【正文】 M控制 ................................................ 16 控制原理 ................................................... 16 直流伺服電機驅動集成電路 ...................................... 17 本章小 結 .......................................................... 19 第３章 卷煙機供紙單閉環(huán)直流伺服系統(tǒng)驅動電路的原理 .......................... 20 拖紙輪測速部分 .................................................... 20 主機測速部分 ...................................................... 21 傳感器部分 ........................................................ 21 PWM 信號的產(chǎn)生 ..................................................... 22 實現(xiàn)原理 .......................................................... 23 本章小結 .......................................................... 24 結 論 ................................................................... 25 參考文獻 ................................................................... 26 后 記 ................................................................... 27 哈爾濱學院本科畢業(yè)論文（設計） 1 摘 要 卷煙機供紙系統(tǒng)是卷煙機設計的重要技術之一， 它使供紙速度能隨工作速度變化而自動調節(jié)和控制，煙紙在運行中始終有相同的張力，與機器的主軸速度同步，它可以有效的減少機器在起動、變速、停機等操作過程中的斷紙或跑紙現(xiàn)象 ,保證了電路的供紙運動的平穩(wěn)性，使香煙的卷包質量更好 ,從而提高了機器工作的可靠性和生產(chǎn)效率。煙草工業(yè)是世界各國國民經(jīng)濟的重要組成部分，也是世界各國財政收入的重要來源之一。這種充填式的卷煙機每分鐘僅能生產(chǎn) 60 支左右 ， 所以很快就被連續(xù)式卷煙機淘汰了，但它所代表的時代卻永遠地載入了卷煙發(fā)展史冊。每支香醇濃郁的香煙，都凝結著千百煙草人的心血與汗水，滲透著不斷發(fā)展著的新技術和企業(yè)文化的內(nèi)涵 。 紙 盤主 機主 動 輪從 動 輪角 位 移傳 感 器 本章小結 本章主要介紹了卷煙機的發(fā)展史，現(xiàn)在的卷煙機仍采用 1881 年發(fā)明的連續(xù)卷制的原理； 并說明了卷煙機供紙電路的基本原理，及采用這種電路的優(yōu)點 。該類電機的專用驅動單元稱為伺服驅動單元，有時簡稱為伺服，一般其內(nèi)部包括電流、速度和 /或位置閉環(huán)。伺服電動機的工作條件與一般動力用的電動機有很大 的區(qū)別，它的起動、制動和反轉十分頻繁，多數(shù)時間電動機轉速處在零或低速狀態(tài)等過渡過程中。 直流伺服電機實際上就是一臺他勵直流電動機，其結構與普通小型直流電動機相同，其原理如圖 22 所示。 直流伺服電動機的控制特性分為機械特性和調節(jié)特性。機械特性曲線與橫軸的交 點為電機堵轉時的轉矩，即電動機的堵轉轉矩kT。 ⒉穩(wěn)速 —— 以一定的精度穩(wěn)定在所需轉速上運行，盡量不受負載變化、電源電壓變化等各種因素的干擾。圖中畫出了高速與低速兩條機械特性曲線。卷煙機供紙伺服驅動電路采用直流伺服系統(tǒng)。 對于同樣一臺電動機，開環(huán)與閉環(huán)穩(wěn)態(tài)速降有什么不同呢？顯然閉環(huán)系統(tǒng)能減少穩(wěn)態(tài)速降，決不是閉環(huán)后電樞回路電阻能自動減小，而是在于它的自動調節(jié)作用。閉環(huán)調速系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù) K 值越大，穩(wěn)態(tài)速降也就越小，靜特性就越硬，在保證所要求的靜差率下，其系統(tǒng)的調速 范圍就越大，從而大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度。伺服電動機是一種受輸入電信號控制，并做出快速響應的電動機。直流伺服電機內(nèi)部有機械換向裝置，碳刷易磨損，維修工作量大，運行時易起火花，給電機的轉速和功率的提高帶來較大的困難 ， 需要定期維修和更換電刷，使用壽命短，噪聲大 。 ⑵調速的平滑性 。調速的經(jīng)濟性由調速設備的投資及電機運行時的能量消耗來決定。同時，所串的調速損耗越大，這樣將使電動機的效率大為降低。弱磁調速是在電流較小的勵磁回路中進行調節(jié)的，而勵磁電流通常只有額定電流的（ 25） %，因此調速時能量損耗很小。 測速發(fā)電機分為交流和直流兩種。 角位移的測定 角位移的測定選用旋轉變壓器。轉子的非接觸式電磁糯合使用產(chǎn)品具有無限的分辨率，即絕對測量精度可打到零點幾度。 60 186。電力晶體管飽和壓降低，載流密度大，但驅動電流大。 將綠色和藍色端相連可產(chǎn)生差動輸出 圖 25 角位移傳感器的原理圖 哈爾濱學院本科畢業(yè)論文（設計） 15 表 21 IGBT 模塊的術語及其特性術語說明 術語 符號 定義及說明（測定條件參改說明書） 集電極、發(fā)射極間電壓 VCES 柵極、發(fā)射極間短路時的集電極，發(fā) 射極間的最大電壓 柵極發(fā)極間電壓 VGES 集電極、發(fā)射極間短路時的柵極，發(fā)射極間最大電壓 集電極電流 IC 集電極所允許的最大直流電流 耗散功率 PC 單個 IGBT 所允許的最大耗散功率 結溫 Tj 元件連續(xù)工作時芯片溫廈 關斷電流 ICES 柵極、發(fā)射極間短路，在集電極、發(fā)射極間加上指定的電壓時的集電極電流。有時候，用一個 NPT 進行簡易并聯(lián)的效果是很好的，但是與一個電平和速度相同的 PT 器件相比，使用 NPT 會造成壓降增加。其分為三個區(qū)域：正向阻斷區(qū)、有源區(qū)和飽和區(qū)。反復導通和關閉晶體管 VT，在電機上得到如圖 28 所示的電壓波形。 ⒉ 片內(nèi)置線性鋸齒波振蕩器，外置振蕩元件僅兩個（一個電阻和一個電容）。 6 腳和 5 腳外接電阻 R? 和 C? 確定了振蕩器產(chǎn)生鋸齒波的頻率 。 4 腳為死區(qū)時間控制端，該端外接電平大小決定兩路推挽輸出方式下，在最大占空比時兩脈沖之間的死區(qū)。 本章中首先了解了什么是伺服系統(tǒng)，然后針對系統(tǒng)要求的性能指標進行了對伺服調速系統(tǒng)的選定；在確定了調速電機之后，又對主機測速發(fā)電機、拖紙輪測速 發(fā)電機的類型及角位移傳感器進行選擇，這樣通過對理論知識的學習初步的確定了電路中的各主要元件，然后了解了 IGBT 的功能及靜態(tài)特性和輸出特性，最后學習了芯片 TL494 的原理和功能。經(jīng)過芯片的調制后產(chǎn)生 PWM 信號。整流后的電壓作為傳感器的速度與主機速度一同送入運算放大器，實現(xiàn)了同相位的放大， 輸出信號送入芯片 TL494 進行轉速給定。 哈爾濱學院本科畢業(yè)論文（設計） 26 參考文獻 [ 1 ] 姚二民，儲國海 .卷煙機械 [M].北京 :中國輕工業(yè)出版社 , [ 2] 卷煙機的發(fā)展歷程 [EB/OL]. [ 3] 陳國呈 .PWM 變頻調速及軟開關電力變換技術 [M].機械工業(yè)出版社 .2021 [ 4] 高鐘毓 .機電控制工程 [M].北京 :清華大學出版社 . [ 5] 張勇 .電機拖動與控制 [M].北京 :機械工業(yè)出版社 ,2021 [ 6] 李仁 .電器控制 [M].北京 :機械工業(yè)出版社 ,2021 [ 7] 機電一體化編委會 .機電一體化技術手冊 [M].北京 :機械工業(yè)出版社 ,1994 [ 8] 徐邦荃 .直流調速系統(tǒng)與交流調速系統(tǒng) [M].華中科技大學出版社 ,2021 [ 9 ] 胡俊達 . IGBT 的驅動與保護電路研究 [J ]. 電器電機技術 . 2021 [10] 李宏 .電力電子設備用器件與集成電路應用指南 [M].北京 :機械工業(yè)出版社 ,2021 [11] 張曉青 ,栗書賢 .永磁式直流力矩電動機穩(wěn)速系統(tǒng)設計 [A].微特電機 [C]20210912 [12] 于軍 ,瞿玉文 ,孫陸梅 .TL494 脈沖寬度調制器集成電路的設計 [N].吉林化工學院學報 ,200506 [13] 潭建成 .電機控制專用集成電路 [M].北京 :機械工業(yè)出版社 ,1997 [14] 錢平編 .伺服系統(tǒng) [M].北京 :機械工業(yè)出版社 ,2021 [15] 羅華 .電子技術基礎 [M].哈爾濱 :哈爾濱地圖出版社 ,2021 [16]PRODUCTION DATA Information is Current as of Publication Instruments Incorporated Copyright. 1999 哈爾濱學院本科畢業(yè)論文（設計） 27 后 記 經(jīng)過了十六周的精心設計，我終于圓滿的完成了我的畢業(yè)課題。 在這段時間里，我不斷的上網(wǎng)查資料，去圖書館找相關的元器件，希望能盡快解決老師給我留下的問題，對這些資料我仔細研讀，把自己認為有用的地方摘錄下來，以備遇到問題時查找。經(jīng)過芯片的調制后產(chǎn)生PWM 信號。這樣整個電路實現(xiàn)了卷煙機供紙單閉環(huán)伺服電路的驅動。 741 運算放大器的電路和管腳排列如圖 33所示：