基于mcs-196單片機(jī)的小容量直流電動(dòng)機(jī)速度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)22807-預(yù)覽頁(yè)
【正文】 機(jī)調(diào)速原理直流電動(dòng)機(jī)具有良好的起、制動(dòng)性能，調(diào)速方法簡(jiǎn)單，宜于在廣范圍內(nèi)平滑調(diào)速，在日常生活和工農(nóng)業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用?；贛CS196單片機(jī)的小容量直流電動(dòng)機(jī)速度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1引言在電氣時(shí)代的今天，電動(dòng)機(jī)在電氣傳動(dòng)中具有重要的地位，在自動(dòng)控制系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用和發(fā)展，而直流電動(dòng)機(jī)作為一種常見(jiàn)的電機(jī)，因其轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)比較靈活，方法簡(jiǎn)單，易于大范圍平滑調(diào)速，控制性能好等特點(diǎn)，廣泛用于數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人等工廠自動(dòng)化設(shè)備中。分析了速度環(huán)、電流環(huán)以及H橋在直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中的作用。對(duì)于要求在一定范圍內(nèi)無(wú)級(jí)平滑調(diào)速的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，以調(diào)節(jié)電樞供電電壓的方式最好。由表達(dá)式可知平均電壓由PWM波的占空比及電源電壓決定，保持開(kāi)關(guān)頻率恒定，改變占空比就能改變相應(yīng)的平均電壓，從而實(shí)現(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)壓調(diào)速[2]。H橋電路如圖4所示，電容C0主要起濾波作用，外加穩(wěn)定直流母線電壓，C0的選擇主要考慮直流母線電壓的大?。还β蔒OSFET是電壓控元件，具有輸入阻抗大、開(kāi)關(guān)速度快、無(wú)二次擊穿現(xiàn)象等特點(diǎn)。開(kāi)關(guān)Q1與Q4由控制邏輯來(lái)同步工作，在開(kāi)關(guān)Q1與Q4閉合期間，控制邏輯使另一對(duì)開(kāi)關(guān)Q2與Q3處于斷開(kāi)狀態(tài)。由于直流電動(dòng)機(jī)的電樞電感對(duì)PWM波中的高頻分量有濾波作用，電動(dòng)機(jī)的電流、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速中的高頻分量都比較小，因此可以忽略PWM波中的高頻分量對(duì)電機(jī)特性的影響。IR2111的懸浮自舉技術(shù)是指，不管功率開(kāi)關(guān)器件源極電壓多少，通過(guò)自舉電容和自舉二極管的工作，總能保證待驅(qū)動(dòng)功率器件的柵極與源極之間的電壓為10—20V，即能驅(qū)動(dòng)該功率器件正常工作。可見(jiàn)，輸出端電壓平均值將高于，其波形跟隨輸入波形的變化而變化，但始終與輸入維持一個(gè)穩(wěn)定的差值，實(shí)現(xiàn)了自舉。單片機(jī)輸出的PWM信號(hào)經(jīng)光電耦合器PC817后，輸出至IR2111輸入端，此處的光電耦合器對(duì)PWM信號(hào)起到隔離、電平轉(zhuǎn)換和功率放大的作用。當(dāng)柵極電阻選擇較大時(shí)，功率器件開(kāi)通速度較慢，應(yīng)考慮柵極的瞬態(tài)電壓和驅(qū)動(dòng)電流。為了避免直通短路且保證各個(gè)開(kāi)關(guān)管動(dòng)作的協(xié)調(diào)性和同步性，兩組控制信號(hào)理論上要求互為倒相，而實(shí)際必須相差一個(gè)足夠長(zhǎng)的死區(qū)時(shí)間，即保證在某一功率器件導(dǎo)通的同時(shí)，是橋臂的功率器件可靠的截止，防止同一橋臂直通短路?；魻杺鞲衅鞑捎玫氖荋NC161型，其測(cè)量電流計(jì)算式為： （4）在（4）式中，為待測(cè)電流流過(guò)的繞組匝數(shù)；為補(bǔ)償電流流過(guò)的繞組匝數(shù)；為霍爾電流傳感器測(cè)量端輸出電流。 轉(zhuǎn)速檢測(cè)方法本系統(tǒng)采用M/T法測(cè)速，原理如圖9所示，在規(guī)定的檢測(cè)時(shí)間（秒）內(nèi)，對(duì)光電碼盤(pán)輸出的脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，且同時(shí)對(duì)在稍大于規(guī)定時(shí)間的某一時(shí)間內(nèi)，對(duì)高頻時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)（其中的開(kāi)始和結(jié)束都應(yīng)當(dāng)正好是光電碼盤(pán)脈沖的上跳沿，以保證檢測(cè)的精度）.。端輸出的脈沖，寬度為，其下降沿及上升沿均和PLG脈沖的上升沿同步，保證在時(shí)間內(nèi)包含整數(shù)個(gè)PLG脈沖，應(yīng)用適當(dāng)?shù)闹袛喑绦颍贸鰰r(shí)間,，利用80C196KC內(nèi)的計(jì)數(shù)器T2計(jì)數(shù)，再通過(guò)適當(dāng)?shù)某绦蛲瓿蒑/T法測(cè)速的功能[3]。主頻可以工作到20MHz，內(nèi)部為2分頻電路，指令執(zhí)行速度快，低功耗方式。80C196KC有6個(gè)高速輸出口，用于按程序設(shè)定的時(shí)間去觸發(fā)某一事件，占用的CPU的開(kāi)銷極少，所以速度很高。直流電源通過(guò)三相不可控整流橋獲得，然后通過(guò)PWM波控制的功率H橋施加給直流電動(dòng)
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