【正文】 關(guān)回路電壓對頻率的影響 在一般應(yīng)用中，開關(guān)電路的脈寬和流人繞組的電流的最大值，必定會隨開關(guān)電路換相頻率的提高而相應(yīng)減小。開關(guān)電路產(chǎn) 生的控制電壓是以矩形波方式加在繞組上的。隨著換相頻率的提高，矩形脈沖電壓波頻率相應(yīng)提高，這樣，矩形脈沖電壓的寬度和周期也就會變小，當(dāng)矩形脈沖電壓窄到一定程度，流入電機(jī)繞組的電流就無法達(dá)到穩(wěn)定值 I ，步進(jìn)電機(jī)就難以步進(jìn)工作了。為了保證在矩形脈沖電壓相當(dāng)窄時，也即頻率足夠高時，步進(jìn)電機(jī)仍能正常步進(jìn)工作，可以提高開關(guān)回路的電壓。 開關(guān)回路加到繞組的是矩形脈沖電壓，故電流也是脈沖。在步進(jìn)電機(jī)中要設(shè)法增大起動電流，以提高步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動力矩，即提高其工作頻率。由于步進(jìn)電機(jī)是感性負(fù)載，所以進(jìn)入繞組的電流脈沖是以指數(shù)形式上升 ，即這時電流脈沖 i為： 1/(1 )TjHi I e??? 公式 () 第 22 頁 其中： i是電流脈沖瞬時值； HI 是在開關(guān)回路電壓為 u時的電流穩(wěn)態(tài)值； Tj 是開關(guān)回路的時間常數(shù)， ? ?/ LCTj L R R?? 綜上所述，本設(shè)計選用三相步進(jìn)反應(yīng)式電機(jī)，采用運行中根據(jù)工作頻率對 電源電壓升壓補償?shù)目刂品椒ā? 交流電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制原理 在生產(chǎn)實踐過程中，常要求用一臺電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制方向相反的兩個運動，如小車的左行、右行；機(jī)械手的上升、下降等。 本設(shè)計對交流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制的電氣原理圖如下所示： U?07 0 2 0 3U?07 0 2 0 3U?U?U?U?U?07 1 3 0 1 U?07 1 3 0 1U?07 1 3 0 1U?07 1 3 0 1U?07 1 5 0 1U?07 1 5 0 1U?07 1 5 0 1U?07 1 5 0 1U?常閉開關(guān) _1U?常閉開關(guān) _1_1( 2 / 1 )K1( 2 / 3 )K2F U S 1F R 1( 2 / 1 )M～3U?三相電機(jī) _1 圖 交流電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制的電氣原理圖 要實現(xiàn)三相鼠籠型異步電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制，只要把三相線當(dāng)中的任意兩相調(diào)換一下位置就可以了。如圖 所示：假如接觸器 KM1 閉合時電動機(jī)正轉(zhuǎn)，則當(dāng)接觸器 KM1 斷開，接觸器 KM2 閉合時，電動機(jī)就會反轉(zhuǎn)。從圖中我們可以看出：要改變?nèi)嘟涣麟姍C(jī) 的旋轉(zhuǎn)方向，只需要任意交換其中兩相就可以達(dá)到目的。圖中各元器件的作用如表所示： 表 元器件作用列表 第 23 頁 交流電機(jī)的星 — 三角形啟動 對于正常運行時定子繞組接成三角形的鼠籠型異步電動機(jī)，在啟動時，為了保護(hù)電動機(jī)，一般采用 Y/△降壓啟動方法來達(dá)到限制啟動電流的目的。 Y/△降壓啟動的原理如圖 1 所示：在啟動過程中將電動機(jī)定子繞組接成星形，即接觸器 KMY 閉合。此時電動機(jī)每相繞組承受的電壓為額定電壓的 3/1 ，啟動電流為三角形接法時啟動電流的 1/3。接觸器 KMY 閉合 的同時定時器開始定時，定時時間到，接觸器 KMY 斷開，接觸器 KM△閉合。