直流电机PWM调速电路
PWM直流电机调速器的应用及接线方式
PWM直流电机调速器的应用及接线方式导语：工业直流电机调速、工业传送带调速、灯光照明调解、计算机电源散热、直流电扇等、得到广泛应用。
脉宽调制的全称为PulseWidthModulator、简称PWM、由于它的特殊性能、常被用于直流负载回路中、灯具调光或直流电动机调速、HW-1020型调速器、就是利用脉宽调制（PWM）原理制作的马达调速器、PWM调速器已经在：工业直流电机调速、工业传送带调速、灯光照明调解、计算机电源散热、直流电扇等、得到广泛应用。
HW-A-1020型（DC12v24v电压通用型）调速器、工作原理：是通过改变输出方波的占空比使负载上的平均电流功率从0-100％变化、从而改变负载、灯光亮度/电机速度。
利用脉宽调制（PWM）方式、实现调光/调速、它的优点是电源的能量功率、能得到充分利用、电路的效率高。
例如：当输出为50％的方波时，脉宽调制（PWM）电路输出能量功率也为50％，即几乎所有的能量都转换给负载。
而采用常见的电阻降压调速时，要使负载获得电源最大50％的功率，电源必须提供71％以上的输出功率，这其中21％消耗在电阻的压降及热耗上。
大布部分能量在电阻上被消耗掉了、剩下才是输出的能量、转换效率非常低。
此外HW-A-1020型调速因其采用开关方式热耗几乎不存在、HW-A-1020型调速在低速时扭矩非常大、因为调速器带有自动跟踪PWM、另外采用脉宽调制（PWM）方式、可以使负载在工作时得到几乎满电源电压、这样有利于克服电机内在的线圈电阻而使电机产生更大的力矩率。
PWM直流电机接线方式接线方式：HW-A-1020型调速器有三个接线端、具体接线方法请参考文字叙述如下（1）黑线：接直流电源负极或使用电瓶时接电瓶打铁，（2）红线：接直流电源正及或使用电瓶时接电瓶正极，（3）电机正极：接直流电源正极或使用电瓶时接电瓶正极，（4）蓝线：接直流电机负极使用说明：接线正确后、通电顺时针调节旋扭、这时可听见或感到调速开关内部有清脆的声音、这时证明内部开关已打开随着旋扭的角度不断的加大控制电机转速不断的加速、当把旋扭旋到底时电机的速度也达到最高速。
NE555简易直流电机PWM驱动电路的实现
NE555简易直流电机PWM驱动电路的实现NE555是一种常用的集成电路，可以实现各种定时和脉冲宽度调制(PWM)应用。
在直流电机驱动中，使用NE555可以实现简易的PWM调速效果。
本文将详细介绍如何使用NE555实现直流电机的PWM驱动电路，并对其原理进行解释。
一般来说，直流电机通常需要调节电压或者频率来改变其转速。
而PWM调速就是通过调节脉冲的高电平时间与低电平时间的比例来实现对电机的速度控制。
接下来，我们将详细分析NE555的工作原理及其在直流电机PWM驱动中的应用。
首先，我们来了解一下NE555的基本工作原理。
NE555是一种8引脚的集成电路，主要由比较器、RS触发器、输出驱动器以及电源电压稳压器等组成。
在PWM调速应用中，NE555的输入电压Vcc连接至电源正极，引脚2和引脚6接地，引脚5连接电源负极，引脚4连接至电位器PI，辅助引脚1和7置空或者接地。
NE555的主要工作模式有两种：单稳态触发和多谐振荡器。
在直流电机PWM驱动中，我们将使用NE555的多谐振荡器模式来实现PWM调速功能。
多谐振荡器模式下，NE555输出方波信号，其周期和占空比可以通过引脚2和引脚6之间的电压比例来控制。
当引脚2电压高于引脚6时，输出高电平；当引脚2电压低于引脚6时，输出低电平。
接下来，我们将详细讲解如何使用NE555来实现直流电机的PWM驱动电路。
首先，我们需要连接一个电位器来调节占空比。
将电位器PI的中间脚连接至引脚6，一边脚连接至引脚5，另一边脚连接至电源负极。
通过调节电位器的旋钮，可以改变引脚6的电压，从而控制占空比。
同时，为了保护NE555和直流电机，我们还需要连接一个MOS管或者晶体管来作为输出驱动器。
将驱动器的基极或者门极连接至NE555的输出引脚3，将驱动器的集电极或者漏极连接至直流电机的正极，将驱动器的发射极或者源极连接至电源负极。
在NE555的多谐振荡器模式下，我们需要选择一个合适的电容和电阻来设置输出的频率和占空比。
直流电动机的PWM调压调速原理
直流电动机的PWM调压调速原理
直流电动机的PWM调压调速是指通过调节脉宽调制（PWM）信号的占空比，控制直流电动机的电压和转速。
其原理是利用数字信号的高低电平与时间的对应关系，通过高电平和低电平的时间比例来控制脉冲信号的平均值，从而实现对电动机的调压和调速。
具体来说，PWM调压调速主要包括以下几个步骤：
1.信号发生器：使用微控制器或其他信号发生器产生一个固定频率的方波信号，通常频率为几千赫兹到几十千赫兹。
这个信号称为PWM基准信号。
2.调制器：通过控制占空比，将PWM基准信号转换为调制后的PWM信号。
