用plc直流电机控制设计
河南科技大学
课程设计说明书
课程名称电气控制技术
题目用PLC控制直流电机
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电气控制技术课程设计任务书
用PLC控制直流电机
摘要
直流电动机具有良好的启动性能和调速特性，过载能力大，因此在启动、调速性能要求较高的场合仍被广泛应用。脉宽调制(PWM)是利用数字输出对模拟电路进行控制的一种有效技术，尤其在对电机的转速控制方面，可节省能量。PLC作为新型的自动化控制装置，用其实现直流电动机的PWM调速，具有系统控制精度高，经济可靠，电机运行稳定等特点。
本文重点研究了用S7-200 PLC实现直流电动机的控制技术,详细介绍了直流电动机PWM调速的硬件系统。该硬件系统与相应的S7-200 PLC软件配合，实现对直流电动机的PWM控制。该控制系统功能包括电机的正、反转，调速、测速及转速显示，所有系统功能都己运行通过，经过实验验证，工作状态良好。
文中对直流电动机结构、工作原理、基本方程、机械特性和调速方法以及PWM 调速系统的构成、S7-200 PLC程序设计思路部分做了简单介绍。
关键词：S7-200，直流电机，PWM调速
目录
第一章绪论 (1)
§1.1直流电动机概述 (2)
§1.2西门子sp-200plc概述 (4)
§1.3直流电动机的启动和正反转 (5)
§1.3.1直流电动机的启动 (5)
§1.3.2直流电动机的正反转 (6)
第二章总体设计 (7)
§2.1电动机的启动原理 (7)
§2.2电动机真反转原理 (8)
§2.3 PWM调速模块设计 (10)
§2.3.1 PWM电动机调速原理 (11)
§2.3.2 PWM控制原理 (12)
§2.4 sp-200plc实现PWM调速 (13)
§2.5 输入/输出元件及控制功能 (20)
第三章总结与体会 (22)
参考文献 (22)
第一章绪论
文章简要介绍了直流电动机的产生、发展，直流电动机的正反转，利用PWM 调速及应用领域和西门子S7-200 PLC的组成、工作原理，并简单描述了本设计所需要做的主要内容。
§1.1 直流电动机概述
直流电动机是由直流电源供电，将直流电能转换为机械能，从而拖动生产机械完成生产任务。它具有良好的启动性能和调速特性，过载能力大，因此在启动、调速性能要求较高的场合，如大型矿井提升机、挖掘机、轧钢机、城市电车等，通常选用直流电动机拖动。在许多自动控制系统中，小容量直流电机也被广泛应用。
电机的发明和广泛应用是驱动第二次工业革命的车轮，在科学技术发展史上留下一个多世纪的发展轨迹。今天从只有0.1W的小型录音机电机到炼钢厂的数万千瓦的大型电动机，60%-70%的电力就是通过这些大大小小的电动机将电能转换为机械能，为人们的生产和生活服务，提高了生产效率，创造了现代文明。
电动机的发明，主要依赖于电磁理论的发展。从1820年早期电学及磁学的重大发现到电动机的诞生大约经历了半个世纪。这些重大发现包括如何制造电磁铁以及如何利用电磁现象使物体运动。1821年，法拉第制作了一台带电导体围绕磁铁旋转的实验模型。这就是近代电动机的“雏形”。1831年，美国科学家亨利利用一些简单的基本零件，包括一个电池、一个电磁铁和一个换向器构成连续运转的电动机。戴文波特（Thomas Davenport）于1837年第一个取得电动机专利，并发明了多种电动机。但是在电动机大规模应用方面，他的努力始终未取得任何突破。造成这一现象的原因是当时电力成本太高，无法与廉价的蒸汽动力相比。
直到19世纪60-70年代，在发电机中发明了自激原理，由此带来电力供应的商品化。由于这些理论的发展，工程师制造出更有效率的发电机和电动机。对发电机和电动机作用原理的可逆性认识，使得直流发电机和电动机在这一时期得到发展。19世纪70年代是电力时代的开始，当时已经有实用化的电动机和发电机。
在一定条件下，同一台电机可以工作在发电机状态，也可以工作在电动机状态，发电机和电动机是电机的不同运行工况。但是，在19世纪人们认识这一现象
