直流电机转速、电流检测及其显示

直流电机参数_范文直流电机是一种常用的旋转电机，其原理是利用直流电流经过电枢和电枢磁场产生转矩，实现电能转化为机械能。

直流电机常用于家庭电器、工业设备、交通工具、船舶等领域。

直流电机的主要参数包括电压（V）、电流（I）、功率（P）、转速（N），以及负载扭矩（T）等。

1.电压（V）：直流电机的工作电压通常是提前确定的，例如12V或24V等。

电压是直流电机正常运转所必需的电能供应。

2.电流（I）：直流电机的工作电流也是提前确定的，通常电机的额定电流就是在额定负载下所消耗的电流。

电流与电机的功率直接相关，功率越大，所消耗的电流也越大。

3.功率（P）：直流电机的功率与电机的额定电流和额定电压有关，可以通过功率公式P=V*I计算得出，功率表征直流电机产生机械能的能力。

功率越大，电机的输出扭矩也越大。

4. 转速（N）：直流电机的转速是指电机旋转一周所用的时间，通常以每分钟转数（rpm）来表示。

转速与电压和负载有关，一般情况下，电机的额定转速是在额定电压下仅承受额定负载时的转速。

5.负载扭矩（T）：直流电机的负载扭矩是指电机产生的转矩大小，也可以理解为电机旋转产生的力矩。

负载扭矩是通过电机的电枢磁场和电流计算得出的，通常使用牛顿米（Nm）来表示。

在实际应用中，直流电机的参数还包括效率、启动力矩、起动电流、保护等级等。

1.效率（η）：直流电机的效率表示电机在将输入电能转化为机械能时的能量损耗情况。

效率越高，电机的能量利用率越高。

2.启动力矩（Ts）：直流电机启动力矩是指电机在正常运行前所需的扭矩大小。

启动力矩与电机的转速直接相关，需要根据负载的要求选择适当的电机启动力矩。

3.起动电流（Is）：直流电机起动电流是指电机在启动时所需的电流大小。

起动电流通常会比额定电流大，启动电流过大可能会影响电路的稳定性。

4. 保护等级（IP等级）：直流电机在设计和制造时会考虑保护等级，用来保护电机免受外部灰尘、水分等侵害。

保护等级通常以IP（Ingress Protection）标准来表示，IP等级由两个数字组成，第一个数字表示防尘等级，第二个数字表示防水等级。

直流电机电流检测电路的设计作者：王振亚来源：《电子技术与软件工程》2017年第04期摘要本设计选用飞思卡尔的32位微控制器MK60DN512（简称K60）为核心控制模块，用IR2104和NMOS搭建H桥电机驱动电路，使用LTC6102直接监视和测量电机电流。

该电路可以准确测量电路电流并将电流转换成电压，可实现电压的放大，调节和测量。

经实验分析，该电路结构简单，易于实现，适合小功率电机驱动电路的电流检测。

【关键词】MK60DN512 H桥电机驱动电路 LTC6102 电流检测随着对直流电机控制精度的提高，直流电机的电流检测成为双闭环控制和检测电机工作状态的重要因素。

目前，比较流行的电流检测方法有功率管检测、并联电流镜检测和串联电阻检测这三种。

功率管检测受温度影响较大，并联电流镜检测电路复杂，响应时间较慢，串联电阻检测的精度高，电路简单。

本设计采用超精准的LTC6102电流检测放大器可把误差降低到毫安级，同时降低了检测电阻，减少了功耗。

1 设计原理本设计采用飞思卡尔的微控制器产生20Khz的PWM的脉冲来控制电机驱动电路驱动电机，调节PWM脉冲的占空比可实现电动机的调速。

回路中串联一个采样电阻，回路中电流和采样电阻两端的电压成正比，用LTC6102把采样电阻两端的电压比较放大，再使用K60的模数转换（ADC）模块把电压信号转换成数字信号进行数据处理。

直流电机在不同转速或负载的情况下电流不同，直流电机采样电流可与转速实现双闭环控制，提高电机的控制精度，可实时监测电机扭矩和功率等信息。

2 电路设计2.1 控制单元本电路采用飞思卡尔k60系列的32位单片机MK60DN512作为核心控制器，K60外设丰富，主频可达100Mhz，使用k60的FTM模块产生20KHZ的PWM脉冲，为提高精度使用K60的16位的ADC模块采集采样电阻放大的电压。

采集的电压再经过计算得到电流。

2.2 电机驱动电路电机驱动电路使用N沟道MOSFET和专用栅极驱动芯片设计，N沟道MOSFET选用IR 公司TO-252 封装的IRLR7843，IRLR7843具有极低的导通电阻RDS=3.3mΩ，耐压值可达30V，电流可达161A，使用四个IRLR7843可构成H桥驱动电路，实现电机正反转。

