当前位置:文档之家› 直流电机调速软件设计

直流电机调速软件设计

直流电机调速软件设计
直流电机调速软件设计

直流电机调速系统软件设计

摘要

直流电机具有良好的启动性能和调速特性,它的特点是启动转矩大,能在宽广的范围内平滑、经济地调速,转速控制容易,调速后效率很高。

本文设计的直流电机调速系统,主要由51单片机、电源、H桥驱动电路、LCD液晶显示器、霍尔测速电路以及独立按键组成的电子产品。电源采用78系列芯片实现+5V、+15V对电机的调速采用PWM波方式,PWM是脉冲宽度调制,通过51单片机改变占空比实现。通过独立按键实现对电机的启停、调速、转向的人工控制,LCD实现对测量数据(速度)的显示。电机转速利用霍尔传感器检测输出方波,通过51单片机对1秒内的方波脉冲个数进行计数,计算出电机的速度,实现了直流电机的反馈控制。

关键字:直流电机调速;H桥驱动电路;LCD显示器;51单片机

Abstract

DC motor has a good startup performance and speed characteristics, it is characterized by starting torque, maximum torque, in a wide range of smooth, economical speed, speed, easy control, speed control after the high efficiency. This design of DC motor speed control system, mainly by the microcontroller 51, power supply, H-bridge driver circuits, LCD liquid crystal display, the Hall velocity and independent key component circuits of electronic products. Power supply with 78 series chip +5 V, +15 V for motor speed control using PWM wave mode, PWM is a pulse width modulation, duty cycle by changing the MCU 51. Achieved through independent buttons start and stop the motor, speed control, turning the manual control, LCD realize the measurement data (speed) of the display. Motor speed using Hall sensor output square wave, by 51 seconds to 1 microcontroller square wave pulses are counted to calculate the speed of the motor to achieve a DC motor feedback control.

Keywords: DC motor speed control;H bridge driver circuit;LCD display

目录

1 绪论 (5)

1.1直流电机调速系统的研究意义 (5)

1.2直流电机调速的发展趋势 (6)

1.3本文研究的内容 (7)

2 系统整体方案描述 (7)

2.1主电路设计 (8)

2.2单片机的选择 (10)

2.3 LCD选择 (11)

2.4转速反馈电路 (12)

2.5电流反馈电路 (13)

3软件设计 (14)

3.1 软件总体设计 (14)

3.1.1 系统总控制流程图及说明 (16)

3.1.2 PWM波软件设计 (17)

3.1.3 测速软件设计 (19)

3.1.4直流电机的中断键盘控制模块 (19)

3.2子程序模块 (21)

3.2.1按键监测模块 (21)

3.2.2 按键数值处理模块 (22)

3.2.3 LCD显示模块 (23)

3.2.4 ADC模块 (29)

3.3程序主程序 (32)

3.3.1初始化设计 (32)

3.3.2功能实现部分 (32)

4 结论 (34)

参考文献 (35)

1 绪论

1.1直流电机调速系统的研究意义

三十多年来,直流经历了重大的变革。首先,实现了整流器件的更新换代,以晶闸管整流装置取代了使用己久的直流发电机一电动机机组及水银整流装置,使直流电机拖动完成了一次大的飞跃。同时,控制电路己实现高集成化,小型化,高可靠性及低成本。以上技术的应用,使直流调速系统的性能指标大幅度提高,应用范围不断扩大。由于直流调速系统的调速精度高,调速范围广,所以,在对调速性能要求较高的场合,一般都采用直流电机拖动。直流调速技术迅速发展,走向成熟化、完善化、系列化、标准化,在可逆、宽调速、高精度的电机拖动领域中一直居于垄断地位。

早期,直流传动的控制系统采用模拟分立器件构成,由于模拟器件有其固有的缺点,构成系统的器件较多,使得模拟直流传动系统的控制精度及可靠性较低。随着单片机控制技术的发展,直流传动控制系统己经广泛使用单片机,实现了数字化控制。数字化调速系统与模拟系统相比具有以下优点。

1. 提高了调速性能

由于测速采用数字化,能够在很宽的范围内高精度测速,所以扩大了调速范围,提高了速度控制的精度。另一方面,一些模拟电路难以实现的控制规律和控制方法,例如各种最优控制、自适应控制、复合控制等都变得十分容易了,从而使系统的控制性能得到提高。

2. 提高了运行的可靠性

由于硬件高度集成化,所以零部件数量和触点大大减少;很多功能都是由软件(即程序)来完成的,使硬件得以简化,所以采用单片机控制的电力拖动系统的故障率比模拟系统小。另外,数字电路的抗干扰性能强,不易受温度等外界条件变化的影响,没有工作点的温漂等问题,所以运行的可靠性高。

3. 易于维修

由于单片机可以与计算机相连,而计算机具有存储、显示、记录等功能,可以对系统的运行状态进行检测、诊断、显示和记录,并对发生故障的时间、性质和原因进行分析和记录,所以维修很方便,维修周期变短。

由于单片机以数字信号工作,控制手段灵活方便,抗干扰能力强。所以,数字直流调速系统的控制精度和可靠性比模拟直流调速系统大大提高。而且通过系

统总线,数字控制系统能与管理计算机、过程计算机、远程电控装置进行信息交换,实现生产过程的分级自动化控制。所以,直流传动控制采用单片机实现数字化,使直流调速系统进入一个崭新阶段。

1.2直流电机调速的发展趋势

(1) 国外发展概况

随着各种微处理器的出现和发展,国外对直流电机数字控制调速系统的研究也在不断的发展和完善,尤其在80年代在这方面的研究达到空前的繁荣。大型直流电机的调速系统一般采用晶闸管整流来实现,为了提高调速系统的性能,研究工作者对晶闸管触发脉冲的控制算法作了大量研究:有的提出了内模控制的算法;有的提出了用I-P控制器取代PI调节器的方法;有的提出了自适应PID算法和模糊PID算法,等等。

近几年来,国外各大公司纷纷推出以DSP(数字信号处理器)为基础的内核,配以电机控制所需的外围功能电路,集成在单一芯片内的称为DSP单片电机控制器(如ADI的ADMC3××系列、TI的TM S320C240和Motorola的DSP56F8××系列),价格大大降低,体积缩小,结构紧凑,使用便捷,可靠性提高。DSP的最大速度为20~40MIPS,单周期指令执行时间快达几十纳秒,它和普通的单片机相比,处理数字运算能力增强10~15倍,确保系统有更优越的控制性能。数字控制使硬件简化,柔性的控制算法使控制具有很大的灵活性,可实现复杂控制规律,使现代控制理论在运动控制系统中应用成为现实,易于与上层系统连接进行数据传输,便于故障诊断加强保护和监视功能,使系统智能化(如有些变频器具有自调整功能)。

(2) 国内发展概况

我国在电机调速系统的水平还远落后于于发达国家,在电机调速的很多装备方面都还不够成熟。全数字化调速系统在国内并没有得到广泛的应用。

目前,国内各大专院校、科研单位和厂家也都在开发数字直流调速装置。因此国内调速系统的研究也非常活跃,但很多电机调速的市场还是被国外公司所占据。在国家十五计划中,对电机调速系统方面的研究投入将高达500亿元,所以电机调速系统在我国将有非常巨大的市场需求。

