電機(jī)拖動(dòng)課程設(shè)計(jì)論文—直流電動(dòng)機(jī)pwm脈寬調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧
2025-05-15 09:30 本頁(yè)面
【正文】 發(fā)電機(jī)那樣需要較大功率的放大器。在控制作用的快速性上，變流機(jī)組是秒級(jí)，而晶閘管整流器是毫秒級(jí) ，這將大大提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。但是由于晶閘管的單向?qū)щ娦裕辉试S電流反向，給系統(tǒng)的可逆運(yùn)行造成困難；晶閘管對(duì)過電壓、過電流和過高的 dudt 與 didt 都十分敏感，若超過允許值會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)損壞器件。另外，由諧波與無(wú)功功率引起電網(wǎng)電壓波形畸變，殃及附近的用電設(shè)備，造成“電力公害”，因此必須添置無(wú)功補(bǔ)償和諧波濾波裝置。 方案確定 鑒于方案一 調(diào)速特性優(yōu)良、調(diào)整平滑、調(diào)速范圍廣、 而且電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，因此本設(shè)計(jì) 采用方案一。 系統(tǒng)硬件電路圖 系統(tǒng)總電路圖 5 單片機(jī)（速度的測(cè)量計(jì)算、輸入 設(shè)定及系統(tǒng)控制） 單片機(jī)（ PWM 模擬發(fā)生器） 電機(jī) 速度采集電路 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 鍵 盤 顯示器 根據(jù)所確定的方案，可作出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下： 圖 1 電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)框圖 實(shí)際硬件電路圖如下： 圖 2 硬件電路圖 電源電路 （ 1）芯片介紹 電子產(chǎn)品中常見到的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的 78 系列和負(fù)電壓輸出的 79 系列。故名思義，三端 IC 是指這種穩(wěn)壓用的集成電路只有三條6 引腳輸出，分別是輸入端 、 接地端和輸出端。 （ 2）電路原理圖 本系統(tǒng)需要 12V、 5V兩種電源，因此電源電路采用 7805 用 12V 電源產(chǎn)生 5V電壓，電路圖如下： 圖 3 電源電路 驅(qū)動(dòng)電路 （ 1） L298 內(nèi)部 H橋原理 L298 內(nèi)部 H 橋電路 ,電路得名于 “H 橋驅(qū)動(dòng)電路 ” 是因?yàn)樗男螤羁崴谱帜窰。 4 個(gè)三極管組成 H的 4條垂直腿，而電機(jī)就是 H 中的橫杠 。 如圖所示， H橋式電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路包括 4個(gè)三極管和一個(gè)電機(jī)。要使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，必須導(dǎo)通對(duì)角線上的一對(duì)三極管。根據(jù)不同三極管對(duì)的導(dǎo)通情況，電流可能會(huì)從左至右或從右至左流過電機(jī)，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向。 要使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，必須使對(duì)角線上的一對(duì)三極管導(dǎo)通。如圖所示，當(dāng) Q1 管和Q4 管導(dǎo)通時(shí)，電流就從電源 正極經(jīng) Q1 從左至右穿過電機(jī)，然后再經(jīng) Q4回到電源負(fù)極。按圖中電流箭頭所示，該流向的電流將驅(qū)動(dòng)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)三極管Q1和 Q4 導(dǎo)通時(shí)，電流將從左至右流過電機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)按特定方向轉(zhuǎn)動(dòng)（電機(jī)周圍的箭頭指示為順時(shí)針方向）。 7 圖 4 H 橋驅(qū)動(dòng)電路 另一對(duì)三極管 Q2和 Q3 導(dǎo)通的情況，電流將從右至左流過電機(jī)。當(dāng)三極管Q2和 Q3 導(dǎo)通時(shí)，電流將從右至左流過電機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)沿另一方向轉(zhuǎn)動(dòng)（電機(jī)周圍的箭頭表示為逆時(shí)針方向 ,上圖反方向 ）。 (2)L298 的邏輯功能 當(dāng)使能端為高電平時(shí)，輸入端 IN1 為 PWM 信號(hào) ,IN2 為低電平信號(hào)時(shí) ,電機(jī)正轉(zhuǎn)；輸入端 IN1 為低電平信號(hào)， IN2 為 PWM 信號(hào)時(shí) ,電機(jī)反轉(zhuǎn) 。IN1 與 IN2 相 同時(shí) ,電機(jī)快速停止。當(dāng)使能端為低電平時(shí) ,電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。 8 圖 5 L298 驅(qū)動(dòng)電路 轉(zhuǎn)速測(cè)量及顯示電路 本系統(tǒng)采用市面上常見的光電傳感器構(gòu)成速度采集模塊，用紙片自制一個(gè)脈沖采集器，剪出相應(yīng)的地方鏤空并貼在電機(jī)上，當(dāng)電機(jī)每轉(zhuǎn)一次，光電傳感器會(huì)接收到相應(yīng)的脈沖。 (1)測(cè)速原理 在規(guī)定時(shí)間 T 內(nèi)，對(duì)位置脈沖信號(hào)是個(gè)數(shù) m進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而得到轉(zhuǎn)速的測(cè)量值 n =TPm60 P是每個(gè)周期所含有的信號(hào)脈沖數(shù)，適用于高速運(yùn)行時(shí)的測(cè)速，低速時(shí)精度較低。在本系統(tǒng)中，在 T=5s 時(shí)間內(nèi) ,對(duì)外部中斷 0 計(jì)數(shù)為 m,而電機(jī)一轉(zhuǎn)可得脈沖個(gè)數(shù) P=12；則電機(jī)每分鐘的轉(zhuǎn)速中 n=m。 （ 2） LCD1602 液晶顯示屏 1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（ CGROM)已經(jīng)存儲(chǔ)了 160 個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫的英文9 字母 “A” 的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時(shí)模塊把地址 41H 中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母 “A” 。因?yàn)?1602識(shí)別的是 ASCII 碼，試驗(yàn)可以用 ASCII 碼直接賦值，在單片機(jī)編程中還可以用字符型常量或變量賦值，如 39。A’ 。 圖 6 顯示電路 按鍵控制電路 用 STC89C52 單片機(jī)的 P1 口作按鍵掃描電路，首先 P1口置高，當(dāng)鍵按下時(shí)， 可檢測(cè)到 P1口被置低，從而單片機(jī)執(zhí)行對(duì)應(yīng)的函數(shù)。如圖： — ,分別控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速、急停的功能。 圖 7 按鍵控制電路 10 元器件選擇及清單： 表 1 元件清單： 元件 數(shù)量（個(gè)） 元件 數(shù)量（個(gè)） Lcd1602 1 12v直流電機(jī) 1 按鍵 5 電容 22P 2 電阻 1K 3 1N
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