❶ 直流电机调速的设计
一.电机调速模块.
我们的设计思路是先产生占空比可调的方波(方法有多种,一是用555构成多谐振荡器.二可以利用单片机产生PWM方波)+4功率器件构成的H桥电路,用以驱动直流电机转动.当然还许多驱动方案,比如三极管-电阻作栅极驱动\低压驱动电路的简易栅极驱动,还有可以直接用个MCU产生PWM外加一个MOS管驱动也可以.
1.1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。
考虑到以上的因素我们采用555多谐振荡器产生占空比可调的方波+4功率器件构成的H桥来驱动直流电机.电路图如下:
1.2、电机调速模块的电路图功能分析
555通过可调电阻可以实现占空比可调的方波,即组成占空比可调的多谐振荡器。
多谐振荡器实现占空比可调的方波的功能分析:
电源接通瞬间,电容C2上的初始电压为0,施密特触发器输出电压为U为高电平,与此同时由于集电极开路输出端(7脚)对地断开,电源通过R5、R7开始对电容C充电,电路进入暂稳态I状态。此后电路按下列四个阶段周而复始地循环,产生周期性的输出脉冲。
(1) 暂稳态I阶段,VCC通过R5。R7向电容C充电,电容C的电压Uc按指数上升,在UC高于2/3VCC之前,定时器暂时维持‘1’的状态,输出为高电位。
(2) 翻转I阶段,电容C继续充电,当Uc高于2/3VCC后,定时器翻转为‘0’的状态,输出为低电位。此时,集电极开路输出端(7脚)由对地断开变为导通。
(3) 暂稳态II阶段,电容C开始经历R7、R6对地(7脚)放电,Uc按照指数下降,在Uc低于1/3VCC之前,定时器依然维持‘0’的状态。输出为低电位。
(4) 翻转II阶段,电容C继续放电,当Uc低于1/3VCC后,定时器翻转为‘1’状态,输出为高电位。此时,集电极开路输出端(7脚)由对地导通变为对地断开。此后,振荡器又回复到暂稳态I状态。
(5) 可以通过调节R6的大小来调节定时器输出方波的占空比。
Uln2003芯片是16脚七路电机驱动芯片,这块芯片在这里可以看作是七非门芯片,作用是保证10脚和14脚的输出SINGLE1和SINGLE2的输出为一高一低。芯片中的二极管起到分流的作用。电路图的右部分的作用是通过调节电机的正转与反转来调节电机的转速,当SINGLE1为高 SINGLE2为低时,三极管Q2,Q3,Q5导通,Q1,Q4,Q6截止,电机1端通过Q5接地,Vcc通过Q2直接押在电机2端,此时电机2端电位高于1端,电机反转;当SINGLE1为低SINGLE2为高时,电机正转。当某一时刻占空比大于50%时,电机呈现正转加速或是反转减速状态;某一时刻占空比小于50%时,电机呈现正转减速或是反转加速状态。电机就是通过矩形波占空比的不同来调节转速的,电机呈现出来的转速是平均速度。
二.电机测速模块电路以及功能分析
我们的设计思路是利用光电隔离器件以及BCD计数器实现直流电机测速模块电路.利用电机转动时带动纸片遮挡光耦,使其发光二极管发出的红外光被其中的光敏三极管所接收,通过BCD计数器最后将在单位时间内转动的转数给显示出来.