基于目前国内外的研究状况,本设计主要研究的是用数字化调速系统代替传统的模拟调速系统。虽然本设计研究的调速系统无法与国外先进的调速系统相比

拟,但相对国内的现状,本设计研究还是具有一定的实用价值的。

1.3本文研究的内容

本文是根据以89C51单片机为核心,用PWM 实现直流电机调速,通过对PWM 调速原理的熟悉,通过使用PWM 占空比来实时的调节电机的速度。本文以小直流电机为控制对象,可以实现电机的启制动,正反转,速度调节。要求通过单片机外围的键盘按键实现速度、转向调节,并在LCD 上实时显示相关参数。

2 系统整体方案描述

软件程序的编写是建立在硬件的基础之上的,好的、稳定的系统,除了需要软件系统的支持外,还要有一个稳定的硬件来支撑。而且在软件中关于一些引脚的定义和一些的配置,往往还受硬件的约束。主要的硬件设计系统图如下:

PWM 模块

电机驱动模块

电机

ADC 状态监测

LCD 显示

按键控制单片机系统

主要原理如下:如图可以知道,这个是闭环系统,借助单片机来控制,是用单片机内置的定时器产生PWM 波,PWM 波的占空比越大,则驱动晶体管的导通时间就越长,这样其电机的转速就越快。于此同时,可以用状态监测器的传感器来监测电机的中的相关参数,如通过电机的电流的大小或者是使用电机转速盘,监测电机的转速等等方式,无论什么样的传感器,但对于软件部分来说,都是要经

过ADC的信号采集,从ADC中读到数据,送入单片机中,进行数据的处理和反馈,以便达到调节电机速度的目的。

电机在启动时的初始PWM转速值的修改,只有两个来源,一个是来自于从ADC 中反馈回来的值要与设定的PWM值进行实时的修正;还有一个来源来自于按键对于PWM值的实时更改。

系统原理图

2.1主电路设计

主电路可以选择H型双极可逆PWM驱动系统如图3.2所示,它由4个三极管和4个续流二极管组成,单电源供电。4个三极管分成两组,V1,V4为一组,V2,V3为另一组。同一组的三极管同步导通或关断,不同组的三极管导通与关断正好相反。

在每个PWM周期里,当控制信号Ui1为高电平时,三极管V1,V4导通,此时Ui2为低电平,因此V2,V3截止,电枢绕组承受从A到B的正向电压;当控制信号Ui1为低电平时,三极管V1,V4截止,此时Ui2为高电平,因此V2,V3导通,电枢绕组承受从B到A的反向电压,直流电机就实现反转。

单片机控制单元电路图

2.2单片机的选择

采用AT89C51 单片机作为系统核心。AT89C51是一种低功耗/低电压、高性能的8位单片机,片内带有一个4K字节的Flash可编程可擦除只读存储器,它采用CMOS工艺和ATMEL公司的高密度非易失性存储器技术,而且其输出引脚和指令系统都与MSC-51兼容。片内的Flash存储器允许在系统内可改编程序或用常规的非易失性存储器编程器来编程。因此AT89C51是一种功能强,灵活性高且价格合理的单片机,方便地应用在各种控制领域。

2.3 LCD选择

LCD1602

管脚功能

1602采用标准的16脚接口,其中:

第1脚:VSS为电源地

第2脚:VCC接5V电源正极

第3脚:V0为液晶显示器对比度调整端,接正电源时对比度最弱,接地电源时对比度最高(对比度过高时会产生“鬼影”,使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度)。

第4脚:RS为寄存器选择,高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。

第5脚:RW为读写信号线,高电平(1)时进行读操作,低电平(0)时进行写操作。

第6脚:E(或EN)端为使能(enable)端,高电平(1)时读取信息,负跳变时执行指令。

第7~14脚:D0~D7为8位双向数据端。

第15~16脚:空脚或背灯电源。15脚背光正极,16脚背光负极。

转速反馈要考虑到数据的采集和反馈数据的处理。转速检测的精度和快速性对电机调速系统的静、动态性能影响极大。为了在较宽的速度范围内获得高精度和快速的数字测速,本设计使用光电编码器作为转速传感器,它产生的测速脉冲频率与电机转速有固定的比列关系,微机对该频率信号采用M/T 法测速处理。 M/T 法测速原理

M/T 法测速原理是在对光电编码器输出的测速脉冲数m1进行计数的同时

对时钟脉冲的个数m2也进行计数。原理如图14:

图14 M/T 法测速原理

测速时间T d 由测速脉冲来同步,即由图8电路实现T d 等于整m 1个脉冲周期。设从图9上a 点开始,计数器分别对m 1和m 2计数,到达b 点,预计的测速时间T c 到,微机发出停机指令,但因为T c 不一定恰好等于整数个编码输出脉冲周期,所以计数器仍对时钟脉冲计数,直到c 点时,可以利用下一个转速脉冲上升沿(即c 点)触发数字测速硬件电路使计数器停止计数。这样,m 2代表了m 1个测速脉冲周期的时间。设时钟脉冲频率为f 0,光电编码器每转发出p 个脉冲,则电机转速的计算公式为:

n=(60*m 1*f 0)/(z*m 2)

电流反馈同样要考虑的是数据的采集和反馈数据的处理。本设计采用霍尔传感器来采集电流数据。霍尔电流传感器是利用霍尔效应将一次大电流变换为二次微小电压信号的传感器。经过霍尔传感器输出信号,就可以通过ADC0809(模拟量转数字量的芯片),然后再反馈回单片机进行信号处理。

ADC0809是一种CMOS单片型逐次比较式8路模拟输入、8位数字量输出的A/D转换器。在多点巡回检测和过程控制、运动控制中应用十分广泛。

1.主要特性如下:

1)8路8位A/D转换器,即分辨率8位。

2)具有转换起停控制端。

3)转换时间为100μs

4)单个+5V电源供电

5)模拟输入电压范围0~+5V,不需零点和满刻度校准。

6)工作温度范围为-40~+85摄氏度

7)低功耗,约15mW。

2.外部特性(引脚功能)

ADC0809芯片有28条引脚,采用双列直插式封装。下面说明各引脚功能IN0~IN7:8路模拟量输入端。

2-1~2-8:8位数字量输出端。

ADDA、ADDB、ADDC:3位地址输入线,用于选通8路模拟输入中的一路。

ALE:地址锁存允许信号,输入,高电平有效。

START: A/D转换启动信号,输入,高电平有效。

EOC: A/D转换结束信号,输出,当A/D转换结束时,此端输出一个高电平(转换期间一直为低电平)。

OE:数据输出允许信号,输入,高电平有效。当A/D转换结束时,此端输入一个高电平,才能打开输出三态门,输出数字量。

CLK:时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。

REF(+)、REF(-):基准电压。

VCC:电源,单一+5V。

GND:地。

3 软件设计

3.1 软件总体设计

根据总体框图可知:在软件部分中主要承担:按键模块、LCD的显示模块、PWM产生模块、ADC数据的读取模块等模块编写。主要的设计思想如图:

初始化

按键扫描

运行电机

是否有按键

监测ADC值

修改定时器与目标值是否

不同

3.1.1 系统总控制流程图及说明

开始

中断保护

脉冲宽度计时到?

撤销脉冲

电机已打开?

脉冲延时到?

