直流电机测速

北京工业大学课程设计报告（数电课设题目）直流电机测速

班级：130242

学号：********

*名：***

组号：19

2015 年 4 月

一．设计技术指标及设计要求

（一）设计任务

设计一个能对直流电机运行速度进行调速和测速的电路。

（二）基本要求

设计一个脉宽调速电路，实现对直流电机转速的控制。利用光电脉冲转换、整形、门控电路和计数电路测出直流电机的转速，并显示在数码管上。要求转速300转/分以下，越低越好。

（三）扩展要求

在完成基本要求的基础上加光耦脉冲计数和相位判别电路，进而识别电机的转向，并由LED显示转向的正反。

三．设计框架

四.设计方案选择及方案比较

总体设计思路

由555组成的方波发生器提供驱动电机的方波，再经由脉宽调整电路改变脉冲的宽度，从而改变直流电机的转速。

驱动电路由达林顿三极管及开关组成，达林顿三极管放大电流以驱动电机。

开关选择双刀双掷开关，使得电路桥式导通，以达到改变电机转向的目的。

光电脉冲转换电路有光耦组成，用来计数电机转速，输出的信号通过脉冲整形后输入计数器电路。

计数器电路分为60秒计时器和转速计数器两部分，后面会详细介绍。

各方案比较

经查询资料，实验指导上提示的单稳触发器CD14538,双比较器LM393，整流二极管及5V稳压二极管都不需要使用，所以实验方案以上述方案为准。

五．系统选用的元器件

NE555 * 2

达林顿三极管TIP122 * 1

槽型光耦 * 1

微型直流电机 * 1

74LS00 * 1

74LS161 * 5

双刀双掷开关 * 1

电阻，导线，电容 * x

主要芯片说明

（1）NE555定时器是一种多用途的数字—模拟混合集成电路，利用它能极方便地构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。组成的施密特触发器可用于脉冲的整形，单稳态触发器可用于调整脉冲的宽度，多谐振荡器可用于提供方波信号。因而NE555广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。其工作原理如下：

555电

路的内部电

路方框图如

右图所示。

它含有两个

电压比较

器，一个基

本RS触发器，一个放电开关T，比较器的参考电压由三只5K Ω的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器A1同相比较端和低电平比较器A2的反相输入端的参考电平为2/3

V和

CC V。A1和A2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关1/3

CC

状态。当输入信号输入并超过2/3

V时，触发器复位，555的

CC

输出端3脚输出低电平，同时放电，开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于1/3

V时，触发器置位，555的3脚输出

CC

高电平，同时放电，开关管截止。

R是复位端，当其为0时，

D

555输出低电平。平时该端开路或接VCC。

Vc是控制电压端（5脚），平时输出2/3

V作为比较器A1的参

CC

考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一个0.01uf的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。

T为放电管，当T导通时，将给接于脚7的电容器提供低阻

放电电路。

①构成单稳态

触发器

如右图

为由555定时

器和外接定

时元件R、C

构成的单稳态触发器。D为钳位二极管，稳态时555电路输入端处于电源电平，内部放电开关管T导通，输出端Vo输出低电平，当有一个外部负脉冲触发信号加到Vi端。并使2端电位瞬时低于1/3

V，低电平比较器动作，单稳态电路即开始一个

CC

稳态过程，电容C开始充电，Vc按指数规律增长。当Vc充电到2/3

V时，高电平比较器动作，比较器A1翻转，输出Vo从

CC

高电平返回低电平，放电开关管T重新导通，电容C上的电荷很快经放电开关管放电，暂态结束，恢复稳定，为下个触发脉冲的来到作好准备。波形图如下：

暂稳态的持续时间T w （即为延时时间）决定于外接元件R 、C 的大小，T w =1.1RC 。 通过改变R 、C 的大小，可使延时时间在几个微秒和几十分钟之间变化。当这种单稳态电路作为计时器时，可直接驱动小型继电器，并可采用复位端接地的方法来终止暂态，重新计时。此外需用一个续流二极管与继电器线圈并接，以防继电器线圈反电势损坏内部功率管。 ②

构成多谐振荡器

如图3-4，由555定时器和外接元件R 1、R 2、C 构成多谐振荡器，脚2与脚6直接相连。电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外接触发信号，利用电源通过R 1、R 2向C 充电，以及C 通过R 2向放电端C D 放电，使电路产生振荡。电容C 在2/3CC V 和1/3CC V 之间充电和放电，从而在输出端得到一系列的矩形波，对应的波形如图3-5所示。

图3-4 555构成多谐振荡器 图3-5 多谐振荡器的波形图

输出信号的时间参数是： T=21w w t t

1w t =0.7（R 1+R 2）C 2w t =0.7R 2C

其中，1w t 为V C 由1/3CC V 上升到2/3CC V 所需的时间，2w t 为电容C 放电所需的时间。

(2) 达林顿三极管tip122：

（4）光电耦合管 光电耦合管是一个光感应器，当光通