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基于单片机的直流电机调速系统的设计 基于单片机的直流电机调速系统的设计

格式:word 上传:2022-06-24 19:26:58

《基于单片机的直流电机调速系统的设计》修改意见稿

1、“.....达到了较好的控制性能,而且成本低廉。脉宽调制本质上是种电压调速,它结合其他元件改变电机电枢在定周期内的导通时间,调节电机两端的平均电压,达到调节电机速度的目的。采用脉宽调制控制电机电枢的通断与串电阻调节法相比,减少了电能在电阻中的损耗,能够节约能源。在硬件电路的搭建上,般采用闭环控制方式。冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同。控制技术就是以该结论为理论基础,使输出端得到系列幅值相等而宽度不相等的脉冲,用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形。按定的规则对各脉冲的宽度进行调制,既可改变逆变电路输出电压的大小,也可改变输出频率。脉宽调制调速法突破传统的串电阻调速,节省了电能。本文就是利用这种控制方式来改变电压的占空比实现直流电机速度的控制。文中采用了专门的芯片组成了信号的发生系统,通过运算放大器来驱动电机。利用组鼠标用的红外对管测得电机速度......”

2、“.....把电压信号输入给转换芯片最后反馈给单片机,在内部进行运算,输出控制量完成闭环控制,实现电机的调速控制。基于单片机的直流电机调速系统的设计第二章单片机简介单片机概述单片微型计算机简称为单片机,又称为微型控制器,是微型计算机的个重要分支,自年代问世以来,以及其高的性能价格,受到人们的重视和关注,应用很广,发展也很快。单片机体积小,重量轻,抗干扰能力强,环境要求不高,价格低廉,可靠性高,灵活性好,开发较为容易。由于单片机的硬件结构与指令系统的功能都是按工业控制要求而设计的,常用在工业的检测控制装置中,因而也称为微控制器或嵌入式控制器。公司单片机是目前应用最广品种最多的单片机。在年代初又推出了系列的高性能的位单片机。制造工艺的单片机都采用引脚的直插封装方式,制造工艺为的芯片除采用封装方式外,还采用方型封装工艺。其中方型封装的芯片有只引脚,但其中只引脚......”

3、“.....除有特殊说明以外,所述内容皆适用于芯片。在单片机的条引脚中有条专用于主电源的引脚,条外接晶体的引脚,条控制或与其它电源复用的引脚,条输入输出引脚。单片机按照其用途可分为通用型和专用型两大类。通用型单片机是把可开发资源如口全部提供给使用者。专用型单片机其硬件结构和指令是按照个特定用途而设计的。通常,单片机由单块集成电路芯片构成,内部包含有计算机的基本功能部件中央处理器存储器和接口电路等。因此,单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合,便可成为个单片机控制系统。单片机经过代的发展,目前单片机正朝着高性能和多品种方向发展,它们的功能在增强,内部资源在增多,引角的多功能化,以及低电压底功耗。如果将位单片机的推出作为起点,那么单片机的发展历史大致可以分为以下几个阶段第阶段单片机的探索阶段。以公司的为代表。的推出是在工控领域的探索......”

4、“.....这就是的诞生年代,单片机词即由此而来。第二阶段单片机的完善阶段。公司在基础上推出了完善的典型的单片机系列。它在以下几个方面奠定了典型的通用总线型单片机体系结构。第三阶段位单片机的巩固发展及位单片机的推出阶段,也是单片机向微控制器发展的阶段。公司推出的系列单片机,将些用于测控系统的模数转换器程序运行监视器脉宽调制器等纳入片中,体现了单片机的微控制器特征。第四阶段微控制器的全面发展阶段。随着单片机在各个领域全面深入地发展和应用,出现了高速大寻址范围强运算能力的位位位通用型单片机,以及小型廉价的专用型单片机。目前,单片机正朝着高性能和多品种方向发展,今后单片机的发展趋势将是进步向着化低功耗化低电压化低噪声与高可靠性大容量化高性能化小容量低价格化外围电路内装化和串行扩展技术。随着半导体集成工艺的不断发展,单片机的集成度将更高体积将更小和功能将更强......”