开启脉冲并给出脉冲宽度初值

回复寄存器结束

图3.10 系统总控制流程图

如流程图所示

(1)单片机控制电机时,系统首先进入中断保护过程。 中断保护过程将完成如下5方面的工作: 保存端口的状态值。

保存中断前的片内寄存器值。

保存存储器的寻址地址。

保存主程序的执行代码断点。

初始化脉冲宽度、延时长度和状态信息。

(2)完成中断保护后,系统将检查脉冲宽度计时时间是否达到。

脉冲宽度计时用于开启可控硅,控制电机运行。如果既定时间宽度的脉冲已完成(即判定结果为‘是’),则必须撤销脉冲;如果既定时间宽度的脉冲已完成(即判定结果为‘否’),则不撤销脉冲。

(3)判断电机是否正在运行。

如果电机没有运行,则恢复寄存器初始值,完成中断,返回系统主程序;如果电机正在运行,则继续执行。

(4)判断脉冲延时时间是否到达。

如果延时到达,中断将重新开启脉冲,并给出脉冲初始值,重新决定是否开启可控硅,控制电机运行;如果延时不到,则恢复寄存器初始值,完成中断,返回系统主系统。

(5)完成中断,返回系统主程序。

3.1.2 PWM波软件设计

PWM波软件设计的思想是:通过控制总中断使能EA控制电机的开关,同时使能对霍尔传感器输出的方波在单位时间内脉冲个数的计数。其中定时器T0,T1分别对脉冲的宽度、霍尔元件输出的脉冲数对应的1秒时间定时。对脉冲宽度的调整是通过改变高电平的定时长度,由四个按键分别实现电机的转向、加速、减速。其程序流程图如图3.11所示。

开始按键查询

按键1是否按下

定时器T0开始计时按键2是否按下

初始化

增大矩形波占空按键3是否按下

减小矩形波占空

按键4是否按下

改变转向或关闭

电机

产生矩形波

图3.11 PWM波软件设计方框图

3.1.3 测速软件设计

开始

初始化

按键1是否按下

定时器T1开始计时

对单位时间内的脉冲计数N

根据公式计算出电机的速度

液晶显示电机速度

图3.12 软件测速的方框图

3.1.4直流电机的中断键盘控制模块

外部中断设置

(1)外部中断允许设置

中断控制寄存器IE的EX0对应INT0,EX1对应INT1,EA为中断的总开关,若要开放外部中断,只要将IE对应的位和总开关EA置1即可。

如:开放外部中断0的设置:

SETB EX0

SETB EA

开放外部中断0和1的设置:

SETB EX0

SETB EX1

SETB EA

(2)外部中断触发方式设置

单片机外部中断有两种触发方式,一种是电平触发方式,另一种是脉冲触发方式,单片机外部中断触发方式与TCON的IT位有关。

TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0

电平触发设置方法:CLR ITX,为低电平触发方式。

脉冲触发设置方法:SETB ITX=1,为脉冲下降沿触发方式。

在使用外部中断时,如果不进行设置,则为电平触发方式。

(3)外部优先级设置

外部中断IN0、INT1的中断优先级的设置是通过设置IP寄存器实现的,IP 的PX0对应INT0,PX1对应INT1。PX置1为高级中断,PX为0为低级中断。

×××PS PT1PX1PT0PX0

外部中断扩展方法

在图2.1为外部中断扩展方法,设X1、X2、X3、X4、X5为外部警情信号,X1代表是加速信号,X1=0表示加速;X2代表减速信号,X2=0表示减速;X3代表正转信号,X3=0表示正转;X4代表反转信号,X4=0表示反转;X5代表停止信号,X5=0表示停止处理。

图2.1

当系统检测到有中断请求时,响应如下中断服务流程图2.2。

外部中断

X0=0?

X1=0?

X2=0?

X3=0?

X4=0?

加速操作,RETI

减速操作,RETI

正转操作,RETI

反转操作,RETI

停止操作,RETI

图2.2

3.2子程序模块

其中由于PWM的产生是通过定时器来自动产生的。所以在定时器中断内部就可以直接控制IO的引脚作为PWM产生输出端来直接控制输出的。具体详细的如下说明:

3.2.1 按键监测模块

该模块的主要目的是用来改变电机的状态,主要有电机在启动的运行和停止状态,在运行时的正向和反向状态,加速和减速状态,这五种基本状态。具体程序如下:

//由于以下程序中要使用单片机的引脚,所以要使用单片机基本头文件

#include

//创建按键扫描函数,返回值为不同的编码数值,具体的数值没有实际意义,可以根据//实际需要进行修改

//在程序是使用的引脚,是也可以根据实际硬件需要可以修改的

unsigned char ucKeyScan() //读取那个按键选中

{

if(P3_0==0) return 1;

if(P3_1==0) return 2;

if(P3_2==0) return 3;

if(P3_3==0) return 5;

if(P3_4==0) return 6;

else return 0;

直流电动机调速课程设计

《电力拖动技术课程设计》报告书 直流电动机调速设计 专业:电气自动化 学生姓名: 班级: 09电气自动化大专 指导老师: 提交日期: 2012 年 3 月

前言 在电机的发展史上,直流电动机有着光辉的历史和经历,皮克西、西门子、格拉姆、爱迪生、戈登等世界上著名的科学家都为直流电机的发展和生存作出了极其巨大的贡献,这些直流电机的鼻祖中尤其是以发明擅长的发明大王爱迪生却只对直流电机感兴趣,现而今直流电机仍然成为人类生存和发展极其重要的一部分,因而有必要说明对直流电机的研究很有必要。 早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础,采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成,控制系统的硬件部分非常复杂,功能单一,而且系统非常不灵活、调试困难,阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着单片机技术的日新月异,使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成,为直流电动机的控制提供了更大的灵活性,并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统,可以节约人力资源和降低系统成本,从而有效的提高工作效率。 直流电动机具有良好的起动、制动性能,宜于在大范围内平滑调速,在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。从控制的角度来看,直流调速还是交流拖动系统的基础。早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础,采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成,控制系统的硬件部分非常复杂,功能单一,而且系统非常不灵活、调试困难,阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着单片机技术的日新月异,使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成,为直流电动机的控制提供了更大的灵活性,并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统,可以节约人力资源和降低系统成本,从而有效的提高工效率。

直流电机转速控制

直流电机转速控制公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]

直流电机转速控制 课程设计 姓名: 学号: 班级:

目录 1.直流电机转速控制方案设计 (2) 设计要求 (2) 设计框图 (2) 2.直流电机转速控制硬件设计 (3) 主要器件功能 (3) 硬件原理图 (6) 3.直流电机转速控制软件设计 (7) 4.调试 (8) 硬件测试 (8) 软件调试……………………………………………………………(11

1.直流电机转速控制方案设计 设计要求 通过设计了解如何运用电子技术来实现直流电机转速控制,完成直流电机转向和转速的控制,提高分析电路设计、调试方面问题和解决问题的能力。 1、用按键1控制旋转方向,实现正转和反转。 2、电机的设定转速与电机的实际转速在数码管上显示。 3、旋转速度可实时改变。 设计框图 本课题中测量控制电路组成框图如下所示:

图1 2.直流电机转速控制硬件设计 主要器件功能 1、L298N 是专用驱动集成电路,属于H 桥集成电路,与L293D 的差别是其输出电流增大,功率增强。其输出电流为2A,最高电流4A,最高工作电压50V,可以驱动感性负载,如大功率直流电机,步进电机,电磁阀等,特别是其输入端可以与单片机直接相联,从而很方便地受单片机控制。当驱动直流电机时,可以直接控制步进电机,并可以实现电机正转与反转,实现此功能只需改变输入端的逻辑电平。此外可能通过使能端的高低电平的变换,从而使电机通断,来控制电机的转速。 图2 板上的EN1 与EN2 为高电平时有效,这里的电平指的是TTL 电平。EN1 为IN1 和IN2 的使能端,EN2为IN3 和IN4 的使能端。POWER 接直流电源,注意正负,电源正端为VCC,电源地为GND。 2、ZLG7290的核心是一块ZLG7290B芯片,它采用I2C接口,能直接驱动8位共阴式数码管,同时可扫描管理多达64只按键,实现人机对话的功能资源十分丰富。除具有自动消除抖动功能外,它还具有段闪烁、段点亮、段熄灭、功

