自动化综合设计——直流电机温控自动调速控制系统

电机温控自动调节系统一、硬件电路设计本次设计目的是用温度来自动控制电机调速。

硬件电路由测温电路、电机调速控制电路、电机测速电路三个部分组成。

设计方案：1、测温电路：方案一：这种方案硬件电路显得比较复杂。

而且测量精度不好，温度测量范围较小。

由于这种方式温度传感器采用热敏电阻，电阻通电本身会产生热量，因此测量外度时易受干扰。

方案二：用DS18B20测温。

优点是有温度补偿，硬件电路简单，且精度较高。

但是如果要测几百度甚至上千度的温度便无法测量。

方案三：用MAX6675温度传感器芯片。

温度感应器为K型热电偶，可以测量上千度的温度。

且有温度补偿。

精度为0.25度。

与单片机可以很方便通信。

测温电路我们选用第三种方案，考虑到温度测量范围比较广。

2、电机调速控制电路：方案一：改变电机两端的电压。

由于是用温度来控制电机的快慢，因此这个电压应当与温度值有个对应关系。

当这个关系式是定值时，温度变化，电机两端的电压改变，通过电机的电流就发生变化。

因此电机的转速发生改变。

由于MAX6675送给单片机的是最多为12位的二进制数，然后对这些数进行处理去控制电机，于是很容易想到DA转换器。

DA转换器也采用12位串行DA转换LTC1456。

但是从DA转换出来的电流比较小，不足以驱动电机。

需要对电流进行放大。

这里可以用三极管。

驱动电流如果比较大，须选用大功率三极管，且电阻也要求功率大些。

方案二：采用调脉宽的方式，即改变高电平占空比来控制电机的快慢。

高电平占空比越大，电机转速越快，反之越慢。

在这里我们用L298来驱动电机，如图所示。

优点是驱动电流大。

另外电路中设有续流二极管，防止电压突然升高损坏其他元件。

我们采用这种方案。

设计方案：使用光敏二极管。

很方便得到某频率的波型。

电路如图所示：电路原理是红外发射管发出的光信号遇到黑色的物体就会被吸收，光线反射不到红外接收管上去，P3.5端为低电平。

当红外发射管发出的光信号遇到白色的物体就会反射到接收管上，P3.5端就为高电平。

课程设计--直流电机调速控制系统设计指导教师评定成绩：审定成绩：**********课程设计报告设计题目：直流电机调速控制系统设计学校：********************学生姓名：**********专业：********************班级：***********学号：**************指导教师：*****************8设计时间：2013 年12 月目录引言 (3)一、直流电动机的工作原理 (4)二、直流电动机的结构 (5)三、直流电动机的分类 (6)四、电动机的机械特性 (7)五、他励直流电动机起动 (10)六、他励直流电动机的调速方法 (11)七、PWM调制电路 (14)八、H桥驱动电路 (14)九、直流电动机调速控制系统设计 (15)十、心得体会 (22)附录参考文献 (23)课程设计任务书 (23)引言现代工业生产中，电动机是主要的驱动设备，目前在直流电动机拖动系统中已大量采用晶闸管(即可控硅)装置向电动机供电的KZ—D拖动系统，取代了笨重的发电动一电动机的F—D系统，又伴随着电子技术的高度发展，促使直流电机调速逐步从模拟化向数字化转变，特别是单片机技术的应用，使直流电机调速技术又进入到一个新的阶段，智能化、高可靠性已成为它发展的趋势。

直流电机调速基本原理是比较简单的（相对于交流电机），只要改变电机的电压就可以改变转速了。

改变电压的方法很多，最常见的一种PWM脉宽调制，调节电机的输入占空比就可以控制电机的平均电压，控制转速。

PWM控制的基本原理很早就已经提出，但是受电力电子器件发展水平的制约，在上世纪80年代以前一直未能实现。

直到进入上世纪80年代，随着全控型电力电子器件的出现和迅速发展，PWM控制技术才真正得到应用。

随着电力电子技术、微电子技术和自动控制技术的发展以及各种新的理论方法，如现代控制理论、非线性系统控制思想的应用，PWM控制技术获得了空前的发展，到目前为止，已经出现了多种PWM控制技术。

