一种直流电机桥式驱动路电流积分采样方法与流程

1.本发明涉及数据安全领域技术领域，尤其涉及一种直流电机桥式驱动路电流积分采样方法。


背景技术：

2.电动机在启动瞬间的电流，比他正常运转时的额定电流要大5.5
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7倍，信号在fpga器件内部通过连线和逻辑单元时，都有一定的延时。延时的大小与连线的长短和逻辑单元的数目有关，同时还受器件的制造工艺、工作电压、温度等条件的影响，信号的高低电平转换也需要一定的过渡时间。由于存在这两方面因素，多路信号的电平值发生变化时，在信号变化的瞬间，组合逻辑的输出有先后顺序，并不是同时变化,往往会出现一些不正确的尖峰信号，这些尖峰信号称为毛刺，如果一个组合逻辑电路中有"毛刺"出现，就说明该电路存在“冒险”。(与分立元件不同，由于pld内部不存在寄生电容电感，这些毛刺将被完整的保留并向下一级传递，因此毛刺现象在ld、fpga设计中尤为突出)。
3.直流电机控制通常采用桥式驱动电路，pwm驱动方式，为了提高控制的可靠性，多数驱动电路在桥式的下mos管处串联采样电阻rs对电流信号进行取样，经运算放大器进行信号调理后送到adc进行模数信号转换，计算得到电流值.上述电路原理结构简单，使用广泛，但电流信号呈现pwm方波，adc不易测得准确值，测量误差大，同时高频的pwm开关信号引入谐波噪声，运算放大电路输出的电流信号抖动，毛刺，难以测得真实电流值。
4.为此，我们提出一种直流电机桥式驱动路电流积分采样方法。


技术实现要素：

5.本发明主要是解决上述现有技术所存在的技术问题，提供一种直流电机桥式驱动路电流积分采样方法。
6.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案，一种直流电机桥式驱动路电流积分采样方法，包括以下步骤：
7.第一步：准备采样工具；
8.第二步：采样电路连接一；
9.第三步：采样电路连接二。
10.作为优选，所述第一步，采样工具包括mos桥电机驱动电路、采样电阻、运算放大电路、电流积分电路。
11.作为优选，所述第一步，采样电阻采用0.01％精密电阻，采样电阻要求高功率，功率在同体积，同阻值的情况下，功率比普通低阻高出一倍，采样电阻要求低阻值，最低可以做到0.0001r，采样电阻要求高可靠性，合金采样电阻的温度系数一般是在75ppm及50ppm以内。
12.作为优选，所述第一步，运算放大电路由信号源、晶体三极管构成的放大器及负载组成，使输放的微弱信号在不失真的情况下进行放大，积分电路由电阻与积分电容c1组成。
13.作为优选，所述第二步，驱动桥mos端q2串接rs电流采样电阻，r4一端连接vs一端连接u1的同相输入端vin ，r1一端连接u1反相输入端vin-一端连接r5和c2,c2连接另一端与vin ，vin-与vout之间连接r2和c3，r3一端连接vout一端连接adc，c1与adc相连。
14.作为优选，所述第三步，驱动桥下mos端q2连接rs电流采样电阻，r4一端连接rs一端连接u1的同相输入端连接rs采样电阻，反相输入端连接r1和r2,r2的另一端连接到运算放大电路的输出端，运算放大电路输出端连接电阻r3一端,r3的另一端连接积分电容c1，积分电容连接到adc输入引脚，运算放大电路电源正5v供电，运算放大电路电源负接地。
15.作为优选，所述第三步，采样电阻rs将电机的电流信号转换成电压信号，r4、r5、c2组成滤波器，抑制差模干扰和毛刺，u1和r1、r2组成比例放大电路，对采样的微弱电流信号进行放大，r3和c1组成低通滤波器。
16.作为优选，所述第三步，通过r3和c1组成低通滤波器对检测信号中的毛刺进行过滤消除，同时c1对电流信号进行积分，将pwm波形整形为直流信号，送至adc进行采样。
17.有益效果
18.本发明提供了一种直流电机桥式驱动路电流积分采样方法。具备以下有益效果：
