[实用新型]直流电机的转速控制装置以及使用其的切片机

说明书

技术领域

本实用新型属于直流电机控制技术领域，涉及直流电机的转速控制装置，还涉及使用该直流电机及其转速控制装置的切片机。

背景技术

直流电机作为驱动装置在精密仪器等领域广泛使用，精确并稳定地控制直流电机的转速是非常具有意义的，尤其是在低转速情况下。

举例而言，在切片机（microtome）上通常使用直流电机来控制切刀的切割过程，从而完成对诸如柔韧的软组织样品的切割、形成每一片状样品；为形成高品质的片状样品，要求切割过程中的切割速度低且保持相对稳定；例如，典型的切割速度是要求精确保持在10微米/秒，并且每2毫秒的切割距离需要被监测控制，要求每2毫秒的切割距离误差小于或等于±10%，这样，要求直流电机的转速精确控制在低转速下的某一预定值，并且要求直流电机转速在较小时间间隔下基本不发生波动，也即对转速的稳定性要求高；例如，要求每隔较小时间段（诸如0.3毫秒）测量获得直流电机的当前转速信号并基于当前转速信号调整或修改对直流电机的驱动信号，从而防止转速波动过大。

为实现对直流电机的转速的稳定性监测控制，现有技术中存在两种方案：第一种是，通过转速器实时测量直流电机的转速并输出反映该转速的模拟信号，然后通过模拟PID（Proportion Integration Differentiation，比例积分微分）控制器输出驱动信号来调整直流电机的转速；第二种是，使用数字编码器实时测量直流电机的转速并输出反映该转速的数字信号，然后通过数字控制器输出驱动信号来调整直流电机的转速。

以上第一种方案的缺点是，模拟PID控制器自身容易差生误差输出，因此，非常依赖于人工的专业校准来保证模拟PID控制器的自身精度，大大增加人力成本。

以上第二种方案的缺点是，数字编码器昂贵，并且，数字编码器的输出信号的脉冲频率一般在10000Hz以下，以直流电机的转速为1.2RPM（转每分钟）为例，每个脉冲周期将达到5ms，意味着从测量电机的转速至将该转速对应的数字信号传输到数字控制器已经逝去了5ms，从而难以满足较小时间间隔（诸如0.3毫秒）下控制电机的转速稳定性的要求，实际使用时直流电机转速的误差也较大、转速稳定性差。

实用新型内容

为解决以上技术问题的至少一方面或者其他技术问题，本实用新型提供以下技术方案。

按照本实用新型的一方面，提供一种直流电机的转速控制装置，包括直流电机驱动电路，并且还包括：

安装在所述直流电机上的转速器，其用于实时测量所述直流电机的转速并输出反映该转速的模拟信号；

模数转换器，其用于将所述转速器输出的模拟信号转换为数字信号；以及

数字控制器，其用于基于所述数字信号输出驱动信号至所述直流电机驱动电路。

根据本实用新型一实施例的转速控制装置，其中，所述转速控制装置还包括设置于所述转速器的输出端与所述模数转换器的输入端之间的分压电路和单向滤波电路；

其中，所述分压电路用于将所述模拟信号进行分压处理，所述单向滤波电路用于对分压处理后的模拟信号进行单向滤波处理后输出至所述模数转换器。

具体地，所述单向滤波电路可以通过二极管实现。

具体地，所述数字控制器可以为微处理器控制器。

根据本实用新型一实施例的转速控制装置，其中，所述转速控制装置被配置为控制所述直流电机的转速保持在（X±10%）转每分钟，其中，X表示预定的恒定转速值，X大于或等于1。

根据本实用新型一实施例的转速控制装置，其中，所述数字控制器被配置为每隔0.3-0.65毫秒基于当前的所述数字信号调整输出所述驱动信号。

在之前所述实施例的转速控制装置中，所述转速器和所述模数转换器共同地被配置为使得从所述转速器测量所述直流电机的转速至所述模数转换器输出相应的数字信号的时间间隔小于或等于0.05毫秒。

在之前所述实施例的转速控制装置中，所述模数转换器被配置为对所述模拟信号的采样频率大于或等于0.1兆赫兹。

根据本实用新型一实施例的转速控制装置，其中，所述数字控制器为数字比例积分微分控制器。

按照本实用新型的又一方面，提供一种切片机，用于对软组织样品进行切片，其包括：

切刀；

用于驱动控制所述切刀对所述软组织样品的切割动作的直流电机；

位于所述切刀和所述直流电机之间的传动部件；和

以上任一所述的转速控制装置，其用于控制所述直流电机的转速。