却是由于法国工程师佛唐在观察一名工人误接两部发电机而产生的灵感。这一时期，直流电动机获得飞速发展。
2 0世纪60年代以后，随着电力电子技术的发展，交流调速的方法不断进步和完善，其调速性能可与直流调速相媲美, 目前，在很多应用场合交流电动机的调速已取代直流电动机调速。然而，直流拖动控制系统毕竟在理论上和实践上都比较成熟，而且从控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础，所以直流电动机的控制仍然很重要。直流电机由于具有起动转距大、体积小、重量轻、效率高、转距和转速容易控制，启、制动性能良好，且在宽范围内平滑调速等十分优良的特性，因而在冶金、机械制造、轻工等工业部门中得到广泛应用。其缺点就是体积大、价格昂贵、维护复杂，频繁启动容易引起故障，以及直流电的传输距离有限。
§1.2西门子S7-200 PLC概述
西门子公司的S7-200 PLC是一种叠装式结构的小型PLC。它指令丰富、功能强大、可靠性高、适应性好、结构紧凑、便于扩展、性能价格比高，深受用户欢迎，可以应用于各种小型自动化系统。S7-200的接口模块有数字量模块、模拟量模块、智能模块等。
S7-200有两种工作方式，即RUN(运行)模式与STOP(停止)模式。在CPU模块的面板上用“RUN”和“STOP”LED显示当前的操作模式。在RUN模式，通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能；在STOP模式，CPU不执行用户程序，可以用编程软件创建和编辑用户程序，设置PLC的硬件功能，并将用户程序和硬件设置信息下载到PLC。可以通过以下三种途径来改变工作模式：用模式开关改变工作模式；在程序中改变工作模式；用STEP7-Mico/Win32编程软件改变工作模式。
如果程序存在致命错误，在消除它之前不允许从停止模式进入运行模式。PLC 操作系统储存非致命错误供用户检查，但不会从运行模式自动进入停止模式。PLC 的工作方式为扫描工作方式。
S7-200的主要特点有以下几点：
（1）功能强大
（2）先进的程序结构
（3）灵活方便的寻址方法
（4）功能强大、使用方便的编程软件
（5）简化复杂编程任务的向导功能
（6）强大的通信功能
（7）品种丰富的配套人机界面
（8）有竞争力的价格
（9）完善的网上技术支持
§1.3直流电动机的启动和正反转
§1.3.1直流电动机的启动
他励直流电动机启动时，应当先给电动机的励磁绕组通入额定励磁电流，以便在气隙中建立额定磁通，然后再接通电枢回路。在启动时，对直流电动机有两条最基本的要求：一是要有较大的启动转矩Tk (即转速为零时磁转矩)，使电动机在负载状态下能顺利启动。并且启动过程所需的时间能尽量缩短一些：二是要把启动电流Ik限制在允许的范围之内。
在不发生换向障碍、不产生电机过热、不受到过大冲击等条件下安全启动，并且对电网也不产生有害的影响。实际工作中掌握的原则是在保证足够启动转矩的前提下，尽量减小启动电流把他励法称为直接启动。采用直接启动方法时，在电枢刚接到电源的瞬间，因n=0，Ea=0，若忽略电枢回路电感，则电枢电流瞬间达到最大值Ia=U/Ra。由于Ra很小，I可能达直流电动机的电枢绕组直接接到额定电压的电源上，这种启动方到额定电流的10～30倍。这么大的电枢电流将使换向器产生强烈的火花，甚至产生环火，烧坏换向器及电刷；而且这个瞬间大电流产生的转矩冲击也会造成拖动系统传动机构损坏。所以，只有容量为数百瓦的微型直流电动机，才允许采用直接启动方法(因力这类直流电动机有较大的电枢电阻．转动惯量也较小启动时转速上升较快)。一般直流电动机的最大允许电流为（1.5～2）IN，所以不能采用直接启动方法，必须把启动电流限制在允许范围之内。为了限制启动电流，可以采用降低电源电压或在电枢回路中串电阻的方法。
§1.3.2直流电动机的正反转
