直流電機調速控制系統(tǒng)的設計-畢業(yè)論(編輯修改稿)
2025-07-11 06:25 本頁面
【文章內容簡介】 機沿另一方向轉動（電機周圍的箭頭表示為逆時針方向）。 圖 H橋驅動電機逆時針轉動 調速設計方案 調速采用 PWM 脈寬調制 。 工作原理：通過產(chǎn)生矩形波，改變占空比，以達到調整脈寬的目的。 硬件設計 電源電路 電源電路采用 78 系列芯片產(chǎn)生 +5V、 +15V。電路圖如圖 ： IC 采用集成穩(wěn)壓器 7805 和 7815， C C C C6 分別為輸入端和 輸出端濾波電容，穩(wěn)壓 二極管 D1 串接在 7805穩(wěn)壓器 2腳與地之間，可使輸出電壓 U 得到一定的提高，輸 8 出電壓 U 為 7805 穩(wěn)壓器輸出電壓與穩(wěn)壓二極管 D1 穩(wěn)壓值之和。 D2 是輸出保護二極管，一旦輸出電壓低于 D1穩(wěn)壓值時， D2 導通，將輸出電流旁路 。 圖 78系列的電源電路 H 橋驅動電路 基于三極管的使用機理和特性，在驅動電機中采用 H橋功率驅動電路 ， H橋功率驅動電路可應 用于步進電機、交流電機及直流電機等的驅動．永磁步進電機或混合式步進電機的勵磁繞組都必須用雙極性電源供電，也就是說繞組有時需正向電流，有時需反向電流，這樣繞組電源需用 H 橋驅動 。直流電機控制使用 H橋驅動電路（圖 ），當 PWM1 為低電平 ,通過對 PWM2 輸出占空比不同的矩形波使三極管 Q Q6同時導通 Q5 截止，從而實現(xiàn)電機正向轉動以及轉速的控制；同理，當 PWM2 為高電平 ,通過對 PWM1 輸出占空比不同的矩形波使三極管 Q Q6同時導通， Q6 截止，從而實現(xiàn)電機反向轉動以及轉速的控制。 圖 H橋的電機驅動 電路 基于霍爾傳感器的測速模塊 霍爾傳感器的電路原理 如圖 所示。 當電流流過 霍爾傳感器 時，產(chǎn)生的磁場聚集在磁環(huán)內，通過磁環(huán)氣隙中霍爾元件進行測量并放大輸出，其輸出電壓 V 9 精確的反映原邊電流。 圖 霍爾傳感器的測速電路 LCD 顯示模塊 （ 1） 1602 芯片介紹 1602 液晶模塊內部的字符發(fā)生存儲器（ CGROM)已經(jīng)存儲了 160 個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母 “A” 的代碼 是 01000001B（ 41H），顯示時模塊把地址 41H 中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母 “A” 。因為 1602識別的是 ASCII 碼，試驗可以用 ASCII 碼直接賦值，在單片機編程中還可以用字符型常量或變量賦值，如 39。A’ 。 1602 采用標準的 16 腳接口，其中： 第 1 腳： VSS 為電源地 第 2 腳： VDD 接 5V電源正極 第 3 腳： V0 為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（對比度過高時會產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ，使用時可以通過一個 10K 的電位器調整對比度）。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平 1 時選 擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平 0 時選擇指令寄存器。 第 5 腳： RW 為讀寫信號線，高電平 (1)時進行讀操作，低電平 (0)時進行寫操作。 第 6 腳： E(或 EN)端為使能 (enable)端。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)端。 第 15～ 16腳：空腳或背燈電源。 15腳背光正極， 16 腳背光負極。 10 （ 2）電路原理圖 圖 LCD顯示電路 PWM技術簡介 PWM 介紹 脈沖寬度調制是利用 微處理器 的數(shù)字輸出來對 模擬電路 進行控制的一種非常有效的技術，廣泛應用于測量 、 通信 、 功率控制與變換等許多領域。 脈沖寬度調制（ PWM）是一種對模擬信號 電平 進行數(shù)字 編碼 的方法。通過高分辨率 計數(shù)器 的使用， 方波 的 占空比 被 調制 用來對一個具體模擬信號的電平進行編碼。 PWM 信號仍然是數(shù)字的，因為在給定的任何時刻，滿幅值的直流供電要么完全有 (ON)，要么完全無 (OFF)。電壓或電流源是以一種通 (ON)或斷 (OFF)的重復脈沖 序列被加到模擬負載上去的。通的時候即是直流供電被加到負載上的時候，斷的時候即是供電被斷開的時候。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用 PWM進行編碼。 PWM 的優(yōu)點是從處理器到被控系統(tǒng)信號都是數(shù)字形式的，無需進行數(shù)模轉換。 對噪聲抵抗能力的增強是 PWM 相對于模擬控制的另外一個優(yōu)點。 PWM 控制的基本原理 沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同。沖量指窄脈沖的面積。效果基本相同，是指環(huán)節(jié)的輸出響應波形基本相同。低頻 11 段非常接近，僅在高頻段略有差異。 圖 31 形狀不同而沖量相同的各種窄脈沖 分別將如圖 31所示的電壓窄脈沖加在一階慣性環(huán)節(jié)（ RL 電路）上，如圖 31a 所示。其輸出電流 i(t)對不同窄脈沖時的響應波形如圖 31b 所示。從波形可以看出，在 i(t)的上升段， i(t)的形狀也略有不同，但其下降段則幾乎完全相同。脈沖越窄， 各 i(t)響應波形的差異也越小。如果周期性地施加上述脈沖，則響應 i(t)也是周期性的。用傅里葉級數(shù)分解后將可看出，各 i(t)在低頻段的特性將非常接近，僅在高頻段有所不同。 圖 32 沖量相同的各種窄脈沖的響應波形 用一系列等幅不等寬的脈沖來代替一個正弦半波，正弦半波 N等分，看成 N個相連的脈沖序列，寬度相等，但幅值不等；用矩形脈沖代替，等幅，不等寬，中點重合，面積（沖量）相等，寬度按正弦規(guī)律變化。 PWM 調速原理 直流電動機轉速 n=(UIR)/Kφ ,其中 U為電樞端電壓， I 為電樞電流， R為電樞電路總電阻 ,φ 為每極磁通量， K為電動機結構參數(shù)。 12 直流電機轉速控制可分為勵磁控制法與電樞電壓控制法。勵磁控制法是控制磁通，其控制功率小，低速時受到磁飽和限制，高速時受到換向火花和換向器結構強度的限制，而且由于勵磁線圈電感較大動態(tài)響應較差，所以這種控制方法用得很少。大 多數(shù)應用場合都使用電樞電壓控制法。隨著電力電子技術的進步，改變電樞電壓可通過多種途徑實現(xiàn)，其中 PWM(脈寬調制 )便是常用的改變電樞電壓的一種調速方法。 PWM 調速控制的基本原理是按一個固定頻率來接通和斷開電源，并根據(jù)需要改變一個周期內接通和斷開的時間比 (占空比 )來改變直流電機電樞上電壓的 占空比 ，從而改變平均電壓，控制電機的轉速。在脈寬調速系統(tǒng)中，當電機通電
畢業(yè)設計相關推薦
鄂ICP備17016276號-1