占空比是指高电平持续的时间与一个周期的比值。
例如，占空比为50%的PWM信号表示高电平和低电平持续时间相等。
调制器可以是硬件电路或者软件控制的。
3.电压调节：将调制后的PWM信号经过滤波器平滑输出，形成电压调节信号。
滤波器通常使用低通滤波器，将PWM信号的高频成分滤除，得到平均电压。
4.转速控制：通过调节占空比，改变PWM信号的高电平时间，从而改变直流电动机的平均电压。
占空比越大，输出电压就越高；占空比越小，输出电压就越低。
5.转速反馈：为了实现闭环控制，通常需要通过传感器获取直流电动机的转速，并将转速信息反馈给调速控制器。
调速控制器会根据反馈信号与设定的转速进行比较，调节占空比控制电动机的转速。
总结起来，PWM调压调速原理就是通过调节PWM信号的占空比控制直流电动机的电压和转速。
通过改变占空比，可以改变PWM信号的高电平时间，从而改变电动机的平均电压和转速。
同时，结合转速反馈，可以实现封闭环控制，使电动机的转速能够与设定值保持一致。
直流电机调速的PWM实现方法
8
GND
地
9
VSS
逻辑控制地
10,12
Input 3 Input4
桥式电路B的控制端
13,14
Out3 Out4
桥式电路B的的输出端，接电机
－
NC
不接
将上面的PWM例程产生的波形作用于电机的使能端上，就可以实现电机的调速。至于方向的控制，只需两个IO接于控制端即可。
PWM控制的基本原理很早就已经提出，但是受电力电子器件发展水平的制约，在上世纪80年代以前一直未能实现。直到进入上世纪80年代，随着全控型电力电子器件的出现和迅速发展，PWM控制技术才真正得到应用。随着电力电子技术、微电子技术和自动控制技术的发展以及各种新的理论方法，如现代控制理论、非线性系统控制思想的应用，PWM控制技术获得了空前的发展。通俗的说PWM是采用数字量对模拟量进行合成的方法。
直流电机调速的PWM实现方法
PWM在控制中使用非常广泛，可以以数字量对模拟电路进行控制。这里对PWM的原理进行讲述，并举例说明PWM的重要应用。
1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱPWM简介
采样控制理论中有一个重要结论：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。PWM控制技术就是以该结论为理论基础，对半导体开关器件的导通和关断进行控制，使输出端得到一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。按一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。
直流电机pwm调速的续流二极管
直流电机是工业生产中常见的电机之一，它通常以PWM（脉宽调制）方式进行调速。
而在PWM调速过程中，续流二极管扮演了重要角色。
本文将从直流电机的工作原理、PWM调速原理、续流二极管的作用和选择等方面进行详细介绍。
一、直流电机的工作原理直流电机是一种将电能转换为机械能的装置，它的工作原理基于洛伦兹力和带电粒子在磁场中受力的规律。
当直流电流通过电机的线圈时，产生的磁场与永磁体或者电磁铁产生的磁场相互作用，从而使得电机的转子产生力矩，从而驱动机械装置运转。
二、PWM调速原理PWM调速是通过改变电机输入的脉冲宽度来控制电机的平均电压和平均电流，从而改变电机的转速。
具体实现上，PWM调速是将直流电源高频开关，使得电机在分时段内接收到占空比不同的电压脉冲，从而实现调速。
三、续流二极管的作用在PWM调速过程中，电机的正负半周各有一个脉冲开关管，分别为一组导通和一组关断。
当开关管关断时，直流电机线圈中的电流不能突然中断，否则会产生电感压降。
为了避免电感压降引起的反冲电压，需要在开关管关断时，让电流有一条回路可以继续流动，这就是续流二极管的作用。
四、续流二极管的选择续流二极管应具有较快的反向恢复时间，这样才能在开关管关断瞬间尽快导通，避免电感压降引起的反冲电压。
续流二极管的电流和电压等参数也需要根据具体的电机工作条件来选择。
五、总结直流电机的PWM调速是一种常见的调速方式，而续流二极管在PWM调速过程中的作用不可忽视。
正确选择合适的续流二极管，对电机的稳定性和性能有着重要影响。
希望本文对读者对直流电机的PWM 调速和续流二极管有所帮助。
六、续流二极管的工作原理续流二极管在PWM调速过程中，起到了保护开关管和电机的作用。
在电机线圈中的电流无法突然中断的情况下，如果没有合适的续流二极管，就会导致电感压降产生反冲电压，这样会对开关管和电机造成不良影响，甚至损坏设备。
续流二极管的工作原理主要是利用其具有的快速反向恢复时间和导通特性来形成一个回路，让电流有一条通路继续流动，从而避免反冲电压的产生。
PWM直流电机调速电路图原理
