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1、(10)申请公布号 CN 103432724 A (43)申请公布日 2013.12.11 CN 103432724 A *CN103432724A* (21)申请号 201310398093.3 (22)申请日 2013.09.04 A63B 24/00(2006.01) A63B 22/02(2006.01) (71)申请人 蔡小英 地址 200237 上海市闵行区虹梅南路 1776 弄 180 号 (72)发明人 蔡小英 (54) 发明名称 电动跑步机调速系统 (57) 摘要 本发明涉及一种电动跑步机调速系统， 速度 检测电路、 电流检测电路、 电压变化检测电路分别 检测速度信号、 电流。
2、信号和电压信号送单片机系 统， 单片机系统处理检测信号后输出 PWM 信号通 过PWM驱动控制驱动电机运转， PWM驱动接单片机 系统中 PWM 比较器输出， 给定速度转换的电压值、 电动机电压反馈值、 电流补偿值、 -5V 电压值并联 接 PWM 比较器反相输入端， 运算放大器同相输入 端通过平衡电阻接地， 反馈电阻和电容串联后并 在运算放大器反向输入端和输出端上， 运算放大 器反向输入端和输出端上并联一个稳压二极管。 系统增加 PI 调节器来对突变负载进行动态校正， 避免了由于起步和特殊情况下， 因为脚的移动速 度跟跑步带速度不匹配时导致不必要的损伤。 (51)Int.Cl. 权利要求书 。
3、1 页 说明书 2 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书2页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103432724 A CN 103432724 A *CN103432724A* 1/1 页 2 1. 一种电动跑步机调速系统， 速度检测电路、 电流检测电路、 电压变化检测电路分别检 测速度信号、 电流信号和电压信号送单片机系统， 单片机系统处理检测信号后输出 PWM 信 号通过PWM驱动控制驱动电机运转， PWM驱动接单片机系统中PWM比较器输出， 其特征在于， 给定速度转换的电压值、 电动机电压反馈值、 电流补偿值、 -5V 。
4、电压值并联接 PWM 比较器反 相输入端， 运算放大器同相输入端通过平衡电阻接地， 反馈电阻和电容串联后并在运算放 大器反向输入端和输出端上， 运算放大器反向输入端和输出端上并联一个稳压二极管。 2.根据权利要求1所述电动跑步机调速系统， 其特征在于， 所述单片机系统选用PWM集 成芯片 SG3525。 3. 根据权利要求 1 所述电动跑步机调速系统， 其特征在于， 所述稳压二极管选用 IN4728。 权 利 要 求 书 CN 103432724 A 2 1/2 页 3 电动跑步机调速系统 技术领域 0001 本发明涉及一种调速系统， 特别涉及一种电动跑步机调速系统。 背景技术 0002 直流。
5、有刷调速系统以其控制线路简单、 调速范围宽、 过载能力较大和优异的控制 性能在各类跑步机产品中得到了广泛的应用。目前， 国内外跑步机用驱动电机仍以有刷直 流电机为主， 采用直流电动机不可逆 PWM 系统。可以随时调节到各种设定速度， 跑步机用户 设定速度， 跑步机有测速装置， 将速度测得后送控制器， 控制器再根据用户的跑动带来的负 载调整相应速度， 常规的控制用速度、 电流或电压反馈方法控制， 动态响应很快， 导致脚的 移动速度低于跑步带速度， 特别是刚刚起步和后期疲劳时， 容易造成运动损伤。 发明内容 0003 本发明是针对电动跑步机调速系统速度响应太快， 负载突变时易导致运动损伤的 问题，。
6、 提出了一种电动跑步机调速系统， 给调速系统增加动态校正， 以克服跑步当中因为脚 的移动速度跟不上跑步带速度导致损伤， 即负载突变时速度还是按正常时一样响应而带来 的意外。 0004 本发明的技术方案为 ： 一种电动跑步机调速系统， 速度检测电路、 电流检测电路、 电压变化检测电路分别检测速度信号、 电流信号和电压信号送单片机系统， 单片机系统处 理检测信号后输出 PWM 信号通过 PWM 驱动控制驱动电机运转， PWM 驱动接单片机系统中 PWM 比较器输出， 给定速度转换的电压值、 电动机电压反馈值、 电流补偿值、 -5V 电压值并联接 PWM 比较器反相输入端， 运算放大器同相输入端通过。
