专利摘要

本实用新型公开了一种基于微弱转子电流信号提取的滤波电路，使用分级滤波设计，将滤波电路拆分开，更加明确各级电路的功能目标，使各级电路功能更加具体化。针对各级电路需处理的信号的特点化整为零，更有利于转子电流信号的提取分离。初级滤波电路采用一阶有源和无源滤波器级联，而一阶滤波极点全部为零极点，也就避免避免极点问题干扰，并且，由于是有源滤波与无源滤波结合使用，更提高了滤波电路的稳定性。因为经过初级滤波后的信号中仍含有工频信号和高次谐波信号使得放大倍数不宜选择过大，过大的放大倍数将使得后续滤波更为困难，然而放大倍数选择过小则难以起到放大的作用，采用增益可调的反相放大电路。

权利要求

1.一种基于微弱转子电流信号提取的滤波电路，其特征在于，包括相互连接的一阶无源低通滤波电路、一阶有源低通滤波电路和反向信号放大电路；

所述一阶无源低通滤波电路包括电阻R3、电阻R4、电容C1和电容C2，其中，电阻R3一端与电阻R4和电容C1的正极连接；

所述电阻R4的另一端分别与电容C2的正极、电阻R5连接；

所述一阶有源低通滤波电路包括反相放大器U1A和反相放大器U1B，所述反相放大器U1A的反相输入端与电阻R5另一端连接，并通过相互并联的电阻R6和电容C3与输出端连接，同相输入端通过电阻R7接地，输出端与电阻R8连接；

所述反相放大器U1B的同相输入端通过电阻R11接地，反相输入端与电阻R10另一端连接，并通过相互并联的电阻R12和电容C6与输出端连接，所述输出端与电阻R13连接；

所述反相放大电路包括反相放大器U1C，所述反相放大器U1C的同相输入端通过电阻R15接地，反相输入端与电阻R14连接，并通过相互串连的电阻R16和电阻R22与输出端连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于微弱转子电流信号提取的滤波电路，其特征在于：所述电容C2的负极、电容C1的负极均接地。

3.根据权利要求1所述的一种基于微弱转子电流信号提取的滤波电路，其特征在于：所述反相放大器U1A的11脚接负电压，4脚接正电压。

4.根据权利要求1所述的一种基于微弱转子电流信号提取的滤波电路，其特征在于：所述电阻R8分别与电容C5的正极，电阻R10连接，所述电容C5的负极接地。

5.根据权利要求1所述的一种基于微弱转子电流信号提取的滤波电路，其特征在于：所述电阻R13分别与电阻R14和电容C7连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于微弱转子电流信号提取的滤波电路，其特征在于：所述电阻R16分别与电阻R18、电阻R22连接，所述电阻R18另一端接地。

7.根据权利要求1所述的一种基于微弱转子电流信号提取的滤波电路，其特征在于：所述反相放大器U1A、反相放大器U1B、反相放大器U1C型号均为LM324AD。

说明书

技术领域

本实用新型属于异步电机转速测量技术领域，具体是涉及一种基于微弱转子电流信号提取的滤波电路。

背景技术

当使用一感应线圈采集电动机轴端漏磁场时，感应线圈输出的感应电压信号中，定子电流信号频率即工频信号频率远高于转子电流信号频率，信号微弱并且混杂大量高次谐波信号。对于此种微弱信号提取而言，进行简单滤波后的信号并不能被包络检波电路所使用，也就难以提取转子电流信号。至于使用传统整体巴特沃斯滤波器设计法进行滤波器设计时，目前的设计方案都是使用3级2阶有源低通滤波器进行设计，而在其设计过程中，往往是依据固有设计方法，按照截止频率和通带衰减进行设计，其没有充分考虑滤波器极点的问题的影响。而滤波器极点恰恰与滤波器的稳定性直接相关，导致此种滤波器刚开始使用正常，但是难以长时间工作的问题。