PWM直流电机调速电路图原理PWM直流电机调速电路图原理此电路首要由U1（LM324）和Q1构成。
图中，由U1a、U1d构成振动器电路，供应频率约为400Hz 的方波/三角形波。
U1c发作6V的参阅电压作为振动器电路的虚拟地。
这是为了振动器电路能在单电源状况下也能作业而不需求用正负双电源。
U1b这儿接成比照器的办法，它的反相输入端(6脚)接入电阻R6、R7和VR1，用来供应比照器的参阅电压。
这个电压与U1d 的输出端(14脚)的三角形波电压进行比照。
当该波形电压高于U1b 的6脚电压．U1b的7脚输出为高电平；反之，当该波形电压低于U1b的6脚电压，U1b的7脚输出为低电平。
由此咱们可知，改动U1b的6脚电位使其与输入三角形波电压进行比照。
就可添加或减小输出方波的宽度，完结脉宽调制(PWM)。
电阻R6、R7用于操控VR1的完毕点，确保在调度VR1时能够完结输出为全开(全速或全亮)或全关(停转或全灭)，正本际的阻值或许会依据实习电路纷歧样有所改动。
图1中，Q1为N沟道场效应管，这儿用作功率开关管(电流拓展)，来驱动负载有些。
前面电路供应的纷歧样宽度的方波信号经过栅极(G)来操控Q1的通断。
LED1的亮度改动能够用来指示电路输出的脉冲宽度。
C3能够改进电路输出波形和减轻电路的射频搅扰(RFI)。
D1是用来避免电机的反电动势损坏Q1。
当运用24v的电源电压时，图1电路经过U2将24V改换成12V供操控电路运用。
而Q1能够直接在21v电源上，关于Q1来讲这与接在12v电源上没有啥差异。
参阅图1，改动J1、J2的接法可使电路作业在纷歧样电源电压(12V或24V)下。
当经过Q1的电流不逾越1A时，Q1可不必散热器。
但假定Q1作业时电流逾越1A时，需加装散热器。
假定需求更大的电流（大于3A），可选用IRFZ34N等更换Q1。
1-3 直流电动机的脉宽调制(PWM)调速
若VT1关断时间长，在t=t2时，电枢电流ia衰减 到零，那么在电动机内电势Ea的作用下，VT2导通， 电枢电流ia 将沿着相反的方向从B点流入A点，电机 进入能耗制动。通过控制VT2的时间间隔可以控制电 机的制动转矩 注意：在VT1重新导通之间，必须先关闭VT2， 让电枢电流经过VD1续流，电机短时进入再生制动状 态，否则在VT2还没有完全关断之前就让VT1导通， 电源经过VT2、VT1直接短路，损坏开关元件。
1、单极性脉宽调制方式 系统输出电压UA的极性是通过一个控制电压Uc 来改变的。 Uc为正，VT1与VT2交替导通，VT4一直导通， VT3关断，此时，B点总是为正，A点总是为负 Uc为负，VT3与VT4交替导通，VT2一直导通， VT1关断，此时，B点总是为负，A点总是为正
工作原理： Uc为正时 0<t<t1时，VT1导通，VT2关断，若Us>Ea， 电枢电流经VT1、VT4从B流到A，电机处在电动 机状态。 在t1<t<T时，VT1关闭，VD2与VT4续流，电枢 电流方向不变，电机仍处在电动机状态。 若在t1<t<T期间的某一时刻t2电枢电流衰减到 零，那么在t2<t<T期间，Ea使VT2导通，电枢电 流反向，经VT2、VD4从A流到B，电机进入能耗 制动状态 若Ea>Us，在VT2关断期间，电枢电流经VD1 和VD4输回电网，电机作再生制动 Uc为负时，原理与此类似，电机反向
如果电流连续，则电机始终处于电动状态 若在t1<t<T期间的某一时刻t2电枢电流衰减到 零，那么在t2<t<T期间，Us和Ea共同作用，使 VT2、VT3导通，电枢电流反向，经VT2、VT3从A 流到B，电机进入反接制动状态 在VT1、VT4再次导通之前，必须关断VT2、 VT3，电枢电流VD1、VD4续流，电机进入再生制 动
直流电机的PWM冲调速控制技术
直流电机的PWM冲调速控制技术直流电机的PWM冲(宽度调变)调速控制技术为调节马达转速和方向需要对其直流电压的大小和方向进行控制。
目前，常用大功率晶体管脉宽调制（PWM）调速驱动系统和可控硅直流调速驱动系统两种方式。
可控硅直流（SCR）驱动方式，主要通过调节触发装置控制SCR 的导通角来移动触发脉冲的相位，从而改变整流电压的大小，使直流电机电枢电压的变化易平滑调速。
由于SCR本身的工作原理和电源的特点，导通后是利用交流过零来关闭的，因此，在低整流电压时，其输出是很小的尖峰值的平均值，从而造成电流的不连续性。
由于晶体管的开关响应特性远比SCR 好，因此前者的伺服驱动特性要比后者好得多。
所谓脉冲宽度调变(Pulse Width Modulate 简称 PWM)信号就是一连串可以调整脉冲宽度的信号。
脉宽调变是一种调变或改变某个方波的简单方法。
在它的基本形式上，方波工作周期（duty cycle）是根据输入信号的变化而变化。
在直流电机控制系统中，为了减少流经电机绕线电流及降低功率消耗等目的，常常使用脉冲宽度调变信号(PWM)来控制交换式功率组件的开与关动作时间。
