直流电机控制---副本要点.ppt

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1、单片机直流电机总体设计概述：总体设计概述：单片机直流调速系统可实现对直流电动机的平滑调速以及正反转控制，本直流电机调速系统以单片机系统为依托，根据PWM调速的基本原理，以直流电机电枢上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为依据，实现对直流电动机的平滑调速，并通过单片机控制速度的变化。本组所研究的直流电机调速系统主要是由硬件和软件两大部分组成。硬件部分是前提，是整个系统执行的基础，它主要为软件提供程序运行的平台。而软件部分，是对硬件端口所体现的信号，加以采集、分析、处理，最终实现控制器所要实现的各项功能，达到控制器自动对电机速度的有效控制。系统四大部分1、测速、测速2、调速、调

2、速3、正反转、正反转4、驱动、驱动软件总体设计：软件总体设计：软件由1个主程序、1个中断子程序和1个PI控制算法子程序组成。主程序设计 主程序主程序是一个循环程序，其主要思路是，先设定好速度初始值，这个初始值与测速电路送来的值相比较得到一个误差值，然后用PI算法输出控制系数给PWM发生电路改变波形的占空比，进而控制电机的转速。其程序流程图如图所示。软件由1个主程序、1个中断子程序和1个PI控制算法子程序组成。主程序主程序是一个循环程序，其主要思路是由单片机P1口生数据送到PWM信号发生电路，然后用PI算法输出控制系数给PWM发生电路改变波形的占空比进而控制电机的转速。测速 （舒雷，伍盛江）（舒

3、雷，伍盛江）1，测速的目的2，测速发电机原理3，测速之后的数据处理1，测速的目的（硬件系统设计）本系统采用89C51控制输出数据，由PWM信号发生电路产生PWM信号，送到直流电机，直流电机通过测速电路测速电路，滤波电路，和A/D转换电路交数据重新送回单片机，进行PI运算，从而实现对电机速度和转向的控制，达到直流电机调速的目的。2，测速发电机测速发电机是一种测量转速的微型发电机，他把输入的机械转速机械转速变换为电压信号电压信号输出，并要求输出的电压信号与转速成正比，分为直流与交流两种。其绕组和磁路经过精确设计，输出电动势E和转速n成线性关系，即E=kn，其中k是常数。改变旋转方向时，输出电动势的

4、极性即相应改变。当被测机构与测速发电机同轴连接时，只要检测出输出电动势，即可以获得被测机构的转速，所以测速发电机又称速度传感器速度传感器。测速发电机广泛应用于各种速度或者位置控制系统，在自动控制系统中作为检测速度的元件，以调节电动机转速或者通过反馈来提高系统稳定性和精度。与测速传感器不同的是，传感器是将转速变换为频率频率，而测速发电机变换为电压信号。3,测速之后的数据处理3.1滤波电路经整流后的单向直流或单向脉动直流电，都是由强度不变的直流成分和一个以上的交流成分叠加形成的。为了使脉动直流电变得较为平稳，把其中的交流成分滤掉，叫做滤波滤波。滤波有电容滤波、电感滤波等。本系统中对直流电采用电容滤

5、波电容滤波的方式，使得直流电压变得更加平稳，调速更加精确。电路图如图2-15所示：图3-16 滤波电路3.2 A/D转换3.2.1 芯片选型 能够进行A/D转换的芯片很多，其中AD系列的有8位A/D转换器ADC0809、AD570、AD670、AD673、AD7574等，TLC系列的有TLC545等，其中较为常用的是ADC0809和TLC545，TLC545是美国TEXAS仪器公司新推出的一种开关电容结构逐次逼近式8位A/D转换器，具有19个模拟输入端。而ADC0809是采样频率为8位的、以逐次逼近原理进行模数转换的器件。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路

6、模拟输入信号中的一个进行A/D转换，具有地址锁存控制的8路模拟开关，应用单一的+5V电源，其模拟量输入电压的范围为0V-+5V，其对应的数字量输出为00H-FFH，转换时间为100s，无须调零或者调整满量程。因此本系统采用ADC0809作为A/D转换芯片。3.2.2 ADC0809的引脚及其功能ADC0809有28个引脚，其中IN0-IN7接8路模拟量输入。ALE是地址锁存允许，、接基准电源，在精度要求不太高的情况下，供电电源就可以作为基准电源。START是芯片的启动引脚，其上脉冲的下降沿起动一次新的A/D转换。EOC是转换结束信号，可以用于向单片机申请中断或者供单片机查询。OE是输出允许端。