直流电动机的电磁转矩是拖动转矩，所以电动机运行时的旋转方向与电磁转矩的方向一致。为了改变电动机的转向，就要改变电磁转矩的方向。从转矩公式Tem = CTΦIa可知，电磁转矩取决于磁通和电枢电流的相互作用。只要磁通和电枢电流的方向有一个发生改变，则电磁转矩和电枢转向也随之改变。具体方法有二：
（1）保持电枢端电压的极性不变，将励磁绕组反接，使励磁电流反向，而改变磁通的方向：
（2）保持励磁绕组的电压极性不变，将电枢绕组反接，使电枢电流的方向改变。
显而易见，如果电枢绕组和励磁绕组同时反接，使磁通和电枢电流都改变方向，则电磁转矩和电枢旋转方向都达不到反向的目的。由于直流电动机励磁绕组的匝数较多，电感较大，反向励磁的建立过程缓慢，电动机反转的过程不能迅速进行。同时，当励磁绕组断开时，会产生很高的感应电势，可能使绝缘击穿，所以在实际应用中，多采用反接电枢绕组的方法来实现电动机正反转。
第二章总体设计
本论文研究的主要内容是S7-200 PLC控制的PWM直流电机调速系统的设计，着重介绍硬件设计部分。此控制系统基于S7-200 PLC设计直流电动机的控制器，实现了直流电动机的启动、正反转控制以及PWM 无级调速功能。本设计所使用的电机为直流电动机，PLC为西门子S7-200 PLC，并要求使用PWM实现调速控制。
要完成本设计，首先必须掌握直流电机的工作原理和调速方法，以及S7-200 PLC的结构、工作原理、工作过程及其使用方式，还要学会使用STEP7-Micro/Win SP3 V4.0软件进行编程。完成硬件系统的设计方案，包括DC+24V与DC+5V电源系统、主控制回路、保护回路。首先完成元器件的参数确定，做出系统原理图，然后具体实现硬件系统设计，进行实验、调试电路，最后优化电路，达到最佳效果。最后还对控制系统设计的其它可能性进行了设想和构思，以便进行拓展
§2.1 电动机起动
一般直流电动机的最大允许电流为（1.5～2）IN，所以不能采用直接启动方法，必须把启动电流限制在允许范围之内。为了限制启动电流，可以采用降低电源电压或在电枢回路中串电阻的方法。本设计采用电枢回路串电阻来降低直流电机启动时的电流，防止烧坏电器。
如图所示，启动时将电阻串入KM2与KM4回路，在定时器的记时下，利用KM3与KM5短接KM2，KM4来实现启动。
图2-1 电机启动原理图
启动时通过KM2或者KM4来实现串电阻启动，然后通过KM3或者KM5短接电阻，完成曾启动过程。
§2.2直流电动机正反转
采用反接电枢绕组的方法来实现电动机正反转，正反转控制PLC梯形图如图2-2所示
图2-2 PLC正反转梯形图
所以本设计也采用反接电枢绕组的方法来实现电动机的正反转，启动时先接通励磁绕组，在励磁电流正常的情况下接通电枢绕组，停止时先停止电枢绕组，延时5s再断开励磁绕组，反转启动时，应先停止后再反接启动。
如图2-2，按下正转按钮I0.1,Q0.3线圈得电自锁，KM2得电，接通电动机励磁绕组，欠电流过电流继电器FI通电动作接点闭合，I0.3接点闭合，Q0.2得电，KM1得电接通三相电源，经过整流器U1整流，电枢绕组获得直流电，电动机串电阻运行，3s后定时器T38接通，电动机正转启动完毕。反转按下I0.2同理。
由图2-2可知，只有KM3或KM4得电，励磁绕组有电流流过时欠电流过电流FI动作后，电枢绕组才能得电，一防止电动机失磁。
停止时，按下停止常闭按钮SB1，I0.0常闭接点接通，M0.0线圈得电自锁,M0.0常闭接点断开Q0.2，电枢绕组失电，由于惯性，电动机将继续转动，同时定时器T37延时5s断开Q0.2，M0.0线圈电动机停止转动励磁绕组断电。
在电动机工作时，如果励磁绕组断线，电动机失磁，则欠电流继电器FI失电，其常闭触点断开，I0.3输入端断开，Q0.2失电，接触器KM1断开电枢绕组。如果电动机过载，电枢绕组中的电流过大，则过电流继电器FI动作，FI常闭触点断开，I0.3输入端断开，断开电枢绕组。
在电动机正转时，按下反转按钮无效，只有再按下停止按钮，电动机制动5s 停止后才能反转。
§2.3 PWM调速模块设计
§2.3.1 PWM模块电机调速原理
