【導讀】磁鋼按一定極對數(shù)（2p=2,4,…度及轉子極數(shù)影響：N=120．f/P。在轉子極數(shù)固定情況下，改變定子旋轉磁。直流無刷電機即是將同步電機加上電子式控制。正，以期達到接近直流電機特性的方式。也就是說直流無刷電機能夠在額定負載。范圍內(nèi)當負載變化時仍可以控制電機轉子維持一定的轉速。能在軟件的控制下準確、迅速、高效地完成程序設計者事先規(guī)定的任務?，F(xiàn)控制直流無刷電動機的啟動、停止、急停、正反轉、加減速等功能。MCS-51單片機的最小應用系統(tǒng)....

　　

【正文】 表 42 所示 。 表 42 驅動器電氣性能 供電電源 單相交流 220（ 1177。15%） V， 50Hz，容量為 VA 額定功率 最大 600W（根據(jù)所配的電動機而言） 額定轉速 根據(jù)所選的電動機確定（不超過 8000r/min） 額定轉矩 根據(jù)所選的電動機確定 調(diào)速范圍 150r/min 額定轉速 速度變動率（對負載） 177。2%以下（額定轉速） 速度變動率（對電壓） 177。1%以下（電源電壓 177。10%，額定轉速無負載） 速度變動率（對溫度） 177。2%以下（ 20～ 40℃ 額定轉速無負載） 絕緣電阻 在常溫下大于 Ω 絕緣強度 在常溫下 1kV、 1min （ 4）驅動器面板 BL2203C 型號的驅動器面板上面有調(diào)速電位器、速度顯示表、散熱風扇風道、控制信號端子、霍爾信號輸入端子等等 。 示意圖如 圖 44 所示 。 （ 5）端子說明 ①功率端子 a：驅動器交流電源輸入端子 AC AC2，接入端子的引線必須使用 U 27 形插頭。 圖 44 驅動器面板示意圖 b： U、 V、 W 端子與電動機相連，務必將驅動器的 U、 V、 W 端子分別與電動機的 U、 V、 W 對應相連。錯誤的接線將導致電動機異常。連接線原則上不超過 6m，并要與霍爾線分開分布。 注：接入端子的引線必須使用 U 型插 頭 。 c：驅動器保護地端子 FG。驅動器保護地端子與電動機機殼不必連接，為安全起見，請務必驅動器保護地端子與電動機機殼分別可靠接地。注意：接入端子的引線必須使用 U 形插口。 ②霍爾端子（電動機霍爾位置傳感器信號端子 S+、 S、 SB、 SC）務必將驅動器的 S+、 S、 SB、 SC 端子分別與電動機霍爾信號輸出端子的 S+、S、 SB、 SC 端子相連接，錯誤的連接將導致電動機工作異常，甚至損壞驅動器和電動機。電動機霍爾連接線原則上不超過 6m，且應使用屏蔽線。要盡量與電動機分開布線，且遠離干擾源。若霍爾連接線未接，電動機不運行 。注意： S+、 S、只作為霍爾元件電源，用戶不得作為他用。 ③信號輸入端子 a： +12VCOM。外接口電源，外部調(diào)速電位器電源端子，負載小于50mA 。 b：電動機運行 /停止控制（ R/S）。通過控制端子“ R/S”相對于“ COM” 28 的通斷，可以控制電動機的 運行、停止。端子 “ R/S” 內(nèi)部以電阻上拉到+12V，可以配合無源觸點開關使用，也可以配合集電極開路的 PLC 等控制單元。當 “ R/S” 端與 “ COM” 端斷開時，電動機停止，反之電動機運行。使用 運行 /停止 端控制電動機停 止時，電動機為自然停車，其運動規(guī)律與電動機負載有關。 c：電動機正 /反轉控制（ DIR）。通過控制端子 “ DIR” 與 “ COM” 的通斷，可以控制電動機的運轉方向。端子內(nèi)部以電阻拉到 +12V，可以配合無源觸點開關使用，也可以配以集成電路的 PLC 等控制單元。當 “ DIR”與端子 “ COM” 不接通時，電動機順時針方向運轉（面對電動機軸），反之則逆時針方向運轉。為避免驅動器的損壞，在改變電動機轉向時，應先使電動機停止運轉后在操作改變方向，避免在電動機運行時進行運轉方向控制。 d:快速制動 BRK。驅動器可以控制端子 BRKCOM 的通斷來控制直流無刷電動機的迅速停止，制動采用受控能制動方式，相對于 R/S 的自動停車會快得多，但具體時間受用戶系統(tǒng)（尤其是系統(tǒng)慣量）的影響。 e:外部模擬量調(diào)速端子 AVI，標準產(chǎn)品中調(diào)節(jié)范圍為 0～ 10V，對應 0～3000r/min。 f：多段速度選擇端子 CH1～ 3，由 CH1～ 3 相對 COM 的狀態(tài)選擇不同的速度。 ④輸出端子 a：電動機轉速信號輸出（ SPEED）。驅動器通過端子 SPEEDCOM 為用戶輸出與電動機轉速成比例的脈沖信號。每轉脈沖數(shù) =6電動機極對數(shù)，SPEED 頻率（ Hz） =每轉脈沖數(shù) 轉速（ r/min）247。 