直流电动机转速N的表达式为:N=U-IR/Kφ
由上式可得,直流电动机的转速操控办法可分为两类:调理励磁磁通的励磁操控办法和调理电枢电压的电枢操控办法。其间励磁操控办法在低速时受磁极饱满的约束,在高速时受换向火花和换向器结构强度的约束,并且励磁线圈电感较大,动态呼应较差,所以这种操控办法用得很少。现在,大多数运用场合都运用电枢操控办法。
对电动机的驱动离不开半导体功率器材。在对直流电动机电枢电压的操控和驱动中,对半导体器材的运用上又可分为两种办法:线性扩大驱动办法和开关驱动办法。
线性扩大驱动办法是使半导体功率器材作业在线性区。这种办法的长处是:操控原理简略,输出动摇小,线性好,对附近电路搅扰小;可是功率器材在线性区作业时因为发生热量会耗费大部分电功率,功率和散热问题严峻,因而这种办法只用于细小功率直流电动机的驱动。绝大多数直流电动机选用开关驱动办法。开关驱动办法是使半导体器材作业在开关状况,经过脉宽调制PWM来操控电动机电枢电压,完结调速。
在PWM调速时,占空比α是一个重要参数。以下3种办法都能够改动占空比的值。
(1)定宽调频法
这种办法是坚持t1不变,只改动t2,这样使周期T(或频率)也随之改动。
(2)调频调宽法
这种办法是坚持t2不变,只改动t1,这样使周期T(或频率)也随之改动。
(3)定频调宽法
这种办法是使周期T(或频率)坚持不变,而一起改动t1和t2。
前两种办法因为在调速时改动了操控脉冲的周期(或频率),当操控脉冲的频率与体系的固有频率挨近时,将会引起振动,因而这两种办法用得很少。现在,在直流电动机的操控中,首要运用定频调宽法。
直流电动机双极性驱动可逆PWM操控体系
双极性驱动则是指在一个PWM周期里,作为在电枢两头的脉冲电压是正负替换的。
双极性驱动电路有两种,一种称为T型,它由两个开关管组成,选用正负电源,相当于两个不可逆操控体系的组合。但因为T型双极性驱动中的开关管要接受较高的反向电压,因而只用在低压小功率直流电动机驱动。
另一种称为H型。
H型双极性驱动
1. 电动机操控电路模块
H桥电动机驱动电路的作业原理:
A:当单片机的P0.0脚输出高电平,而P0.1脚输出低电平时,经过光电耦合器后依然输出为高电平,使Q4管导通,此刻Q1也处于导通状况,但Q2管的基极的电位被强行拉低,Q2管处于截止状况。因为单片机的P0.1脚输出低电平,
Q8处于截止状况,而此刻Q7因为Q5的截止而处于导通状况,然后使电动机构成回路,电机正常作业。
B:同理可得,当P0.0脚输出低电平,而P0.1脚输出高电平时,三极管的状况与上述相反,电机相同处于正常作业状况。
C:当P0.0脚和P0.1一起为高电平或低电平,因为Q4与Q8和Q3与Q7的作业状况相同,一起处于导通或截止,使电机两断电位相同,无法使电机构成闭和回路,电机不作业,着便是所谓本规划所提及的刹车状况。
因为电路中在驱动功率管的发射极各添加了一个小电感,意图是为了使电机驱动电压愈加安稳,得到较为滑润的驱动电压,然后添加了刹车时动作的精确性,削减电机的在起动和中止的瞬间发生过大的电压对功率管的冲击,导致功率管的损坏。一起也提高了电机的刹车操控牢靠性和精确性,不至于因惯性而导致操控上发生较大的差错。
该桥的长处是电路的原理简略、易操控、功耗低带负载能力强、刹车的精度很高并且价格低廉。在驱动电路的操控信号输入断选用了光电阻隔技能,减小H桥电机驱动电路对单片机的搅扰,完结模仿电路与数字电路的阻隔。在单片机的合作下,经过PWM调理脉宽的办法,完结了对驱动电机的轻松调速,经过键盘的装备能够对体的参数进行修正,能够使电机习惯各种不同的作业状况,而完结智能操控的意图。正因为采纳了PWM该技能,使咱们完结基本要求的进程变得简略易行。
在电路中所采纳的功率管为中功率管,其间将驱动功率管规划为灵敏替换办法,能够依据实践驱动电路的需求,然后调整功率管的类型而不必另行更改电路,就能够满意电路操控的要求
2、软件模块部分
在速度操控方面,一般是能经过改动加在电机两头的电压来完结的,能够是接连改动(加直流电压),也能够是断续改动(加脉冲电压)。为了简略用,咱们选用了脉宽调速,脉宽的改动能够经过硬件或软件来完结。
计划一 硬件完结是经过改动振动电路中RC参数来调整充放电时刻。若用硬件电路来完结,在安稳性方面得不到确保。
计划三 用软件的作法是经过设置高电平及低电平的坚持时刻来到达PWM的脉宽调制意图。
就比较而言,软件调整量化目标更高、调整更牢靠、更便利、更精确。因而在规划时,常考虑计划二。
脉冲频率对电机起色也有影响,脉冲频率高接连性好,但带负载能力差,频率低则反之。经试验发现,脉冲频率在15━20HZ作用最佳。在本规划中选用了20HZ进行规划。
脉冲调速实质上是调理加在电机两头的平均功率,经过核算可发现电机的速度与脉宽成正比。
软件编程的考虑是设置脉宽这个变量。在P0.0,P0.1的输出操控信号来发生20HZ可调脉宽方波。
下面是51单片机的试验程序
#include 《 reg51.h 》
#include 《 intrins.h 》
sbit K1 =P1^4 ; //添加键
sbit K2 =P1^5 ; //削减键
sbit P00 =P0^1;
sbit BEEP =P3^7 ; //蜂鸣器
unsigned char PWM=0xe7; //赋初值
void Beep();
void delayms(unsigned char ms);
void delay(unsigned char t);
/*********************************************************/
void main()
{
P1=0xff;
TMOD=0x21 ;
TH0=0xff ; //50us延时常数
TL0=0xce ; //频率调理
TH1=PWM ; //脉宽调理
TL1=0 ;
EA=1;
ET0=1;
ET1=1;
TR0=1 ;
while(1)
{
do{
if(PWM!=0xff)
{PWM++ ;delayms(10);}
else Beep() ;
}
while(K1==0);
do{
if(PWM!=0xce)
{PWM– ;delayms(10);}
else Beep() ;
}
while(K2==0);
}
}
void TImer0() interrupt 1
{
TR1=0 ;
TH0=0xff ;
TL0=0xce ;
TH1=PWM ;
TR1=1 ;
P00=0 ; //发动输出
}
void TImer1() interrupt 3
{
TR1=0 ;
P00=1 ; //完毕输出
}
/*********************************************************/
//蜂鸣器子程序
/*********************************************************/
void Beep()
{
unsigned char i ;
for (i=0 ;i《100 ;i++)
{
delay(100) ;
BEEP=!BEEP ; //Beep取反
}
BEEP=1 ; //封闭蜂鸣器
delayms(100);
}
/*********************************************************/
// 延时子程序
/*********************************************************/
void delay(unsigned char t)
{
while(t–) ;
}
/*********************************************************/
// 延时子程序
/*********************************************************/
void delayms(unsigned char ms)
{
unsigned char i ;
while(ms–)
{
for(i = 0 ; i 《 120 ; i++) ;
}
}
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