其最常使用的就是借着改变输出脉冲宽度或频率来改变电机的转速。
图1 PWM 脉冲宽度调变信号图若将供应电机的电源在一个固定周期做ON及OFF的控制，则ON的时间越长，电机的转速越快，反之越慢。
此种ON与OFF比例控制速度的方法即称为脉冲宽度调变，ON的期间称为工作周期(duty cycle)，以百分比表示。
若直流电机的供应电源电压为10伏特，乘以20%的工作周期即得到2伏特的输出至电机上，不同的工作周期对应出不同电压让直流电机转速产生不同的变化。
若直流电机的供应电源电压为10伏特，乘以20%的工作周期即得到2伏特的输出至电机上，不同的工作周期对应出不同电压让直流电机转速产生不同的变化。
PWM产生器方块图如下图所示，计数器采下数计数器与上数计数器的两种PWM讯号。
关于直流PWM调速电机电路
关于直流PWM调速电机电路
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最近在论坛里看到不少LZ在做PWM调速手电钻，台钻特献上一电路图
这个嘛是用NE555做的PWM调速电路。
速度可以从零调起。
我呢之前有做过一次很成功的。
用来驱动12V每分钟2万转的775大电机最高转速电流超过10A。
现在跟大家分享一下。
大家可以根据自己电机供电电压。
将此电路稍微修改一下。
用个LM7809给NE555供电。
可以实现从12V到36V的宽电压供电拉控制电机调速。
这个稍加改造也可以驱动大电压的直流电机。
这个取决于场馆的耐压。
在此要给大家说明的是电机之间并联的那个二极管不能省掉。
否则发热严重必烧场馆。
我呢选用的是HER309.大家可以选用HER308. IN5822.等等，可以根据自己电机需要的电压电流选配。
对了我那个场馆用的是75NF75。
耐压75V最大电流80A。
运转起来一点都不烫手。
连散热片都省了。
直流电机的PWM电流速度双闭环调速系统课程设计
直流电机的PWM电流速度双闭环调速系统课程设计LT一、设计目标与技术参数直流电机的PWM电流速度双闭环调速系统的设计目标如下：额定电压：U N=220V；额定电流：I N=136A；额定转速：n N：=1460r/min；电枢回路总电阻：R=0.45Ω；电磁时间常数：T l=0.076s；机电时间常数：T m=0.161s；电动势系数：C e=0.132V*min/r；转速过滤时间常数：T on=0.01s；转速反馈系数α=0.01 V*min/r；允许电流过载倍数：λ=1.5；电流反馈系数：β=0.07V/A；电流超调量：σi ≤5%；转速超调量：σi≤10%；运算放大器：R=4KΩ；晶体管PWM功率放大器：工作频率：2KHz；工作方式：H型双极性。
PWM变换器的放大系数：K S=20。
二、设计基本原理（一）调速系统的总体设计在电力拖动控制系统的理论课学习中已经知道，采用PI调节的单个转速闭环直流调速系统可以保证系统稳定的前提下实现转速无静差。
但是，如果对系统的动态性能要求较高，例如要求快速起制动，突加负载动态速降小等等，单闭环调速系统就难以满足需要。
这主要是因为在单闭环调速系统中不能随心所欲的控制电流和转矩的动态过程。
如图2-1所示。
图2-1 直流调速系统启动过程的电流和转速波形用双闭环转速电流调节方法，虽然相对成本较高，但保证了系统的可靠性能，保证了对生产工艺的要求的满足，既保证了稳态后速度的稳定，同时也兼顾了启动时启动电流的动态过程。
在启动过程的主要阶段，只有电流负反馈，没有转速负反馈，不让电流负反馈发挥主要作用，既能控制转速，实现转速无静差调节，又能控制电流使系统在充分利用电机过载能力的条件下获得最佳过渡过程，很好的满足了生产需求。
直流双闭环调速系统的结构图如图2-2所示，转速调节器与电流调节器串极联结，转速调节器的输出作为电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制PWM装置。
其中脉宽调制变换器的作用是：用脉冲宽度调制的方法，把恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压序列，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节电机转速，达到设计要求。
PWM直流电机调速实验报告
直流电机PWM调速模块由测速电路和PWM调速电路两部分组成。模块的电源由接口总线引入。本模块使用的电机为5V直流电机。
1）电机测速部分
①直流电机测速原理介绍
电机测速部分由光电开关完成，电机带动一个周边均匀分布圆孔的金属圆盘，当电机转动时，圆盘跟着一起转动。光源发出的光通过圆孔照射到光电器件上，当圆孔随着电机轴转动时，光电开关可以输出和圆孔数目相同的脉冲，从而测得转速。