电路图如下:
1.3、电机测速模块整个电路以及其他功能分析
1.3.1芯片功能分析
CD40192:
可预置BCD加/减计数器(双时钟) NSC\TI///J1J2J3J4是可以预设数字的输入,Q1Q2Q3Q4是加减计数的输出。C0是进位端接高位的UP(加计数器)。BO是借位端图上不接,为空脚。ENABLE是使能端。VSS接地,VCC接电源。DOWN是减计数器。
CD4511 BCD锁存、7段译码,驱动器:
//A、B、C、D分别接BCD加减计数器的输出端,锁存数字。再7段译码将其输出到数码管。
CD40106 六施密特触发器:
NSC\TI //输入信号为A,输出信号为A反,对输入的脉冲进行整形并取反,使高位计数器的加计数能够计数。
1.4、接受板子整个电路图功能分析
光电耦合器OPTOISO1,当其接受到光信号,LED放光,三极管饱和导通,晶体管Q1导通,因为电阻R3 为47K,大部分的电压分压在电阻上了,A为低电平。若没有接受到光的话,A为一高点平,这样在A端形成了一个负脉冲,再经过CD40106 六施密特触发器对脉冲进行整形并且取反,得到A的非为一正脉冲(指的是没有光的时候为低电平,有光信号的时候为高电平)。
经过六施密特触发器的脉冲信号再接到CD40192的UP端使BCD计数器件1为加计数器。又两个CD40192ENABLE是使能端一起接在enable信号上。
REST信号也相连一起通过按键S1接VCC高电平/通过R9 10K接地。这样只要按S1就可以实现REST重置清零。不按S1的就照常计数。
Enable使能信号的产生:是通过按键S1和555芯片以及相应的RC电路,实现一定时间的延时,也就是意味着一按S1,在定时T(由RC值确定)的时间内,计数器在计数,将光电耦合器接受到的恒定脉冲个人给计数,定时时间到的话就停止.这样的话可以将电机的速度给测出来.定时时间为0.5S~1.0S.
驱动CD40192工作,我们对照图2来分析这个定时器的功能。 当一上电的时候, 3 (OUT)脚输出一个高电平,
❷ 有没有关于直流电机调速的设计与实现方面的资料
基于ARM的直流电机调速系统的设计与实现
作者:赵庆松 苏敏 来源于:微计算机信息
摘要:阐述了基于ARM的嵌入式智能小车系统中的直流电机调速子系统,此调速系统主要由S3C44B0X处理器和L298N电机驱动芯片构成,主要功能是驱动小车的两个车轮,调节小车的行驶速度和方向。文中详细介绍了S3C44B0X处理器中的相关寄存器设置及工作方式,给出了系统硬件设计原理图和软件程序代码。
关键词:S3C44B0X; L298N; 嵌入式; 直流电机
引言
在智能小车的研制开发中,很重要的一部分就是智能小车要能根据周围障碍物的情况自主的调节行驶速度和行驶方向。本文中所设计的直流电机调速系统是智能小车的一个重要组成部分,直流电机调速系统主要由S3C44B0X处理器和电机驱动芯片L298N构成,主要功能是驱动小车的两个车轮,调节小车的行驶速,通过改变两个车轮的转速差调节行驶方向。
1 硬件设计
由ARM公司设计的采用RISC架构的ARM处理器性能强,功耗低,体积小,支持Thumb(16位)/ARM(32位)双指令集,指令执行速度快。目前ARM系列微处理器在32位RISC嵌入式产品中已经占据75%以上的市场份额。尤以ARM7TDMI系列应用最广,其性价比也是最高。
1.1 S3C44B0X简介
S3C44B0X是由Samsung公司推出的基于ARM7TDMI核的16/32位RISC处理器。此款处理器提供了丰富的通用的片上外设,大大减少了系统电路中除处理器以外的元器件配置。S3C44B0X具有6个16位定时器,每个定时器可以按照中断模式或DMA模式运行。定时器0,1,2,3,4具有PWM功能,定时器5是一个内部定时器。定时器0和1,2和3,4和5分别共享一个8位的预分频器(Prescaler),预分频值的范围为0—255,通过寄存器TCFG0设定这三个预分频器的值;定时器0,1,2,3还各拥有一个具有5个不同分频信号(1/2,1/4,1/8,1/16,1/32)的时钟分割器(Divider),定时器4和5则各具有一个包含4个分频信号(1/2,1/4,1/8,1/16)的时钟分割器。这6个定时器的分割值通过寄存器TCFG1设定。
