❶ 直流電機調速的設計
一.電機調速模塊.
我們的設計思路是先產生占空比可調的方波(方法有多種,一是用555構成多諧振盪器.二可以利用單片機產生PWM方波)+4功率器件構成的H橋電路,用以驅動直流電機轉動.當然還許多驅動方案,比如三極體-電阻作柵極驅動\低壓驅動電路的簡易柵極驅動,還有可以直接用個MCU產生PWM外加一個MOS管驅動也可以.
1.1直流電機驅動電路的設計目標
在直流電機驅動電路的設計中,主要考慮一下幾點:
1. 功能:電機是單向還是雙向轉動?需不需要調速?對於單向的電機驅動,只要用一個大功率三極體或場效應管或繼電器直接帶動電機即可,當電機需要雙向轉動時,可以使用由4個功率元件組成的H橋電路或者使用一個雙刀雙擲的繼電器。如果不需要調速,只要使用繼電器即可;但如果需要調速,可以使用三極體,場效應管等開關元件實現PWM(脈沖寬度調制)調速。
2. 性能:對於PWM調速的電機驅動電路,主要有以下性能指標。
1)輸出電流和電壓范圍,它決定著電路能驅動多大功率的電機。
2)效率,高的效率不僅意味著節省電源,也會減少驅動電路的發熱。要提高電路的效率,可以從保證功率器件的開關工作狀態和防止共態導通(H橋或推挽電路可能出現的一個問題,即兩個功率器件同時導通使電源短路)入手。
3)對控制輸入端的影響。功率電路對其輸入端應有良好的信號隔離,防止有高電壓大電流進入主控電路,這可以用高的輸入阻抗或者光電耦合器實現隔離。
4)對電源的影響。共態導通可以引起電源電壓的瞬間下降造成高頻電源污染;大的電流可能導致地線電位浮動。
5)可靠性。電機驅動電路應該盡可能做到,無論加上何種控制信號,何種無源負載,電路都是安全的。
考慮到以上的因素我們採用555多諧振盪器產生占空比可調的方波+4功率器件構成的H橋來驅動直流電機.電路圖如下:
1.2、電機調速模塊的電路圖功能分析
555通過可調電阻可以實現占空比可調的方波,即組成占空比可調的多諧振盪器。
多諧振盪器實現占空比可調的方波的功能分析:
電源接通瞬間,電容C2上的初始電壓為0,施密特觸發器輸出電壓為U為高電平,與此同時由於集電極開路輸出端(7腳)對地斷開,電源通過R5、R7開始對電容C充電,電路進入暫穩態I狀態。此後電路按下列四個階段周而復始地循環,產生周期性的輸出脈沖。
(1) 暫穩態I階段,VCC通過R5。R7向電容C充電,電容C的電壓Uc按指數上升,在UC高於2/3VCC之前,定時器暫時維持『1』的狀態,輸出為高電位。
(2) 翻轉I階段,電容C繼續充電,當Uc高於2/3VCC後,定時器翻轉為『0』的狀態,輸出為低電位。此時,集電極開路輸出端(7腳)由對地斷開變為導通。
(3) 暫穩態II階段,電容C開始經歷R7、R6對地(7腳)放電,Uc按照指數下降,在Uc低於1/3VCC之前,定時器依然維持『0』的狀態。輸出為低電位。
(4) 翻轉II階段,電容C繼續放電,當Uc低於1/3VCC後,定時器翻轉為『1』狀態,輸出為高電位。此時,集電極開路輸出端(7腳)由對地導通變為對地斷開。此後,振盪器又回復到暫穩態I狀態。
(5) 可以通過調節R6的大小來調節定時器輸出方波的占空比。
Uln2003晶元是16腳七路電機驅動晶元,這塊晶元在這里可以看作是七非門晶元,作用是保證10腳和14腳的輸出SINGLE1和SINGLE2的輸出為一高一低。晶元中的二極體起到分流的作用。電路圖的右部分的作用是通過調節電機的正轉與反轉來調節電機的轉速,當SINGLE1為高 SINGLE2為低時,三極體Q2,Q3,Q5導通,Q1,Q4,Q6截止,電機1端通過Q5接地,Vcc通過Q2直接押在電機2端,此時電機2端電位高於1端,電機反轉;當SINGLE1為低SINGLE2為高時,電機正轉。當某一時刻占空比大於50%時,電機呈現正轉加速或是反轉減速狀態;某一時刻占空比小於50%時,電機呈現正轉減速或是反轉加速狀態。電機就是通過矩形波占空比的不同來調節轉速的,電機呈現出來的轉速是平均速度。
二.電機測速模塊電路以及功能分析
我們的設計思路是利用光電隔離器件以及BCD計數器實現直流電機測速模塊電路.利用電機轉動時帶動紙片遮擋光耦,使其發光二極體發出的紅外光被其中的光敏三極體所接收,通過BCD計數器最後將在單位時間內轉動的轉數給顯示出來.
