直流电机调速报告讲义.doc

直流电机驱动电路设计 摘要： 在自动控制中,计算机控制一直成为人们的关注焦点,但控制的实现还得借助电子控制器来实现,其中电机的驱动是一个最为普遍的问题。本文所给出的直流电机驱动电路相当直观,直流电机的驱动比较简单,既可通过继电器或功率晶体管驱动,也可利用可控硅或功率型MOS场效应管驱动。此课程设计目的在于驱动较大功率直流电动机，解决驱动电路发热，功率不足的问题。驱动目标在于能够实现直流电机的正反转，快慢调速，启动停止等。 关键词： 直流电机，正反转调速，MOS管，H桥，单片机 目录 一、引言 4 二、直流电机的优势及总体方案 4 三、功能模块 4 一、电源模块 6 二、控制模块 8 三、驱动模块 10 四、测试调试分析 11 一、程序及仿真 12 二、软件设计 14 五、参考文献 15 六、附录 16 1、pcb图 18 2、备用驱动程序 18 七、实验总结 19 第一章 引言 在电气传动领域中，随着各项技术水平的不断提高，使得传统工艺有了深层次的提高，对人类的生产与生活，产生了深刻且深远的影响，已经与我们息息相关。 由于直流电动机具有良好的起动、制动性能,适宜在大范围内平滑调速,因此在许多需要调速或快速正反向的电力拖动系统中得到了广泛的应用。而且,从控制的角度来看,直流调速还是交流调速，都用到拖动系统的基础。随着单片机技术的日新月异,使许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成,不但为直流电动机的控制提供了更大的灵活性,而且使系统能达到了更高的性能,从而大大节约了人力资源,降低了系统成本,有效地提高了工作效率。 单片机具有小巧灵活、成本低、易于产品化、可靠性好、适应温度范围宽、易扩展、控制功能强等优点，用单片机取代模拟电路作为电动机的控制器，使电路更简单，模拟电路为了实现控制逻辑需要许多电子元件,使电路复杂,使用单片机微处理器后,绝大多数控制逻辑可通过软件实现可以实现较复杂的控制,单片机有更强的逻辑功能,运算速度和精度高、有大容量的存储单元,因此有能力实现复杂的控制灵活性和适应性强,单片机的控制方式是由软件完成的,如果需要修改控制规律,一般不必改变系统的硬件电路,只需修改程序即可,在系统调试和升级时,可以不断尝试选择最优参数,非常方便无零点漂移,控制精度高、数字控制不会出现模拟电路中经常遇到的零点漂移问题,无论被控量的大小,都可以保证足够的控制精度可提供人机界面,多机联网工作等优点。所以在电气传动实时控制系统中受到重视和普遍应用。 第二章 系统的概述及总体方案 概述：电动机可以分为有换向器和无换向器的直流电动机两大类。直流电机在结构、价格、维护方面都比不上交流电动机，但是交流电动机的调速控制一直以来难以得到满意的解决方案，所以直流电机的良好控制特性得到了较为广泛的应用。 总结一下，直流电机具有以下较为明显的优势： 直流发电机的电势波形较好，对电磁干扰的影响小。 直流电动机的调速范围宽广，调速特性平滑。 直流电动机过载能力较强，拖动和制动转矩较大。 控制设备制作方便、价格低廉。 缺点是： 效率低、机械特性软。 存在换向器，因此制造复杂，需要维修和保养，并且价格较高。 直流电机的结构图如下 图1.1直流电机物理结构 整体方案 此电路设计采用mos管搭建H桥的办法驱动，mos管具有价格低廉，可驱动电机功率大的特点，mos管驱动芯片采用ir2104，控制系统使用AT89C51单片机。 第三章 功能模块 电源模块 图上为17.5V整流电路，C1 为整流滤波电容，它把整流后的脉动波形滤波为脉动纹波很小的直流电压，它的容量与负载有关，一般说，负载越重，C1的值要求越大，具体计算此处从略。  才 也为LM7805稳压集成电路所要求的，它用于稳定LM7805内部放大器的工作状态，同时改善电压调整的过渡响应。它的数值为生产厂家规定值，不得小于0.1微法，它的连接必须尽可能紧连LM7805的3脚和3脚。 上图为5V—12V开关稳压电路，图中R4为滑动变阻器，通过改变滑动变阻器来控制所需要的稳定电压。 LM2596开关电压调节器是降压型电源管理单片集成电路，能够输出3A的驱动电流，同时具有很好的线性和负载调节特性。固定输出版本有3.3V、5V、12V，可调版本可以输出小于37V的各种电压。 该器件内部集成频率补偿和固定频率发生器，开关频率为150KHz，与低频开关调节器相比较，可以使用更小规格的滤波元件。由于该器件只需4个外接元件，可以使用通用的标准电感，这更优化了LM2596的使用，极大地简化了开关电