直流电机调速系统设计与实现直流电机调速系统是一种常见的电机控制系统，通过调节电机的转速和输出功率，可以实现对机械设备的精准控制。

在工业生产和机械设备中得到广泛应用。

本文将介绍直流电机调速系统的设计和实现过程。

一、系统设计1. 电机选择：首先需要选择适合的直流电机作为调速系统的执行器。

根据需要的输出功率和转速范围，选择合适的电机型号和规格。

2. 电机驱动器选择：电机驱动器是控制电机转速的核心设备。

根据电机的额定电流和电压，选择合适的电机驱动器。

常见的电机驱动器包括PWM调速器、直流电机驱动模块等。

3. 控制器选择：控制器是调速系统的大脑，负责接收输入信号，并输出控制信号来调节电机转速。

常见的控制器包括单片机、PLC等。

4. 传感器选择：为了实现闭环控制，通常需要使用传感器来检测电机的转速和位置。

根据具体的需求选择合适的传感器，如编码器、霍尔传感器等。

5. 调速算法设计：根据应用需求，设计合适的调速算法。

常见的调速算法包括PID控制、模糊控制等。

二、系统实现1. 硬件连接：根据设计需求，将电机、电机驱动器、控制器和传感器等硬件设备连接起来。

确保电气连接正确无误。

2. 软件编程：根据设计的调速算法，编写控制程序。

在控制器上实现信号的采集、处理和输出，实现电机的闭环控制。

3. 参数调试：在系统搭建完成后，进行参数调试。

根据实际效果，调节PID参数等，使电机能够稳定运行并达到设计要求的转速和功率输出。

4. 性能测试：进行系统的性能测试，包括转速稳定性、响应速度等。

根据测试结果对系统进行优化和改进。

5. 系统应用：将设计好的直流电机调速系统应用到具体的机械设备中，实现精准的控制和调节。

根据实际应用情况，对系统进行进一步调优和改进。

通过以上设计和实现过程，可以建立一个稳定可靠的直流电机调速系统，实现对电机转速和功率的精确控制。

在工业生产和机械领域中得到广泛应用，提高了生产效率和设备的精度。

希望本文对直流电机调速系统的设计和实现有所帮助，让读者对这一领域有更深入的了解。

直流电机调速控制系统的设计首先，硬件设计是直流电机调速控制系统的基础。

设计者需要选择合适的电机驱动器，通常选择的是直流驱动器。

直流驱动器的选型要考虑到电机的额定功率、额定电流和额定电压等因素。

此外，还需要选择适合的控制电路，如电流反馈回路、速度反馈回路和位置反馈回路等。

其次，软件编程是直流电机调速控制系统的核心。

控制系统的编程部分需要涉及到控制算法的实现，通常采用PID控制算法。

PID控制算法是一种经典的控制算法，可以实现较好的调速性能。

在编程中，需要考虑到控制系统的响应速度、稳定性和抗干扰性等因素。

同时，还需要编写界面程序，实现与上位机的通信和数据传输等功能。

第三，传感器的选择也是直流电机调速控制系统的关键。

常见的传感器包括光电编码器、霍尔传感器和磁编码器等。

传感器的种类和参数选择要根据具体的应用需求确定。

例如，如果需要测量电机的转速，可以选择光电编码器；如果需要测量电机的位置，可以选择磁编码器。

最后，控制算法是直流电机调速控制系统的核心。

常用的控制算法包括开环控制和闭环控制。

开环控制是指通过事先设定的输入信号来控制电机转速，不考虑反馈信息。

闭环控制则是通过传感器测量的反馈信号来实时调节输入信号，以实现需要的转速。

对于直流电机调速控制系统的设计，可以按照以下步骤进行：1.确定应用需求，包括所需转速范围、转速精度要求等。

2.根据应用需求选择适合的电机、驱动器和传感器。

3.进行硬件设计，包括电路布局、传感器连接和驱动器安装等。

4.进行软件编程，包括控制算法的设计和实现、数据通信和界面设计等。

5.进行系统联调，包括对系统的各个组件进行测试和调试，确保系统工作正常。

6.进行性能测试，包括对系统的转速响应、稳定性和抗干扰性进行测试。

7.最后，进行系统的优化和调试，以达到最好的调速控制效果。