電路圖如下:
1.3、電機測速模塊整個電路以及其他功能分析
1.3.1晶元功能分析
CD40192:
可預置BCD加/減計數器(雙時鍾) NSC\TI///J1J2J3J4是可以預設數字的輸入,Q1Q2Q3Q4是加減計數的輸出。C0是進位端接高位的UP(加計數器)。BO是借位端圖上不接,為空腳。ENABLE是使能端。VSS接地,VCC接電源。DOWN是減計數器。
CD4511 BCD鎖存、7段解碼,驅動器:
//A、B、C、D分別接BCD加減計數器的輸出端,鎖存數字。再7段解碼將其輸出到數碼管。
CD40106 六施密特觸發器:
NSC\TI //輸入信號為A,輸出信號為A反,對輸入的脈沖進行整形並取反,使高位計數器的加計數能夠計數。
1.4、接受板子整個電路圖功能分析
光電耦合器OPTOISO1,當其接受到光信號,LED放光,三極體飽和導通,晶體管Q1導通,因為電阻R3 為47K,大部分的電壓分壓在電阻上了,A為低電平。若沒有接受到光的話,A為一高點平,這樣在A端形成了一個負脈沖,再經過CD40106 六施密特觸發器對脈沖進行整形並且取反,得到A的非為一正脈沖(指的是沒有光的時候為低電平,有光信號的時候為高電平)。
經過六施密特觸發器的脈沖信號再接到CD40192的UP端使BCD計數器件1為加計數器。又兩個CD40192ENABLE是使能端一起接在enable信號上。
REST信號也相連一起通過按鍵S1接VCC高電平/通過R9 10K接地。這樣只要按S1就可以實現REST重置清零。不按S1的就照常計數。
Enable使能信號的產生:是通過按鍵S1和555晶元以及相應的RC電路,實現一定時間的延時,也就是意味著一按S1,在定時T(由RC值確定)的時間內,計數器在計數,將光電耦合器接受到的恆定脈沖個人給計數,定時時間到的話就停止.這樣的話可以將電機的速度給測出來.定時時間為0.5S~1.0S.
驅動CD40192工作,我們對照圖2來分析這個定時器的功能。 當一上電的時候, 3 (OUT)腳輸出一個高電平,
❷ 有沒有關於直流電機調速的設計與實現方面的資料
基於ARM的直流電機調速系統的設計與實現
作者:趙慶松 蘇敏 來源於:微計算機信息
摘要:闡述了基於ARM的嵌入式智能小車系統中的直流電機調速子系統,此調速系統主要由S3C44B0X處理器和L298N電機驅動晶元構成,主要功能是驅動小車的兩個車輪,調節小車的行駛速度和方向。文中詳細介紹了S3C44B0X處理器中的相關寄存器設置及工作方式,給出了系統硬體設計原理圖和軟體程序代碼。
關鍵詞:S3C44B0X; L298N; 嵌入式; 直流電機
引言
在智能小車的研製開發中,很重要的一部分就是智能小車要能根據周圍障礙物的情況自主的調節行駛速度和行駛方向。本文中所設計的直流電機調速系統是智能小車的一個重要組成部分,直流電機調速系統主要由S3C44B0X處理器和電機驅動晶元L298N構成,主要功能是驅動小車的兩個車輪,調節小車的行駛速,通過改變兩個車輪的轉速差調節行駛方向。
1 硬體設計
由ARM公司設計的採用RISC架構的ARM處理器性能強,功耗低,體積小,支持Thumb(16位)/ARM(32位)雙指令集,指令執行速度快。目前ARM系列微處理器在32位RISC嵌入式產品中已經占據75%以上的市場份額。尤以ARM7TDMI系列應用最廣,其性價比也是最高。
1.1 S3C44B0X簡介
S3C44B0X是由Samsung公司推出的基於ARM7TDMI核的16/32位RISC處理器。此款處理器提供了豐富的通用的片上外設,大大減少了系統電路中除處理器以外的元器件配置。S3C44B0X具有6個16位定時器,每個定時器可以按照中斷模式或DMA模式運行。定時器0,1,2,3,4具有PWM功能,定時器5是一個內部定時器。定時器0和1,2和3,4和5分別共享一個8位的預分頻器(Prescaler),預分頻值的范圍為0—255,通過寄存器TCFG0設定這三個預分頻器的值;定時器0,1,2,3還各擁有一個具有5個不同分頻信號(1/2,1/4,1/8,1/16,1/32)的時鍾分割器(Divider),定時器4和5則各具有一個包含4個分頻信號(1/2,1/4,1/8,1/16)的時鍾分割器。這6個定時器的分割值通過寄存器TCFG1設定。