直流调速系统中应用最广泛的一种调速方法就是调节电枢电压。为了获得可调的直流电压，利用电力电子器件的完全可控性，采用脉宽调制(PWM)技术，直接将恒定的直流电压调制成可变大小和极性的直流电压作为电动机的电极端电压，实现系统的平滑调速，这种调速系统被称为直流脉宽调速系统。脉宽调制(Pulse-Width Modulation，缩写为PWM)式直流调速系统，是一种在VC-M直流调速系统的基础上以脉宽调制式可调直流电源取代晶闸管相控整流电源后构成的直流电动机转速调节系统。
对于直流电机来说，如果加在电枢两端的电压为图4所示脉动电流压（要求脉动电压的周期远小于电机的惯性常数），可以看出，在T不变的情况下，改变T1和T2的宽度，得到的电压将发生变化，下面对这一变化进行推导。
图2-3 加在电枢两端的电压
设电机接全电压U时，其转速最大为Vmax。若施加到电枢两端的脉动电压占空比为D=t1/T,则电枢平均电压为
U平=U·D且可以推得电机转速n为：n =Ea/CeΦ≈U·D/ CeΦ=KD。
在假设电枢内阻很小的情况下式中K= U/ CeΦ，是常数。上述式中，Ce 为电动势常数，Φ是磁通量。
图2-4为施加不同占空比是实测的数据绘制所得占空比与转速的关系图。
图2-4 占空比与电机转速的关系
由上图看出转速与占空比D并不是完全的线性关系（图中实线），原因是电枢本身有电阻，不过一般直流电机的内阻较小，可以近似为线性关系。由此可见，改变施加在电枢两端电压就能改变电机的转速，这就是直流电机PWM 调速原理。
§2.3.2 PWM控制的原理
PWM控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。即通过对一系列脉冲的宽度进行调制来等效地获得所需要的波形。
如下图2-5所示，设定值计数器设置PWM信号的占空比。当U\D=1，输入CLK2，使设定值计数值的输出值增加，PWM的占空比增加，电机转速加快；
当U\D=0，输入CLK2使设定值计算器的输出值减小，PWM的占空比减小，电机转速变慢。在CLK0的作用下，锯齿波计数器输出周期性线性增加的锯齿波。
当计数值小于设定值时，数字比较器输出低电平；当计数值大于设定值时，数字比较器输出高电平，由此产生周期性的PWM波形。
图2-5 PWM控制电路原理图
§2.4 S7-200PLC实现直流电动机的PWM调速
本次设计所使用的PLC的CPU型号为224xp，通过调节对应的电位器就可以改变PWM波的脉宽，来实现直流电动机的PWM调速。S7-200实现直流电动机的PWM 调速的硬件接线图如下图3-6所示。本系统采用S7-200PLC的CPU224xp模块，
CPU224xp产生两路（正转和反转）PWM波经接口模块送至功率驱动电路，PWM信号经放大输出到电动机两端，实现直流电动机的控制。
图2-6 PLC接线图
脉冲输出（PLS）指令被用于控制在高速输出（Q0.0和Q0.1）中提供的"脉冲串输出"（PTO）和"脉宽调制"（PWM）功能。PTO提供方波（50%占空比）输出，配备周期和脉冲数用户控制功能。PWM提供连续性变量占空比输出，配备周期和脉宽用户控制功能。PLS指令会从特殊存储器SM中读取数据，使程序按照其存储值控制PTO/PWM发生器。SMB67控制PTO0或者PWM0，SMB77控制PTO1或者PWM。下表对用于控制PTO/PWM操作的存储器给出了描述。您可以使用PTO/PWM控制字节参考表作为一个快速参考，用其中的数值作为PTO/PWM控制寄存器的值来实现需要的操作。您可以通过修改SM存储区（包括控制字节），然后执行PLS指令来改变PTO或PWM波形的特性。您可以在任意时刻禁止PTO或者PWM波形，方法为：首先将控制字节中的使能位（SM67.7或者SM77.7）清0，然后执行PLS指令。
图2-7 子程序设计流程图
图2-8 控制字节中各个控制位功能图
图2-9 高速脉冲发生器使用的特殊寄存器
图2-10主程序梯形图
图2-11子程序梯形图
图2-12 中断程序TIN-1梯形图
图2-13 中断程序TIN-0梯形图