北京信息科技大学测控综合实践课程设计报告题目：基于光电传感器的直流电机转速测量系统设计学院：仪器科学与光电工程学院专业：测控技术与仪器学生姓名：摘要摘要基于单片机的转速测量方法较多，本次设计主要针对于光电传感器测量直流电机转速的原理进行简单介绍，并说明它是如何对电机转速进行测量的。

通过实验得到结果并进行了数据分析。

本次设计应用了STC89C52RC单片机，采用光电传感器测量电机转速的方法，其中硬件系统包括脉冲信号的产生模块、脉冲信号的处理模块和转速的显示模块三个模块，采用C语言编程，结果表明该方法具有简单、精度高、稳定性好的优点。

关键词：直流电机；单片机；PWM调节；光电传感器Abstract目录摘要 (I)第一章概述 (1)1.1 课设目标 (1)1.2 内容 (1)第二章系统设计原理 (2)2.1 STC89C52单片机介绍 (2)2.2 STC89C52定时计数器 (4)2.3 STC89C52中断控制 (6)2.4 光电传感器 (6)2.5 数码管介绍 (7)第三章硬件系统设计 (10)3.1测速信号采集及其处理 (10)3.2 单片机处理电路设计 (11)3.3 显示电路 (12)3.4 PWM驱动电路 (13)第四章软件设计 (14)4.1语言选用 (14)4.2程序设计流程图 (14)4.3原程序代码 (15)第五章数据分析 (19)总结 (20)附件 (21)参考文献 (23)第一章概述在工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合，例如在发动机、电动机、卷扬机、机床主轴等旋转设备的试验、运转和控制中，常需要分时或连续测量和显示其转速及瞬时转速。

目前国内外测量电机转速的方法有很多，按照不同的理论方法，先后产生过模拟测速法(如离心式转速表、用电机转矩或者电机电枢电动势计算所得)、同步测速法(如机械式或闪光式频闪测速仪)以及计数测速法。

计数测速法又可分为机械式定时计数法和电子式定时计数法。

计算机控制技术综合性设计实验实验课程：直流电机转速控制实验设计报告学生姓名：学生姓名：学生姓名：学生姓名：指导教师：牛国臣实验时间：年月日直流电机转速控制实验设计报告一、实验目的：1.掌握电机的工作原理。

2.掌握直流电机驱动控制技术。

3.掌握增量式编码器位置反馈原理。

4.熟悉单片机硬件电路设计及编程。

5.实现直流电机的转速控制。

二、实验内容：已知某一直流永磁有刷伺服电机参数如下：设计直流电机转速控制系统。

要求：表1 直流伺服电机参数1.分析并建立电机的数学模型，分别得出在连续控制系统和离散控制系统中对应的传递函数；2.基于MATLAB软件对直流电机进行仿真，并通过PID控制器的参数整定对直流电机进行闭环控制，3.设计直流电机控制硬件电路，主要包括主控模块、电机驱动模块、编码器反馈模块、通信模块、电源模块、显示模块等。

4.对各模块进行单元调试，设计数字PID控制器，并基于A VR单片机编制程序，进行系统联调。

5.最终完成直流电机控制硬件平台的设计、搭建及软件调试，要求有速度设置、显示功能，速度控制误差在1%以内，具有与上位机通讯的接口，能通过上位机方便进行参数设置、速度控制等操作。

三、 实验步骤：1、建立电机的数学模型，得出控制统的传递函数；由直流电机得来的三个方程：n k dt di Li R s u E m m ++=)( i k T M m =f L m T dtdw J T T ++= 、 进行拉式变换得：)()()()(s n k s LSI s I R s U E m m ++=)(s I k T M m =f L m T s JS T T +Ω+=)(带入数据在进行z 变换得: 521039.19252.01394.0459.1)(-⨯+-+=z z z z G 2、.基于MATLAB 软件对直流电机进行仿真（1）连续系统阶跃响应程序为：>> num=[1]num =1>> den=[0.0000000542,0.00061,0.0468]den =0.0000 0.0006 0.0468>> G=tf(num,den)Transfer function:1----------------------------------5.42e-008 s^2 + 0.00061 s + 0.0468>> step(G)>> Gz=c2d(G,0.01,'zoh')Transfer function:11.43 z + 0.06868-----------------z^2 - 0.4618 zSampling time: 0.01>> step(Gz)阶跃响应曲线如图1所示：图1 阶跃响应曲线（2）离散系统的单位阶跃响应程序如下：>> num=[52.756.913];>> den=[1 -0.8009 0.0005123];>> sys=[num,den,0.001];>> dstep(num,den,100)离散系统的阶跃响应曲线如图2所示（T=1ms）：图2 离散系统的阶跃响应曲线（3）PID参数整定1）设D(z)=错误！未找到引用源。