3.观察直流电机转速，一段时间后控制在程序设定的值30转/S的左右。
三、实验原理图
四、实验原理
1.PWM的调速原理
PWM调速是通过改变输出脉冲的占空比，从而改变电机转速的一种调速方法。PWM调速分为单极性和双极性两种。在单极性方式下，电机的转动方向不变，改变的只是转速；而在双极性方式下，电机的转动方向和转速都是可变的。本实验是单极性控制，其基本原理如下：
shortdelay(PWMH);
PWM=0;//turn off电机
shortdelay(PWML);
}
}
五、实验结论及讨论
本实验成功实现了直流电机转速的控制，转速设定值为30r/s，通过数码管显示出当前转速，和设定值，利用脉宽调制原理对电机转速进行间接控制。
本实验实现了通过PWM方法使输出电压改变从而改变直流电机转速的目标，并且电机的转速可以显示出来。因此，本实验既达到了动态调节电机转速，又实现了实时检测电机运转情况。
机电一体化实验报告
题目：
PWM直流电机调速实验
学生姓名：
学号：
指导教师：
张友旺
学院：
机电工程学院
专业班级：
机械1604班
日期2019年12月
基于UC3637的直流电动机PWM控制电路
!机械加工与自动化#基于U C 3637的直流电动机PWM 控制电路海军航空工程学院(264001) 刘陵顺 王亭 尚安利 顾文锦【摘要】根据P WM 控制器U C 3637的工作特点,设计了一种直流电动机P WM 控制电路,该电路已成功地应用于数字化舵机控制系统中。
关键词 U C 3637 直流电动机 P WM 控制 U C 3637是一种直流电动机脉宽调制控制器,可以单电源或双电源工作,双路P WM 输出,具有限流保护、欠压封锁和温度补偿等特点。
适用于开环或带测速发电机反馈的闭环直流调速系统。
同时也可以应用于无刷直流电动机P WM 速度控制、位置控制和步进电动机电流细分控制等。
本文应用U C 3637设计了一种直流电动机P WM 开环控制电路,该电路可以与计算机数字控制系统结合起来,实现舵机的位置控制。
P WM 控制电路设计 应用于舵机控制系统的执行元件是一个额定工作电压27V 、额定工作电流为1A 的永磁直流电动机。
舵机控制系统的目标是:根据不同的要求,控制舵角的变化,以满足系统的性能要求。
根据试验的不同要求,舵机要完成阶跃、正弦等运动。
控制框图如图1所示。
图1 舵机控制系统框图采用高精密电阻电位计检测舵角位置,经A D 转换反馈到计算机中与给定控制信号经过适当的计算机控制算法得到一个输出信号,再由D A 转换送到P WM 控制器,驱动舵机运动到期望的位置。
其中信号的给定、反馈信号取样、控制方程的运算及控制脉冲的输出均由计算机完成;P WM 控制器由本文设计的控制电路完成。
1.脉宽信号产生电路脉宽信号由P WM 专用控制器U C 3637产生,C 3637的典型接线图如图2所示。
其工作原理为:外部电阻对供电电源分压后,产生阈值电压,分别接到(1脚)和(3脚),在2脚和18脚分别接电容和电阻,电容和电阻的另一端分别接地。
通过内部缓冲电路与R T 作用产生恒流,给电容线性充电,产生三角波的上升沿,到达+V TH 后,以恒流线性放电,产生三角波的下降沿。
LM324直流电机调速电路
LM324组成的PWM直流电机产生电路它主要由U1（LM324）和Q1组成图4.1中，由U1a、U1d组成振荡器电路，提供频率约为400Hz的方波/三角形波。
U1c产生6V的参考电压作为振荡器电路的虚拟地。
这是为了振荡器电路能在单电源情况下也能工作而不需要用正负双电源。
U1b这里接成比较器的形式，它的反相输入端(6脚)接入电阻R6、R7和VR1，用来提供比较器的参考电压。
这个电压与U1d的输出端(14脚)的三角形波电压进行比较。
当该波形电压高于U1b 的6脚电压．U1b的7脚输出为高电平；反之，当该波形电压低于U1b的6脚电压，U1b的7脚输出为低电平。
由此我们可知，改变U1b的6脚电位使其与输入三角形波电压进行比较。
就可增加或减小输出方波的宽度，实现脉宽调制(PWM)。
电阻R6、R7用于控制VR1的结束点，保证在调节VR1时可以实现输出为全开(全速或全亮)或全关(停转或全灭)，其实际的阻值可能会根据实际电路不同有所改变。
图4.1中，Q1为N沟道场效应管，这里用作功率开关管(电流放大)，来驱动负载部分。
前面电路提供的不同宽度的方波信号通过栅极(G)来控制Q1的通断。
LED1的亮度变化可以用来指示电路输出的脉冲宽度。
C3可以改善电路输出波形和减轻电路的射频干扰(RFI)。
D1是用来防止电机的反电动势损坏Q1。
当使用24v的电源电压时，图1电路通过U2将24V转换成12V供控制电路使用。
而Q1可以直接在21v电源上，对于Q1来讲这与接在12v电源上没有什么区别。
参考图1，改变J1、J2的接法可使电路工作在不同电源电压(12V或24V)下。