60。例如， 4 對電動機，每轉 24 個脈沖，當電動機轉速為 500r/min 時，端子 SPEED 的輸出頻率為200Hz。 b：過熱保護（ ALARM）。由于過載或其他惡劣的條件是驅動器內(nèi)部溫度高于 80℃ 時，驅動器將自動停止輸出，電動機停止運行， ALARM 輸出低電平信號，驅動器在最末一位顯示 E，只有將驅動器斷電才能接觸報警。如驅動器頻繁發(fā)生過熱保護，用戶應該改善驅動器外部散熱條件。 c：短路保護。由于接線或其他原因導致電動機繞組突然斷路時，驅動 29 器檢測進入短路保護狀態(tài)，切斷所有輸出，并在顯示器的最末尾顯示“ E” ， ALARM 輸出低電平信號，只有將驅動器斷電才能解除報警。發(fā)生故障，請檢查接線是否正確。 d：過電壓保護。由于快速制動、電網(wǎng)電壓波動等原因導致的驅動器內(nèi)部出現(xiàn)過電壓時，驅動器進入保護狀態(tài)，驅動器將自動停止輸出，電動機停止運行， ALARM 輸出低電平信號，驅動器在顯示器最末位顯示“ E”，只有將驅動器斷電才能解除報警。 e：轉速顯示。驅動器實時測量電動機的轉速并以 4 位數(shù)碼管顯示，單位為 r/min。由于測速的延時，在調(diào)速時顯示會略微滯后。測量的范圍限制在 8000r/min 以內(nèi)，超出范圍可能導致速度顯示錯誤。 （ 6）調(diào)速方式說明 本型號的驅動器提供以下三種調(diào)速方式，用于可以任意選擇一種方式： ①內(nèi)部電位器調(diào)速。逆時針旋轉驅動器面板上的電位器，電動機轉速減小，順時針旋轉則轉速增大。由于測速需要響應時間，速度顯示會有滯后。用戶使用其他兩種調(diào)速方式時，必須將電位器設于最小狀態(tài)。 ②外部輸入調(diào)速。將外接電位器的兩個固定端分別接于驅動器的“ +12V”和“ COM”端上，將調(diào)節(jié)端接于“ AVI”上，即可使用外接電位器調(diào)速。也可以通過其他控制單元（如 PLC、單片機等）輸入模擬電平信號到“ AVI”端實現(xiàn)調(diào)速（相對于 COM），“ AVI”的 接受電壓電壓范圍為直流 0～ 10V，對應電動機轉速為 0～ 3000r/min。端子內(nèi)部接 200kΩ 到 COM端，因此懸空不接將被解釋為 0 輸入。端子內(nèi)也含有簡單的 RC 濾波電路，因此可以接受 PWM 信號進行調(diào)速控制。 ③多段速度選擇。通過控制驅動器上的 CH1～ CH3 三個端子的狀態(tài)，可以選擇內(nèi)部預先設定的幾種速度（詳見 表 43） 。 表 43 端子信號選擇 CH3 CH2 CH1 轉速（ r/min） CH3 CH2 CH1 轉速（ r/min） 0 0 0 3500 1 0 0 1500 0 0 1 3000 1 0 1 1000 0 1 0 2500 1 1 0 500 0 1 1 2021 1 1 1 0 30 表中的轉速值僅僅提供參考，時機轉速受用戶系統(tǒng)影響可能會有偏差，但一般誤差小于 10r/min（由于負載變化導致的速度波動除外），用戶在使用時可與廠家及和利時公司協(xié)商確定各段使用。在使用其他調(diào)速方式時，請不要接線或全部接為“ 1”。 （ 7）驅動器接 線圖 該型號的電動機驅動器的典型接線圖如圖 45 所示，不過需要注意的是： ①因本驅動器位 220V 高壓輸入，為了確保安全，在上電之前必須保證接地端子 FG 可靠地與大地連接，任何情況下請不要打開機殼，以免意外的損傷。 圖 45 典型接線圖 ②驅動器安裝時安裝保證設備的通風良好，機柜內(nèi)有多個驅動器并列使用時應保證相互之間的距離不小于 10cm。 ③機箱應考慮通風散熱，避免密閉式環(huán)境而影響散熱，同時也要避免灰塵和雜質(zhì)對驅動器的影響。驅動器采用風道豎直的立式安裝將有利于散熱。 31 ④ 圖 46 所示為驅動器的外形尺寸 。 圖 46 驅動器外形尺寸圖 控制電路設計 （ 1）芯片說明 本電路中的芯片采用基于 MCS51 單片機為內(nèi)核的芯片有 AT89S574HC14/SN74LS160、和 SN74LS164，現(xiàn)對各個芯片進行簡要介紹。 ① AT89S52 由于需要檢查電路連接，所以本例的 AT89S52 芯片采用DIP 的封裝形式， 圖 47 所示為該芯片的 PLCC 封裝形式。 AT89S52 芯片是一種低功耗、高性能的 CMOS 8 位微控制器，具有 8KB系統(tǒng)內(nèi)可編程 Flash 存儲器。