综上所述，直流电机调速控制系统的设计涉及到硬件选型、软件编程、传感器选择和控制算法等多个方面。

设计者需要综合考虑各个因素，根据实际应用需求进行系统设计，以实现最佳的调速控制效果。

直流电机转速控制系统设计一、控制系统框架1.检测部分：检测部分主要用于反馈直流电机转速信息。

常用的检测方法有编码器、霍尔元件和反电动势法等。

其中，编码器是一种精度高、稳定性好的转速检测传感器。

它通过感应转子上的编码盘，将转速转换为脉冲信号输出。

2.控制器：控制器是直流电机转速控制系统的核心部分。

它根据检测到的转速信息，与设定的目标转速进行比较，产生控制信号驱动执行器。

常用的控制器有比例控制器、比例积分控制器、比例微分控制器等。

其中，比例控制器通过调节输出信号的幅值来控制转速；比例积分控制器通过累积误差来产生输出信号；比例微分控制器则通过控制误差变化率来调节输出信号。

3.执行部分：执行部分主要用于控制电机的转速。

常用的执行器有功率晶体管、场效应管和三相半导体开关等。

其中，功率晶体管是最常用的直流电机转速控制器，它通过调节电路中的开关状态来改变电机的转速。

二、控制策略1.开环控制：开环控制是最简单的控制策略，它通过设定电机的输入电压或电流来控制转速。

缺点是无法对外部干扰和负载变化进行自动调节。

2.闭环控制：闭环控制通过反馈得到的转速信息来调整输入信号，实现对转速的控制。

闭环控制具有精度高、稳定性好的优点，适用于要求较高的转速控制场合。

三、系统参数调节1.参数估计：参数估计是指通过对电机特性进行建模，得到电机参数的估计值。

常用的方法有试验法和辨识法等。

2.参数调节：参数调节是通过对控制器的参数进行优化，以实现准确的转速控制。

常用的调节方法有PID调节和自适应调节等。

四、应用案例总结：本文详细介绍了直流电机转速控制系统的设计。

从控制系统框架、控制策略、系统参数调节和应用案例等方面进行了讲解。

通过合理的设计和调节，可以实现对直流电机转速的精确控制，满足不同场合的需求。

小直流电机温度调速控制系统的设计作者：张毅博来源：《卷宗》2018年第36期摘要：本次主要是对直流电机调速器设计的研究，实现温度的高低自动控制电机的转速。

通过温度对电机实现调节加速、减速、停止操作。

并实现电路的仿真。

为实现系统的微机控制，在设计中，采用了AT89C52单片机作为整个控制系统的控制电路的核心部分，配以各种显示、驱动模块、实现对环境温度的测量和显示。

关键词：转速；单片机；温度；直流电机1 引言在电子信息时代的今天，电动机一直在现代化的生活和生产中起着非常重要的作用，无论在商务与办公设备、医疗卫生、工业农业生产、交通运输、国防航空航天，还是在平常生活中的家用电器；都在大量地使用着种类繁多的电机。

据统计，现在有91%以上的动力都来源于电机，我国生产的电能大约有60%用于电机。

因此可知电机与人们的生活息息相关，密不可分。

随着时代步伐的迈进，人们对自动化的需求越来越高，使电机控制向更复杂的控制方向发展，因此也就有了单片机控制电机的设计理念。

2 设计总说明2.1 系统设计内容本次设计将介绍一种基于单片机的温度控制直流电机转速系统。

该系统采用AT89C52单片机为核心，通过AT89C52单片机驱动数字温度传感器DS18B20，进行温度数据采集通过温度的比较和温度范围设定的程序控制产生PWM（脉宽调制）信号；通过L28N驱动模块来控制直流电机的启动、速度、方向的变化；通过LCD1602显示温度，论文包括对单片机的功能及各个管脚和晶振复位电路的介绍，整个电路设计包括温度采集模块，单片机控制模块，温度显示模块，和电机及电机驱动模块。

2.2 系统设计要求本次设计要求是使用单片机进行电路设计，同时单片机部分应带有显示功能。

单片机对某个位置进行温度监控，当外部温度≥45℃时，电动机加速正转，当温度≥75℃时，电动机全速正转；当外部温度≤10℃时，电动机加速反转，当温度≤0℃时，电动机全速反转；当温度回到10℃～45℃之间时电动机逐渐停止转动。