電動機(jī)繞組為三角形接法，進(jìn)入正常運行階段。 控制電路要有自鎖、互鎖、定時等常用電路，要求合上啟動（正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)）按鈕后，電機(jī)先作星型連接啟動，經(jīng)延時 6 秒后自動換接到三角形連接運轉(zhuǎn)。按下停止，電機(jī)停轉(zhuǎn)。按下反轉(zhuǎn)按鈕后，進(jìn)行反轉(zhuǎn)的 Y/△啟動。要求正反轉(zhuǎn)互鎖、 Y/△互鎖。 電氣元件介紹 ⑴ 繼電器 繼電器是根據(jù)某種輸入信號來接通或斷開小電流控制電路，實現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制和保護(hù)的自動控制電器。其輸入量可以是電流、電壓等電量。也可以的溫度、時間、速 度、壓力等非電量，而輸出則是觸頭的動作或者是電路參數(shù)的變化。 繼電器的種類很多 ,按輸入信號的性質(zhì)分為：電壓繼電器、電流繼電器、時間繼電器、溫度繼電器、速度繼電器、壓力繼電器等。按工作原理分為：電磁式繼電器、感應(yīng)式繼電器、電動式繼電器、熱繼電器、電子式繼電器等。按輸出形式分為：有觸點和無觸點兩類。本設(shè)計主要用電磁繼電器、時間繼電器、熱繼電器等。 ⑵ 接觸器 接觸器是用來接通或分?jǐn)嚯妱訖C(jī)主電路或其他負(fù)載電路的控制電器。用它可以實現(xiàn)頻繁 第 24 頁 的遠(yuǎn)距離自動控制，接觸器最主要的用途是控制電動機(jī)的啟動、反轉(zhuǎn)、制動和調(diào)速等。 因此它是電力拖動控制系統(tǒng)中最重要的控制電器之一。它具有低電壓釋放保護(hù)功能。它具有比工作電流大數(shù)倍乃至十幾倍的接通和分?jǐn)嗄芰?，但不能分?jǐn)喽搪冯娏鳌Ｋ且环N執(zhí)行電器，即使在先進(jìn)是可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)中 .它一般也不能被取代。 接觸器種類很多，按驅(qū)動力不同分為電磁式、氣動式、和液壓式，以電磁式應(yīng)用最廣泛。 ⑶ 熔斷器 熔斷器基于電流熱效應(yīng)原理和發(fā)熱元件熱熔斷原理設(shè)計，具有一定的瞬動特性，用于電路的短路保護(hù)和嚴(yán)重過載保護(hù)。它具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、使用維護(hù)方便、分?jǐn)嗄芰^高、限流性能良好等特點，以內(nèi)功用十分廣泛。 熔斷 器在結(jié)構(gòu)上主要由熔斷管 (或蓋、或座 ) 、熔體及導(dǎo)電部件等部分組成。其中熔體是主要部分，它既是感測元件又是執(zhí)行元件。熔斷管的作用是便于安裝熔體和有利于熔體熔斷時熄滅電弧。 ⑷ 行程開關(guān) 行程開光又稱限位開關(guān)，是一種利用生產(chǎn)機(jī)械某些運動部件的碰撞來發(fā)出控制命令的主令電器。用于控制生產(chǎn)機(jī)械的運動方向、速度、行程大小或位置的一種自動控制器件。 行程開關(guān)廣泛應(yīng)用于各類機(jī)床、起重機(jī)械以及輕工機(jī)械的行程控制。當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械運動到某一預(yù)定位置時，行程開關(guān)通過機(jī)械可動部分的動作，將機(jī)械信號轉(zhuǎn)換為電信號，以實現(xiàn)對生產(chǎn)機(jī)械的控制，限 制它們的動作和位置，借此對生產(chǎn)機(jī)械給以必要的保護(hù)。 第 25 頁 5 設(shè)計總結(jié)、致謝 本次課程設(shè)計是我所做的最綜合的一個題目，它跨越了機(jī)械和電氣兩大領(lǐng)域。在做設(shè)計時，我們第一步是按照設(shè)計要求來確定該題目可能需要的元器件，再慢慢根據(jù)個電子元件的功能及題目的要求一一進(jìn)行篩選，最終確定用那些元件。第二步是設(shè)計方案并確定。