感应法测量异步电动机转速过程中，在电动机的轴端漏磁场中，主要需要提取测量的是转子电流频率信号。由于转子电流频率信号本身极微弱，进而感应线圈产生的与转子电流频率相关的电动势也就及其微弱。而后续单片机测量系统对转子电流频率信号进行测量时，对其波形、电压范围、精度等方面都有一定要求。因此，需要对感应线圈输出的信号进行处理，使之满足后续测量要求。感应线圈输出的电压信号，主要由频率为0.5-4.5Hz、功率为-50dBm的转子频率信号和频率为50Hz、功率为-3dBm的电网频率信号及电网频率信号的高次谐波共同组成，通过稳压电路将电压抬升至6.2V后，使感应信号在0-12V范围内，之后需要通过滤波放大电路实现0.5-4.5Hz信号的准确提取。

实用新型内容

为了解决以上问题，本实用新型的目的在于提供一种基于微弱转子电流信号提取的滤波电路。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于微弱转子电流信号提取的滤波电路，包括相互连接的一阶无源低通滤波电路、一阶有源低通滤波电路和反向信号放大电路；

所述一阶无源低通滤波电路包括电阻R3、电阻R4、电容C1和电容C2，其中，电阻R3一端与电阻R4和电容C1的正极连接；

所述电阻R4的另一端分别与电容C2的正极、电阻R5连接；

所述一阶有源低通滤波电路包括反相放大器U1A和反相放大器U1B，所述反相放大器U1A的反相输入端与电阻R5另一端连接，并通过相互并联的电阻R6和电容C3与输出端连接，同相输入端通过电阻R7接地，输出端与电阻R8连接；

所述反相放大器U1B的同相输入端通过电阻R11接地，反相输入端与电阻R10另一端连接，并通过相互并联的电阻R12和电容C6与输出端连接，所述输出端与电阻R13连接；

所述反相放大电路包括反相放大器U1C，所述反相放大器U1C的同相输入端通过电阻R15接地，反相输入端与电阻R14连接，并通过相互串连的电阻R16和电阻R22与输出端连接。

进一步地，所述电容C2的负极、电容C1的负极均接地。

进一步地，所述反相放大器U1A的11脚接负电压，4脚接正电压。

进一步地，所述电阻(R8)分别与电容C5的正极，电阻R10连接，所述电容C5的负极接地。

进一步地，所述电阻R13分别与电阻R14和电容C7连接。

进一步地，所述电阻R16分别与电阻R18、电阻R22连接，所述电阻R18另一端接地。

进一步地，所述反相放大器U1A、反相放大器U1B、反相放大器U1C型号均为LM324AD。

本实用新型的有益效果：

本申请公开了一种基于微弱转子电流信号提取的滤波电路，使用分级滤波设计，将滤波电路拆分开，更加明确各级电路的功能目标，使各级电路功能更加具体化。针对各级电路需处理的信号的特点化整为零，更有利于转子电流信号的提取分离。初级滤波电路采用一阶有源和无源滤波器级联，而一阶滤波极点全部为零极点，也就避免避免极点问题干扰，并且，由于是有源滤波与无源滤波结合使用，更提高了滤波电路的稳定性。因为经过初级滤波后的信号中仍含有工频信号和高次谐波信号使得放大倍数不宜选择过大，过大的放大倍数将使得后续滤波更为困难，然而放大倍数选择过小则难以起到放大的作用，采用增益可调的反相放大电路。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细描述。