19.(1)、该一种直流电机桥式驱动路电流积分采样方法，将驱动桥mos端q2串接rs电流采样电阻，r4一端连接vs一端连接u1的同相输入端vin ，r1一端连接u1反相输入端vin-一端连接r5和c2,c2连接另一端与vin ，vin-与vout之间连接r2和c3，r3一端连接vout一端连接adc；c1与adc相连，r4一端连接rs一端连接u1的同相输入端连接rs采样电阻，反相输入端连接r1和r2,r2的另一端连接到运算放大电路的输出端，运算放大电路输出端连接电阻r3一端,r3的另一端连接积分电容c1，积分电容连接到adc输入引脚，运算放大电路电源正5v供电，运算放大电路电源负接地，采样电阻rs将电机的电流信号转换成电压信号，通过r4、r5、c2组成滤波器，达到了抑制差模干扰和毛刺的效果，降低信号的开关噪音干扰，提高电流采样精度，增强系统可靠性。
20.(2)、该一种直流电机桥式驱动路电流积分采样方法，通过r3和c1组成低通滤波器对检测信号中的毛刺进行过滤消除，同时c1对电流信号进行积分，将pwm波形整形为直流信号，送至adc进行采样，避免高频的pwm开关信号引入谐波噪声，运算放大电路输出的电流信号抖动，达到了进一步消除毛刺的效果，避免毛刺导致难以测得真实电流值，使adc检测值更加精确，较好的过滤电机启停瞬时扰动电流。
21.(3)、该一种直流电机桥式驱动路电流积分采样方法，采样电阻为电流采样和电压采样中使用，采样电阻要求高功率，功率在同体积，同阻值的情况下，功率比普通低阻高出一倍，采样电阻要求低阻值，最低可以做到0.0001r，采样电阻要求高可靠性，合金采样电阻的温度系数一般是在75ppm及50ppm以内，普通低阻的温度系数一般在200ppm及200ppm以上，采用0.01％精密电阻，提高采样精准率。
22.(4)、该一种直流电机桥式驱动路电流积分采样方法，pwm控制产生的方波电流信号经过积分处理后变换成直流信号，降低了adc采样难度，提高采样准确性。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见的，下面描述中的附图仅
仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其他的实施附图。
24.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
25.图1为本发明电流积分采样电路图。
具体实施方式
26.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做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。
27.实施例一：一种直流电机桥式驱动路电流积分采样方法,如图1所示，包括以下步骤：
28.第一步：准备采样工具；采样工具包括mos桥电机驱动电路、采样电阻、运算放大电路、电流积分电路，其中，采样电阻为电流采样和电压采样中使用，采样电阻要求高功率，功率在同体积，同阻值的情况下，功率比普通低阻高出一倍，采样电阻要求低阻值，最低可以做到0.0001r，采样电阻要求高可靠性，合金采样电阻的温度系数一般是在75ppm及50ppm以内，普通低阻的温度系数一般在200ppm及200ppm以上，采用0.01％精密电阻，提高采样精准率，利用具有放大特性的电子元件,如晶体三极管,三极管加上工作电压后,输入端的微小电流变化可以引起输出端较大电流的变化,输出端的变化要比输入端的变化大几倍到几百倍,这是运算放大电路的基本原理，运算放大电路由信号源、晶体三极管构成的放大器及负载组成，使输放的微弱信号在不失真的情况下进行放大，运算放大器的初衷是用于执行数学计算，比如加、减、乘、除、函数运算等，在当前的技术条件下，运算放大器的数学运算功能已不再突出，现在主要应用于信号放大及有源滤波器设计，在多数的常规设计中，使用运算放大器的理想模型，忽略其内部结构，把它当作一个“具有放大作用的元件”，接上电源，便可以让它发挥放大的作用，所谓理想的运算放大，它的输入阻抗无穷大，输出阻抗为零，理想的运算放大电路具有输入阻抗无穷大，输出阻抗无穷小的特点，同相放大电路保持了运放的这种特性，积分电路是使输出信号与输入信号的时间积分值成比例的电路，积分电路由电阻r3与积分电容c1组成，构成积分电路的条件是电路的时间常数必须要大于或等于10倍于输入波形的时间宽度，输出信号与输入信号的积分成正比的电路，积分电路特点在于，积分电路可以使输入方波转换成三角波或者斜波，积分电路电阻串联在主电路中，电容在干路中，积分电路输入和输出成积分关系。
