基于單片機(jī)升降控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告(編輯修改稿)
2024-12-23 21:35 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 易得，速度也較快。電磁閥按驅(qū)動(dòng)方式分，可分為 :直線式和旋轉(zhuǎn)式 。在旋轉(zhuǎn)式電磁閥中，由于還需機(jī)械式轉(zhuǎn)換器將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，這樣就增加了機(jī)械損耗，延時(shí)了動(dòng)作時(shí)間。例如，在用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的數(shù)字流量閥中，計(jì)算機(jī)發(fā)出需要的脈沖序列，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電源放大后使步進(jìn)電機(jī)工作，每個(gè)脈沖使步進(jìn)電機(jī)沿給定方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的步距角，再通過(guò)凸輪或螺紋等機(jī)構(gòu)使旋轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成位移量，帶動(dòng)液壓閥的閥芯移動(dòng)一定的距離。閥從控制方式上又可分為伺服閥、比例閥和數(shù)字控制閥。比例閥可用作比例壓力閥、比例流量閥、比例換向閥、比例復(fù)合閥、比例多路閥等 ,比例電磁閥就是利用電磁力實(shí)現(xiàn)比例閥的功能，它利用比例電磁鐵輸出 的電磁力，使得液流壓力和流量連續(xù)地、按比例地跟隨控制信號(hào)而變化，它的控制性能優(yōu)于開(kāi)關(guān)式控制，能將輸入的電信號(hào) (電流 )按比例轉(zhuǎn)換成機(jī)械量 (力或位移 )輸出。 三、 IGBT器件的結(jié)構(gòu)及工作原理 絕緣柵雙極晶體管簡(jiǎn)稱 IGBT( Insulated Gate Bipolar Transistor),是 MOSFET和雙極型晶體管的電路集成，它綜合了場(chǎng)控器件快速性優(yōu)點(diǎn)和雙極型器件低通態(tài)壓降的優(yōu)點(diǎn)，已成為當(dāng)今功率半導(dǎo)體器件發(fā)展的主流器件。自二十世紀(jì)八十年代初期研制成功以來(lái)，其工藝技術(shù)和參數(shù)不斷改進(jìn)和提高， IGBT己經(jīng)由第三 代，第四代發(fā)展到第五代，由穿通型 (PT型 )發(fā)展到非穿通型 (NPT型 )，其電性能參數(shù)日趨完善，在電機(jī)控制，中頻和開(kāi) 關(guān)電源備受青睞。 a) 等效電路圖 b) 電氣圖形符號(hào) 圖 1 IGBT的等效電路圖和電氣圖形符號(hào) 從內(nèi)部結(jié)構(gòu)上， IGBT相當(dāng)于一個(gè)由 MOSFET驅(qū)動(dòng)的 PNP晶體管，其簡(jiǎn)化等效電路如圖 ， N溝道的 IGBT電氣符號(hào)圖如圖 所示。它是以 PNP晶體管為主導(dǎo)元件，MOSFET為驅(qū)動(dòng)元件的達(dá)林頓結(jié)構(gòu)。 IGBT的開(kāi)通和關(guān)斷是由柵極電壓來(lái)控制的 。當(dāng)柵極所加電壓大于門檻電壓時(shí)， MOSFET內(nèi)形成溝道，并為 PNP晶體管提供基極電流，從而使 IGBT導(dǎo)通，由于電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，使 PNP基區(qū)內(nèi)的擴(kuò)展電阻很小，這樣高耐壓的 IGBT也有很小的通態(tài)壓降。在柵極施加負(fù)壓或不加信號(hào)時(shí)， MOSFET內(nèi)溝道消失，晶體管基極電流被切斷， IGBT即為關(guān)斷。 IGBT雖然在理論上兼具 BJT和 MOSFET的優(yōu)點(diǎn)，但由于它固有的寄生晶閘管作用，使之在苛刻的負(fù)載條件和快速硬開(kāi)關(guān)電路應(yīng)用中不易驅(qū)動(dòng)和保護(hù)。 IGBT是電壓控制型器件，在它的柵一射極間施加十幾伏直流電壓時(shí) ，只有極小的漏電流流過(guò)，荃本上不消耗功率。但 IGBT的柵一射極間存在著較大的電容 Ca，在驅(qū)動(dòng)脈沖電壓的上升和下降沿需提供數(shù)安培的充放電電流，才能滿足其開(kāi)通和關(guān)斷的動(dòng)態(tài)要求，使得 IGBT的驅(qū)動(dòng)電路也必需輸出一定的峰值電流。另外， IGBT在使用過(guò)程中，有可能發(fā)生開(kāi)關(guān)過(guò)電壓或功率過(guò)電流和短路過(guò)電流情況，如果保護(hù)不好，將最終導(dǎo)致 IGBT損壞 .因此，對(duì) IGBT的驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路進(jìn)行合理的選擇和設(shè)計(jì)是非常重要的。 四、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移或者線位移的機(jī)電轉(zhuǎn)換元件。步進(jìn)電機(jī)開(kāi)始 出現(xiàn)于 1920～ 1927年，主要用于航海技術(shù)方面，并于 1930年真正應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)和制造。在 1952年應(yīng)用于三坐標(biāo)數(shù)控銑床，顯示其能夠提高生產(chǎn)效率的特點(diǎn)。在日本， 60年代初期，開(kāi)發(fā)了用于數(shù)控裝置及計(jì)算機(jī)外部設(shè)備的磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。 60P N P晶閘管NP 溝道M O S F ET發(fā)射極集電極柵極 G c e 年代中期至今，開(kāi)發(fā)出了混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。 步進(jìn)電機(jī)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，在其自身設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)電路、加減速脈沖分配方面已經(jīng)趨于成熟或非常成熟。以其一定的開(kāi)環(huán)精度、無(wú)刷、易于啟停、步矩角選擇范圍大和與計(jì)算機(jī)接口方便等優(yōu)點(diǎn)，得到眾多領(lǐng)域的應(yīng)用。例如 :包裝機(jī)械、攝像機(jī)、煤礦瓦斯?jié)舛葴y(cè)試、打印機(jī) 、機(jī)器人等，獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 最近有關(guān)步進(jìn)電機(jī)的很多方面都得到了細(xì)致的研究。對(duì)于步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源的研究，主要包括單電壓驅(qū)動(dòng)電路、高低壓切換驅(qū)動(dòng)電路、恒流斬波驅(qū)動(dòng)電路 D1和細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路 [111。特別是細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)的研究，更是由其減小步進(jìn)電機(jī)的步矩角、提高步進(jìn)運(yùn)行的平穩(wěn)性、增加控制靈活性等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛的關(guān)注。對(duì)步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)的微步矩角測(cè)量、控制系統(tǒng)、及控制器均有較深的研究。針對(duì)步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行中的丟步和過(guò)沖現(xiàn)象，對(duì)于步進(jìn)電機(jī)的升降速曲線控制方面的研究也很多。主要是根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的不同應(yīng)用場(chǎng)合，比如高速和低速 的不同，研究步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)頻率和升降速的形狀，并針對(duì)現(xiàn)在使用較多的梯形、 S型和直線加梯形的加減速形狀加以分析和研究。對(duì)于步進(jìn)電機(jī)的加減速實(shí)現(xiàn)也有很多的研究，比如單片機(jī)對(duì)步進(jìn)電機(jī)升降速的控制。
試題試卷相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1