当通过Q1的电流不超过1A时，Q1可不用散热器。
但如果Q1工作时电流超过1A时，需加装散热器。
如果需要更大的电流（大于3A），可采用IRFZ34N等替换Q1。
更换大功率场效应管，如IRF360等可驱动10A以上直流电机。
图4.1 LM324组成的PWM直流电机产生原理图工作原理脉冲宽度调制（PWM）是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉宽调制。
常用电机驱动电路及原理
常用电机驱动电路及原理1.直流电机驱动电路：直流电机驱动电路主要用于控制直流电机的转速和方向。
常用的直流电机驱动电路有H桥驱动电路、PWM调速电路和电流反馈调速电路。
-H桥驱动电路：H桥驱动电路是最常用的直流电机驱动电路之一，可以实现正、反转和制动功能。
它由四个开关管组成，分为上电路和下电路。
通过控制上下电路中的开关管的导通和断开，可以改变电机的运行方向和转速。
-PWM调速电路：PWM调速电路通过调整占空比来控制电机的转速。
PWM调速电路将直流电源与电机连接，通过调节PWM信号的占空比，控制电机的平均输出电压，从而改变电机的转速。
-电流反馈调速电路：电流反馈调速电路是一种闭环控制系统，通过反馈电流信号来控制电机的转速。
它使用电流传感器测量电机的输出电流，并将反馈信号与设定值进行比较，通过PID控制算法来调节PWM信号，控制电机的转速。
2.交流电机驱动电路：交流电机驱动电路主要用于控制交流电机的转向和转速。
常用的交流电机驱动电路有逆变器驱动电路和矢量控制电路。
-逆变器驱动电路：逆变器是将直流电源转换成交流电源的装置。
在交流电机驱动中，逆变器将直流电源的电压和频率转换成交流电压和频率，通过改变输出电压的幅值和频率，控制交流电机的转速。
-矢量控制电路：矢量控制电路是一种先进的交流电机驱动技术，通过对电机的磁场进行独立控制来实现高精度的转速和转向控制。
矢量控制电路使用电流传感器测量电机的输出电流，并通过矢量控制算法，控制电机的磁场和转速。
总结：直流电机驱动电路主要包括H桥驱动电路、PWM调速电路和电流反馈调速电路，用于控制直流电机的转速和方向。
交流电机驱动电路主要包括逆变器驱动电路和矢量控制电路，用于控制交流电机的转向和转速。
这些电机驱动电路在工业自动化、电动车和家用电器等领域广泛应用，具有重要的意义和价值。
直流电机PWM调速控制系统设计
直流电机PWM调速控制系统设计一、引言直流电机是一种常见的电动机，广泛应用于工业生产中的机械传动系统。
为了实现对直流电机的调速控制，可以采用PWM（脉宽调制）技术。
PWM调速控制系统通过控制脉冲宽度的变化来调整输出信号的平均电压，从而改变电机的转速。
本文将详细介绍直流电机PWM调速控制系统的设计原理、电路设计和控制算法等方面。
二、设计原理1、PWM调制原理PWM调制是一种通过改变脉冲宽度来控制平均电压的技术。
在PWM调速控制系统中，主要是通过改变脉冲的占空比来改变输出信号的平均电压，从而调整电机的转速。
2、直流电机调速原理直流电机的转速与电源电压成正比，转速调节的基本原理是改变电机的供电电压。
在PWM调速控制系统中，通过改变PWM信号的占空比，即每个周期高电平的时间占总周期时间的比例，来改变电机的供电电压，从而控制电机的转速。
三、电路设计1、输入电源电压变换电路为了适应不同的输入电源电压，需要设计输入电源电压变换电路。
该电路的功能是将输入电源电压通过变压器等元件进行变压或变换，使其适应电机的工作电压要求。
2、PWM信号发生电路PWM信号发生电路主要是负责产生PWM信号。
常用的PWM信号发生电路有555定时器电路和单片机控制电路等。
3、驱动电路驱动电路用于控制电机的供电电压。
常见的驱动电路有晶闸管调压电路、MOSFET驱动电路等。
通过改变驱动电路的控制信号，可以改变电机的转速。
四、控制算法在PWM调速控制系统中，需要设计相应的控制算法，来根据系统输入和输出变量进行调速控制。
常见的控制算法有PID控制算法等。
PID控制算法是一种经典的控制算法，通过对系统的误差、误差变化率和误差积分进行综合调节，来控制输出变量。
在PWM调速控制系统中，可以根据电机的转速反馈信号和设定转速信号，计算出误差，并根据PID 控制算法调节PWM信号的占空比，从而实现对电机转速的精确控制。
五、系统实现根据上述设计原理、电路设计和控制算法，可以实现直流电机PWM调速控制系统的设计。
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直流电机P W M调速电路Document serial number【KK89K-LLS98YT-SS8CB-SSUT-SST108】《电子技术》课程设计报告课题：直流电机PWM调速电路班级电气工程1101学号1101205304学生姓名xxx专业电气信息类系别电子与电气工程学院指导老师电子技术课程设计指导小组xxxxx电子与电气工程学院2012年5月一、设计目的a)培养理论联系实际的正确设计思想，训练综合运用已经学过的理论和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力。