控制原理：
要求3秒将调速范围从90%下降到20%，则调节占空比，调节范围为90%~20%，设置控制字节为SMB77为16#DA,表示对Q0.1为PWM方式，允许脉冲输出，不允许周期更新，允许脉宽更新，时间基准单位为ms级，同步更新且允许PWM输出。设置SMB78为周期为300ms，设置SMB80为起始脉宽值为270ms。
初始化PWM，调出子程序SBR_0，通过Q0.4与Q0.6SBR_0，SBR_0控制初始化输入控制字，周期，初始脉宽和比较值，启动PWM。
当常开触点M0.1导通，执行中断程序INT_0，当m0.1为1时，脉宽递减，每周期减少21ms，当检测到脉宽为60时，复位m0.1，当常闭触点m0.1导通，执行中断子程序INT_1。当m0.1为0时，脉宽保持不变。
§2.5输入/输出元件及控制
直流电机控制系统的设计
目录 引言 (2) 1 设计系统意义及要求 (3) 1.1设计意义 (3) 1.2 设计要求 (3) 2 总体设计方案 (3) 2.1 系统方案 (3) 2.2系统框图 (3) 2.3 PWM控制电机转速 (4) 2.4驱动电路选择 (4) 2.5程序设计 (4) 3 电路模块设计 (6) 3.1 设计总图 (6) 3.2 单片机A T89C52 (6) 3.3 复位电路和时钟电路 (7) 3.4 输入开关电路 (8) 3.5 四位数码管电路 (9) 3.6 LED灯电路 (9) 3.7 直流电机驱动电路 (10) 4 仿真结果 (11) 5 设计体会 (15) 参考文献 (16)
直流电机控制系统的设计 引言 电动机是把电能转换成机械能的一种设备。它是利用通电线圈（也就是定子绕组）产生旋转磁场并作用于转子（如鼠笼式闭合铝框）形成磁电动力旋转扭矩。电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机。电力系统中的电动机大部分是交流电机。电动机主要由定子与转子组成，通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向和磁感线（磁场方向）方向有关。电动机工作原理是磁场对电流受力的作用，使电动机转动。 电动机的调速方法很多，能适应不同生产机械速度变化的要求。一般电动机调速时其输出功率会随转速而变化。从能量消耗的角度看，调速大致可分两种： ①保持输入功率不变。通过改变调速装置的能量消耗，调节输出功率以调节电动机的转速。 ②控制电动机输入功率以调节电动机的转速。电机、电动机、制动电机、变频电机、调速电机、三相异步电动机、高压电机、多速电机、双速电机和防爆电机。
1 设计系统意义及要求 1.1设计意义 运用电路基础、单片机原理、电机拖动等相关知识采用Protues 仿真软件设 计直流电机控制系统， 实现了直流电机的启动/停止、正传、反转、加速、减速等控制功能，为我们在日常生活中直流电机的运用提供了更多保障，同时巩固了 我所学习的相关知识及protues 软件的使用，我更加熟悉了各种专业知识的结合，使所学知识形成一个整体。 1.2 设计要求 设计一个直流伺服电机电机控制系统，采用PWM 控制电机转速，采用桥式驱 动控制转向，对LED 接口进行设计，描述系统软件流程及各程序模块设计并用仿真演示。 2 总体设计方案 2.1 系统方案 这个控制系统以AT89C52单片机为核心，以5个按钮作为控制输入端来控制 直流电机的启动/停止、正转、反转、加速、减速。在设计中，采用PWM 技术对电机进行控制。 2.2系统框图 该直流电机控制系统的设计，在总体上大致可分为以下几个部分组成： AT89C52单片机，输入模块，复位电路和时钟电路，四位数码管，驱动电路，直
常用电动车控制器电路及原理大全