单片机原理及应用—— P W M直流电机调速控制系统概括直流电动机具有良好的启动性能和调速特性。

具有起动转矩大、调速平稳、经济大范围、调速容易、调速后效率高等特点。

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、LED 液晶显示器、霍尔测速电路和独立按键组成的电子产品组成。

电源采用78系列芯片，采用PWM波方式实现电机+5V、+15V调速，PWM为脉宽调制，通过51单片机改变占空比实现。

通过独立的按键实现电机的启停、调速和转向的手动控制，LED实现测量数据（速度）的显示。

电机转速采用霍尔传感器检测输出方波，通过51单片机统计1秒内方波脉冲个数，计算电机转速，实现直流电机的反馈控制。

关键词：直流电机调速； H桥驱动电路； LED显示屏; 51单片机目录摘要2摘要错误!未定义书签。

目录3第 1 章引言41.1 概述41.2 国外发展现状41.3 要求51.4 设计目的及6第 2 章项目论证与选择72.1 电机调速模块72.2 PWM调速工作模式72.3 PWM脉宽调制方式错误!未定义书签。

2.4 PWM 软件实现错误!未定义书签。

第三章系统硬件电路设计83.1 信号输入电路83.2 电机PWM驱动模块电路9第 4 章系统的软件设计104.1 单片机选型104.2 系统软件设计分析10第 5 章 MCU 系统集成调试135.1 PROTEUS 设计与仿真平台错误!未定义书签。

18传统开发流程对比错误!未定义书签。

第一章简介1.1 概述现代工业的电驱动一般要求部分或全部自动化，因此必须与各种控制元件组成的自动控制系统相联动，而电驱动可视为自动电驱动系统的简称。

在这个系统中，生产机械可以自动控制。

随着现代电力电子技术和计算机技术的发展以及现代控制理论的应用，自动电驱动正朝着计算机控制的生产过程自动化方向发展。

以实现高速、高质量、高效率的生产。

在大多数集成自动化系统中，自动化电力牵引系统仍然是不可或缺的组成部分。

利用单片机控制直流电机调速系统设计一、本文概述随着现代工业技术的快速发展，直流电机调速系统在众多领域，如自动化生产线、航空航天、电动汽车等中得到了广泛应用。

为了满足日益增长的精确控制和高效节能需求，开发稳定可靠的直流电机调速系统显得至关重要。

单片机作为一种集成度高、功耗低、价格适中的微控制器，被广泛应用于各种控制系统。

因此，研究利用单片机控制直流电机调速系统的设计，不仅具有理论价值，更具有实际应用意义。

本文旨在探讨基于单片机的直流电机调速系统设计的关键技术和实现方法。

文章将介绍直流电机调速系统的基本原理和常见控制方法，为后续设计提供理论基础。

文章将详细阐述单片机选型、硬件电路设计、软件编程等关键环节，并分析其中的技术难点和解决方案。

通过实际案例的分析和实验验证，评估所设计系统的性能，并提出改进和优化建议。

本文的研究内容不仅有助于推动单片机在直流电机调速领域的应用发展，也为相关领域的工程技术人员提供了有益的参考和借鉴。

二、直流电机基础知识直流电机是一种将直流电能转换为机械能的设备，其工作原理基于安培定律和电磁感应。

直流电机主要由定子和转子两部分组成。

定子包括铁心和励磁绕组，它的作用是产生一个恒定的磁场。

转子包括电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等部分，它的作用是在定子产生的磁场中受力而转动。

直流电机的转速可以通过改变电枢电压、改变电枢电流或改变磁场强度来实现。

其中，改变电枢电压是最常用的调速方法。

通过调整电压的大小，可以控制电机的转速，从而实现对直流电机的精确控制。

直流电机还具有启动性能好、调速范围广、控制精度高等优点，因此在许多领域得到了广泛应用。

在单片机控制直流电机调速系统中，我们需要了解直流电机的这些基础知识，以便更好地设计和实现调速控制算法。

还需要考虑电机的额定电压、额定电流、额定功率等参数，以确保电机在正常工作范围内运行。

还需要考虑电机的散热问题，以避免因过热而损坏电机。

因此，在设计和实现单片机控制直流电机调速系统时，我们必须充分了解直流电机的基础知识和相关参数，以确保系统的稳定性和可靠性。