課程設計--直流電機調速控制系統(tǒng)設計(已改無錯字)
2023-07-20 07:53:51 本頁面
【正文】 生產機械運行時，保持電樞電壓額定，勵磁電流（磁通）額定，在電樞回路串入不同的電阻時，電動機可運行于不同的速度。他勵直流電動機電樞回路串電阻調速的電氣原理圖如圖 61a 示。電樞串電阻調速的機械特性方程式為 他勵直流電動機串電阻調速的機械特性如圖 61b所示，是一組 過理想空載點 0n的直線，串入的電阻越大，其斜率 ? 越大。 圖 61 他勵直流電動機串電阻調速 降低電源電壓調速 保持他勵直流電動機磁通額定值不變，電樞回路不串電阻，降低電樞的電源電壓可調節(jié)轉速，使電動機拖動負載運行于不同的轉速上，如圖62 所示。 圖 319降壓電源電壓調速 2NTeaNeN ΦCC RRΦCUn ??? 13 弱磁調速 他勵直流電動機拖動負載運行時，保持電樞電壓額定，電樞回路不串電阻，改變勵磁電流（磁通），可以得到不同的轉速。由于電動機在額定運行時，磁路已接近飽和，因此改變磁通調速，實際上是減弱磁通，所以叫弱磁調速。弱磁調速的原理如圖 63 所示。弱磁調速時，機械特性方程式為 圖 63 弱磁調 e2TeaeN TΦCC RΦCUn ?? 14 七、 PWM 調制技術 PWM 調制（脈沖寬度調制）是一種模擬控制方式，它根據(jù)相應載荷的變化來調制晶體管 柵極或基極的偏置，來實現(xiàn)開關穩(wěn)壓電源輸出晶體管或晶體管導通時間的變化，這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變化時保持恒定，是利用為處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術。本設計采用單片機內定時器產生 PWM 脈沖，設計方法是調整一個周期內高電平持續(xù)時間占一個周期時間的比例，即調整脈沖的占空比。將產生的脈沖輸入到 L298 的 EN A 端，通過控制 H橋一路橋臂兩個晶閘管的導通時間來控制電機的轉速。圖 71所示的是 PWM 脈沖波形。 001 100??Tts 圖 71 幾種占空比不同的 PWM脈沖波形 八、 H 橋驅動電路 H橋驅動電路是一種典型的直流電機控制電路。由 4個三極管組成 H橋條橋臂，通過控制對角橋臂上的一組三極管，是電流以不同的方向流過電機，從而控制電動機的轉向。因電動機是感性元件，當電動機在正反轉轉換的過程中， 4 個續(xù)流二極管起釋放反電動勢的作用。 圖 81 H橋驅動電路 15 單 片 機晶 振 電 路復 位 電 路電 源 電 路顯 示 電 路鍵 盤 電 路電 機 驅 動 電 路D CM o t o r測 速 電 路九 、直流電動機 調速控制系統(tǒng)設計 （一）、直流調速系統(tǒng)硬件原理系統(tǒng) 本設計是利用一塊單片機，實現(xiàn) Z252 直流電機的啟動、停止、加速、減速和轉向控制，具體硬件部分由晶振電路、復位電路、顯示電路、鍵盤電路、電源電路、單片機驅動電路、測速點路和電源電路等組成，系統(tǒng)框圖如圖所示： V5 V220 1） .主控制模塊 本設計選用 AT89S52 單片機作為主控制模塊。 AT89S52 單片機是一種低功耗、高性能 CMOS 8位微控器，具有 8K 可編程 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， 全雙工串行口。 AT89S52 單片機作為主控芯片，在本設計中主要實現(xiàn)一下幾個功能：①接收鍵盤輸入的控制信號 ②驅動發(fā)光二極管顯示電機工作狀態(tài) 16 ③驅動八段數(shù)碼管顯示電機速度 ④通過使能端控 制電機啟動、正轉或反轉 ⑤產生 PWM 脈沖，對電機進行調速 ⑥接收脈沖測速點路測得的電機速度 主電路控制模塊的硬件電路包含復位電路，時鐘電路和電源 3部分，共同組成單片機的最小系統(tǒng)，滿足單片機正常工作，具體硬件電路如圖所示 2） 轉速檢測模塊 轉速檢測模塊采用紅外對管作為檢測器件。其原理為：在電機轉動軸上安裝 17 帶有感光孔的碼盤，然后采用紅外對管的傳感器來記錄脈沖的數(shù)目，進而通過脈沖的數(shù)目求得電機在一段時間內轉的圈數(shù)。紅外對管測速元件輸出的信號為脈沖信號， 輸入到單片機的外部中斷口 ，測速模塊具體硬件電路如圖所示。 3）、直流電機驅動模塊 本設計中直流電機驅動部分采用電機驅動芯片 L298對電機進行驅動。直流電機驅動模塊硬件實現(xiàn)如圖所示。 18 其中，與 H橋相連接的是 IB2110 集成芯片。 IR2110 將輸入邏輯信號轉換成同相低阻輸出驅動信號，可以驅動同一橋臂的兩路輸出，驅動能力強，響應速度快，工作電壓比較高，是目前功率放大驅動電路中使用最多的驅動 芯片。其結構也比較簡單，芯片引腳圖如下所示： IR2110引腳圖 4）、顯示模塊 設計中顯示模塊采用 4 個八段數(shù)碼管顯示電機轉速， 八段數(shù)碼管采用共陰極方式連接，當單片機輸出高電平時，點亮數(shù)碼管。一般點亮數(shù)碼管內部發(fā)光二極管時需要 5mA 以上電流，但是單片機的 I/O 接口送不出如此大的
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