！！电动自行车控制器电路原理分析 目前流行的电动自行车、电动摩托车大都使用直流电机，对直流电机调速的控制器有很多种类。电动车控制器核心是脉宽调制(PWM)器，而一款完善的控制器，还应具有电瓶欠压保护、电机过流保护、刹车断电、电量显示等功能。 电动车控制器以功率大小可分为大功率、中功率、小功率三类。电动自行车使用小功率的，货运三轮车和电摩托要使用中功率和大功率的。从配合电机分，可分为有刷、无刷两大类。关于无刷控制器，受目前的技术和成本制约，损坏率较高。笔者认为，无刷控制器维修应以生产厂商为主。而应用较多的有刷控制器，是完全可以用同类控制器进行直接代换或维修的。 本文分别介绍国内部分具有代表性的电动自行车控制器整机电路，并指出与其他产品的不同之处及其特点。所列电路均是根据实物进行测绘所得，绍具体实例，达到举一反三的目的。 1. 有刷控制器实例 (1)山东某牌带电量显示有刷控制器 电路方框图见图1。 图中元件号为笔者所标。通过介 1)电路原理 电路原理图见图2 所示，该控制器由稳压电源电路、 电池放电指示电路、电机过流及蓄电池过放电保护电路等组 PWM产生电路、电机驱动电路、蓄
稳压电源由V3(TL431) ，Q3等元件组成，从36V蓄电池经过串联稳压后得到+12V电压，给控制电路供电，调节VR6可校准+12V 电源。 PWM电路以脉宽调制器TL494 为核心组成。R3、C4与内部电路产生振荡，频率大约为12kHz。 H是高变低型霍尔速度控制转把，由松开到旋紧时，其输出端可得到4V—1V 的电压。该电压加到TL494 的②脚，与①脚电压进行比较，在⑧脚得到调宽脉冲。②脚电压越低，⑧ 脚输出的调宽脉冲的低电平部分越宽，电机转速越高，电位器VR2用于零速调节，调节VR2 使转把松开时电机停转再过一点。 电机驱动电路由Q1、Q2、Q4等元件组成。电机MOTOR为永磁直流有刷电机。TL494 的⑧ 脚输出的调宽脉冲，经Q1反相放大驱动VDMOS管Q2。TL494 的⑧脚输出的调宽脉冲低电平部分越宽，则Q2导通时间越长，电机转速越高。D1 是电机续流二极管，防止Q2击穿。TL494 的⑧脚输出低电平时，Q1、D2导通，Q4截止，Q2导通；TL494 的⑧脚输出高电平时，Q1、D2截止，Q4导通，迅速将Q2栅极电荷泄放，加速Q2的截止过程，对降低 Q2温度有十分重要的作用。 蓄电池放电指示电路由LM324组成四个比较器，12V由R24、VR1、VR4、VR3、VR5、R21 分压形成四个不同基准电压分别加到四个比较器的反相端。蓄电池电压经R23和R22 分压加到每个比较器的同相端，该电压和蓄电池电压成比例。VA=VB*R22/(R22+R23)。当蓄电池电 压不低于38V时，LED1、LED2、LED3均点亮；当电池电压低于38V时，LED3熄灭；当电池电压低于35V时，LED2熄灭；当电池电压低于33V时，LED1熄灭，此时应给电池充电。调节VR1、VR4、VR3可分别设定LED3、LED2、LED1熄灭时的电压。LED4用作电源指示，LED5 用作欠压切断控制器输出指示。 蓄电池过放电保护当蓄电池放电到31.5V 时.LM324 的①脚输出低电平，三极管Q5导通，约5V电压加到TL494的死区控制端④脚. 该脚电位≥ 3.5V，就会迫使TL494内部调宽脉冲输出管截止，从而使三极管Q1、Q2 截止，电机停止运转，蓄电池放电停止，进入电池
直流电机驱动电路设计
直流电机驱动电路设计 一、直流电机驱动电路的设计目标 在直流电机驱动电路的设计中，主要考虑一下几点： 1. 功能：电机是单向还是双向转动？需不需要调速？对于单向的电机驱动，只要用一个大功率三极管或场效应管或继电 器直接带动电机即可，当电机需要双向转动时，可以使用由4个功率元件组成的H桥电路或者使用一个双刀双掷的继电器。 如果不需要调速，只要使用继电器即可；但如果需要调速，可以使用三极管，场效应管等开关元件实现PWM（脉冲宽度调制）调速。 2. 性能：对于PWM调速的电机驱动电路，主要有以下性能指标。 1）输出电流和电压范围，它决定着电路能驱动多大功率的电机。 2）效率，高的效率不仅意味着节省电源，也会减少驱动电路的发热。要提高电路的效率，可以从保证功率器件的开关工作状态和防止共态导通（H桥或推挽电路可能出现的一个问题，即两个功率器件同时导通使电源短路）入手。 3）对控制输入端的影响。功率电路对其输入端应有良好的信号隔离，防止有高电压大电流进入主控电路，这可以用高的输入阻抗或者光电耦合器实现隔离。 4）对电源的影响。共态导通可以引起电源电压的瞬间下降造成高频电源污染；大的电流可能导致地线电位浮动。 5）可靠性。电机驱动电路应该尽可能做到，无论加上何种控制信号，何种无源负载，电路都是安全的。 二、三极管-电阻作栅极驱动