转速电流双闭环直流调速系统设计一、引言直流调速系统是控制直流电机转速的一种常用方法。

在实际应用中，为了提高系统性能，通常采用双闭环控制结构，即转速环和电流环。

转速环用于控制电机转速，电流环用于控制电机电流。

本文将对转速、电流双闭环直流调速系统进行详细设计。

二、转速环设计转速环的主要功能是通过控制电机的转矩来实现对转速的精确控制。

转速环设计步骤如下：1.系统建模：根据电机的特性曲线和转矩方程，建立电机数学模型。

通常采用转速-电压模型，即Tm=Kt*Ua-Kv*w。

2.设计转速环控制器：选择适当的控制器类型和参数，比如PID控制器。

根据电机数学模型，可以使用根轨迹法、频域法等进行控制器参数设计。

确定控制器增益Kp、Ki和Kd。

3.闭环仿真：使用仿真软件，进行闭环仿真，验证控制器的性能。

4.实际系统调试：将设计好的转速环控制器实施到实际系统中，进行调试和优化。

根据实际情况对控制器参数进行微调。

三、电流环设计电流环的主要功能是控制电机的电流，以确保电机输出的转矩能够满足转速环的要求。

电流环设计步骤如下：1.系统建模：根据电机的特性曲线和电流方程，建立电机数学模型。

通常采用电流-电压模型，即Ia=(Ua-R*Ia-Ke*w)/L。

2.设计电流环控制器：选择适当的控制器类型和参数，比如PID控制器。

根据电机数学模型，可以使用根轨迹法、频域法等进行控制器参数设计。

确定控制器增益Kp、Ki和Kd。

3.闭环仿真：使用仿真软件，进行闭环仿真，验证控制器的性能。

4.实际系统调试：将设计好的电流环控制器实施到实际系统中，进行调试和优化。

根据实际情况对控制器参数进行微调。

四、双闭环控制系统设计在转速环和电流环都设计好的基础上，将两个闭环控制器连接起来，形成双闭环控制系统。

具体步骤如下：1.控制系统结构设计：将电流环置于转速环的前端，形成串级控制结构。

2.系统建模：将转速环和电流环的数学模型进行串联，建立双闭环控制系统的数学模型。

直流电机电流和转速的关系直流电机是一种将电能转化为机械能的设备。

在直流电机中，电流和转速之间存在着密切的关系。

本文将从理论和实验两方面探讨直流电机电流和转速的关系。

理论上，直流电机的转速与电流之间存在着线性关系。

根据欧姆定律，我们知道电流与电压成正比，而直流电机的转矩与电流成正比。

转速是由转矩和负载之间的关系决定的。

因此，可以得出结论，直流电机的转速与电流成正比。

在实验中，我们可以通过改变电流来观察直流电机的转速变化。

首先，我们需要准备一个直流电源和一个直流电机。

将直流电机与电源连接，调节电源的电压，改变电流大小。

然后，使用转速计测量直流电机的转速。

记录每个电流下的转速数值，并绘制成图表。

在进行实验时，我们发现随着电流的增加，直流电机的转速也随之增加。

这进一步验证了电流与转速之间的线性关系。

当电流增大时，直流电机产生的转矩也增大，从而使转速增加。

这是因为电流的增加导致电机中的磁场增强，进而增加了转矩的大小。

然而，需要注意的是，直流电机的转速与电流之间的关系并非线性关系。

在一定范围内，电流和转速呈线性关系，但当电流达到一定值后，转速将趋于饱和，不再随电流的增加而线性增加。

这是由于直流电机的设计和工作原理所决定的。

除了电流，直流电机的转速还受到其他因素的影响，如电机的负载、电机的设计参数等。

负载的增加会增加电机的转矩需求，从而降低转速。

而电机的设计参数，如电机的磁场强度、绕组结构等，也会对转速产生影响。

总结起来，直流电机的转速与电流之间存在着一定的关系。

在一定范围内，电流与转速呈线性关系。

然而，这种关系受到其他因素的影响，如负载和电机的设计参数。

因此，在实际应用中，我们需要综合考虑这些因素，以获得所需的转速。

直流电机的电流和转速关系是研究和应用直流电机的重要基础，对于电机控制和性能优化具有重要意义。

直流电机转速的PWM控制测速王鹏辉姬玉燕摘要本设计采用PWM的控制原理来完成对直流电机的正转、反转以及其加速、减速过程的控制，在此过程中是通过单片机的定时器加上中断的方式产生不同时长的高低电压脉冲信号来完成。

并通过霍尔传感器对直流电机的转速进行测定，最后将实时测定的转速数值1602液晶屏上。

关键词：PWM控制直流电机霍尔传感器 1602液晶显示屏 L298驱动一、设计目的：了解直流电机工作原理，掌握用单片机来控制直流电机系统的硬件设计方法，熟悉直流电机驱动程序的设计与调试，能够熟练应用PWM方法来控制直流电机的正反转和加减速，提高单片机应用系统设计和调试水平。

