基于mcs-196單片機的小容量直流電動機速度控制系統(tǒng)設(shè)計22807-全文預(yù)覽
【正文】 規(guī)累加器結(jié)構(gòu)，改用了寄存器寄存器的結(jié)構(gòu)，CPU直接面向256字節(jié)的寄存器，消除了一般CPU結(jié)構(gòu)存在的累加器的瓶頸效應(yīng)，提高了操作速度和數(shù)據(jù)吞吐能力。 轉(zhuǎn)速檢測電路參數(shù)的確定6N137光電耦合器是一款用于單通道的高速光耦合器，其輸出電路屬于集電極開路，需要一個上拉電阻R3=8kΩ；為了限制輸入端的電流，需要串入一個限流電阻R1=10kΩ。于是可以求出轉(zhuǎn)速為： （5）在式（4）中，為光電碼盤轉(zhuǎn)一周發(fā)出的脈沖數(shù)；為高頻時鐘脈沖的頻率。在已知的和條件下，只要測得，即可求出待測電流，但實際中測量采樣電阻上的電壓降求得，將送入單片機處理，在適當(dāng)?shù)某绦蛳拢嬎愠?。IR2111內(nèi)部通過邏輯門器件實現(xiàn) 了死區(qū)時間的延遲，即由IR2111高端和低端輸出的波形如圖7所示。功率越大的MOSFET柵極電阻越小，同時對柵極驅(qū)動電路的布線也有嚴格的要求，應(yīng)使引線電感盡可能小。信號通過IR2111芯片，在Ho和Lo端輸出一組具有一定死區(qū)時間的互補驅(qū)動信號，經(jīng)過驅(qū)動電阻后用于控制H橋同一橋臂的兩只功率MOSFET管，且Ho驅(qū)動上橋臂Q1，Lo驅(qū)動下橋臂Q2。 圖5 自舉原理 IR2111外圍電路圖6 IR2111外圍電路 如圖6所示，為以IR2111芯片構(gòu)成的H橋驅(qū)動電路，R1和R2為光電耦合器的上拉電阻，其值根據(jù)所用光電耦合器的輸入和輸出的電流參數(shù)決定性；C1為電源濾波電容，C2為自舉電解電容，自舉電容C2大小的選擇取決于開關(guān)頻率及MOSFET輸入電容充放電要求等。IR2111內(nèi)置的自舉工作單元本質(zhì)上是電荷泵電路，電荷泵電路的自舉原理如圖5所示，電容C的a端通過二極管D接，電容C的b端接幅值的方波。H橋中的四個功率MOSFET采用兩片專用的IR2111集成電路驅(qū)動芯片完成驅(qū)動任務(wù)，IR2111內(nèi)部采用自舉技術(shù)，使得功率元件的驅(qū)動電路僅需一個輸人級直流電源；可實現(xiàn)對功率MOSFET的最優(yōu)驅(qū)動，還具有完善的保護功能，它的應(yīng)用可提高系統(tǒng)的集成度和可靠性，并可大大縮小線路板的尺寸。反之，當(dāng)開關(guān)Q2與Q3閉合時，開關(guān)Q1和Q4斷開，此時，負載電流從電源由流向，負載端點相對于是正電位，電機兩端承受反向電壓。此處，選擇用MOSTET IRF120 作為開關(guān)器件， 與功率開關(guān)并聯(lián)的二極管為快恢復(fù)二極管，作為續(xù)流二極管使用，當(dāng)4的PWM信號變?yōu)榈碗娖胶?，功率?關(guān)斷而3飽和導(dǎo)通。 圖1 簡單直流PWM控制電路 圖2 電壓及電流波形3系統(tǒng)總體設(shè)計方案 直流電動機調(diào)速系統(tǒng)原理框圖圖3 系統(tǒng)整體設(shè)計方案本系統(tǒng)是基于80C196KC單片機的H橋PWM波電流、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制的調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計，直流電動機調(diào)速系統(tǒng)整體設(shè)計方案如圖3所示，反饋電流由霍爾電流傳感器采集，經(jīng)過濾波放大電路（模數(shù)轉(zhuǎn)換利用單片機內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)器轉(zhuǎn)換）直接送入單片機處理；轉(zhuǎn)速由光電碼盤測量，光電碼盤在工作時輸出脈沖信號經(jīng)過隔離、整形電路形成方波，然后直接送入單片機，由單片機內(nèi)部的定時/計數(shù)器進行數(shù)據(jù)處理。改變電阻只能實現(xiàn)有級調(diào)速；減弱勵磁磁通雖然能夠平滑調(diào)速，但調(diào)速的范圍不大，往往只是配合調(diào)壓方案，在基速（額定轉(zhuǎn)速）以上做小范圍的弱磁升速。2調(diào)速原理 直流電動
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