您好,欢迎来到易配在线!登录 注册 经销商|联系我们|综合搜索
皮尔磁Pilz富怡汉德保HAMDERBURG福禄克Fluke欧瑞传动EURA富士电机Fuji Electric邦飞利Bonfiglioli邦纳BANNER倍加福PEPPERL+FUCHS

工业生产中直流电机调速与测速系统设计详解

2014/12/1 15:27:03              

1 引言

直流电机是工业生产中常用的驱动设备,具有良好的起动、制动性能。早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础,采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成。控制系统的硬件部分复杂、功能单一,调试困难。本方案采用单片机控制系统,使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成,为直流电机的控制提供了更大的灵活性,并使系统能达到更高的性能。

2.调速和测速系统的主体电路设计

整个系统由输入电路、PWM调制、测速电路、驱动电路、控制部分及显示等部分组成,PWM调制选用AT89S51单片机通过软件实现频率和占空比的调节。

2.1 直流电机调速的设计方案

驱动电路用光耦隔离保护电路,控制部分由单片机和外围电路组成,实现各种控制要求,外围电路主要完成对输入信号的采集、操作、对速度进行控制,显示部分采用四位共阳数码管。系统方框图如图1所示。

硬件方面以STC89C51单片机为核心,与复位电路、晶振电路、驱动电路,测速电路,键盘和LED显示模块构成最小系统。软件上通过用C51语言编程产生PWM脉冲信号的输出、键盘、LED显示器的数据传输。通过键盘调节速度档位给定值,实现按给定值跟踪,在LED显示器上显示,最后再由单片机输出PWM脉冲信号,通过测速电路把转速反馈给CPU并且通过CPU把转速显示在LED显示器上,从而达到想要设定的转速。

2.2 显示电路设计

LED采用动态显示方式,通过四位数码管显示电机的实际转速,方便系统的监控,系统用四位共阳数码管、采用9012三极管开关电路驱动、控制数码管的显示。

2.3 复位电路

单片机复位电路就好比电脑的重启部分,当单片机系统在运行中,按下复位按钮内部的程序自动从头开始执行。复位电路采用上电自动复位和手动复位两种方式,C3、R21、S1组成复位电路。

2.4 时钟电路

系统的时钟电路设计是采用的内部方式,即利用芯片内部的振荡电路。AT89系列单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。外接晶体谐振器以及电容C1和C2构成并联谐振电路,接在放大器的反馈回路中。

3.直流电机驱动电路设计

从单片机直接输出的控制信号无法直接驱动12V直流电机,目前大多采用H桥式驱动,为便于制作,驱动模块采用光电耦合器对控制电路和主电路进行隔离,达到保护作用。U3输出PWM控制信号通过三极管反相驱动电机,实现电机的调速。驱动电路图如图3所示。

4.测速电路设计

测速模块由U型光电开关、转盘及外围电路组成,电机转动时带动转盘转动,转盘上附有八个小孔,当转盘转动一周产生八个脉冲信号,由此可以把电机转动的物理量转换成变化的脉冲信号,经Q5开关驱动输送到单片机外部中断P3.3进行计数,实现对电机速度的监测。测速电路如图4所示。

设计中应用了比较常见的光电测速方法来实现,其具体做法是将电机轴上固定一圆盘,在测速模块中U型光耦。通过转盘上八个圆孔,产生脉冲信号。电动机转到孔处时,发光二极管通过缝隙将光照射到光敏三极管上,三极管导通,反之三极管截止。

U型光电开关与转盘的安装如图5所示:把转盘固定在电动机的转轴上,安装U型光耦,把光耦插入转盘上,用螺丝固定,转盘边要安装在U型光电开关的槽中间。

5.调速和测速系统的软件设计

系统软件采用C51语言开发,模块化设计。定时器中断工作在16位计数方式,实现数码管显示、PWM控制。外部中断采用负边沿触发,实现电机转速的测量。程序流程图如图6。

6.小结

基于单片机控制直流电机的测速与调速系统设计方案,是将输入的信号通过单片机转换后输出控制信号通过驱动电路调节直流电动机的转速,并且能实时监控直流电动机的速度。由于采用的是PWM控制技术可以达到高精度的速度控制。测速采用光电开关,轻松实现速度的检测,为此,方案中所设计的直流电机的测速与调速系统具有速度输入、检测、显示、脉宽调制、电机驱动等主要电路,便于对电机速度进行控制与显示。

  • 喜欢 ( 0 )
  • 不喜欢 ( 0 )

网友评论

(查看全部0条评论)

您好 ,喜欢这篇文章吗?  

您还未登录,登录后才可发表评论,请立即登录注册

站点地图| 会员服务| 关于网站| 招聘信息| 法律声明| 联系我们| 友情链接

邮箱:1010196856@qq.com 客服热线:0571-88802870(工作时间:周一至周五8:30至17:30)
Copyright@2014-2016 www.epiol.com All Rights Reserved 版权所有:杭州锐联工业科技有限公司   浙ICP备13025252号-2   公安机关互联网站安全 浙公网安备33010502003191号

微信扫一扫


技术咨询