直流电机PWM调速与控制设计报告

综合设计报告 单位:自动化学院 学生姓名: 专业:测控技术与仪器 班级:0820801 学号: 指导老师: 成绩: 设计时间:2011 年12 月 重庆邮电大学自动化学院制

一、题目 直流电机调速与控制系统设计。 二、技术要求 设计直流电机调速与控制系统,要求如下: 1、学习直流电机调速与控制的基本原理; 2、了解直流电机速度脉冲检测原理; 3、利用51单片机和合适的电机驱动芯片设计控制器及速度检测电路; 4、使用C语言编写控制程序,通过实时串口能够完成和上位机的通信; 5、选择合适控制平台,绘制系统的组建结构图,给出完整的设计流程图。 6、要求电机能实现正反转控制; 7、系统具有实时显示电机速度功能; 8、电机的设定速度由电位器输入; 9、电机的速度调节误差应在允许的误差范围内。 三、给定条件 1、《直流电机驱动原理》,《单片机原理及接口技术》等参考资料; 2、电阻、电容等各种分离元件、IC、直流电机、电源等; 3、STC12C5A60S2单片机、LM298以及PC机; 四、设计 1. 确定总体方案; 2. 画出系统结构图; 3. 选择以电机控制芯片和单片机及速度检测电路,设计硬件电路; 4. 设计串口及通信程序,完成和上位机的通信; 5. 画出程序流程图并编写调试代码,完成报告;

直流电机调速与控制 摘要:当今社会,电动机作为最主要的机电能量转换装置,其应用范围已遍及国民经济的各个领域和人们的日常生活。无论是在工农业生产,交通运输,国防,航空航天,医疗卫生,商务和办公设备中,还是在日常生活的家用电器和消费电子产品(如电冰箱,空调,DVD等)中,都大量使用着各种各样的电动机。据资料显示,在所有动力资源中,百分之九十以上来自电动机。同样,我国生产的电能中有百分之六十是用于电动机的。电动机与人的生活息息相关,密不可分。电气时代,电动机的调速控制一般采用模拟法、PID控制等,对电动机的简单控制应用比较多。简单控制是指对电动机进行启动,制动,正反转控制和顺序控制。这类控制可通过继电器,光耦、可编程控制器和开关元件来实现。还有一类控制叫复杂控制,是指对电动机的转速,转角,转矩,电压,电流,功率等物理量进行控制。 本电机控制系统基于51内核的单片机设计,采用LM298直流电机驱动器,利用PWM 脉宽调制控制电机,并通过光耦管测速,经单片机I/O口定时采样,最后通过闭环反馈控制系统实现电机转速的精确控制,其中电机的设定速度由电位器经A/D通过输入,系统的状显示与控制由上位机实现。经过设计和调试,本控制系统能实现电机转速较小误差的控制,系统具有上位机显示转速和控制电机开启、停止和正反转等功能。具有一定的实际应用意义。关键字:直流电机、反馈控制、51内核、PWM脉宽调制、LM298 一、系统原理及功能概述 1、系统设计原理 本电机控制系统采用基于51内核的单片机设计,主要用于电机的测速与转速控制,硬件方面设计有可调电源模块,串口电路模块、电机测速模块、速度脉冲信号调理电路模块、直流电机驱动模块等电路;软件方面采用基于C语言的编程语言,能实现系统与上位机的通信,并实时显示电机的转速和控制电机的运行状态,如开启、停止、正反转等。 单片机选用了51升级系列的STC12c5a60s2作为主控制器,该芯片完全兼容之前较低版本的所有51指令,同时它还自带2路PWM控制器、2个定时器、2个串行口支持独立的波特率发生器、3路可编程时钟输出、8路10位AD转换器、一个SPI接口等,

单片机课程设计完整版《PWM直流电动机调速控制系统》

单片机原理及应用课程设计报告设计题目: 学院: 专业: 班级: 学号: 学生姓名: 指导教师: 年月日 目录

设计题目:PWM直流电机调速系统 本文设计的PWM直流电机调速系统,主要由51单片机、电源、H桥驱动电路、LED 液晶显示器、霍尔测速电路以及独立按键组成的电子产品。电源采用78系列芯片实现+5V、+15V对电机的调速采用PWM波方式,PWM是脉冲宽度调制,通过51单片机改变占空比实现。通过独立按键实现对电机的启停、调速、转向的人工控制,LED实现对测量数据(速度)的显示。电机转速利用霍尔传感器检测输出方波,通过51单片机对1秒内的方波脉冲个数进行计数,计算出电机的速度,实现了直流电机的反馈控制。 关键词:直流电机调速;定时中断;电动机;波形;LED显示器;51单片机 1 设计要求及主要技术指标: 基于MCS-51系列单片机AT89C52,设计一个单片机控制的直流电动机PWM调速控制装置。 设计要求 (1)在系统中扩展直流电动机控制驱动电路L298,驱动直流测速电动机。 (2)使用定时器产生可控的PWM波,通过按键改变PWM占空比,控制直流电动机的转速。 (3)设计一个4个按键的键盘。 K1:“启动/停止”。 K2:“正转/反转”。 K3:“加速”。 K4:“减速”。 (4)手动控制。在键盘上设置两个按键----直流电动机加速和直流电动机减速键。在

手动状态下,每按一次键,电动机的转速按照约定的速率改变。 (5)*测量并在LED显示器上显示电动机转速(rpm). (6)实现数字PID调速功能。 主要技术指标 (1)参考L298说明书,在系统中扩展直流电动机控制驱动电路。 (2)使用定时器产生可控PWM波,定时时间建议为250us。 (3)编写键盘控制程序,实现转向控制,并通过调整PWM波占空比,实现调速; (4)参考Protuse仿真效果图:图(1) 图(1) 2 设计过程 本文设计的直流PWM调速系统采用的是调压调速。系统主电路采用大功率GTR为开关器件、H桥单极式电路为功率放大电路的结构。PWM调制部分是在单片机开发平台之上,运用汇编语言编程控制。由定时器来产生宽度可调的矩形波。通过调节波形的宽度来控制H电路中的GTR通断时间,以达到调节电机速度的目的。增加了系统的灵活性和精确性,使整个PWM脉冲的产生过程得到了大大的简化。 本设计以控制驱动电路L298为核心,L298是SGS公司的产品,内部包含4通道逻辑驱动电路。是一种二相和四相电机的专用驱动器,即内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器,接收标准TTL逻辑电平信号,可驱动46V、2A以下的电机。可驱动2个电机,OUTl、OUT2和OUT3、OUT4之间分别接2个电动机。5、7、10、12脚接输入控制电平,控制电机的正反转,ENA,ENB接控制使能端,控制电机的停转。 本设计以AT89C52单片机为核心,如下图(2),AT89C52是一个低电压,高性能 8位,片内含8k bytes的可反复擦写的只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器(),器件采用的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元,AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。 图(2) 对直流电机转速的控制即可采用开环控制,也可采用闭环控制。与开环控制相比,速度控制闭环系统的机械特性有以下优越性:闭环系统的机械特性与开环系统机械特性相比,其性能大大提高;理想空载转速相同时,闭环系统的静差(额定负载时电机转速降落与理想空载转速之比)要小得多;当要求的静差率相同时, 闭环调速系统的调速范

