單片機的直流電機調(diào)速系統(tǒng)-在線瀏覽
2024-08-06 12:46本頁面
【正文】 生電路設計圖29PWM信號發(fā)生電路PWM波可以由具有PWM輸出的單片機通過編程來得以產(chǎn)生，也可以采用PWM專用芯片來實現(xiàn)。在本系統(tǒng)內(nèi)，采用了兩片4位數(shù)值比較器4585和一片12位串行計數(shù)器4040組成了PWM信號發(fā)生電路。只要改變P1端口的輸出值，那么就可以使得PWM信號的占空比發(fā)生變化，從而進行調(diào)速控制。計數(shù)器4040每來8個脈沖，其輸出Q2—Q9加1，當計數(shù)值小于或者等于單片機P1端口輸出值X時，圖中U2的（AB）輸出端保持為低電平，而當計數(shù)值大于單片機P1端口輸出值X時，圖中U2的（AB）輸出端為高電平。使用這個方法時，單片機只需要根據(jù)調(diào)整量輸出X的值，而PWM信號由三片通用數(shù)字電路生成，這樣可以使得軟件大大簡化，同時也有利于單片機系統(tǒng)的正常工作。 PWM發(fā)生電路主要芯片的工作原理1．數(shù)據(jù)比較器具有數(shù)據(jù)比較功能的芯片有74LS6828，74LS6838等8位數(shù)值比較器，4位數(shù)值比較器4585等。芯片4585的引腳圖：圖210 4585引腳圖2．串行計數(shù)器 系統(tǒng)PWM信號發(fā)生電路中還使用到一片串行計數(shù)器，有串行計數(shù)功能的芯片有4024040等，它們具有相同的電路結(jié)構(gòu)和邏輯功能，但4024是7位二進制串行計數(shù)器，而芯片4040是一個12位的二進制串行計數(shù)器，所有計數(shù)器位為主從觸發(fā)器，計數(shù)器在時鐘下降沿進行計數(shù)。本系統(tǒng)使用4040作為串行計數(shù)器，芯片4040的引腳圖如圖211所示：圖211 4040引腳圖 功率放大驅(qū)動電路設計功率放大驅(qū)動芯片有多種，其中較常用的芯片有IR2110和EXB841，但由于IR2110具有雙通道驅(qū)動特性，且電路簡單，使用方便，價格相對EXB841便宜，具有較高的性價比，且對于直流電機調(diào)速使用起來更加簡便，因此該驅(qū)動電路采用了IR2110集成芯片，使得該集成電路具有較強的驅(qū)動能力和保護功能。它把驅(qū)動高壓側(cè)和低壓側(cè)MOSFET或IGBT所需的絕大部分功能集成在一個高性能的封裝內(nèi)，外接很少的分立元件就能提供極快的功耗，它的特點在于，將輸入邏輯信號轉(zhuǎn)換成同相低阻輸出驅(qū)動信號，可以驅(qū)動同一橋臂的兩路輸出，驅(qū)動能力強，響應速度快，工作電壓比較高，可以達到600V，其內(nèi)設欠壓封鎖，成本低、易于調(diào)試。與此同時，IR2110的研制成功并且投入應用可以極大地提高控制系統(tǒng)的可靠性。 IR2110的引腳圖以及功能IR2110將輸入邏輯信號轉(zhuǎn)換成同相低阻輸出驅(qū)動信號，可以驅(qū)動同一橋臂的兩路輸出，驅(qū)動能力強，響應速度快，工作電壓比較高，是目前功率放大驅(qū)動電路中使用最多的驅(qū)動芯片。IR2110使它自身可對輸入的兩個通道信號之間產(chǎn)生合適的延時，保證了加到被驅(qū)動的逆變橋中同橋臂上的兩個功率MOS器件的驅(qū)動信號之間有一互瑣時間間隔，因而防止了被驅(qū)動的逆變橋中兩個功率MOS器件同時導通而發(fā)生直流電源直通路的危險。因此在這個電路中，4或者3是不可能持續(xù)、不間斷的導通的。將IC1的HIN端與IC2的LIN端相連，而把IC1的LIN端與IC2的HIN端相連，這樣就使得兩片芯片所輸出的信號恰好相反。其具體的操作步驟如下：當IC1的LO為低電平而HO為高電平的時候，Q2截止，C1上的電壓經(jīng)過VB、IC內(nèi)部電路和HO端加在Q1的柵極上，從而使得Q1導通。電源經(jīng)Q1至電動機的正極經(jīng)過整個直流電機后再通過Q4到達零電位，完成整個的回路。在HIN為低電平期間，LIN端輸入高電平，3導通，在直流電機上加反向工作電壓。此時Q2的漏極近乎于零電平，Vcc通過D1向C1充電，為Q1的又一次導通作準備。電源經(jīng)Q3至電動機的負極經(jīng)過整個直流電機后再通過Q2到達零電位，完成整個的回路。因此電樞上的工作電壓是雙極性矩形脈沖波形，由于存在著機械慣性的緣故，電動機轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速是由矩形脈沖電壓的平均值來決定的。HIN信號的占空比為D=t1/T。D在0—1之間變化，因此λ在177。如果我們聯(lián)系改變λ，那么便可以實現(xiàn)電機正向的無級調(diào)速。圖213 系統(tǒng)主電路 輸出電壓波形系統(tǒng)電路經(jīng)過單片機控制的PWM信號產(chǎn)生電路送來的PWM信號，經(jīng)過功率放大電路，形成輸出電壓的波形圖如下圖如示：圖214 輸出電壓波形 系統(tǒng)總體電路圖直流電機調(diào)速系統(tǒng)總體電路設計由單片機產(chǎn)生控制PWM信號發(fā)生電路產(chǎn)生PWM信號的數(shù)據(jù)，控制直流電機調(diào)速電路對電機進行調(diào)速。其繞組和磁路經(jīng)過精確設計，輸出電動勢E和轉(zhuǎn)速n成線性關系，即E=kn，其中k是常數(shù)。當被測機構(gòu)與測速發(fā)電機同軸連接時，只要檢測出輸出電
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