7、平衡电阻接地， 反馈电阻和电容串联后 并在运算放大器反向输入端和输出端上， 运算放大器反向输入端和输出端上并联一个稳压 二极管。 0005 所述单片机系统选用 PWM 集成芯片 SG3525。 0006 所述稳压二极管选用 IN4728。 0007 本发明的有益效果在于 ： 本发明电动跑步机调速系统， 在常规确定的电压负反馈 电流补偿的直流有刷电机控制系统中， 根据负载突变的特点， 增加 PI 调节器来对突变负载 进行动态校正， 避免了由于起步和特殊情况下， 因为脚的移动速度跟跑步带速度不匹配时 导致不必要的损伤。 附图说明 0008 图 1 为本发明电机转速对负载突变理想的响应曲线图 ； 0。
8、009 图 2 为本发明比例积分调节器线路图 ； 0010 图 3 为本发明电动跑步机调速控制框图 ； 0011 图 4 为本发明带 PI 调节的调速电路图。 说 明 书 CN 103432724 A 3 2/2 页 4 具体实施方式 0012 如图 1 所示电机转速对负载突变理想的响应曲线， 在冲击负载作用时， 电机的输 出速度先是降低， 然后再缓慢达到需要的速度， 减小对人体的冲击。 0013 针对跑步机动态响应速度快， 稳态速度精度要求不高， 可采用 PWM 集成芯片 SG3525 和相关元件构成电枢电压反馈， 电流补充的不可逆 PWM 直流调速系统， 对负载 IdL突 变时， 是需要速。
9、度输出变化有一缓冲， 所以对系统作一动态校正， 选用 PI 调节器对调速系 统做校正。 0014 如图 2 所示比例积分调节器线路图， PI 调节器属于泄后校正， 可以保证稳态精度， 同时限制响应的快速性。Uin和 Uc分别表示调节器输入和输入电压的绝对值， Rba1为运算放 大器同相输入端的平衡电阻， 反馈电阻 R1 和电容 C1 串联并在运算放大器反向输入端和输 出端上。PI 调节器比例放大系数 Kp=R1/R0， PI 调节器的积分时间常数 Tpi=R1C1。 0015 当突加输入 Uin时， 输出电压 Uc首先突变到 KpUc， 保证了一定的响应速度， 但 Kp是 小于稳态特性指标所要。
10、求的比例放大系数， 因此快速性被压低， 换来相对稳定的保证。 在过 渡过程中， 电容 C1恒流充电， 实现积分作用， 使 Uc线性增长， 相当于在动态中把放大系数逐 渐提高， 最终满足稳态精度的要求。如果输入电压一直存在， 电容 C1就不断充电， 不断进行 积分， 直到电压 Uc达到运算放大器的限幅值， 即运算放大器的饱和值。 0016 如图3所示电动跑步机调速控制框图， 速度检测电路1、 电流检测电路2、 电压变化 检测电路 3 检测信号送单片机系统 4， 单片机系统 4 根据检测信号， 输出 PWM 信号通过 PWM 驱动 5 控制驱动电机 6 运转。这里的单片机系统 4 中有 PWM 比。
11、较器， 速度检测 1、 电流检测 2 和电压变化检测 3 信号输入经过 PWM 比较器输出信号到 PWM 驱动 5。 0017 如图 4 为带 PI 调节的调速电路图， Un是给定速度转换的电压值， Ud是电动机电压 反馈值， IdRs是电流补偿值， 输入端加入 -5V 电压为防止没有给定电压输入时， 避免运放零 点漂移或产生干扰误触发信号， 在并在运算放大器反向输入端和输出端上的串联反馈电阻 R1和电容 C1上再并联一个稳压二极管 IN4728， 用此正向导通电压限幅值。 0018 在常规确定的电压负反馈电流补偿的控制系统中， 根据负载突变的特点， 增加 PI 调节器来对突变负载进行动态校正， 避免了由于起步和特殊情况下， 因为脚的移动速度跟 跑步带速度不匹配时导致不必要的损伤。 说 明 书 CN 103432724 A 4 1/2 页 5 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103432724 A 5 2/2 页 6 图 4 说 明 书 附 图 CN 103432724 A 6 。