電動跑步機調速系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種電動跑步機調速系統，速度檢測電路、電流檢測電路、電壓變化檢測電路分別檢測速度信號、電流信號和電壓信號送單片機系統，單片機系統處理檢測信號后輸出PWM信號通過PWM驅動控制驅動電機運轉，PWM驅動接單片機系統中PWM比較器輸出，給定速度轉換的電壓值、電動機電壓反饋值、電流補償值、-5V電壓值并聯接PWM比較器反相輸入端，運算放大器同相輸入端通過平衡電阻接地，反饋電阻和電容串聯后并在運算放大器反向輸入端和輸出端上，運算放大器反向輸入端和輸出端上并聯一個穩壓二極管。系統增加PI調節器來對突變負載進行動態校正，避免了由于起步和特殊情況下，因為腳的移動速度跟跑步帶速度不匹配時導致不必要的損傷。
【專利說明】電動跑步機調速系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種調速系統，特別涉及一種電動跑步機調速系統。
【背景技術】
[0002]直流有刷調速系統以其控制線路簡單、調速范圍寬、過載能力較大和優異的控制性能在各類跑步機產品中得到了廣泛的應用。目前，國內外跑步機用驅動電機仍以有刷直流電機為主，采用直流電動機不可逆PWM系統。可以隨時調節到各種設定速度，跑步機用戶設定速度，跑步機有測速裝置，將速度測得后送控制器，控制器再根據用戶的跑動帶來的負載調整相應速度，常規的控制用速度、電流或電壓反饋方法控制，動態響應很快，導致腳的移動速度低于跑步帶速度，特別是剛剛起步和后期疲勞時，容易造成運動損傷。

【發明內容】

[0003]本發明是針對電動跑步機調速系統速度響應太快，負載突變時易導致運動損傷的問題，提出了一種電動跑步機調速系統，給調速系統增加動態校正，以克服跑步當中因為腳的移動速度跟不上跑步帶速度導致損傷，即負載突變時速度還是按正常時一樣響應而帶來的意外。
[0004]本發明的技術方案為:一種電動跑步機調速系統,速度檢測電路、電流檢測電路、電壓變化檢測電路分別檢測速度信號、電流信號和電壓信號送單片機系統，單片機系統處理檢測信號后輸出PWM信號通過PWM驅動控制驅動電機運轉，PWM驅動接單片機系統中PWM比較器輸出，給定速度轉換的電壓值、電動機電壓反饋值、電流補償值、-5V電壓值并聯接PWM比較器反相輸入端，運算放大器同相輸入端通過平衡電阻接地，反饋電阻和電容串聯后并在運算放大器反向輸入端和輸出端上，運算放大器反向輸入端和輸出端上并聯一個穩壓二極管。
[0005]所述單片機系統選用PWM集成芯片SG3525。
[0006]所述穩壓二極管選用IN4728。
[0007]本發明的有益效果在于:本發明電動跑步機調速系統，在常規確定的電壓負反饋電流補償的直流有刷電機控制系統中，根據負載突變的特點，增加PI調節器來對突變負載進行動態校正，避免了由于起步和特殊情況下，因為腳的移動速度跟跑步帶速度不匹配時導致不必要的損傷。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發明電機轉速對負載突變理想的響應曲線圖；
[0009]圖2為本發明比例積分調節器線路圖；
[0010]圖3為本發明電動跑步機調速控制框圖；
[0011]圖4為本發明帶PI調節的調速電路圖。【具體實施方式】
[0012]如圖1所示電機轉速對負載突變理想的響應曲線，在沖擊負載作用時，電機的輸出速度先是降低，然后再緩慢達到需要的速度，減小對人體的沖擊。
[0013]針對跑步機動態響應速度快，穩態速度精度要求不高，可采用PWM集成芯片SG3525和相關元件構成電樞電壓反饋，電流補充的不可逆PWM直流調速系統，對負載I&突變時，是需要速度輸出變化有一緩沖，所以對系統作一動態校正，選用PI調節器對調速系統做校正。
[0014]如圖2所示比例積分調節器線路圖，PI調節器屬于泄后校正，可以保證穩態精度，同時限制響應的快速性。Uin和U。分別表示調節器輸入和輸入電壓的絕對值，Rbal為運算放大器同相輸入端的平衡電阻，反饋電阻Rl和電容Cl串聯并在運算放大器反向輸入端和輸出端上。PI調節器比例放大系數Kp=R1/R0, PI調節器的積分時間常數Tpi=R1Cp
[0015]當突加輸入Uin時，輸出電壓U。首先突變到KpU。，保證了一定的響應速度，但Kp是小于穩態特性指標所要求的比例放大系數，因此快速性被壓低，換來相對穩定的保證。在過渡過程中，電容C1恒流充電，實現積分作用，使U。線性增長，相當于在動態中把放大系數逐漸提高，最終滿足穩態精度的要求。如果輸入電壓一直存在，電容C1就不斷充電，不斷進行積分，直到電壓U。達到運算放大器的限幅值，即運算放大器的飽和值。
[0016]如圖3所示電動跑步機調速控制框圖，速度檢測電路1、電流檢測電路2、電壓變化檢測電路3檢測信號送單片機系統4，單片機系統4根據檢測信號，輸出PWM信號通過PWM驅動5控制驅動電機6運轉。這里的單片機系統4中有PWM比較器，速度檢測1、電流檢測2和電壓變化檢測3信號輸入經過PWM比較器輸出信號到PWM驅動5。
[0017]如圖4為帶PI調節的調速電路圖，Un是給定速度轉換的電壓值，Ud是電動機電壓反饋值，IdRs是電流補償值，輸入端加入-5V電壓為防止沒有給定電壓輸入時，避免運放零點漂移或產生干擾誤觸發信號，在并在運算放大器反向輸入端和輸出端上的串聯反饋電阻R1和電容C1上再并聯一個穩壓二極管IN4728，用此正向導通電壓限幅值。
[0018]在常規確定的電壓負反饋電流補償的控制系統中，根據負載突變的特點，增加PI調節器來對突變負載進行動態校正，避免了由于起步和特殊情況下，因為腳的移動速度跟跑步帶速度不匹配時導致不必要的損傷。
【權利要求】
1.一種電動跑步機調速系統,速度檢測電路、電流檢測電路、電壓變化檢測電路分別檢測速度信號、電流信號和電壓信號送單片機系統，單片機系統處理檢測信號后輸出PWM信號通過PWM驅動控制驅動電機運轉，PWM驅動接單片機系統中PWM比較器輸出，其特征在于，給定速度轉換的電壓值、電動機電壓反饋值、電流補償值、-5V電壓值并聯接PWM比較器反相輸入端，運算放大器同相輸入端通過平衡電阻接地，反饋電阻和電容串聯后并在運算放大器反向輸入端和輸出端上，運算放大器反向輸入端和輸出端上并聯一個穩壓二極管。
2.根據權利要求1所述電動跑步機調速系統，其特征在于，所述單片機系統選用PWM集成芯片SG3525。
3.根據權利要求1所述電動跑步機調速系統，其特征在于，所述穩壓二極管選用IN4728。
【文檔編號】A63B22/02GK103432724SQ201310398093
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月4日 優先權日:2013年9月4日
【發明者】蔡小英 申請人:蔡小英