1．输入与电平转换部分： 输入信号线由DATA引入，1脚是地线，其余是信号线。注意1脚对地连接了一个2K欧的电阻。当驱动板与单片机分别供电时，这个电阻可以提供信号电流回流的通路。当驱动板与单片机共用一组电源时，这个电阻可以防止大电流沿着连线流入单片机主板的地线造成干扰。或者说，相当于把驱动板的地线与单片机的地线隔开，实现“一点接地”。 高速运放KF347（也可以用TL084）的作用是比较器，把输入逻辑信号同来自指示灯和一个二极管的2.7V基准电压比较，转换成接近功率电源电压幅度的方波信号。KF347的输入电压范围不能接近负电源电压，否则会出错。因此在运放输入端增加了防止电压范围溢出的二极管。输入端的两个电阻一个用来限流，一个用来在输入悬空时把输入端拉到低电平。 不能用LM339或其他任何开路输出的比较器代替运放，因为开路输出的高电平状态输出阻抗在1千欧以上，压降较大，后面一级的三极管将无法截止。 2．栅极驱动部分： 后面三极管和电阻，稳压管组成的电路进一步放大信号，驱动场效应管的栅极并利用场效应管本身的栅极电容（大约 1000pF）进行延时，防止H桥上下两臂的场效应管同时导通（“共态导通”）造成电源短路。 当运放输出端为低电平（约为1V至2V,不能完全达到零）时，下面的三极管截止，场效应管导通。上面的三极管导通，场效应管截止,输出为高电平。当运放输出端为高电平（约为VCC-(1V至2V),不能完全达到VCC）时，下面的三极管导通，场效
直流电机控制电路集锦
直流电机控制电路集锦 直流电机的类型 按：直流电机在家用电器、电子仪器设备、电子玩具、录相机及各种自动控制中都有广泛的应用。但对它的使用和控制，很多读者还不熟悉，而且其技术资料亦难于查找。直流电机控制电路集锦，将使读者“得来全不费功夫”! 在现代电子产品中，自动控制系统，电子仪器设备、家用电器、电子玩具等等方面，直流电机都得到了广泛的应用。大家熟悉的录音机、电唱机、录相机、电子计算机等，都不能缺少直流电机。所以直流电机的控制是一门很实用的技术。本文将详细介绍各种直流电机的控制技术。 站长的几句说明：本文内容比较详实完整，但遗憾的是原稿的印刷质量和绘图的确很差，尽管采取了很多措施，有些图仍可能看不太清楚。 直流电机，大体上可分为四类： 第一类为有几相绕组的步进电机。这些步进电机，外加适当的序列脉冲，可使主轴转动一个精密的角度(通常在1.8°--7.5°之间)。只要施加合适的脉冲序列，电机可以按照人们的预定的速度或方向进行连续的转动。 步进电机用微处理器或专用步进电机驱动集成电路，很容易实现控制。例如常用的SAAl027或SAAl024专用步进电机控制电路。 步进电机广泛用于需要角度转动精确计量的地方。例如：机器人手臂的运动，高级字轮的字符选择，计算机驱动器的磁头控制，打印机的字头控制等，都要用到步进电机。 第二类为永磁式换流器直流电机，它的设计很简单，但使用极为广泛。当外加额定直流电压时，转速几乎相等。这类电机用于录音机、录相机、唱机或激光唱机等固定转速的机器或设备中。也用于变速范围很宽的驱动装置，例如：小型电钻、模型火车、电子玩具等。在这些应用中，它借助于电子控制电路的作用，使电机功能大大加强。 第三类是所谓的伺服电机，伺服电机是自动装置中的执行元件，它的最大特点是可控。在有控制信号时，伺服电机就转动，且转速大小正比于控制电压的大小，除去控制信号电压后，伺服电机就立即停止转动。伺服电机应用甚广，几乎所有的自动控制系统中都需要用到。例如测速电机，它的输出正比于电机的速度；或者齿轮盒驱动电位器机构，它的输出正比于电位器移动的位置．当这类电机与适当的功率控制反馈环配合时，它的速度可以与外部振荡器频率精确锁定，或与外部位移控制旋钮进行锁定。 唱机或激光唱机的转盘常用伺服电机。天线转动系统，遥控模型飞机和舰船也都要用到伺服电机。 最后一类为两相低电压交流电机。这类电机通常是直流电源供给一个低频振荡器，然后再用低频低压的交流去驱动电机。这类电机偶尔也用在转盘驱动机构中。 步进电机的基本工作原理