使用 Atmel 公司的高密度非易失性存儲器技術制 造，與工業(yè)上的 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash 存儲器允許程序存儲器 ISP 可編程，亦適用于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和可 ISP 編程的 Flash 存儲器，使得 AT89S52 為眾多嵌入式應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52 芯片具有以下標準的功能： 8KB 的 Flash 存儲器， 256 字節(jié)RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器， 2 個數(shù)據(jù)指針， 3 個 16 位定時器 /計數(shù)器， 1 個 6 向量 2 級中斷機構，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支 持兩種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作；掉電保護模式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切 32 工作停止，知道下一個中斷或硬件復位為止。 圖 47 AT89S52 芯片 PLCC 封裝形式 ② 74HC14 這是一種反相器芯片， 圖 48 所示為引腳圖 。 圖 48 74HC14 芯片 DIP 形式 33 其引腳圖說明如下： VCC 為電源端， GND 為接地端， A1～ A6 為輸入端， Y1～ Y6 為反向輸出端（ Y1 是 A1 的輸出，其余引腳以此類推）。 ③ SN74LS160 這是一個十進制加法計數(shù)器，其 DIP 引腳說明如下：TC 為進位輸出端， CEP 為計數(shù)控制端， Q0～ Q3 為輸出端， CET 為計數(shù)控制端， CP 為時鐘控制端（上升沿有效）， MR 為異步清除輸入端（低電平有效）， PE 為 同步并行置入控制端（低電平有效）。其芯片功能如表 44 所示 。 表 44 SN74LS160 芯片功能 MR PE CET CEP 時鐘上升時的動作 0 1 1 1 1 X 0 1 1 1 X X 1 0 X X X 1 X 0 復位 Pn→ Qn 加法計數(shù)器 鎖存 鎖存 注： X 代表任意輸入 CLOCK 為時鐘輸入端， CLEAR 為同步清除輸入端（低電平有效）， A和 B 為串行數(shù)據(jù)輸入端， QA～ QH 為并行數(shù)據(jù)輸出端。其真值表如表 45所示： 在該真值表中， X 代表任意低電平；↑代表從低電平到高電平跳變；QAo， QBo 到 QHo 代表規(guī)定的穩(wěn)態(tài)條件建立前的電平； QAn 到 QGn 代表時鐘最近的由低電平到高電平跳變前的電平。 表 45 74LS160 真值表 輸入 輸出 CLEAR CLOCK A B QA QB QH 0 1 1 1 1 X 0 ↑ ↑ ↑ X X X X 1 1 0 X X 0 0 0 0 QAo QBo QHo 1 QAn QGn 0 QAn QGn 0 QAn QGn （ 2）整體電路 34 設計的整體電路如圖 49 所示 。 圖 49 整體電路設計 （ 3）電路模塊說明 ①電路復位模塊 該電路模塊可以實現(xiàn)電路的上電復位和手動復位（即按鍵按下，電路復位），其電路圖如圖 410 所示。注意：復位信號由74HC14 的輸出端接 AT89S52 的引腳 9，復位電路可以使單片機的 CPU 和系統(tǒng)的其他部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。 圖 410 復位模塊電路 35 ②按鍵控制模塊 單片機的 ～ 作為按鍵輸入，以啟動程序，并由 LED 燈顯示按鍵狀態(tài)，其電路圖和符號圖由 圖 411 和 圖 412 所示： 圖 411 按鍵模塊電 路 按鍵說明： ～ 分別為代表接到單片機的 ～ 引腳的標號，單片機的 ～ 作為按鍵輸入，用來啟動程序，并有相應的 LED燈來顯示按鍵狀態(tài)。“啟動”按鍵 S2 接 ， 0 表示按下，燈 DS0 亮；“反轉”按鍵 S3 接 ， 0 表示按下，燈 DS1 亮；“急?！卑存I S4 接 ， 0表示按下，燈 DS2 亮；“加速”按鍵 S5 接 ， 0 表示按下，燈 DS3 亮；“減速”按鍵 S6 接 ， 0 表示按下，燈 DS4 亮；“停止”按鍵 S7 接 ，