图1是本实用新型电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

一种基于微弱转子电流信号提取的滤波电路，包括相互连接的一阶无源低通滤波电路、一阶有源低通滤波电路和反向信号放大电路，如图1所示；

所述一阶无源低通滤波电路包括电阻R3、电阻R4、电容C1和电容C2，其中，电阻R3一端与电阻R4和电容C1的正极连接；

需要说明的是，电路中通过增加交流信号源用以模拟感应线圈采集的信号；

具体的，电阻R3一端分别与交流信号源V1、交流信号源V2和交流信号源V3连接；

具体的，所述交流信号源V1、交流信号源V2和交流信号源V3的另一端分别与电阻R1、电阻R2和电阻R9连接；

需要说明的是，交流信号源V1、交流信号源V2和交流信号源V3的峰值电压分别为0.00145Vpk、0.22Vpk、0.0135Vpk，频率分别为4Hz、50Hz、150Hz；

具体的，所述电阻R1、电阻R2和电阻R9的另一端均接地；

所述电阻R4的另一端分别与电容C2的正极、电阻R5连接；

具体的，所述电容C2的负极、电容C1的负极均接地；

所述一阶有源低通滤波电路包括反相放大器U1A和反相放大器U1B，所述反相放大器U1A的反相输入端与电阻R5另一端连接，并通过相互并联的电阻R6和电容C3与输出端连接，同相输入端通过电阻R7接地，输出端与电阻R8连接；

具体的，所述反相放大器U1A的11脚接负电压，4脚接正电压；

需要说明的是，正电压为6V，负电压为-6V；

需要说明的是，由于在使用Multism仿真的过程中，难以仿真出真实的磁场，所以在感应信号输入部分，使用不同频率和峰值的交流电压源并联代替，这使得上述电压抬升电路难以仿真出来，并且后续电路中的滤波放大等均是针对于电感两端即感应线圈的输出信号进行处理，所以给交流电压源增加电压偏移并不能完全模拟电压抬升电路，所以最终使用的是不同频率和峰值的交流电压源并联、直流偏移量为0V来模拟感应线圈的输入部分，而电路的供电部分，则使用±6V的双极性电源供电；

具体的，所述电阻R8分别与电容C5的正极，电阻R10连接；

具体的，所述电容C5的负极接地；

所述反相放大器U1B的同相输入端通过电阻R11接地，反相输入端与电阻R10另一端连接，并通过相互并联的电阻R12和电容C6与输出端连接，所述输出端与电阻R13连接；

具体的，所述电阻R13分别与电阻R14和电容C7连接，所述电容C7另一端接地；

所述反相放大电路包括反相放大器U1C，所述反相放大器U1C的同相输入端通过电阻R15接地，反相输入端与电阻R14连接，并通过相互串连的电阻R16和电阻R22与输出端连接；

具体的，所述电阻R16分别与电阻R18、电阻R22连接，所述电阻R18另一端接地；

具体的，所述反相放大器U1A、反相放大器U1B、反相放大器U1C型号均为LM324AD；

需要说明的是，电阻R1为1KΩ、电阻R2为1KΩ、电阻R9为1KΩ、电阻R3为2KΩ、电阻R4为2KΩ、电阻R5为8.2KΩ、电阻R6为150KΩ、电阻R7为16KΩ、电阻R8为2KΩ、电阻R10为8.2KΩ、电阻R11为15KΩ、电阻R12为150KΩ、电阻R13为5.1KΩ、电阻R14为150KΩ、电阻R15为68KΩ、电阻R16为200KΩ、电阻R18为2KΩ、电阻R22为75KΩ；

需要说明的是，电容C1为10μF、电容C2为4.7μF、电容C3为0.1μF、电容C5为4.7μF、电容C6为0.22μF、电容C7为1μF；

需要说明的是，一阶有源低通放大电路可以补偿信号经过一阶无源低通滤波电路后的衰减；放大电路则是为了将信号能够放大到足够大，被后续电路处理；

需要说明的是，所述反相放大电路增益可调，因为经过初级滤波后的信号中仍含有工频信号和高次谐波信号使得放大倍数不宜选择过大，过大的放大倍数将使得后续滤波更为困难，然而放大倍数选择过小则难以起到放大的作用。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

一种基于微弱转子电流信号提取的滤波电路专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。