29.第二步：采样电路连接一；驱动桥mos端q2串接rs电流采样电阻，r4一端连接vs一端连接u1的同相输入端vin ，r1一端连接u1反相输入端vin-一端连接r5和c2,c2连接另一端与vin ，vin-与vout之间连接r2和c3，r3一端连接vout一端连接adc；积分电容c1与adc相连，驱动电路，驱动脚输出的峰值电流，上升速率等，都会影响mos开关性能，当电源ic与mos管选定之后，选择合适的驱动电路来连接电源与mos管显得尤其重要。
30.第三步：采样电路连接二；驱动桥下mos端q2连接rs电流采样电阻，r4一端连接rs一端连接u1的同相输入端连接rs采样电阻，反相输入端连接r1和r2,r2的另一端连接到运算放大电路的输出端，运算放大电路输出端连接电阻r3一端,r3的另一端连接积分电容c1，积分电容c1连接到adc输入引脚，运算放大电路电源正5v供电，运算放大电路电源负接地，采样电阻rs将电机的电流信号转换成电压信号，r4、r5、c2组成滤波器，抑制差模干扰和毛刺，u1和r1、r2组成比例放大电路，对采样的微弱电流信号进行放大，r3和c1组成低通滤波器，过滤信号中毛刺，信号在电路中通过连线和逻辑单元时，都有一定的延时，延时的大小与连线的长短和逻辑单元的数目有关，同时还受器件的制造工艺、工作电压、温度等条件的影响，信号的高低电平转换也需要一定的过渡时间，由于存在这两方面因素，多路信号的电平值发生变化时，在信号变化的瞬间，组合逻辑的输出有先后顺序，并不是同时变化,往往会出现一些不正确的尖峰信号，这些尖峰信号称为“毛刺”，如果一个组合逻辑电路中有“毛刺”出现，就说明该电路存在“冒险”，(与分立元件不同，由于pld内部不存在寄生电容电感，这些毛刺将被完整的保留并向下一级传递，因此毛刺现象在ld、fpga设计中尤为突出)，通过r3和c1组成低通滤波器对检测信号中的毛刺进行过滤消除，同时c1对电流信号进行积分，将pwm波形整形为直流信号，送至adc进行采样，避免高频的pwm开关信号引入谐波噪声，运算放大电路输出的电流信号抖动，毛刺导致难以测得真实电流值，使adc检测值更加精确。
31.实施例二：一种直流电机桥式驱动路电流积分采样方法,如图1所示，包括以下步骤：
32.第一步：准备采样工具；采样工具包括mos桥电机驱动电路、采样电阻、集成运算放大电路、电流积分电路，其中，采样电阻为电流采样和电压采样中使用，采样电阻要求高功率，功率在同体积，同阻值的情况下，功率比普通低阻高出一倍，采样电阻要求低阻值，最低可以做到0.0001r，采样电阻要求高可靠性，合金采样电阻的温度系数一般是在75ppm及50ppm以内，普通低阻的温度系数一般在200ppm及200ppm以上，采用0.01％精密电阻，提高采样精准率，利用集成运算放大电路、采用集成工艺，可以使相邻元器件参数的一致性好，且采用多晶体管的复杂电路，使之性能做得十分优越，使输放的微弱信号在不失真的情况下进行放大，集成运算放大电路理想的运算放大电路具有输入阻抗无穷大，输出阻抗无穷小的特点，同相放大电路保持了运放的这种特性，积分电路是使输出信号与输入信号的时间积分值成比例的电路，积分电路由电阻与积分电容c1组成，构成积分电路的条件是电路的时间常数必须要大于或等于10倍于输入波形的时间宽度，输出信号与输入信号的积分成正比的电路，积分电路特点在于，积分电路可以使输入方波转换成三角波或者斜波，积分电路电阻串联在主电路中，电容在干路中，积分电路输入和输出成积分关系。
33.第二步：采样电路连接一；驱动桥mos端q2串接rs电流采样电阻，r4一端连接vs一端连接u1的同相输入端vin ，r1一端连接u1反相输入端vin-一端连接r5和c2,c2连接另一端与vin ，vin-与vout之间连接r2和c3，r3一端连接vout一端连接adc；积分电容c1与adc相连，驱动电路，驱动脚输出的峰值电流，上升速率等，都会影响mos开关性能，当电源ic与mos管选定之后，选择合适的驱动电路来连接电源与mos管显得尤其重要。