定時器輸入時鍾頻率=MCLK/Prescaler/Divider。其中MCLK=60MHz是系統的主頻。
1.2 硬體實現
為提高系統效率、降低功耗,功放驅動電路採用基於雙極型H橋型脈寬調制方式(PWM)的集成電路L298N。L298N是SGS公司的產品,內部包含二個H橋的高電壓大電流橋式驅動器,接收標准TTL邏輯電平信號,可驅動46伏、2安培以下的電機,工作溫度范圍從-25度到130度。其內部的一個H橋原理圖如圖1所示。EnA是控制使能端,控制OUTl和OUT2之間電機的停轉, IN1、IN2腳接入控制電平,控制OUTl和OUT2之間電機的轉向。當使能端EnA有效,IN1為低電平IN2為高電平時,三極體2,3導通,1,4截止,電機反轉。當IN1和IN2電平相同時,電機停轉。表1是其使能引腳,輸入引腳和輸出引腳之間的邏輯關系。
圖1. H橋原理圖
表1.電機運行邏輯關系
另一個H橋的工作原理同上。由EnB控制OUT3和OUT4之間電機的停轉,根據IN3、IN4腳的輸入電平情況控制OUT3和OUT4之間電機的轉向。
由於S3C44B0X本身就帶有5個PWM輸出口,直接輸出控制信號到L298N即可,無須另加電路。系統原理框圖如圖2所示。系統中選用了工作在中斷模式下的定時器1和2作為產生PWM的定時器。通過編程設定I/O口PE4和PE5作為定時器1,2輸出PWM的埠,接入L298N的EnA和EnB埠,根據定時器1,2輸出的PWM頻率分別控制兩個直流電機的轉速。 PE6設定為輸出埠連接IN1並通過一反向器連接IN2;同樣,PE7也設為輸出埠,接入IN3並經一個反向器接入IN4。通過接入反向器,IN1和IN2,IN3和IN4就不會同時處於高電平或低電平,即不會因為IN1和IN2,IN3和IN4電平相同而使電機停止轉動。電機的停止操作可以通過調制脈沖寬度為0即占空比為0或者關閉定時器的使能位實現。這樣只需一路信號PE6就可控制IN1和IN2的狀態,PE7控制IN3和IN4的狀態,從而使得系統的控制信號得到減少,在一定程度上簡化了系統。為保證L298N驅動晶元正常工作,還要在其與直流電機之間加入四對續流二極體用以將電機中反向電動勢產生的電流分流到地或電源正極,以免反向電動勢對L298N產生損害。
❸ 100W直流電機控制電路這樣設計可行嗎
截留蹤第w哈爾濱倥接
❹ 直流電機調速裝置(蓄電池供電)系統設計
直流電機調速有兩種方法,一種是可控硅調速,還一種是電阻降壓調速。你要那一種。
❺ 我有個1000w的DC180V直流電機,想自己製作一個調速器來控制電機轉速
電機的速度就是看定速,只有電流達到定速所需電流,再加電流速度也不會更快,只會更有勁
電機速度大小 取決於磁鐵的感應面積 與 線圈跟到底感應的匝數 磁鐵感應面積越大 速度就越慢 電機匝數越多 速度也就越慢 但是相對 扭力會很強 如果想增加轉速又想增加扭力 只能增加電機的功率 就是 磁鐵感應面很大 增加扭力 反電動勢大 利用高電壓來解決
❻ 直流電機用調速器調速,需要做什麼保護電機100W 4000轉 調速器12-48V
一般需要做以下保護:失磁,過流,溫度,短路或者接地,堵轉,超壓,欠壓。
❼ 求設計一個直流電動機的調速電路
首先得知道風扇的具體參數,沒有參數怎麼設計?起碼早知道額定功率是多大吧!過載了容易燒,電流小了吧又帶不動!想要改變電機轉速就需要通過可調電阻來改變三極體的基極電流再改變集電極電流!這是最簡單的調速方法!還有一種能耗更低的方法就是通過pwm輸出,隨便找個運放或555都可以做到!
❽ 怎麼做一個最簡單的直流電機調速
220V交流電,接交流電壓調節器,經過二級管整流橋,就可以調速了
❾ 50-100W直流電機調速器
進行電壓補償
❿ 求最簡單的直流電機調速電路圖
你好:
——★1、直流他勵電動機,可以使用可控硅調壓的電路,實現調速的。
——★回2、因為直流他答勵電動機有兩個調壓 「點」 ,因此有兩個方案:可控硅串聯轉子線圈調壓、調速;及可控硅串聯勵磁繞組調壓調速。
——★3、可控硅串聯轉子線圈調壓、調速,可以向下(慢)調速,而可控硅串聯勵磁繞組調壓調速則可以提高額定轉速。
——★4、直流他勵電動機採用可控硅串聯勵磁繞組來調速,應該採取一定的技術措施,防止發生 「飛車」 事故。