PWM控制直流电机调速

毕业设计论文PWM控制直流电机调速 绪论 脉宽调制(PWM)控制技术,是利用半导体开关器件的导通和关断,把直流电压变成电压脉冲序列,并控制电压脉冲的宽度和脉冲序列的周期以达到变压变频目的的一种控制技术。PWM控制技术广泛地应用于开关稳压电源,不间断电源(UPS),以及交直流电动机传动等领。本文阐述了PWM变频调速系统的基本原理和特点,并在此基础上给出了一种基于Mitel SA866DE三相PWM波形发生器和绝缘栅双极功率晶体管(IGBT)的变频调速设计方案。直流电动机具有优良的调速特性,调速平滑、方便,调速范围广;过载能力大,能承受频繁的冲击负载,可实现频繁的无级快速起动、制动和反转;能满足生产过程自动化系统各种不同的特殊运行要求,在许多需要调速或快速正反向的电力拖动系统领域中得到了广泛的应用。 直流电动机的转速调节主要有三种方法:调节电枢供电的电压、减弱励磁磁通和改变电枢回路电阻。针对三种调速方法,都有各自的特点,也存在一定的缺陷。例如改变电枢回路电阻调速只能实现有级调速,减弱磁通虽然能够平滑调速,但这种方法的调速范围不大,一般都是配合变压调速使用。所以,在直流调速系统中,都是以变压调速为主。其中,在变压调速系统中,大体上又可分为可控整流式调速系统和直流PWM调速系统两种。直流PWM调速系统与可控整流式调速系统相比有下列优点:由于PWM调速系统的开关频率较高,仅靠电枢电感的滤波作用就可获得平稳的直流电流,低速特性好,稳速精度高,调速范围宽,可达1:10000左右;同样,由于开关频率高,快速响应特性好,动态抗干扰能力强,可以获得很宽的频带;开关器件只工作在开关状态,主电路损耗小,装置效率高;直流电源采用不控整流时,电网功率因数比相控整流器高。 正因为直流PWM调速系统有以上的优点,并且随着电力电子器件开关性能的不断提高,直流脉宽调制( PWM) 技术得到了飞速的发展。传统的模拟和数字电路PWM已被大规模集成电路所取代,这就使得数字调制技术成为可能。目前,在该领域中大部分应用的是数字脉宽调制器与微处理器集为一体的专用控制芯片, 如TI公司生产的TMS320C24X系列芯片。电动机调速系统采用微机实现数字化控制,是电气传动发展的主要方向之一。采用微机控制后,整个调速系统实现全数字化,结构简单,可靠性高,操作维护方便,电动机稳态运转时转速精度可达到较高水平,静动态各项指标均能较好地满足工业生产中高性能电气传动的要求。

直流电机调速控制系统设计

成绩 电气控制与PLC 课程设计说明书 直流电机调速控制系统设计 . Translate DC motor speed Control system design 学生姓名王杰 学号20130503213 信电工程学院13自动 学院班级 化 专业名称电气工程及其自动化 指导教师肖理庆

201 6年 6 月 14 日

目录 1 直流电机调速控制系统模型 0 1.1 直流调速系统的主导调速方法 0 因此,降压调速是直流电机调速系统的主导调速方法。 0 1.2 直流电机调速控制的传递函数 0 1.2.1 电流与电压的传递函数 (1) 1.2.2 电动势与电流的传递函数 (1) 由已学可知,单轴系统的运用方程为: (1) 1.3 直流调速系统的控制方法选择 (3) 1.3.1 开环直流调速系统 (3) 1.3.2 单闭环直流调速系统 (3) 由前述分析可知,开环系统不能满足较高的调速指标要求,因此必须采取闭环控制系统。图1-4所示的是,转速反馈单闭环调速系统,其是一种结构相对复杂的反馈控制系统。转速控制是动态性能的控制,相比开环系统,速度闭环控制的控制精度及控制稳定性要好得多,但缺乏对于静态电流I的有效控制,故这类系统被称之为“有静差”调速系统。 (4) 1.3.3 双闭环直流调速系统 (4) 图1-4 双闭环控制直流调速控制系统 (4) 1.3.3.1 转速调节器(ASR) (4) 1.3.3.1 电流调节器(ACR) (4) 1.4 直流电机的可逆运行 (5) 1.2 ×××××× (7) 1.2.1 电流与电压的传递函数 (7) (8) 3 PLC在直流调速系统中的应用 (8) 2 ××××× (9) 2.1 ×××××× (9) 2.1.1 ×××× (9) 3 ××××× (11) 3.1 ×××××× (11) 3.1.1 ×××× (11) 参考文献 (12) 附录 (13) 附录1 (13)

直流电机地PWM电流速度双闭环调速系统课程设计

电力拖动课程设计 题目:直流电机的PWM电流速度双闭环调速系统 姓名:强 学号:U201311856 班级:电气1303 指导老师:徐伟 课程评分:

日期:2016-07-10 目录 一、设计目标与技术参数 二、设计基本原理 (一)调速系统的总体设计 (二)桥式可逆PWM变换器的工作原理(三)双闭环调速系统的静特性分析(四)双闭环调速系统的稳态框图 (五)双闭环调速系统的硬件电路 (六)泵升电压限制 (七)主电路参数计算和元件选择 (八)调节器参数计算

三、仿真 (一)仿真原理(含建模及参数) (二)重要仿真结果(目的为验证设计参数的正确性) 四、结论 参考文献 附录1:调速系统总图 附录2:调速系统仿真图 一、设计目标与技术参数 直流电机的PWM电流速度双闭环调速系统的设计目标如下: 额定电压:U N=220V;额定电流:I N=136A;额定转速:n N:=1460r/min; 电枢回路总电阻:R=0.45Ω;电磁时间常数:T l=0.076s;机电时间常数:T m=0.161s; 电动势系数:C e=0.132V*min/r;转速过滤时间常数:T on=0.01s;转速反馈系数α=0.01 V*min/r; 允许电流过载倍数:λ=1.5;电流反馈系数:β=0.07V/A;

电流超调量:σi≤5%;转速超调量:σi≤10%;运算放大器:R0=4KΩ; 晶体管PWM功率放大器:工作频率:2KHz;工作方式:H型双极性。 PWM变换器的放大系数:K S=20。 二、设计基本原理 (一)调速系统的总体设计 在电力拖动控制系统的理论课学习中已经知道,采用PI调节的单个转速闭环直流调速系统可以保证系统稳定的前提下实现转速无静差。但是,如果对系统的动态性能要求较高,例如要求快速起制动,突加负载动态速降小等等,单闭环调速系统就难以满足需要。这主要是因为在单闭环调速系统中不能随心所欲的控制电流和转矩的动态过程。如图2-1所示。 图2-1 直流调速系统启动过程的电流和转速波形 用双闭环转速电流调节方法,虽然相对成本较高,但保证了系统的可靠性能,保证了对生产工艺的要求的满足,既保证了稳态后速度的稳定,同时也兼顾了启动时启动电流的动态过程。在启动过程的主要阶段,只有电流负反馈,没有转速负反馈,不让电流负反馈发挥主要作用,既能控制转速,实现转速无静差调节,又能控制电流使系统在充分利用电机过载能力的条件下获得最佳过渡过程,很好的满足了生产需求。 直流双闭环调速系统的结构图如图2-2所示,转速调节器与电流调节器串极联结,转速调节器的输出作为电流调节器的输入,再用电流调节器的输出去控制PWM装置。其中脉宽调制变换器的作用是:用脉冲宽度调制的方法,把恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压序列,从而可以改变平均输出电压的大小,以调节电机转速,达到设计要求。 直流PWM控制系统是直流脉宽调制式调速控制系统的简称,与晶闸管直流调速系统的区