34.第三步：采样电路连接二；驱动桥下mos端q2连接rs电流采样电阻，r4一端连接rs一端连接u1的同相输入端连接rs采样电阻，反相输入端连接r1和r2,r2的另一端连接到运
算放大电路的输出端，运算放大电路输出端连接电阻r3一端,r3的另一端连接积分电容c1，积分电容c1连接到adc输入引脚，运算放大电路电源正5v供电，运算放大电路电源负接地，采样电阻rs将电机的电流信号转换成电压信号，r4、r5、c2组成滤波器，抑制差模干扰和毛刺，u1和r1、r2组成比例放大电路，对采样的微弱电流信号进行放大，r3和c1组成低通滤波器，过滤信号中毛刺，信号在电路中通过连线和逻辑单元时，都有一定的延时，延时的大小与连线的长短和逻辑单元的数目有关，同时还受器件的制造工艺、工作电压、温度等条件的影响，信号的高低电平转换也需要一定的过渡时间，由于存在这两方面因素，多路信号的电平值发生变化时，在信号变化的瞬间，组合逻辑的输出有先后顺序，并不是同时变化,往往会出现一些不正确的尖峰信号，这些尖峰信号称为“毛刺”，如果一个组合逻辑电路中有“毛刺”出现，就说明该电路存在“冒险”，(与分立元件不同，由于pld内部不存在寄生电容电感，这些毛刺将被完整的保留并向下一级传递，因此毛刺现象在ld、fpga设计中尤为突出)，通过r3和c1组成低通滤波器对检测信号中的毛刺进行过滤消除，同时c1对电流信号进行积分，将pwm波形整形为直流信号，送至adc进行采样，避免高频的pwm开关信号引入谐波噪声，运算放大电路输出的电流信号抖动，毛刺导致难以测得真实电流值，使adc检测值更加精确。
35.工用原理：将驱动桥下mos端q2连接rs电流采样电阻，r4一端连接rs一端连接u1的同相输入端连接rs采样电阻，反相输入端连接r1和r2,r2的另一端连接到运算放大电路的输出端，运算放大电路输出端连接电阻r3一端,r3的另一端连接积分电容c1，积分电容c1连接到adc输入引脚，运算放大电路电源正5v供电，运算放大电路电源负接地，采样电阻rs将电机的电流信号转换成电压信号，r4、r5、c2组成滤波器，抑制差模干扰和毛刺，u1和r1、r2组成比例放大电路，对采样的微弱电流信号进行放大，r3和c1组成低通滤波器，过滤信号中毛刺，信号在电路中通过连线和逻辑单元时，都有一定的延时，延时的大小与连线的长短和逻辑单元的数目有关，同时还受器件的制造工艺、工作电压、温度等条件的影响，信号的高低电平转换也需要一定的过渡时间，由于存在这两方面因素，多路信号的电平值发生变化时，在信号变化的瞬间，组合逻辑的输出有先后顺序，并不是同时变化,往往会出现一些不正确的尖峰信号，这些尖峰信号称为“毛刺”，如果一个组合逻辑电路中有“毛刺”出现，就说明该电路存在“冒险”，(与分立元件不同，由于pld内部不存在寄生电容电感，这些毛刺将被完整的保留并向下一级传递，因此毛刺现象在ld、fpga设计中尤为突出)，通过r3和c1组成低通滤波器对检测信号中的毛刺进行过滤消除，同时c1对电流信号进行积分，将pwm波形整形为直流信号，送至adc进行采样，避免高频的pw m开关信号引入谐波噪声，运算放大电路输出的电流信号抖动、毛刺导致难以测得真实电流值，使adc检测值更加精确。
36.通过r3和c1组成低通滤波器对检测信号中的毛刺进行过滤消除，同时c1对电流信号进行积分，将pwm波形整形为直流信号，送至adc进行采样，避免高频的pwm开关信号引入谐波噪声，运算放大电路输出的电流信号抖动，毛刺导致难以测得真实电流值，进一步使adc检测值更加精确。
37.采样电阻为电流采样和电压采样中使用，采样电阻要求高功率，功率在同体积，同阻值的情况下，功率比普通低阻高出一倍，采样电阻要求低阻值，最低可以做到0.0001r，采样电阻要求高可靠性，合金采样电阻的温度系数一般是在75ppm及50ppm以内，普通低阻的温度系数一般在200ppm及200ppm以上，采用0.01％精密电阻，提高采样精准率。
38.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
39.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。