1.1系统方案提出和论证转速测量的方案选择,一般要考虑传感器的结构、安装以及测速范围与环境条件等方面的适用性;再就是二次仪表的要求,除了显示以外还有控制、通讯和远传方面的要求。

本说明书中给出两种转速测量方案，经过我和伙伴查资料、构思和自己的设计，总体电路我们有两套设计方案，部分重要模块也考虑了其它设计方法，经过分析，从实现难度、熟悉程度、器件用量等方面综合考虑，我们才最终选择了一个方案。

下面就看一下我们对两套设计方案的简要说明。

1.2 方案一：霍尔传感器测量方案霍尔传感器是利用霍尔效应进行工作的？其核心元件是根据霍尔效应原理制成的霍尔元件。

本文介绍一种泵驱动轴的转速采用霍尔转速传感器测量。

霍尔转速传感器的结构原理图如图3.1, 霍尔转速传感器的接线图如图3.2 。

传感器的定子上有2 个互相垂直的绕组A 和B, 在绕组的中心线上粘有霍尔片HA 和HB ,转子为永久磁钢,霍尔元件HA 和HB 的激励电机分别与绕组A 和B 相连,它们的霍尔电极串联后作为传感器的输出。

图3.1 霍尔转速传感器的结构原理图方案霍尔转速传感器的接线图缺点：采用霍尔传感器在信号采样的时候，会出现采样不精确，因为它是靠磁性感应才采集脉冲的，使用时间长了会出现磁性变小，影响脉冲的采样精度。

他励直流电动机机械特性的测定实验报告实验报告：直流电动机机械特性的测定引言：直流电动机是一种常见的电动机类型，广泛应用于工业生产中。

机械特性是指电动机在不同负载条件下的转速、转矩和功率之间的关系。

通过测定直流电动机的机械特性，可以了解电动机在不同负载下的性能指标，为电动机的选择和应用提供参考。

实验目的：1.测定直流电动机的转速-负载特性曲线；2.测定直流电动机的转速-电机电枢电流特性曲线；3.测定直流电动机的效率。

实验原理：1.转速-负载特性曲线实验原理：通过改变电动机的负载，测量不同负载下的转速和转矩，并计算功率，得到转速-负载特性曲线。

2.转速-电机电枢电流特性曲线实验原理：通过改变电动机的电枢电流，测量不同电流下的转速和转矩，并计算功率，得到转速-电机电枢电流特性曲线。

3.效率测定原理：根据直流电动机的输入功率（电源电压×电机电枢电流）和输出功率（机械功率），计算出直流电动机的效率。

实验步骤：1.测定转速-负载特性曲线：（1）将电动机空载转动，通过转速计测量电动机的空载转速；（2）依次添加不同的负载，分别测量旋钮开度、载荷质量、电机输出转矩；（3）根据测得的数据，计算负载对应的转速和功率；（4）绘制转速-负载特性曲线。

2.测定转速-电机电枢电流特性曲线：（1）设置电动机的负载为一定值，将旋钮开度调至合适位置；（2）改变电动机电枢电流的大小，使用电流表测量电枢电流；（3）测量电动机的转速和转矩；（4）根据测得的数据，计算电枢电流对应的转速和功率；（5）绘制转速-电机电枢电流特性曲线。

3.测定效率：（1）选择一个转速和负载，测量相应的电机电枢电流、输入功率和输出功率；（2）根据测得的数据，计算出效率。

实验结果和数据处理：1.转速-负载特性曲线：[插入转速-负载特性曲线图]2.转速-电机电枢电流特性曲线：[插入转速-电机电枢电流特性曲线图]3.效率测定：根据测得的数据计算得到效率为XX%。

直流无刷无感电机测试结果及结果分析
5.1 H_PWM_L_PWM的波形
直流无刷电机的驱动波形有很多种方式可以选择，比如：PWM_ON调制、ON_PWM调制、H_PWM_L_ON调制、H_ON_L_PWM调制、H_PWM_L_PWM调制。

我选用的是H_PWM_L_PWM调制方式[9]，图23是六路PWM的其中两路，其他的几路基本都一样，用来控制直流无刷电机的顺利运转。

图23 H_PWM_L_PWM波形
5.2端电压对地波形
图24是电机对地的电压波形，和原理的很接近，也算理想。

图24 端电压对地波形
5.3位置检测波形
电机的位置检测波形图如下所示，它是通过模拟中性点[10]得到的，经过光耦隔离输入到单片机的霍尔接口，通过判断单片机接口的电平来驱动电机的旋转步伐，单片机接口电平如表2所示。