b)学习较复杂的电子系统设计的一般方法，了解和掌握模拟、数字电路等知识解决电子信息方面常见实际问题的能力，由学生自行设计、自行制作和自行调试。
c)进行基本技术技能训练，如基本仪器仪表的使用，常用元器件的识别、测量、熟练运用的能力，掌握设计资料、手册、标准和规范以及使用仿真软件、实验设备进行调试和数据处理等。
d)培养学生的创新能力。
二、设计任务与要求1．设计电机驱动主回路，实现直流电机的正反向驱动；2．设计PWM驱动信号发生电路；3．设计电机转速显示电路；4.设计电机转速调节电路；可以按键或电位器调节电机转速；5.安装调试；6.撰写设计报告。
三、设计思想及设计原理1．信号可以采用数字方法给定，也可以采用电位器给定。
建议采用数字方法。
2．PWM信号可以采用三角波发生器和比较器产生，也可采用数字电路及可编程器件产生。
建议采用数字方法。
3．正反转主回路可以采用双极型器件实现，也可以用MOS器件实现；4．转速测量电路可以采用增量型光电编码器，也可采用自行制作的光电编码电路、霍尔传感器以及其它近似测速方法。
建议采用光电编码器。
5．显用数字方法显示电机转速。
采用光电编码等方法的脉冲测速方法时，可采用计数法测量电机转速；电机转速信号为模拟信号时，可采用数字表头显示转速。
建议采用数字方法。
6．(提高部分)可以采用反馈控制技术对系统进一步完善。
四、单元电路设计4.1LM324组成的PWM直流电机产生电路4.1.1它主要由U1（LM324）和Q1组成图4.1中，由U1a、U1d组成振荡器电路，提供频率约为400Hz的方波/三角形波。
U1c产生6V的参考电压作为振荡器电路的虚拟地。
这是为了振荡器电路能在单电源情况下也能工作而不需要用正负双电源。
U1b这里接成比较器的形式，它的反相输入端(6脚)接入电阻R6、R7和VR1，用来提供比较器的参考电压。
这个电压与U1d的输出端(14脚)的三角形波电压进行比较。
当该波形电压高于U1b的6脚电压．U1b的7脚输出为高电平；反之，当该波形电压低于U1b的6脚电压，U1b的7脚输出为低电平。
由此我们可知，改变U1b的6脚电位使其与输入三角形波电压进行比较。
就可增加或减小输出方波的宽度，实现脉宽调制(PWM)。
电阻R6、R7用于控制VR1的结束点，保证在调节VR1时可以实现输出为全开(全速或全亮)或全关(停转或全灭)，其实际的阻值可能会根据实际电路不同有所改变。
图4.1中，Q1为N沟道场效应管，这里用作功率开关管(电流放大)，来驱动负载部分。
前面电路提供的不同宽度的方波信号通过栅极(G)来控制Q1的通断。
LED1的亮度变化可以用来指示电路输出的脉冲宽度。
C3可以改善电路输出波形和减轻电路的射频干扰(RFI)。
D1是用来防止电机的反电动势损坏Q1。
当使用24v的电源电压时，图1电路通过U2将24V转换成12V供控制电路使用。
而Q1可以直接在21v电源上，对于Q1来讲这与接在12v电源上没有什么区别。
参考图1，改变J1、J2的接法可使电路工作在不同电源电压(12V或24V)下。
当通过Q1的电流不超过1A时，Q1可不用散热器。
但如果Q1工作时电流超过1A时，需加装散热器。
如果需要更大的电流（大于3A），可采用IRFZ34N等替换Q1。
图4.1LM324组成的PWM直流电机产生原理图4.1.2工作原理脉冲宽度调制（PWM）是英文“PulseWidthModulation”的缩写，简称脉宽调制。
它是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用于测量，通信，功率控制与变换等许多领域。
一种模拟控制方式，根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定。
上述电路中，运算放大器U1A 和U1B 两级产生三角波，U1C 为跟随器，起隔离作用。
U1B 输出的三角波与从电位器RP 得到的直流电压相加后输入到U1D 的反相端，U1D 作为脉冲宽度调制电路，其输出一定占空比的矩形脉冲，其占空比与反相端输入信号的瞬时采样值成比例，然后控制三极管Q1的导通时间，使其输出电流随输入电压的平均值大小而变化，进而控制电机的旋转速度。
调节电位器可调节占空比的大小，即可调节电机的转速。
4.2H 桥式电机正反转驱动主回路4.2.1主电路原理图H 桥式可逆直流脉宽调速系统主电路的如图4.2所示。
PWM 逆变器的直流电源由交流电网经不控的二极管整流器产生，并采用大电容0C 滤波，以获得恒定的直流电压s U 由于电容量较大，突加电源时相当短路，势必产生很大的充电电流，容易损坏整流二极管。