7、CLK是时钟端。DB0-DB7是数字量的输出。ADDA、ADDB、ADDC接地址线用以选定8路输入中的一路，引脚详见图2-16。调速 （江良玉，吴明娟）（江良玉，吴明娟）1，什么是PWM2，PWM发生电路3，功率放大驱动电路什么是什么是PWM?PWM?PWM（脉冲宽度调制）是通过控制固定电压的直流电源开关频率，改变负载两端的电压，从而达到控制要求的一种电压调整方法。优点：强的抗噪性，且有节约空间、比较经济等特点。模拟控制有以下缺陷：容易随时间漂移，会产生一些不必要的热损耗，以及对噪声敏感等。而在用了PWM技术后，避免了以上的缺陷，实现了用数字方式来控制模拟信号，可以大幅度降低成本和功耗。应用：

8、电机调速、温度控制、压力控制等等。PWM的调速种类：1等脉宽PWM法 2随机PWM 3SPWM法 4等面积法 5硬件调制法 6软件生成法7自然采样法8规则采样法本次设计中主要采用等面积法。本次设计中主要采用等面积法。等面积法？等面积法？用同样数量的等幅而不等宽的矩形脉冲序列代替正弦波，然后计算各脉冲的宽度和间隔，并把这些数据存于微机中，通过查表的方式生成PWM信号控制开关器件的通断，以达到预期的目的。1.首先应根据实际的情况，确定需要输出的PWM频率范围，然后根据需要PWM的频率范围确定定时/计数器的工作方式。2.PWM频率的计算公式为：PWM频率=系统时钟频率/（分频系数*（1+计数器上限值

9、）PWMPWM发生电路？发生电路？思路：使其输出周期一定的、但占空比不同的信号，即可产生PWM波形，进而可以调节电机的转速。由测速模块返回的信号与设定值进行比较，单片机通过比较信号从相应IO口中输出相应的PWM波形。硬件实现：在本系统内，采用了两片4位数值比较器4585和一片12位串行计数器4040组成了PWM信号发生电路。主要芯片：数值比较器4585、串行计数器4040、IR2110。功率放大驱动电路功率放大驱动电路芯片：IR2110特点：双通道高压，高速；成本低，易于调试。引脚图如下图所示：PWMPWM电机调速流程图电机调速流程图 控制方式：控制方式：闭环控制闭环控制直流电机的正反转直流电

10、机的正反转 （赵尚钧，汪扬帆赵尚钧，汪扬帆）直流电机的简介：通过本学期对电机原理及拖动的学习，对于控制直流电机的正反转我们已然有了大致的了解，如图一，我们可以通过改变励磁绕组上的励磁电流的方向或者改变电枢电流来实现直流电机的换向，也就是正反转。图一系统主电路系统主电路 从上面的原理可以看出，产生高压侧门极驱动电压的前提是低压侧必须有开关的动作，在高压侧截止期间低压侧必须导通，才能够给自举电容提供充电的通路。因此在这个电路中，Q1、Q4或者Q2、Q3是不可能持续、不间断的导通的。我们可以采取双PWM信号来控制直流电机的正反转。将IC1的HIN端与IC2的LIN端相连，而把IC1的LIN端与IC2

11、的HIN端相连，这样就使得两片芯片所输出的信号恰好相反。驱动 （伍昊华，姜修翔伍昊华，姜修翔）1，直流电动机PWM调速的基本原理2，直流H桥桥基本原理3，直流电机驱动电路设计直流电动机直流电动机PWMPWM调速的基本原理调速的基本原理可控开关S以固定的周期重复地接通和断开，当开关S接通时，直流供电电源U通过开关S施加到直流电机两端，电机在电源作用下转动，同时电机电枢电感储存能量；当开关S断开时，供电电源停止向电动机提供能量，但此时电枢电感所储存的能量将通过续流二极管VD使电机电枢电流继续维持，电枢电流仍然产生电磁转矩使得电机继续旋转。开关S重复动作时，在电机电枢两端就形成了一系列的电压脉冲波形

12、为占空比通过调节的闭合，就能控制平均电压的大小因此也就能控制转速直流直流H H桥桥基本原理桥桥基本原理当开关Q1与Q4闭合时，负载电流从电源由A流向B，此时负载端A点相对于B点是正电位，电机两端承受正向电压。反之，当开关Q2与Q3闭合时，开关Q1与Q4断开，此时，负载电流从电源U由B流向A，负载端B点相对于A点是正电位，电机两端承受反向电压。、R1和C1则组成放电回路.、R4为过流采样电阻：开关Q1与Q4由控制逻辑来同步工作*：续流电容直流电机驱动电路设计直流电机驱动电路设计1：自举功能：电容和自举二极管的工作，总能保证待驱动功率器件的栅极与源极之间的电压为1020V，即能驱动该功率器件正常工作。2：详解自举：低电平为Vcc,高电平为Vin+Vcc。自举电容选取0.1,1uF并联直流电机驱动电路设计直流电机驱动电路设计2外围芯片选择=1、原件选择：（1）c2,c4为自举电容（2）R2,R3为栅极驱动电阻（3）D1为自举二极管2、IR2112死区特性继电器保护电路继电器保护电路