图25为位置检测的波形虽然有点毛刺，但经过单片机内部的软件滤波，仍然能够好的识别电机转子的位置，并进行电机的换相。

图25 位置检测波形
表 2 位置检测电平
5.4电流波形
直流无刷电机刚启动时的电流非常大，此时容易烧坏电机，因此要加保护电路，驱动电路也要有足够的电流驱动能力，否则电机转不起来。

示波器观察的波形如何下图26所示，符合电机启动的原理电流波形[11]。

图26 电流波形图
5.5实物图
图27是动手焊的电路板，是直流无刷电机的驱动电路板，驱动电路用的集成模块IPM构成。

该电路很好的实现了无刷电机的启动、停止及转速控制能功能。

达到了预期效果。

图27 实物图。

直流电动机运行状态的判别依据一、引言直流电动机作为一种常见的电机，在工业自动化、交通运输、家用电器等领域有着广泛的应用。

在直流电动机的运行过程中，对其运行状态的判别是保障电动机安全、稳定运行的关键。

因此，研究直流电动机运行状态的判别依据具有重要的实际意义。

二、直流电动机的运行状态直流电动机的运行状态可以根据其工作电流、工作电压、负载转矩以及转速等参数进行分类。

通常情况下，直流电动机的运行状态可以分为以下三种：1.启动状态：当直流电动机接通电源后，电枢电流从零开始逐渐增大，转速从零开始逐渐增加，直到达到稳定运行状态为止。