最開始我們選擇了兩個方案，但經(jīng)過方案的比較及論證后去掉不合理的一個，最終用那個最好的方案來設(shè)計。方案確定后便開始設(shè)計實際電路，我們是在 Protel 99 SE 軟件上設(shè)計原理圖的，實際電路圖設(shè)計好之后，便開始 寫設(shè)計報告。 這次課程設(shè)計是我又一次親自動手設(shè)計東西，收獲很多，體會也很深刻。在這次設(shè)計中我也學(xué)會了很多新的東西，例如 Protel 99 SE 軟件使用、 WORD 軟件的一些細(xì)節(jié)地方的應(yīng)用、以及一些常用的文本處理方法。當(dāng)然最重要的是學(xué)到了基于單片機(jī)的機(jī)床設(shè)計的一些基本方法，同時也加深了對一些常用的電子元件的理解及其基本用法的掌握，比如單片機(jī) AT89S5通訊接口芯片 MAX23鍵盤掃描顯示芯片 CH452 等元器件，除了這些具體的東西，我覺得在這次設(shè)計的過程中學(xué)到的另外的更重要東西是一種精神，一種同學(xué)與同學(xué)之間 的團(tuán)隊與合作精神，很多時候一個人的力量是有限的，一個人不可能什么都會，我覺得人與人之間的相互幫助很有必要，這樣不僅能幫助大家很快的解決問題，還能提高我們每個人的實際水平，也培養(yǎng)了我們的團(tuán)隊合作精神，這些能力對于我們今后的學(xué)習(xí)和工作都很有幫助。 通過這次課程設(shè)計我深刻的感到了理論和實踐之間的巨大差距極其之間的聯(lián)系。平時理論知識學(xué)的很好，但是在課程設(shè)計中并不能得心應(yīng)手，會遇到很多不會的操作，這就需要加強實踐能力，一個同學(xué)的知識變成多個同學(xué)的知識，多個同學(xué)的知識變成一個同學(xué)的知識，這樣才能相互促進(jìn)、相互提高。另外 ，理論與實踐也存著必然的聯(lián)系，在指導(dǎo)老師的幫助下才能使課程設(shè)計最終成功。 在此特別感謝我的指導(dǎo)老師 XX 老師和 XX老師，感謝 XX學(xué)院給我們提供這次設(shè)計的機(jī)會和器材，同時要感謝我班的幾位同學(xué)，正是因為有了你們的指導(dǎo)和幫助，我的設(shè)計才能進(jìn)行和順利結(jié)束。 第 26 頁 6 參考文獻(xiàn) 【 1】爾桂花 . 運動控制系統(tǒng) 清華大學(xué)出版社 2021 【 2】張宏建，蒙建波 .自動檢測技術(shù)與裝置 化學(xué)工業(yè)出版社 【 3】潘永雄 . 電子線路 CAD 實用教程 . 西安電子科技大學(xué)出版社 【 4】黃惟公 單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù) 西安電子科大出版社 2021 【 5】張毅剛 MCS— 51 單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計 哈爾濱工業(yè)大學(xué)大學(xué)出版社 【 6】張萬忠 電器與 PLC 控制技術(shù) 化學(xué)工業(yè)出版社 2021 【 7】鄧星鐘 機(jī)電傳動控制 華中理工大學(xué)出版社 第 27 頁 附錄Ⅰ：單片機(jī)控制系統(tǒng)電路原理圖設(shè)計 P101P112XTAL24XTAL15P123P134P145P156P167P178P0732P0633P0534P0435P0336P0237P0138P0039P2728P2627P2526P2425P2324P2223P2122P2021ALE30PSEN29RD17WR16RST9EA31RXD10TXD11INT012INT113T014T115AT89C51SEG015SEG116SEG217SEG318SEG419SEG520SEG621SEG722DIG01DIG12DIG23DIG34DIG45DIG56DIG67DIG78VCC23ADDR25H3L214GND9GND10RST12INT24SCL27SDA26CH452VCC2PFI4MR1GND3REST7WDI6WDO8PFO5R9 1KR103.3KVCCK65R66200C2220C10.1VCCC330PC4