基于單片機(jī)的直流電機(jī)pwm調(diào)速控制(文獻(xiàn)綜述(編輯修改稿)
2024-12-14 04:48 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 電壓的“占空比”來達(dá)到改變平均電壓大小的目的，從而來控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。也正因為如此， PWM又被稱為“開關(guān)驅(qū)動裝置”。如圖 3所示： 圖 3 PWM方波 設(shè)電機(jī)始終接通電源時，電機(jī)轉(zhuǎn)速最大為 Vmax，設(shè)占空比為 D= t1 / T，則電機(jī)的平均速度為 Va = Vmax * D，其中 Va指的是電機(jī)的平均速度； Vmax 是指電機(jī)在全通電時的最大速度；D = t1 / T是指占空比 [7]。 由上面的公式可見，當(dāng)我們改變占空比 D = t1 / T時，就可以得到不同的電機(jī)平均速度 Vd，從而達(dá)到調(diào)速的目的。嚴(yán)格來說，平均速度 Vd 與占空比 D并非嚴(yán)格的線性關(guān)系，但是在一般的應(yīng)用中，我們可以將其近似地看成是線性關(guān)系。 基于單片機(jī)類由軟件來實現(xiàn) PWM：在 PWM調(diào)速系統(tǒng)中占空比 D是一個重要參數(shù)在電源電壓 dU 不變的情況下，電樞端電壓的平均值取決于占空比 D 的大小，改變 D 的值可以改變電樞端電壓的平均值從而達(dá)到調(diào)速的目的。改變占空比 D的值有三種方法 [8]： A、定寬調(diào)頻法：保持 1t 不變，只改變 t，這樣使周期 (或頻率 )也隨之改變。 B、調(diào)寬調(diào)頻法：保持 t不變，只改變 1t ，這樣使周期 (或頻率 )也隨之改變。 C、定頻調(diào)寬法：保持周期 T(或頻率 )不變，同時改變 t1和 t。 前兩種方法在調(diào)速時改變了控制脈沖的周期 (或頻率 )，當(dāng)控制脈沖的頻率與系統(tǒng)的固有頻率接近時，將會引起振蕩，因此常采用定頻調(diào)寬法來改變占空比從而改變直流電動機(jī)電樞兩端電壓。利用單片機(jī)的定時計數(shù)器外加軟件延時等方式來實現(xiàn)脈寬的自由調(diào)整，此種方式可簡化硬件電路，操作性強(qiáng)等優(yōu)點。 電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng) 目前直流電機(jī)的驅(qū)動方式主要有兩種形式：線性驅(qū)動方式和開關(guān)驅(qū)動方式 [7]。 隨著電子技術(shù)的 不斷 發(fā)展 ,出現(xiàn)了 一系列電機(jī)驅(qū)動 芯片 L298， L6203， LMD18200 等等 ， 這些 芯片體積小巧 ,外圍只需添加少量幾元件即可工作 ,而且編程簡單，結(jié)構(gòu)簡單、功耗低及組網(wǎng)方便等特點 ,因而具有較高的實用價 [8]。 2020年， 張 悅玲 ,高文彥 ,劉萬成在 80C196KB/KC單片機(jī)的直流電機(jī)控制器設(shè)計中，采用驅(qū)動模塊 LMD18200芯片，從而實現(xiàn) PWM的控制，該芯片內(nèi)部集成了 H型驅(qū)動橋 ,只需要輸入方向、轉(zhuǎn)速等信號及其相關(guān)保護(hù)電路即可，芯片內(nèi)設(shè)有過熱報警輸出和自動關(guān)斷保護(hù)電路。單片機(jī)的高速輸出口獲得 PWM調(diào)制信號直接輸入給芯片的調(diào)速管腳，驅(qū)動芯片需要外接 電容22nF，外接電容越大，工作頻率越高。 2020年， 趙鴻圖 在 基于單片 機(jī) AT89C51的直流電機(jī) PWM調(diào)速系統(tǒng) 采用 L298驅(qū)動 [9]， L298是由達(dá)林頓管組成的雙 H橋高電壓大電流集成 PWM電路。 PWM電路由四個大功率晶體管組成的 H橋電路構(gòu)成，四個晶體管分為兩組，交替導(dǎo)通和截止，用單片機(jī)控制達(dá)林頓管使之工作在開關(guān)狀態(tài)，根據(jù)調(diào)整輸入脈沖的占空比，精確調(diào)整電動機(jī)轉(zhuǎn)速。這種電路由于管子的只在飽和和截止?fàn)顟B(tài)下，效率非常高。 H型電路使實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制簡單化，且電子開關(guān)的速度很快，穩(wěn)定性也極強(qiáng)，是一種廣泛采用的 PWM調(diào)速技術(shù)。 2020年， 曹太強(qiáng) ,許建平 ,吳昊 ,王杰 在 基于 DSP 的直流 電機(jī)數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 中用 H 型雙極可逆 PWM驅(qū)動 [10]， 直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速 n 正比于電樞端電壓 U0，所以控制 U0 就可以控制 n。利用開關(guān)管對直流電動機(jī)進(jìn)行 PWM 調(diào)速 ，通過在一個周期內(nèi)改變開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)閉來改變 直流電動機(jī)電樞繞組兩端 的電壓，如圖 4所示： 圖 4 H 型雙極可逆 P
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