5、“.....各引脚功能输出,通过第二输出功能线输出特定的内含信号,在输入方面,即可以通过缓冲器读入引脚信号,还可以通过替代输入功能读入片内的特定第二功能信号。由于输出信号锁存并且有双重功能,故端口为静态双功能端口。其结构如图所示。图口的结构图基于单片机的直流电机调速系统的设计第三章系统硬件电路设计总体方案设计本文采用单片机为控制核心,配以键盘和位数码管显示,通过转换电路对驱动电路进行电压采集和速度采集,并实现过压保护和速度显示。单片机的最大优点表现在引脚少功能强可直接带负载具有低耗能工作方式,较简便地实现掉电保护外围配置简单提高了整机的可靠性并且具有较强的抗干扰性。极大地提高了抵御外界的电磁干扰和本机控制电路的电磁干扰的能力。由于受单片机口的限制......”

6、“.....系统工作原理图如图所示。给定输出图系统工作原理图由图可知,如果电机始终接通电源时,电机转速最大为,占空比为则电机的平均速度为,可见只要改变占空比,就可以得到不同的电机速度,从而达到调速的目的,严格地讲,平均速度与占空比并不是严格的线性关系,在般的应用中,可将其近似看成线性关系,如图所示。图电枢电压占空比和平均电压的关系图单片机控制直流电机转速测量及变送转换转换显示基于单片机的直流电机调速系统的设计直流电机的工作原理和调速方法直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应的交变电动势,靠换向器配合电刷的换向作用,使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。感应电动势的方向按右手定则确定磁感线指向手心,大拇指指向导体运动方向,其他四指的指向就是导体中感应电动势的方向。导体受力的方向用左手定则确定。这对电磁力形成了作用于电枢个力矩,这个力矩在旋转电机里称为电磁转矩......”

7、“.....企图使电枢逆时针方向转动。如果此电磁转矩能够克服电枢上的阻转矩例如由摩擦引起的阻转矩以及其它负载转矩,电枢就能按逆时针方向旋转起来。由图所示,电枢电压为,电枢电流为,电枢回路总电阻为,电机常数,励磁磁通量是。那么根据方程电机转速,其中,对于极对数为,匝数为,电枢支路数为的电机来说电机常数,意味着电机确定后,该值是不变的。而在中,由于仅为绕组电阻,导致非常小,所以。由此可见我们改变电枢电压时,转速即可随之改变。图直流电机原理图直流电动机的定子通常有励磁绕阻,当励磁绕阻通以直流电流时产生磁场。转子又称电枢,它的作用是产生电磁转矩和电势,实现机电能量的变换。当电枢旋转时,电枢绕阻中将产生交变感应电动势,通过换向器的作用,流经电机电刷上的电流为直流电,忽略电感时......”

8、“.....可以使直流电动机在很宽范围内实现无级调速。例如在机组供电调速系统中,只要改变发电机的励磁电流场,便可改变发电机的输出电压,从而改变电动机的转速。在不同的电枢电压下,其机械特性都是条直线,因此,当连续改变电枢电压时,其机械特性便是簇完全平行的直线。由于电动机既可以工作在电动机状态,也可以工作在发电机状态,所以改变发电机励磁电流方向,就可以使系统很方便地工作在任意四个象限。采用晶闸管供电的直流调速系统,其特性方程式为式中当磁通恒定时电动机的电势常数,理想空载整流电压基于单片机的直流电机调速系统的设计整流电流的平均值电枢回路总的等效电阻但是当延迟角很大,而且负载电流很小时,电流断续作用显著,如果此时仍采用上述近似处理,其误差就很大......”

9、“.....把断续区的曲线近似地用条具有很大等效电阻的直线来代替。此直线与横轴的交角为,则变电枢电压调速是可调速直流传动系统应用最广泛的种调速方法。在这种调速方法中,由于电动机在任何转速下磁通和等效电阻都不变,只是改变电动机的供电电压,因而在额定电流下,如果不考虑低速通风恶化的影响也就是说假定电动机是强迫通风或为封闭的自冷式,则不论在高速还是低速下,电动机都能输出额定转矩,故称这种调速方法为恒定转矩调速,这是它的个极为重要的特点。如果采用反馈控制系统,调速范围可达,甚至更大。调压调速法具有平滑度高能耗少精度高等优点,在工业生产中广泛使用,其中应用更为广泛。脉宽调速利用个固定的频率来控制电源的接通或断开,并通过改变个周期内接通和断开时间的长短,即改变直流电机电枢上电压的占空比来改变平均电压的大小,从而控制电动机的转速,因此,又被称为开关驱动装置......”

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