此时电动机处于启动状态。

2.运行状态：当直流电动机的转速达到稳定值后，电动机进入运行状态。

在此状态下，电动机的电枢电流、转速和负载转矩等参数保持相对稳定。

3.制动状态：当直流电动机的电源被切断后，由于惯性作用，电动机的转速会逐渐降低，最终停止转动。

此时电动机处于制动状态。

三、判别依据要准确判别直流电动机的运行状态，需要综合考虑以下几个方面：1.工作电流：工作电流是判别直流电动机运行状态的重要参数之一。

在启动状态下，工作电流会从零逐渐增大；在运行状态下，工作电流会保持相对稳定；在制动状态下，工作电流会逐渐减小。

因此，通过监测工作电流的变化可以有效地判别直流电动机的运行状态。

2.工作电压：工作电压也是判别直流电动机运行状态的参数之一。

在启动状态下，随着电枢电流的增大，工作电压会逐渐降低；在运行状态下，工作电压会保持相对稳定；在制动状态下，工作电压会逐渐升高。

因此，通过监测工作电压的变化也可以有效地判别直流电动机的运行状态。

3.负载转矩：负载转矩是判别直流电动机运行状态的另一个重要参数。

在启动状态下，负载转矩会逐渐增大；在运行状态下，负载转矩会保持相对稳定；在制动状态下，负载转矩会逐渐减小。

因此，通过监测负载转矩的变化也可以有效地判别直流电动机的运行状态。

4.转速：转速是判别直流电动机运行状态的又一重要参数。

电机运转剩余电流检测方法
电机运转剩余电流检测方法是指通过测量电机的剩余电流来评估电机的工作状态和电气性能的一种方法。

电机运转时，由于绕组和铁芯之间的电磁作用，会产生一定的剩余电流。

这个剩余电流的大小和方向可以反映电机的电气性能和故障状态。

以下是一些常见的电机运转剩余电流检测方法：
1.直流剩余电流检测：通过测量电机绕组中的直流剩余电流来评估电机的电
气性能。

当电机正常工作时，绕组中的剩余电流较小；当电机出现匝间短路、绝缘损坏等故障时，剩余电流会增大。

直流剩余电流检测方法简单、可靠，适用于大多数电机。

2.交流剩余电流检测：通过测量电机绕组中的交流剩余电流来评估电机的电
气性能。

交流剩余电流是由于电机运行时绕组中的电流与磁场相互作用而产生的。

交流剩余电流检测方法需要使用特殊的交流钳形电流表或传感器，适用于旋转电机。

3.漏电电流检测：通过测量电机绕组与外壳之间的漏电电流来评估电机的电
气性能。

漏电电流是由于电机绕组绝缘性能下降或损坏而产生的。

漏电电流检测方法需要将测量表计与电机外壳连接，适用于带有外壳的电机。

总之，电机运转剩余电流检测方法是一种评估电机电气性能和故障状态的有效手段。

通过测量电机的剩余电流，可以及时发现电机的潜在故障和问题，并采取相应的措施进行维护和检修，确保电机的安全、稳定运行。

晶闸管-直流调速系统参数和环节特性的测定晶闸管-直流调速系统是一种广泛应用于工业生产和家庭生活中的电力控制系统。

它可以实现电机的速度调节和转矩控制，具有功率输出大、效率高、控制精度高等优点。

为了保证系统的正常工作，需要对其参数和环节特性进行测定。

一、系统参数测定1.负载特性测定直流电动机的负载特性是指在一定转速下，电动机所承受的负载变化情况。

测定负载特性可以确定电机最大输出转矩和转速范围，在调试和设计系统时非常重要。

方法是在恒定的电源电压下，改变电动机的负载，记录电机的转速和输出电流，绘制出电流—负载特性曲线。

2.电机特性参数测定晶闸管的特性参数包括导通压降、阻断电流、阻断电压等。

这些参数决定了晶闸管的工作稳定性和可靠性。

测定方法是在恒定电源电压下，改变晶闸管的控制角度和负载电流，记录晶闸管的电压和电流变化情况，绘制出电压—电流特性曲线，并计算出各参数。

二、环节特性测定1.直流电机转速测量直流电机的转速测量方法有机械式和电子式两种。

机械式测量方法是通过负载轴上的速度计测量电机转速，但其精度较低。

电子式测量方法利用霍尔元件或光电传感器检测旋转轴上的标志物，通过计算时间差得出转速，精度较高。

2.晶闸管控制角度测定晶闸管的控制角度是指晶闸管导通的角度，决定了电机的输出功率。

测定方法是通过信号发生器和示波器调节晶闸管的触发信号和工作状态，记录电路波形并计算控制角度。

电机的电流测量是直流调速系统中非常重要的环节，指示了电机的负载情况。

测量方法有磁通电流法、电阻电压法和电流传感器法等。

其中电流传感器法精度较高，可以实现远距离在线监测。

总之，对于晶闸管-直流调速系统而言，系统参数和环节特性的测定非常关键，可以保证系统的稳定性和可靠性。

因此，需要选用适当的仪器设备和测量方法，并定期进行检查和维护。

直流电机励磁电流和转速的关系1. 直流电机的基本知识大家好，今天咱们聊聊直流电机，尤其是它的励磁电流和转速之间的关系。

说到直流电机，首先得知道，它可不是随便哪个电机，咱们得好好捋一捋它的基本概念。

直流电机，顾名思义，就是用直流电来驱动的电机。

它的工作原理其实挺简单，就是把电能转化为机械能，转一转，搞点事情出来。

现在说说励磁电流，简单来说，励磁电流就是给电机的磁场“喂饭”的电流。

就像人需要吃饭才能有力气工作一样，电机也需要励磁电流来建立磁场，从而让它能够转动。

不过这可不是个小事儿，励磁电流的大小直接影响到电机的转速。

这就像是你吃得好，精力充沛，自然能跑得快；反之，吃得少了，动力不足，跑得慢。

2. 励磁电流和转速的关系2.1 励磁电流的增加接下来，咱们聊聊励磁电流增加的时候会发生什么。

一般来说，励磁电流越大，电机的磁场就越强，转速也就越高。

这就好比你参加马拉松，如果你平时锻炼得多，身体素质好，自然能跑得飞快，风驰电掣。

而如果你只是偶尔运动，那就很难跑出个好成绩。

电机也是如此，励磁电流给得多，磁力强，自然能转得快。

不过，事情可没有那么简单。

大家知道，直流电机的转速并不是无止境的。

当励磁电流不断增加时，转速最终会达到一个极限，这时候就像是人累了，跑不动了。

电机会因为过载而进入“休眠”，这也是需要注意的地方。

2.2 励磁电流的减少再来说说，当励磁电流减少的时候会发生什么。

想象一下，如果你一天三餐都吃得很少，精力自然不足，走路都没劲。

电机也是如此，励磁电流一减少，磁场变弱，转速也跟着掉。

你可能会发现，电机在低励磁电流下，转速慢得跟蜗牛似的，甚至会出现转不动的情况。

这时候，电机可能还会发出“呜呜”的声音，像是在抱怨：“给我点力气呀，我也想转！”所以说，励磁电流和转速之间的关系就像是一对老朋友，互相依赖，又互相制约。

3. 实际应用中的考虑3.1 应用场景好了，咱们现在来看看这些理论在实际生活中怎么运用。

比如说，电动汽车、风力发电机，都是在使用直流电机。

直流电机调速控制和测速系统设计摘要：直流型的电机得性能在电机结构中有着较好的优势，由于时代的持续进步，与直流电机相关的使用频率也变得更高。

然而，以往的直流电机工作性质与所面临得运转问题息息相关，怎样对转速进行合理管控就变成了直流电机发展和应用期间存在的困难。

而直流电机控制系统的产生，可以较好的处理该方面的情况，不仅能够增强直流电机的平稳程度和精准程度，还可以合理管控直流电机的运行速度，从而达到我国对相关设备的应用标准。

基于此，本文重点分析了直流电机调速控制的方式，进一步对测速系统进行设计，以供相关人员参考。

关键词：直流电机；调速控制；测速系统目前，直流发电机的应用非常广泛，在自动化装备领域中，其内蓄电池内部都配置有相应的直流发电机，保证在断电的情况下起到一定的发电机组的润滑作用。

