滤波电路的输出端再次接入了一组低通滤波电路，其目的是为了进一步滤去电流 信号中残留的高频噪声，同时还可滤去由前级电路产生的高频噪声，以达到更好的效果。
[0041] 如图4和图5所示，实施例一和实施例二中的信号比较电路包括第三运算放大器 12,该第三运算放大器12的正极输入端即为所述信号比较电路的输入端，第三运算放大器 12的输出端即为所述信号比较电路的输出端。所述第三运算放大器12的正极输入端与输出 端间并联有第六电阻11，第三运算放大器12的输出端通过一第七电阻13连接有供电电源 Vcc。所述第三运算放大器12可以是双电源运算放大器或单电源运算放大器。如图4,当第三 运算放大器12是双电源运算放大器时，第三运算放大器12的负极输入端接地。如图5,当第 三运算放大器12是单电源运算放大器时，第三运算放大器12的负极输入端通过导线连接有 基准电平电路。
[0042] 信号比较电路中的第三运算放大器12也可以采用比较器来替代，其电路符号及工 作原理均与运算放大器相同，在本发明中的连接关系也与第三运算放大器12相同。即所述 信号比较电路包括比较器，该比较器的正极输入端即为所述信号比较电路的输入端，比较 器的输出端即为所述信号比较电路的输出端。所述比较器的正极输入端与输出端间并联有 第六电阻11，比较器的输出端通过一第七电阻13连接有供电电源Vcc。所述比较器也可以是 双电源比较器或单电源比较器。当比较器是双电源比较器时，比较器的负极输入端接地。当 比较器是单电源比较器时，比较器的负极输入端通过导线连接有基准电平电路。
[0043] 如图5所示，所述基准电平电路包括第九电阻14、第十电阻15、第十一电阻18、第五 电容16、第六电容19和第四运算放大器17。所述第九电阻14的输入端通过导线连接有供电 电源Vcc，第九电阻14的输出端与第十电阻15的输入端间通过导线相连，第十电阻15的输出 端通过导线接地。所述第九电阻14的输出端与第四运算放大器17的正极输入端间通过导线 相连，第四运算放大器17的输出端与第十一电阻18的输入端间通过导线相连，第十一电阻 18的输出端与第六电容19的输入端间通过导线相连，第六电容19的输出端通过导线接地。 所述第四运算放大器17的正极输入端与第五电容16的输入端相连，第五电容16的输出端通 过导线接地。所述第四运算放大器17的负极输入端与输出端间通过导线相连。所述第十一 电阻18的输出端通过导线与高通滤波电路的第五电阻10、信号比较电路第三运算放大器12 的负极输入端或比较器的负极输入端相连。
[0044]第二运算放大器9和第三运算放大器12均采用单电源运算放大器，与采用双电源 运算放大器相比，可大大降低成本，但此时就需要在高通滤波电路和信号比较电路上接入 基准电平电路。基准电平电路能够输出一个恒定的中间电平，将高通滤波电路的基准电平 输出上抬至单电源运算放大器可正常工作的电平。
[0045] 图4、图5中，i_in为电流传感器输入端口，低通滤波电路使用了简单的电阻和电容 组成，按需要也可采用运放单元组成低通滤波电路;信号放大电路使用运放电路构成;高通 滤波电路由运放电路构成;信号比较电路通过电机电枢电流的脉动成分与基准电压比较， 生成一个高低交变的方波速度信号f_M 〇t〇K如图9所示），并输送给控制器;控制器通过内 置的逻辑运算单元计算速度信号的周期或频率。由于直流有刷电机电枢电流信号中脉动分 量的脉动数与换向器中云母片的数量是对应的，即信号比较电路生成的速度信号的方波频 率或周期与电机转速成比例关系，其比例值与云母片数量对应。因此，控制器结合速度信号 的周期或频率，以及直流有刷电机换向器中云母片的数量，通过简单的计算就可以得到对 应的电机转速。
[0046] 电机转速与方波速度信号f_Motor的关系按下式计算：
式中，rpm为电机转速，f Jiiotor为测速电路输出的方波速度信号的频率，K为直流有刷 电机换向器云母片数。
[0047] 利用本发明的直流有刷电机调速装置调节电机转速的方法包括以下步骤： 第一步，在如实施例一或实施例二中可调电源、直流有刷电机和电流传感器组成的串 联电路中，利用电流传感器采集直流有刷电机的电枢电流信号。
[0048] 直流有刷电机通过电刷和换向器的接触实现运行时的换向，其换向器由换向片和 绝缘用的云母片组成，换向片和云母片沿电机转子的外周间隔布置。由于云母片的存在，随 着电机的旋转，电刷刷过一个换向片切换到另一个换向片时就会有间隙，相应的造成电枢 电流的脉动，在电机旋转一周后则会出现固定个数的脉动。同时，在转子高速旋转的时候， 电刷上不可避免的带有电弧等高频噪音，这些高频噪音会混入电枢电流中，使得电流传感 器采集的电流信号的脉动波形的上下两侧出现很多不规则的毛刺。