定时器输入时钟频率=MCLK/Prescaler/Divider。其中MCLK=60MHz是系统的主频。
1.2 硬件实现
为提高系统效率、降低功耗,功放驱动电路采用基于双极型H桥型脉宽调制方式(PWM)的集成电路L298N。L298N是SGS公司的产品,内部包含二个H桥的高电压大电流桥式驱动器,接收标准TTL逻辑电平信号,可驱动46伏、2安培以下的电机,工作温度范围从-25度到130度。其内部的一个H桥原理图如图1所示。EnA是控制使能端,控制OUTl和OUT2之间电机的停转, IN1、IN2脚接入控制电平,控制OUTl和OUT2之间电机的转向。当使能端EnA有效,IN1为低电平IN2为高电平时,三极管2,3导通,1,4截止,电机反转。当IN1和IN2电平相同时,电机停转。表1是其使能引脚,输入引脚和输出引脚之间的逻辑关系。
图1. H桥原理图
表1.电机运行逻辑关系
另一个H桥的工作原理同上。由EnB控制OUT3和OUT4之间电机的停转,根据IN3、IN4脚的输入电平情况控制OUT3和OUT4之间电机的转向。
由于S3C44B0X本身就带有5个PWM输出口,直接输出控制信号到L298N即可,无须另加电路。系统原理框图如图2所示。系统中选用了工作在中断模式下的定时器1和2作为产生PWM的定时器。通过编程设定I/O口PE4和PE5作为定时器1,2输出PWM的端口,接入L298N的EnA和EnB端口,根据定时器1,2输出的PWM频率分别控制两个直流电机的转速。 PE6设定为输出端口连接IN1并通过一反向器连接IN2;同样,PE7也设为输出端口,接入IN3并经一个反向器接入IN4。通过接入反向器,IN1和IN2,IN3和IN4就不会同时处于高电平或低电平,即不会因为IN1和IN2,IN3和IN4电平相同而使电机停止转动。电机的停止操作可以通过调制脉冲宽度为0即占空比为0或者关闭定时器的使能位实现。这样只需一路信号PE6就可控制IN1和IN2的状态,PE7控制IN3和IN4的状态,从而使得系统的控制信号得到减少,在一定程度上简化了系统。为保证L298N驱动芯片正常工作,还要在其与直流电机之间加入四对续流二极管用以将电机中反向电动势产生的电流分流到地或电源正极,以免反向电动势对L298N产生损害。
❸ 100W直流电机控制电路这样设计可行吗
截留踪第w哈尔滨倥接
❹ 直流电机调速装置(蓄电池供电)系统设计
直流电机调速有两种方法,一种是可控硅调速,还一种是电阻降压调速。你要那一种。
❺ 我有个1000w的DC180V直流电机,想自己制作一个调速器来控制电机转速
电机的速度就是看定速,只有电流达到定速所需电流,再加电流速度也不会更快,只会更有劲
电机速度大小 取决于磁铁的感应面积 与 线圈跟到底感应的匝数 磁铁感应面积越大 速度就越慢 电机匝数越多 速度也就越慢 但是相对 扭力会很强 如果想增加转速又想增加扭力 只能增加电机的功率 就是 磁铁感应面很大 增加扭力 反电动势大 利用高电压来解决
❻ 直流电机用调速器调速,需要做什么保护电机100W 4000转 调速器12-48V
一般需要做以下保护:失磁,过流,温度,短路或者接地,堵转,超压,欠压。
❼ 求设计一个直流电动机的调速电路
首先得知道风扇的具体参数,没有参数怎么设计?起码早知道额定功率是多大吧!过载了容易烧,电流小了吧又带不动!想要改变电机转速就需要通过可调电阻来改变三极管的基极电流再改变集电极电流!这是最简单的调速方法!还有一种能耗更低的方法就是通过pwm输出,随便找个运放或555都可以做到!
❽ 怎么做一个最简单的直流电机调速
220V交流电,接交流电压调节器,经过二级管整流桥,就可以调速了
❾ 50-100W直流电机调速器
进行电压补偿
❿ 求最简单的直流电机调速电路图
你好:
——★1、直流他励电动机,可以使用可控硅调压的电路,实现调速的。
——★回2、因为直流他答励电动机有两个调压 “点” ,因此有两个方案:可控硅串联转子线圈调压、调速;及可控硅串联励磁绕组调压调速。
——★3、可控硅串联转子线圈调压、调速,可以向下(慢)调速,而可控硅串联励磁绕组调压调速则可以提高额定转速。
——★4、直流他励电动机采用可控硅串联励磁绕组来调速,应该采取一定的技术措施,防止发生 “飞车” 事故。