而直流电动机在启动时，其所用的电流量会增大很多，造成一定的冲击力，这种冲击力会造成一定的影响，比如充电器出现损坏、短路等，这些故障的产生都会使得发电设备无法正常运转。

因此，为了解决我国在有关这方面的控制技术上存在的问题，需要对调速与测速系统进行控制与设计，以此来确保整个电机设备的稳定性与安全性。

1电机调速原理及其实现电机调速原理主要是指对电机两端所存在的电压进行数据上的更改，以此来完成对电机转速的调节工作，对于电机而言，当自身的电压方向出现改变，那么电机的旋转变化发生改变。

而PWM在调速原理方面则是以脉冲信号为主，利用脉冲信号的输出特性来进行传输，并改变原本存在于电机内部空间的脉冲信号，通过间接或速度按钮来完成有关电机电压的更改工作，从而来确保电机的转速能够因此发生改变。

在这一过程中，电机内部的脉冲占比越大，转速也就越慢。

整个电路主要是以H桥为主，为了确保整个驱动电机能够得到有效控制，将三极管进行单片机的引脚安装，将基极部分分别安装，从而来确保当电机处于运行状态时，能够利用垫片机来对其自身的转速内容进行控制。

当脉冲信号输送工作时，另一端会通过开展低电平的模式来进行应用，这时的直流电机会呈现为正转状态，反之亦然。

当今，自动化控制系统已经在各行各业得到了广泛的应用和发展，而直流驱动控制作为电气传动的主流在现代化生产中起着主要作用。

长期以来，直流电机因其转速调节比较灵活，方法简单，易于大范围平滑调速，控制性能好等特点，一直在传动领域占有统治地位。

它广泛应用于数控机床、工业机器人等工厂化设备中。

随着现代化生产规模的不断扩大，各个行业对直流电机的需求愈益增大，并对其性能提出了更高的要求。

为此，研究并制造高性能、高可靠性的直流电机控制系统有着十分重要的现实意义。

本设计通过PWM方式控制直流电机调速，采用了C语言来控制单片机产生PWM 信号，将信号输入L298N芯片驱动电机，通过改变输入电压的占空比，从而实现直流电机速度的控制。

论文针对所设计的控制方案对控制系统的软、硬件设计作了详细论述。

硬件部分先作了整体设计，然后介绍了以AT89S51单片机为核心的硬件构成，对调速电路、检测电路、显示电路等作了详细阐述；软件部分采用模块化设计思想，论述了软件的设计思想和方法；实现了对直流电机的快速启动和停止，电机转速的设置、调控和显示功能。

利用AT89S51芯片进行低成本直流电动机控制系统的设计，能够简化系统构成、降低系统成本、增强系统性能、满足更多应用场合的需要。

关键词：单片机；PWM；直流电机；转速控制1 / 44Nowadays, automatic control system has been widely used and greatly developed in all walks of life. As the dominant part of electric drive, direct current (DC) control plays an important role in modern production. For a long time, DC motors hold a dominant position in transmission field with the characteristics of more flexible and simple speed adjustment, smoothly timing in a large scale, and good control performance. DC motors are widely used in factory equipment of numerical control machine, industrial robot, etc. With the constant expansion of modern production, the demand for DC motors is increased and a higher request is put forward. Thus, it is of great practical significance to research and make a high performance and reliability DC motor control system.The design controls DC motors speed regulation through the method of PWM, uses C language to control the microcontroller and then generates PWM signals. It is to input the signals into L298N drive chip, by using the control method of changing the duty ratio of the input voltage, and then make the DC motor speed control come true.The paper makes a detailed discussion on software and hardware of controlling system on the basis of the designed control system. After a dissertation on the whole design of, hardware structure with AT89S51 microcontroller as the core is introduced, and then speed control circuit, detection circuit and display circuit are expounded. In the part of software, module idea is adopted, the design idea and method is discussed and setting, start, stop, controlling and display functions of the DC electrical motor rotation parameters are achieved. The design of using AT89S51 chip to do low cost DC electrical motor control system can simplify system structure, reduce system cost, enhance system performance and meet more application needs.Key words：microcontroller; PWM; DC electrical motor; speed control1 / 44目录引言 (1)1 总体方案设计 (1)1.1任务要求 (1)1.2 方案论证 (1)1.2.1电机调速控制模块的选择方案 (1)1.2.2电机测速模块的选择方案 (2)1.2.3电机转速显示模块的选择方案 (2)1.2.4控制器的选择方案 (3)1.3 总体方案选择 (3)2 硬件电路的设计 (4)2.1 AT89S51单片机最小系统电路 (4)2.1.1AT89S51单片机芯片简介 (4)2.1.2AT89S51的管脚排列 (4)2.1.3晶振电路 (5)2.1.4复位电路 (5)2.2 转速检测电路 (6)2.2.1霍尔元件3144简介 (7)2.2.2霍尔元件的使用注意事项 (7)2.2.3霍尔元件3144的电路设计 (7)2.3 数码管显示电路 (8)2.3.1数码管简介 (8)2 / 442.3.3数码管显示电路设计 (9)2.4 单片机ISP下载电路 (9)2.5 电机驱动电路 (10)2.5.1L298N芯片简介 (10)2.5.2驱动电路设计 (11)2.5.3保护电路设计 (12)3 电机调速设计 (12)3.1 PWM控制技术 (12)3.1.1PWM简介 (12)3.1.2PWM优点 (13)3.2 电机调速控制 (13)3.2.1调速原理 (13)3.2.2实现方法 (14)4 系统软件设计 (14)4.1 程序设计流程图 (14)4.2 单片机片内定时计数器介绍 (15)4.2.1定时计数器的结构 (15)4.2.2定时计数器的工作寄存器TMOD和TCON (15)4.3 片内中断系统简介 (16)4.3.1中断的概念 (16)4.3.2中断控制寄存器IE、IP (17)4.4 数码管显示程序的设计 (18)3 / 444.4.2转速显示实时更新的程序设计 (19)4.5 直流电机启动、停止程序的设计 (20)4.6 电机自动调速程序设计 (21)5 系统调试与数据测试 (23)5.1 系统调试 (23)5.1.1元件焊接与整板测试 (23)5.1.2系统软件调试 (24)5.2 系统实验 (24)5.2.1测试方法 (24)5.2.2测试结果分析 (24)6 结论 (25)谢辞 (26)参考文献 (27)附录 (28)附录一：系统原理图 (28)附录二：系统PCB (28)附录三：程序清单 (29)4 / 445 / 44引言直流电机的定义：将直流电能转换成机械能（直流电动机）或将机械能转换成直流电能（直流发电机）的旋转电机。