直流电机调速计算机控制技术课程设计

计算机控制技术课程设计 专业:自动化 班级: 姓名: 学号: 指导教师: 兰州交通大学自动化与电气工程学院 2016年07月15日

直流电机调速系统设计 1设计目的 本课程设计是在修完《计算机控制技术A》课程之后,为加强对学生系统设计和应用能力的培养而开设的综合设计训练环节。本课程设计结合《计算机控制技术A》课程的基础理论,重点强调实际应用技能训练,包括计算机控制系统算法软件和硬件设计。其课程设计任务是使学生通过应用计算机控制技术的基本理论,基本知识与基本技能,掌握计算控制技术中各主要环节的设计、调试方法,初步掌握并具备应用计算机进行设备技术改造和产品开发的能力,培养学生的创新意识,提高学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力。 2 设计方法 设计一个直流电机系统,合理选择PID控制规律,掌握被控对象参数检测方法、H桥驱动的功能、旋转编码器的功能、单片机PWM控制波形输出方法,进一步加强对课堂理论知识的理解与综合应用能力,进而提高解决实际工程问题的能力。直流电机调速系统是以电机转速作为变量,单片机根据采集电机转速的测量值与设定值的偏差去控制PWM波形的脉宽,从而改变直流电机两端的电压,达到控制转速的目的。直流电机调速系统由单片机、直流电机、光电式旋转编码器、H桥驱动、LCD显示屏等及相关电路组成。 3 设计方案及原理 3.1系统功能介绍 整个控制系统由控制器、执行器、被控对象和测量变送组成,在本次控制系统中控制器为单片机,采用算法为PID增量算法控制规律,执行器为H桥驱动电路,测量变送器为光电式旋转编码器,被控对象为直流电机。然后通过单片机对数据进行处理,控制转速的大小和正反转。 3.2系统组成总体结构 计算机控制系统由控制计算机系统和生产过程两大部分组成。控制计算机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机系统,它可以根据系统的规模和要求选择或设计不同种类的计算机。计算机控制系统基本结构如图1所示。

微机原理课程设计—直流电机闭环调速控制系统

实验课题:直流电机调速控制 实验内容: 本实验完成的是一个实现对直流电机转速调节的应用。 编写实验程序,用ADC0809完成模拟信号到数字信号的转换。输入模拟信号有A/D转换单元可调电位器提供的0~5V,将其转换后的数字信号读入累加器,做为控制电机的给定转速。用8255的B口作为直流电机的控制信号输出口,通过对电机转速反馈量的运算,调节控制信号,达到控制电机匀速转动的的作用。并将累加器中给定的转速和当前测量转速显示在屏幕上。再通过LED灯显示出转速的大小变化。 实验目的: (1)学习掌握模/数信号转换的基本原理。 (2)掌握的ADC0809、8255芯片的使用方法。 (3)学习PC系统中扩展简单I/O接口的方法。 (4)了解实现直流电机转速调节的基本方法。 实验要求: 利用微机接口实验系统的硬件资源,运用汇编语言设计实现直流电机的调速控制功能。 基本功能要求:1、利用A/D转换方式实现模拟量给定信号的采样;2、实现PWM方式直流电机速度调节;3、LED灯显示当前直流电机速度状态。 实验设备: (1)硬件要求: PC微机一台、TD-PIT实验系统一套 (2)软件要求:唐都编程软件,tdpit编程软件,“轻松编程”软件 实验原理: 各芯片的功能简介: (1)8255的基本输出接口电路: 并行接口是以数据的字节为单位与I/O设备或被控制对象之间传递信息,CPU 和接口之间的数据传递总是并行的,即可以同时进行传递8位,16位,32位等。8255可编程外围接口芯片是具有A、B、C三个并行接口,+5V单电源供电,能在以下三种方式下工作:方式0—基本输入/出方式、方式1—选通输入/出方式、方式2—双向选通工作方式。

直流电机驱动电路设计

直流电机驱动电路设计 一、直流电机驱动电路的设计目标 在直流电机驱动电路的设计中,主要考虑一下几点: 1. 功能:电机是单向还是双向转动?需不需要调速?对于单向的电机驱动,只要用一个大功率三极管或场效应管或继电 器直接带动电机即可,当电机需要双向转动时,可以使用由4个功率元件组成的H桥电路或者使用一个双刀双掷的继电器。 如果不需要调速,只要使用继电器即可;但如果需要调速,可以使用三极管,场效应管等开关元件实现PWM(脉冲宽度调制)调速。 2. 性能:对于PWM调速的电机驱动电路,主要有以下性能指标。 1)输出电流和电压范围,它决定着电路能驱动多大功率的电机。 2)效率,高的效率不仅意味着节省电源,也会减少驱动电路的发热。要提高电路的效率,可以从保证功率器件的开关工作状态和防止共态导通(H桥或推挽电路可能出现的一个问题,即两个功率器件同时导通使电源短路)入手。 3)对控制输入端的影响。功率电路对其输入端应有良好的信号隔离,防止有高电压大电流进入主控电路,这可以用高的输入阻抗或者光电耦合器实现隔离。 4)对电源的影响。共态导通可以引起电源电压的瞬间下降造成高频电源污染;大的电流可能导致地线电位浮动。 5)可靠性。电机驱动电路应该尽可能做到,无论加上何种控制信号,何种无源负载,电路都是安全的。 二、三极管-电阻作栅极驱动

1.输入与电平转换部分: 输入信号线由DATA引入,1脚是地线,其余是信号线。注意1脚对地连接了一个2K欧的电阻。当驱动板与单片机分别供电时,这个电阻可以提供信号电流回流的通路。当驱动板与单片机共用一组电源时,这个电阻可以防止大电流沿着连线流入单片机主板的地线造成干扰。或者说,相当于把驱动板的地线与单片机的地线隔开,实现“一点接地”。 高速运放KF347(也可以用TL084)的作用是比较器,把输入逻辑信号同来自指示灯和一个二极管的2.7V基准电压比较,转换成接近功率电源电压幅度的方波信号。KF347的输入电压范围不能接近负电源电压,否则会出错。因此在运放输入端增加了防止电压范围溢出的二极管。输入端的两个电阻一个用来限流,一个用来在输入悬空时把输入端拉到低电平。 不能用LM339或其他任何开路输出的比较器代替运放,因为开路输出的高电平状态输出阻抗在1千欧以上,压降较大,后面一级的三极管将无法截止。 2.栅极驱动部分: 后面三极管和电阻,稳压管组成的电路进一步放大信号,驱动场效应管的栅极并利用场效应管本身的栅极电容(大约 1000pF)进行延时,防止H桥上下两臂的场效应管同时导通(“共态导通”)造成电源短路。 当运放输出端为低电平(约为1V至2V,不能完全达到零)时,下面的三极管截止,场效应管导通。上面的三极管导通,场效应管截止,输出为高电平。当运放输出端为高电平(约为VCC-(1V至2V),不能完全达到VCC)时,下面的三极管导通,场效