为了限制充电电流，在整流器和滤波电容之间串入限流电阻R0（或电抗），合上电源以后，延时用开关将R0短路，以免在运行中造成附加损耗。
滤波电容器往往在PWM 装置的体积和重量中占有不小的份额，因此电容量的选择是PWM 装置设计中的重要问题。
但对于PWM 变换器中的滤波电容，其作用除滤波外，还有当电机制动时吸收运行系统动能的作用。
由于直流电源靠二极管整流器供电，不可能回馈电能，电机制动时只好对滤波电容充电，这将使电容两端电压升高，称作“泵升电压”。
为了限制泵升电压，用镇流电阻Rb 消耗掉这些能量，在泵升电压达到允许值时接通VT5。
图4.2桥式可逆直流脉宽调速系统主电路的原理图4.3 光电编码器测速电路4.3.1光电编码器的工作原理光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。
这是目前应用最多的传感器，光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。
光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。
由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，其原理示意图如图1所示；通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。
此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90o 的两路脉冲信号。
根据检测原理，编码器可分为光学式、磁式、感应式和电容式。
根据其刻度方法及信号输出形式，可分为增量式、绝对式以及混合式三种。
图2光电编码器状态图图3光电编码器测速原理图4.4 频率测量及显示电路图4.4.1系统原理图各部分模块的功能：①光电编码器：采集光电信号.②放大、整形电路：对传感器送过来的信号进行放大和整形，在送入单片机进行数据的处理转换。
③单片机：对处理过的信号进行转换成转速的实际值，送入LED④LED显示：用来对所测量到的转速进行显示。
4.4.1 AT89C51单片机简介单片机我们采用AT89C51(其引脚图如图3-1），相较于INTEL公司的8051它本身带有一定的优点。
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存贮器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
图4.4.2 AY89C51引脚图（1）VCC：供电电压，（2）GND：接地。
（3）P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。
当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
（4）P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL 门电流。
P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
（5）P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。
并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
（6）P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。
作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口。
P3口管脚备选功能：（7）P3.0RXD（串行输入口）（8）P3.1TXD（串行输出口）（9）P3.2/INT0（外部中断0）（10）P3.3/INT1（外部中断1）（11）P3.4T0（记时器0外部输入）（12）P3.5T1（记时器1外部输入）（13）P3.6/WR（外部数据存储器写选通）（14）P3.7/RD（外部数据存储器读选通）（15）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
（16)?RST：复位输入。
当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
(17)ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。
在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。