文档介绍：前言
我国从20世纪60年代初试制成功第一只硅晶闸管以来,晶闸管直流调速系统也得到迅速的发展和广泛的应用。目前,晶闸管供电的直流调速系统在我国国民经济各部门得到广泛的应用。随着现代化步伐的加快,人们生活水平的不断提高,对自动化的需求也越来越高,直流电动机应用领域也不断扩大。例如,军事和宇航方面的雷达天线,火炮瞄准,惯性导航,卫星姿态,飞船光电池对太阳得跟踪等控制;工业方面的各种加工中心,专用加工设备,数控机床,工业机器人,塑料机械,印刷机械,绕线机,纺织机械,工业缝纫机,泵和压缩机等设备的控制;计算机外围设备和办公设备中的各种磁盘驱动器,各种光盘驱动器,绘图仪,扫描仪,打印机,传真机,复印机等设备的控制;音像设备和家用电器中的录音机,录像机,数码相机,洗衣机,冰箱,电扇等的控制。
为了推广直流电机在化工领域的使用,由于直流电机的功能已得到很大提高,因此更为人性化的设计势必在操作和显示方面。直流电机直流电动机调速控制一般采用模拟法,对电动机的简单控制应用比较多。简单控制是指对电动机进行启动,制动,正反转控制和顺序控制。这类控制容易实现,并可通单片机,直流电机驱动芯片和开关元件来实现,所以本课题采用此法。同时考虑到以前的直流电机只能通过数码管来进行简单地显示转速,且不能清楚的了解其转向,而LCD液晶显示器可以弥补这一点,并且还添加一些更为人性化的提示,这是以前的数码管所不能代替的,这必将是一个新的趋势。
1 系统论述
设计思路:
直流电机PWM控制系统的主要功能包括:直流电机的加速、减速以及电机的正转和反转,并且可以调整电机的转速,还可以方便的读出电机转速的大小,能够很方便的实现电机的智能控制。其间,还包括直流电机的直接清零、启动(置数)、暂停、连续功能。
该直流电机系统由以下电路模块组成:
振荡器和时钟电路:这部分电路主要由80C51单片机和一些电容、晶振组成。
设计输入部分:这一模块主要是利用带中断的独立式键盘来实现。
设计控制部分:主要由80C51单片机的外部中断扩展电路组成。
设计显示部分:包括液晶显示部分和LED数码显示部分。液晶显示部分由1602LCD液晶显示模块组成; LED数码显示部分由七段数码显示管组成。
直流电机PWM控制实现部分:主要由一些二极管、电机和L298直流电机驱动模块组成。
基本原理
主体电路:即直流电机PWM控制模块。这部分电路主要由80C51单片机的I/O端口、定时计数器、外部中断扩展等控制直流电机的加速、减速以及电机的正转和反转,并且可以调整电机的转速,还可以方便的读出电机转速的大小和了解电机的转向,能够很方便的实现电机的智能控制。其间,还包括直流电机的直接清零、启动(置数)、暂停、连续功能。其间是通过80C51单片机产生脉宽可调的脉冲信号并输入到L298驱动芯片来控制直流电机工作的。该直流电机PWM控制系统由以下电路模块组成:
设计输入部分:这一模块主要是利用带中断的独立式键盘来实现。
设计控制部分:主要由80C51单片机的外部中断扩展电路组成。
设计显示部分:包括液晶显示部分和LED数码显示部分。液晶显示部分由1602LCD液晶显示模块组成。
直流电机PWM控制实现部分:主要由一些二极管、电机和L298直流电机驱动模块组成。
总体设计框图
系统组成::
方案说明:直流电机PWM调速系统以AT89C2051单片机为控制核心,由命令输入模块
、LCD显示模块及电机驱动模块组成。采用带中断的独立式键盘作为命令的输入,单片机在程序控制下,定时不断给直流电机驱动芯片发送PWM波形,H型驱动电路完成电机正,反转控制;同时单片机不停的将从键盘读取的数据送到LCD显示模块去显示,从中不仅能读取其速度,而且能知晓其转向及一些温心提示。
图直流电机PWM调速方案
2 直流电机单元电路设计与分析
直流电机驱动模块
主要由一些二极管、电机和L298直流电机驱动模块(内含CMOSS管、三太门等)组成。现在介绍下直流电机的运行原理
直流电机类型
直流电机可按其结构、工作原理和用途等进行分类,其中根据直流电机的用途可分为以下几种:直流发电机(将机械能转化为直流电能)、直流电动机(将直流电能转化为机械能)、直流测速发电机(将机械信号转换为电信号)、直流伺服电动机(将控制信号转换为机械信号)。下面以直流电动机作为研究对象。
直流电机结构
直流电机由定子和转子两部分组成。在定子上装有磁极(电磁式直流电机磁极由绕在定子上的磁绕提供),其转子由硅钢片叠压而成,转子外圆有槽,槽内嵌有电枢绕组,绕组通过换向器和电刷引出,。
直流电动机结