接收到光照，输出感应信号至处理器40，处理器40检测到的感应信号次数累加一次；聚光组件20未通过导光孔12时，聚光组件20的光照被遮光挡板13遮住，光照接收组件30接收不到光照，不输出感应信号至处理器40，处理器40检测到的感应信号次数不累加。处理器40预设启动时间，在启动时间内，且检测到感应信号时感应信号次数累加一次，在启动时间外，检测到的感应信号次数不累加，处理器40预根据预设的启动时间和处理器40检测到的感应信号次数计算出电机转速。本发明提升了电机转速测量装置的测量精度。

参照图2，在本一实施例中，所述导光孔12的数量为多个，多个所述导光孔12间隔设置于所述旋转转盘10的周侧。

可以理解的是，由第一导光孔12和第二导光孔12之间的角度距离只是两个圆形导光孔12之间的角度距离，其电机旋转时间T较小，这两个数据的获取具有一定的偶然性，而且在实际操作过程中，很难保证电机正好旋转了相邻两个导光孔12的位置，在电机旋转时，聚光组件20和光照接收组件30之间对应为遮光挡板13时，会导致得到的电机转角偏大，因此得到的电机转速也不够精确。在实际应用时，可以将相邻的两个导光孔12之间的距离设置为相等，导光孔12的数量为N，相邻两个圆形导光孔12之间角度J的计算公式为

由

在本实施例中，导光孔12的数量设有多个，导光孔12的数量足够大，相邻两个导光孔12的位置之间的距离足够小，测量过程中可以忽略相邻两个导光孔12之间的位置，计算出更精确的电机转速。

导光孔12设置的数量根据电机转速所需求的精度而确定，电机转速所需求的精度越高，导光孔12设置的数量N越多。假设电机转速测量要求的最大误差为W0，W0的需求为

参照图2，在一实施例中，所述导光孔12为圆形导光孔12，各所述圆形导光孔12的直径相同。

在本实施例中，所有导光孔12的形状设为大小相同，所有导光孔12在接收聚光组件20光照时，通过的光照强度相同，光照接收组件30所接收到的光照强度相同，光照接收组件30输出的感应信号强度相同，处理器40检测信号强度相同的感应信号。

感应信号强度过弱时，处理器40可能检测不到，感应信号强度过强时，处理器40可能会检测到多次，都会对处理器40的计数值造成影响，从而导致计算的电机转速出现误差。

参照图2，在一实施例中，相邻两个所述导光孔12的间距相同。

在本实施例中，相邻两个圆形导光通的圆心相同，所有相邻两个圆形导光通之间的角度距离是恒定且相同的，旋转转盘10设有圆形导光通的数量是确定的，每两个圆形导光通之间的角度距离也是确定的，在电机旋转时，通过检测圆形导光通旋转的数量来确定电机转速移动的角度，由此计算出电机的转速，电机移动的角度只需要导光孔12的数量就可以确定，简化了处理器40的工作过程。

导光孔12之间的距离相等，导光孔12的数量为N，所有相邻两个圆形导光孔12之间角度J的计算公式为

参照图2，在一实施例中，所述旋转转盘10包括：

转片，所述转片与所述电机转轴00同轴设置；

电机固定轴11，用于连接所述旋转转盘10和所述电机转轴00。

在本实施例中，电机固定轴11连接转片和电机转轴00之间，在电机转轴00转动时带动转片转动，控制旋转转盘10的转速与电机转速相同，通过测量旋转转盘10的转速来得到电机转轴00的转速。

参照图2，在一实施例中，所述旋转转盘10还包括加强筋14，所述加强筋14的一端和所述固定轴连接，所述加强筋14的另一端设置于所述转片的远离所述固定轴的端部。

在本实施例中，加强筋14用于使转盘整体的受力均匀，提升了旋转转盘10的工作性能，保证了旋转轴转盘在转动过程在受力均匀，工作稳定。

参照图1，在一实施例中，所述聚光组件20为LED聚光灯。

可以理解的时，聚光组件20只有正对光照接收组件30发出的光照为光照接收组件30需要检测的光照，聚光组件20向其他方向发出的光照会影响测量结果。

在本实施例中，LED聚光灯只向正对着光照接收组件30发出光照，LED聚光灯多个小聚光灯，小聚光灯的灯帽的直径和圆形导光孔12的直径相同，以便于所述小聚光灯的光线通过圆形导光孔12。

参照图1，在一实施例中，所述处理器40具有显示屏，所述显示屏用于显示电机转速和电机转角。

在本实施例中，处理器40具有定时器和计数器，定时器用于预设处理器40启动时间，计数器用于记录处理器40接收到感应信号次数，处理器40根据定时器启动时间、处理器40接收到感应信号次数和圆形导光孔12的个数计算出电机转速，处理器40还用于根据电机转速和预设时间计算出电机转角，处理器40还具有显示屏，用于显示电机转速和电机转角。

参照图1及图2，在一实施例中，转片固定轴11与转片是一体的，用来固定在电机转轴00上，这样电机转轴00转动时，转片会跟着转起来，与电机转轴00是相同的角速度转。转片固定轴11用若干根加强筋连接，加强筋另外一端有两个圆形遮光挡板13，这两个圆形遮光挡板13是以电机转轴00中心为圆心。两个圆形遮光挡板13之间有若干个小圆形导光孔12，这些导光孔12的圆心也均匀的分布在一个以电机转轴00为中圆心的圆上。导光孔12的大小以一个小聚光LED灯的灯帽大小为准，方便小聚光LED灯的光线穿过导光孔12，导光孔12与导光孔12的圆心距离以两个导光孔12的直径为准，即两个导光孔12之间还有一个导光孔12的位置，导光孔12两边有遮光挡板13，整个转片上只有导光孔12是通孔。在转片的导光孔12正面前方安装聚光组件20，聚光组件20为一个聚光的LED灯，此聚光LED灯的光只向前，其它方向的光被遮挡住了，LED灯的光线朝导光孔12方向。在转片背面，LED灯光线前方，安装光照接收组件30，光照接收组件30为一个光敏管,用来接收LED灯的光。这样，转片的导光孔12转动到LED灯位置时，LED灯发出来的光就能直射到光敏管上，光敏管就能接收到聚光LED灯的光信号。

本发明提出一种电机转速测量方法。

参照图3，该电机转速测量方法采用如上所述的电机转速测量装置，所述电机转速测量装置包括旋转转盘10及光照接收组件30；所述电机转速测量方法包括以下步骤：

步骤S100、预设定时时间；

步骤S200、接收所述光照接收组件30发出的感应信号，并对接收到的所述感应信号进行计数；

步骤S300、根据所述旋转转盘10的导光孔12数量计算所述电机的旋转角度；

步骤S400、根据所述电机的旋转角度、所述定时时间及计数得到的感应信号次数，计算所述电机转速。

在本实施例中，处理器40工作前预设有圆形导光孔12的个数N和定时时间T。处理器40在处理器40接收到光照接收组件30发出的电信号时，处理器40累加一次计数；在处理器40累加计数值L等于计数器的溢出值K时，处理器40的变量值M累加一次。

其中，处理器40接收到感应信号次数A的计算公式为A＝M*K+L；相邻两个圆形导光孔12之间角度J的计算公式为

本实施例还可以计算电机在T时间内，电机的旋转角度α，再由J的计算公式

本发明提出一种电机。

该电机包括如上所述的电机转速检测装置，该电机转速检测装置的具体结构参照上述实施例，由于发明电机采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。