基于单片机的直流电机调速系统的课程设计

一、总体设计概述 本设计基于8051单片机为主控芯片,霍尔元件为测速元件, L298N为直流伺服电机的驱动芯片,利用 PWM调速方式控制直流电机转动的速度,同时可通过矩 阵键盘控制电机的启动、加速、减速、反转、制动等操作,并由LCD显示速度的变化值。 二、直流电机调速原理 根据直流电动机根据励磁方式不同,分为自励和它励两种类型,其机械特性曲线有所不同。但是对于直流电动机的转速,总满足下式: 式中U——电压; Ra——励磁绕组本身的内阻; ——每极磁通(wb ); Ce——电势常数; Ct——转矩常数。 由上式可知,直流电机的速度控制既可以采用电枢控制法也可以采用磁场控制法。磁场控制法控制磁通,其控制功率虽然较小,但是低速时受到磁场和磁极饱和的限制,高速时受到换向火花和换向器结构强度的限制,而且由于励磁线圈电感较大,动态响应较差,所以在工业生产过程中常用的方法是电枢控制法。 电枢控制法在励磁电压不变的情况下,把控制电压信号加到电机的电枢上来控制电机的转速。传统的改变电压方法是在电枢回路中串连一个电阻,通过调节电阻改变电枢电压,达到调速的目的,这种方法效率低,平滑度差,由于串联电阻上要消耗电功率,因而经济效益低,而且转速越慢,能耗越大。随着电力电子的发展,出现了许多新的电枢电压控制法。如:由交流电源供电,使用晶闸管整流器进行相控调压;脉宽调制(PWM)调压等。调压调速法具有平滑度高、能耗低、精度高等优点,在工业生产中广泛使用,其中PWM应用更广泛。脉宽调速利用一个固定的频率来控制电源的接通或断开,并通过改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短,即改变直流电机电枢上的电压的“占空比”来改变平均电. 压的大小,从而控制电动机的转速,因此,PWM又被称为“开关驱动装置”。如 果电机始终接通电源是,电机转速最大为Vmax,占空比为D=t1/t,则电机的平均转速:Vd=Vmax*D,可见只要改变占空比D,就可以调整电机的速度。平均转 速Vd与占空比的函数曲线近似为直线。 三、系统硬件设计

直流电机转速控制

. 直流电机转速控制 课程设计

姓名: 学号: 班级: 目录 1.直流电机转速控制方案设计 (2) 1.1设计要求 (2) 1.2设计框图 (2) 2.直流电机转速控制硬件设计 (3) 2.1主要器件功能 (3) 2.2硬件原理图 (6)

3.直流电机转速控制软件设计 (7) 4.调试 (8) 4.1硬件测试 (8) 4.2软件调试……………………………………………………………(11 1.直流电机转速控制方案设计 1.1设计要求 通过设计了解如何运用电子技术来实现直流电机转速控制,完成直流电机转向和转速的控制,提高分析电路设计、调试方面问题和解决问题的能力。

1、用按键1控制旋转方向,实现正转和反转。 2、电机的设定转速与电机的实际转速在数码管上显示。 3、旋转速度可实时改变。 1.2设计框图 本课题中测量控制电路组成框图如下所示: 图1

2.直流电机转速控制硬件设计 2.1主要器件功能 1、L298N 是专用驱动集成电路,属于H 桥集成电路,与L293D 的差别是其输出电流增大,功率增强。其输出电流为2A,最高电流4A,最高工作电压50V,可以驱动感性负载,如大功率直流电机,步进电机,电磁阀等,特别是其输入端可以与单片机直接相联,从而很方便地受单片机控制。当驱动直流电机时,可以直接控制步进电机,并可以实现电机正转与反转,实现此功能只需改变输入端的逻辑电平。此外可能通过使能端的高低电平的变换,从而使电机通断,来控制电机的转速。 图2 板上的EN1 与EN2 为高电平时有效,这里的电平指的是TTL 电平。EN1 为IN1 和IN2 的使能端,EN2为IN3 和IN4 的使能端。POWER 接直流电源,注意正负,电

直流电机调速电路的设计

课程设计说明书 直流电机调速电路的设计 系、部: 学生姓名: 指导教师: 专业: 班级: 完成时间: 摘要

将电子技术和控制技术引入传统的电力技术领域,利用半导体开关器件组成各种电力变换电路实现电能的变换和控制,构成了一门完整的学科,被国际电工委员会命名为电力电子学或称为电力电子技术,他是一门综合了电子技术,控制技术和电力技术的新兴交叉学科。直流电机是电机的主要类型之一。一台直流电机即可作为发电机使用,也可作为电动机使用,用作直流发电机可以得到直流电源,而作为直流电动机,由于其具有良好的调速性能,在许多调速性能要求较高的场合,仍得到广泛使用。直流电动机是人类最早发明和应用的有一种电机。直流电动机是将直流电转换为的旋转机械。他与交流电动机相比,虽然直流电动机因为结构复杂,维护困难,价格比较贵等缺点制约了它的发展,应用不如交流电动机广泛。但由于直流电动机有优良的启动,调速和制动性能,因此在工业领域中仍占有一席之地。 关键词电力电子技术;直流电动机;机械能 ABSTRACT

Will the electronic technology and control technology into the traditional power technology, using semiconductor switching parts of all kinds of power transformation of electric power circuit implementation transformation and control, constitute a complete discipline, be door to the international electrotechnical commission named power electronics or called power electronic technology, he is a comprehensive electronic technology, control technology and the emerging interdisciplinary power technology. Dc motor is one of the main types of the motor. A dc motor as a generator can use, also can use as a motor, used as dc generators can get dc power, and as a dc motor, since it has good performance of speed adjustment, in many speed performa, is still widely used. Dc motor is the earliest human invention and application of a kind of motor. Current motor is converted to dc of rotating machine. He compared with ac motor, although dc motor for the complex structure, maintenance difficulties, price is more expensive shortcomings constrains its development, the application as ac motor widely. But because of dc motor with fine start, speed and braking performance, so in industry still has a place. Key words power electronic technology; dc motor; mechanical energy 目录

直流电动机调速控制系统论文

安徽三联学院 年度论文 直流电动机调速系统的研究 Dc motor speed control system research 专业:电气工程及其自动化 姓名:薄朋_____________ 学号: 1002164___________ 指导老师:张金翰________ 2013年1月10日 信息与通信技术系

【摘要】直流电动机诞生与19世纪,距今已有100多年的历史,并已成为动力机械的主要驱动装置。直流调速系统具有优良的启动、制动性能,宜于在宽广范围内平滑调速,在需要高性能可控电力拖动的领域中得到了广泛的应用。电动机拖动生产机械运行时,系统的速度需要根据工作状态和工艺要求的不同进行调节,使生产机械以最合理的速度工作,从而提高产品和生产效率,这就要求人为采取一定的方法来改变生产机械的工作速度,以满足生产的需要。 关键字:直流电动机调速 【abstract 】Dc motor was born in the 19th century, more than 100 years of history, and has become the main drive power machinery. Dc speed control system has good start, braking performance, like in the wide range smoothing speed and are in need of high performance controlled electric drive field has been widely used in the field. Motor drive production machine operation, the speed of the system need according to the working status and technological requirements of different carries on the adjustment, production machinery with the most reasonable speed work, so as to improve the products and production efficiency, this requires people to take certain method to change the production machinery working speed, in order to meet production need. Key words: Dc motor speed regulation

