直流电机转速测量报告

直流电机转速控制

摘要……………………………………………………………

一、系统总体设计…………………………………………....

1.1系统总体方案.................................................................

1.2系统总体框图.................................................................

二、模块电路方案比较与论证………………………………

2.1 电机驱动……………………………………………….

2.2 转速检测……………………………………………….

三、系统模块电路的设计……………………………………

3.1 键盘…………………………………………………….

3.2 显示部分……………………………………………....

3.3 电机驱动………………………………………………

3.4 转速检测………………………………………………

四、软件设计…………………………………………………

五、测试方案与测试结果……………………………………

5.1 测试方案……………………………………………….

5.2 测试结果……………………………………………….

5.3 误差分析……………………………………………….

六、总体结论…………………………………………………

七、附录………………………………………………………

八、参考文献…………………………………………………

摘要：本作品以TI公司的超低功耗MSP430F149和光电传感器为主要部件，设计并制作了电机转速控制系统。该系统用脉冲调制（PWM）控制驱动电路，从而改变电机转动，有效的降低了功率浪费和热耗散，降低了对电源的要求。在测量部分使用光电传感器，有效地提高了测量的灵敏度与精度。通过转速测量可以有效控制电机的运转。

关键字: MSP430F149 光电传感器脉冲调制（PWM）

Abstract:this work by TI company MSP430F149 photoelectric sensor and low power consumption for main components, design and manufacture of the motor speed control system. This system by using a pulse modulation (PWM) control circuit, which drive motor rotation, effectively reduce the waste and heat dissipation power, reduced to power requirements. In some measure photoelectric sensor, effectively improve the accuracy of measurement and sensitivity. Through measurement can effectively control motor speed of operation.

Key words: MSP430F149 photoelectric sensor pulse modulation (PWM)

一、系统总体设计

1.1系统总体方案

根据题目要求，本系统总共分为六大部分：第一部分键盘输入信号控制了电机转速和显示。第二部分利用MSP430F149的控制功能实现对输出信号的处理与控制。第三部分驱动电路，使用MSP430输出PWM 波控制驱动电路，使其输出相应的驱动电压。第四部分检测电路，主要采用光电传感器检测电机转速，将输出的脉冲信号通过电压比较器，转换成标准的高低电平，送入MSP430计算转速，将结果送入第五部分显示模块显示相应的转速。

1.2系统总体框图

图一 系统总体框图

键

盘 MSP430

驱

动 电

路 电机 显示

检测电路

二、模块电路方案比较与论证

2.1 电机驱动

方案一：Cuk变换电路

库克变换电路属于升降压型直流变换电路，通过PWM波的控制，可以改变电路输出的电压，从而通过这个可变的电压改变电机的转速。其输入与输出的关系如下式：

Uo=-Ud*D/（1-D）

其中D为PWM波的占空比，Ud是输入电压，Uo是电路的输出电压。通过

具体电路如图所示：

Cuk变换器：美国加州理工学院Slobodan Cuk提出的对Buck/Boost改进的单管不隔离直流变换器，在输入输出端均有电感，可以显著减小输入和输出电流的脉动，同样是输出电压的极性与输入电压相反，同样是输出电压既可低于也可高于输入电压。Cuk变换器可看做是Boost变换器和Buck变换器串联而成，合并了开关管。开关管Q也为PWM控制方式。Cuk变换器也有CCM和DCM两种工作方式，但不是指电感电流，而是指流过二极管的电流连续或断续。在一个开关周期中开关管Q的截止时间(1-Dy)Ts内，若二极管电流总是大于零，则为电流连续；若二极管电流在一段时间内为零，则为电流断续工作；若二极管电流在t=Ts时刚降为零，则为临界连续工作方式。

Cuk变换器中有两个电感，这两个电感之间可以没有耦合，也可以有耦合，耦合电感可进一步减小电流脉动量。

分析时增加一个假设：耦合电容C1容量很大，变换器在稳态工作时C1的电压基本保持恒定。

CCM时的基本关系：

Cuk变换器中，电源能量经过3次变换才到负载。第一次是Q导通，电感L1储能增长，电能转换为磁储能；第二次是Q截止，L1的磁能转移为C1的电能存储着；第三次是Q导通，C1的电能转移到负载和输出回路的电感L2和电容Cf。实际上，第一、三次两个转换是同时进行的。

Cuk变换器中两电感电流增长率和下降率仅与Vin、V o和自身电感大小有关。电感确定后，两电流增长率只由Vin大小决定，分别为Vin/L1和Vin/L2；下降率只与V o有关，分别为V o/L1和V o/L2。

DCM时的基本关系：

两电感有耦合的Cuk变换器：

如果两电感L1和L2绕在同一铁芯上，则两个电感互相耦合，除自感外还有互感M，通常用耦合系数k来表示耦合程度：

耦合电感可以进一步减小输入电流和输出电感电流的脉动。

但是该方案对电容要求较高，且需要两个电感，电路比较复杂，适合于大功率的电机驱动。所以该方案在本设计中不合适。