摘要在电气时代的今天，电动机在工农业生产与人们日常生活中都起着十分重要的作用。

直流电机作为最常见的一种电机，具有非常优秀的线性机械特性、较宽的调速范围、良好的起动性以及简单的控制电路等优点，因此在社会的各个领域中都得到了十分广泛的应用。

系统主要功能是：AT89C51单片机接受霍尔传感器传来的脉冲信号，单片机根据外部中断，以及内部定时器进行计数计算出电机转速送到LED并显示，外部装有蜂鸣器电路，在超速或低俗过低都会停止电动机，蜂鸣器发音，显示器不显示，从实用角度看，评价一个系统实用价值的重要标准，就是这个系统对社会生活和科技观念有多大的贡献。

本设计以单片机为核心设计一个电动机转速测定及数据显示控制系统，要求对转速范围在0-3000r/min的直流调速电动机进行测量并显示，转速数据显示精度要达到转速个位数，有转速高、低限报警提示。

本设计使用6V直流电机。

将霍尔传感器产生的脉冲信号输入到单片机外部中断0口，单片机工作在内部定时器工作方式0，对周期信号进行计数，调用计算公式计算出转速，调用显示程序在LED上，其主要内容是单片机部分主要完成电机转速的测量，LED显示部分主要是把转速显示出来，显示范围在0-3000r/min之间。

本设计主要研究直流电机的控制和测量方法，效率高，电路简单，使用也比较广泛，测速系统采用集成霍尔传感器敏感速率信号，具有频率响应快、抗干扰能力强等特点。

从而对电机的控制精度、响应速度以及节约能源等都具有重要意义。

关键词：单片机霍尔IC传感器 , DAC0832 直流电动机转速流程图A/D 和D/A转换器目录摘要 (2)第一章：引言 (5)第二章：系统功能分析 (7)2.1 系统功能概述 (7)2.2 系统要求及主要内容 (7)2.3 系统技术指标 (7)第三章：系统总体设计 (8)3.1 硬件电路设计思路 (8)3.2 软件设计思路 (9)第四章：硬件电路设计 (8)4.1 单片机描述 (12)4.1.1 AT89C51引脚及作用 (12)4.1.2 ULN2003引脚图及功能 (13)4.2 外围电路设计 (14)4.2.1时钟电路 (14)4.2.2复位电路 (14)4.2.3测速电路 (15)4.2.4报警电路 (16)4.2.5显示电路 (16)4.2.6 74HC573引脚图及功能 (18)第五章：软件电路设计 (20)第六章：系统调试 (23)6.1 硬件调试 (23)6.2 软件调试 (24)6.3 综合调试 (24)6.4 故障分析与解决方案 (24)6.4.1 故障出现情况 (24)6.4.2 解决方案 (25)第七章：结论 (30)参考文献 (31)致谢 (28)附录 (29)第一章引言电子技术的高速发展，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进入到一个新的阶段。