4kw以下直流电动机的不可逆调速系统课程设计要点

设计任务书 一.题目: 4kw 以下直流电动机不可逆调速系统设计 二.基本参数: 三.设计性能要求: 调速范围D=10静差率s < 10%制动迅速平稳 四.设计任务: 五.参考资料: 1. 设计合适的控制方案。 2. 画出电路原理图,最好用计算机画图(号图纸) 3. 计算各主要元件的参数,并正确选择元器件。 4. 写出设计说明书,要求字迹工整,原理叙述正确。 5. 列出元件明细表附在说明书的后面。 直流电动机:额定功率 Pn=1.1kW 额定电压 Un=110V 额定电流 In=13A 转速 Nn=1500r/min 电枢电阻 Ra=1Q 极数 2p=2 励磁电压 Uex=110V 电流 Iex=0.8A

电动机作为一种有利工具,在日常生活中得到了广泛的应用。而直流电动机具有很好的启动,制动性能,所以在一些可控电力拖动场所大部分都米用直流电动机。 而在直流电动机中,带电压截止负反馈直流调速系统应用也最为广泛, 其广泛应用于轧钢机、冶金、印刷、金属切割机床等很多领域的自动控制。 他通常采用三相全桥整流电路对电机进行供电,从而控制电动机的转速, 传统的控制系统采用模拟元件,比如:晶闸管、各种线性运算电路的等。 虽在一定程度上满足了生产要求,但是元件容易老化和在使用中易受外界干扰影响,并且线路复杂,通用性差,控制效果受到器件性能、温度等因素的影响,从而致使系统的运行特征也随着变化,所以系统的可靠性及准确性得不到保证,甚至出现事故。直流调速系统是由功率晶闸管、移相控制电路、转速电路、双闭环调速系统电路、积分电路、电流反馈电路、以及缺相和过流保护电路。通常指人为的或自动的改变电动机的转速,以满足工作机械的要求。机械特性上通过改变电动机的参数或外加电压等方法来改变电动机的机械特性,从而改变电动机的机械特性和工作特性的机械特性的交点,使电动机的稳定运转速度发生变化 由于本人和能力有限,错误或不当之处再所难免,期望批评和指正

基于STM32的直流电机调速控制器的设计说明

基于STM32的直流电机调速控制器的设计 摘要:介绍了一款主要由STM32微处理器,IR2110驱动芯片,光电编码器等构成的直流电机PWM调速控制器。详细介绍了直流电机调速原理、光电编码器的工作原理。 并根据整体方案设计,设计了逻辑信号处理电路、IR2110 驱动电路以及主程序,PWM输出子程序等硬软件设计。本设计主要可以应用在小型电动船或车上,具有较高的使用 价值。 关键词:直流电机;光电编码器;PWM;IR2110驱动 A PWM speed controller of DC motor based on STM32 LI Zhi-hong QIAN Chen-liang the School of Automation,Wuhan University of Technology Wuhan HuBei China 430070 Abstract:A PWM speed controller of DC motor based on STM32 is introduced in this paper. The main components of the controller are STM32,IR2110 driver IC,photoelectric encoder and so on. This paper elaborated on the governor principle of DC motor and working principle of photoelectric encoder. According to

the entire project plan,the hardware and software design,including signal processing logic circuit, IR2110 driver circuit,main program and PWM subroutine were designed. This controller mainly applied on small electric boat or car,which owns higher use value. Keywords:DC motor;photoelectric encoder;PWM;IR2110 driver 1 前言 随着电力电子技术的发展,直流电机靠其优良的控制 性能和线性特性等诸多特点在工业控制、航海、汽车工程 和精密家电等诸多领域内被广泛应用。[1]经过多年的研发,如今的直流电机调速技术也已经达到了一个新的高度在精 准性、可控性和抗干扰性能的优良性上得到了很大的提高。 [2] 如今,数字式直流调速系统已经逐渐变成了主流,本 文以STM32作为主控芯片,IR2110为驱动芯片设计了一款直流电机控制器,可以通过调节光电编码器的旋转方向和 角度来控制直流电机的转速和转向。该控制器可以应用于 小型电动船或车上,具有较高使用价值。 2具体原理和方法 2.1直流电机调速原理

基于STC52单片机的直流电机PWM调速系统

实训报告 实训名称直流电机调速试验系别电子与电气工程学院专业、班级09测控C1 学生姓名、学号刘凡094821257 学生姓名、学号沈阳094821345 学生姓名、学号覃新造094820364 指导教师陈进 实训地点16号楼212室 实训日期2012 年5月20日

基于STC52单片机的直流电机PWM调速系统 摘要 本文介绍一种基于STC52单片机控制的PWM直流电机脉宽调速系统。系统以廉价的STC52单片机为控制核心,以直流电机为控制对象。从系统的角度出发,对电路进行总体方案论证设计,确定电路各个的功能模块之间的功能衔接和接口设置,详细分析了各个模块的方案论证和参数设置。整个系统利用52单片机的定时器产生1K左右的PWM脉冲,通过快速光耦6N137实现控制单元与驱动单元的强弱电隔离,采用4个9013和2个9012构成的H桥电路实现对直流电机的调速,用光电编码盘完成测速功能。 关键字STC52,PWM,光耦隔离,光电编码盘

1前言 1.1数字直流调速的意义 现在电气传动的主要方向之一是电机调速系统采用微处理器实现数字化控制。从上世纪80年代中后期起,世界各大电气公司如ABB、通用、西屋、西门子等都在竞相开发数字式调速传动装置,经过二十几年的发展,当前直流调速已发展到一个很高的技术水平:功率元件采用可控硅;控制板采用表面安装技术;控制方式采用电源换相、相位控制[1]。特别是采用了微处理器及其他先进电力电子技术,使数字式直流调速装置在精度的准确性、控制性能的优良性和抗干扰的性能有很大的提高和发展,在国内外得到广泛的应用。数字化直流调速装置作为目前最新控制水平的传动方式显示了强大优势。全数字化直流调速系统不断升级换代,为工程应用和工业生产提供了优越的条件。 采用微处理器控制,使整个调速系统的数字化程度,智能化程度有很大改观;采用微处理器控制,使调速系统在结构上简单化,可靠性提高,操作维护变得简捷,电机稳态运行时转速精度等方面达到较高水平。由于微处理器具有较佳的性价比,所以微处理器在工业过程及设备控制中得到日益广泛的应用。近年来,尽管交流调速系统发展很快,但是直流电机凭借其良好的启动、制动性能,在金属切削机床、轧钢机、海洋钻机、挖掘机、造纸机、矿井卷扬机、电镀、高层电梯等需要广泛范围内平滑调速的高性能可控电力拖动领域中仍得到了广泛的应用。 现阶段,我国还没有自主的全数字化直流调速控制装置生产商,而国外先进的控制器价格昂贵,且技术转让受限,为此研究及更好的使用国外先进的控制器,吸收国外先进的数字化直流电机调速装置的优点,具有重要的实际意义和重大的经济价值。 1.2研究现状综述 1.2.1电气传动的发展现状 20世纪70年代以来,直流电机传动经历了重大的技术、装备变革。整流器的更新换代,以晶闸管整流装置取代了习用已久的直流发电机电动机组及水银整流装置使直流电气传动完成了一次大的跃进[1]。同时,高集成化、小型化、高可靠性及低成本成为控制的电路的发展方向。使直流调速系统的性能指标大幅提高,应用范围不断扩大。直流调速技术不断发展,走向成熟化、完善化、系列化、标准化,在可逆脉宽调速、高精度的电气传动领域中仍然难以替代[1]。 早期直流传动的控制系统采用模拟分离器件构成,由于模拟器件有其固有的缺点,

相关主题
相关文档 最新文档