[0049] 电流传感器采集到的直流有刷电机的电枢电流信号如图6所示。
[0050] 第二步，利用滤波放大电路对电流信号进行过滤、放大处理。
[0051 ]所述滤波放大电路包括低通滤波电路、信号放大电路和高通滤波电路。
[0052] 所述低通滤波电路能够将电流传感器采集的电流信号中的高频噪音信号滤除，即 滤去电流信号脉动波形中的毛刺成分，使得该电流信号的脉动波形呈规则的锯齿形。
[0053] 经低通滤波电路过滤后的电流信号波形如图7所示。
[0054]所述信号放大电路能够对电流信号进行放大处理。由于直流有刷电机的转子在使 用时大都处于高速旋转的状态，且换向器中换向片和云母片的厚度都非常小，因此其实际 的电枢电流为一个混有脉动波形的直流电流，该直流电流与电机负载大小有关。与直流电 流相比，脉动波形的振幅非常小，很难直接处理。通过信号放大电路能够将电流信号放大至 适当的数值，以供后级电路使用。
[0055] 经信号放大电路放大后的电流信号波形如图8所示。
[0056] 所述高通滤波电路能够滤去电流信号中的直流成分，得到直流有刷电机电枢电流 信号的脉动分量。直流有刷电机电枢电流中的直流分量与电机负载的大小有关，属于不确 定因素，将该不确定因素滤去有利于后级电路的处理。
[0057] 经含有双电源运算放大器的高通滤波电路过滤后的电流信号波形如图9所示，经 含有单电源运算放大器的高通滤波电路过滤后的电流信号波形如图10所示。
[0058]上述低通滤波电路、信号放大电路、高通滤波电路对电流信号的处理作用都是各 自独立的，它们之间不存在相互的协同作用。因此，低通滤波电路、信号放大电路、高通滤波 电路三者以任意先后顺序对电流信号进行过滤或放大处理均可。即可以是电流信号先经过 低通滤波电路，再经过信号放大电路，最后经过高通滤波电路处理;或者电流信号先经过低 通滤波电路，再经过高通滤波电路，最后经过信号放大电路处理;或者电流信号先经过信号 放大电路，再经过低通滤波电路，最后经过高通滤波电路处理;或者电流信号先经过信号放 大电路，再经过高通滤波电路，最后经过低通滤波电路处理;或者电流信号先经过高通滤波 电路，再经过低通滤波电路，最后经过信号放大电路处理;或者电流信号先经过高通滤波电 路，再经过信号放大电路，最后经过低通滤波电路处理。本实施例的方法是将电流信号先经 过低通滤波电路滤除高频噪声，再经过信号放大电路放大，最后经过高通滤波电路滤去直 流分量。
[0059]第三步，利用信号比较电路对电枢电流信号的脉动分量进行方波处理。
[0060]通过信号比较电路将电枢电流信号的脉动分量转变成高低交变的、具有固定周期 且形状为方波的速度信号。
[0061] 电流信号经信号比较电路处理后的速度信号波形如图11所示。
[0062] 第四步，控制器对方波的速度信号进行运算处理，并换算成直流有刷电机的旋转 速度。
[0063] 控制器接收经信号比较电路转换后的方波的速度信号，其内置的逻辑运算单元对 该速度信号的周期或频率进行测量，该方波速度信号的周期、频率即为电枢电流的波动周 期、频率。由于每一个直流有刷电机的换向器中换向片和云母片的数量都是特定的，因此逻 辑运算单元根据电枢电流的波动周期或频率，结合换向器中换向片和云母片的数量，即可 换算出直流有刷电机的旋转速度。
[0064] 第五步，控制器根据测得的直流有刷电机旋转速度，向可调电源发送指令信号，控 制输出电压，调节直流有刷电机转速。
[0065] 当可调电源为调压直流电源时，控制器根据测得的直流有刷电机旋转速度，生成 电压指令信号并输出至调压直流电源，调压直流电源根据电压指令信号输出相应大小的直 流电压以驱动直流有刷电机，即通过控制印加在直流有刷电机上的直流电压幅度达到调节 直流有刷电机转速的目的； 当可调电源由直流电源和开关电路串联而成时，控制器根据测得的直流有刷电机旋转 速度，生成的电压指令信号为一个高低交变的方波信号(脉宽调制开关信号），该方波信号 直接控制所述开关电路的导通、关断时间，使得印加在直流有刷电机上的电压可变，从而达 到调节直流有刷电机转速的目的。
【主权项】
1. 直流有刷电机调速装置，包括可调电源，该可调电源的正极端和负极端间通过导线 依次串联有直流有刷电机和电流传感器;其特征在于所述电流传感器通过导线连接有测速 电路，测速电路通过导线连接有控制器，控制器通