直流电机控制系统设计
直流电机控制系统设计
XX大学 课程设计 （论文） 题目直流电机控制系统设计 班级 学号 学生姓名 指导教师
沈阳航空航天大学 课程设计任务书 课程名称专业基础课程设计 院（系）自动化学院专业测控技术与仪器 班级学号姓名 课程设计题目直流电机控制系统设计 课程设计时间: 2012年7 月9 日至2012年7 月20 日 课程设计的内容及要求： 1.内容 利用51单片机开发板设计并制作一个直流电机控制系统。系统能够实时控制电机的正转、反转、启动、停止、加速、减速等。 2.要求 （1）掌握直流电机的工作原理及编程方法。 （2）掌握直流电机驱动电路的设计方法。 （3）制定设计方案，绘制系统工作框图，给出系统电路原理图。 （4）用汇编或C语言进行程序设计与调试。 （5）完成系统硬件电路的设计。 （6）撰写一篇7000字左右的课程设计报告。 指导教师年月日 负责教师年月日
学生签字年月日 目录 0 前言 (1) 1 总体方案设计 (2) 1.1 系统方案 (2) 1.2 系统构成 (2) 1.3 电路工作原理 (2) 1.4 方案选择 (3) 2 硬件电路设计 (3) 2.1 系统分析与硬件设计 (3) 2.2 单片机AT89C52 (3) 2.3 复位电路和时钟电路 (4) 2.4 直流电机驱动电路设计 (4) 2.5 键盘电路设计 (4) 3软件设计 (5) 3.1 应用软件的编制和调试 (5) 3.2 程序总体设计 (5) 3.3 仿真图形 (7) 4 调试分析 (9) 5 结论及进一步设想 (9) 参考文献 (10) 课设体会 (11) 附录1 电路原理图 (12) 附录2 程序清单 (13)
直流电机双闭环调速大作业
题目(中)直流电机双闭环控制调速 姓名与学号 指导教师 年级与专业
所在学院
目录： 一、电机控制实验目的和要求 (4) 二、双闭环调速控制内容 (4) 三、主要仪器设备和仿真平台 (5) 四、仿真建模步骤及分析 (5) 1．直流电机双闭环调速各模块功能分析 (5) 2.仿真结果分析（转速、转矩改变） (18) 3.转速PI调节器参数对电机运行性能的影响 (24) 4.电流调节器改用PI调节器后的仿真 (27) 5.加入位置闭环后的仿真 (28) 6.速度无超调仿真 (30) 七、实验心得 (32)
一、电机控制实验目的和要求 1、加深对直流电机双闭环PWM调速模型的理解。 2、学会利用MATLAB中的SIMULINK工具进行建模仿真。 3、掌握PI调节器的使用，分析其参数对电机运行性能的影响。 二、双闭环调速控制内容 必做： 1、描述Chopper-Fed DC Motor Drive中每个模块的功能。 2、仿真结果分析：包括转速改变、转矩改变下电机运行性能，并解释相应现象。 3、转速PI调节器参数对电机运行性能的影响。 4、电流调节器改用PI调节器后，对电机运行调速结果的影响。 选做： 5、加入位置闭环 6、速度无超调
三、主要仪器设备和仿真平台 1、MATLAB R2014b 2、Microsoft Officials Word 2016 四、仿真建模步骤及分析 1．直流电机双闭环调速各模块功能分析 参考Matlab自带的直流电机双闭环调速的SIMULINK仿真模型： demo/simulink/simpowersystem/Power Electronics Models/Chopper-Fed DC Motor Drive
直流电动机控制电路的设计
课程设计(论文) 题目名称直流电动机控制电路的设计 课程名称电力拖动基础课程设计 学生姓名周孝雄 学号0941202031 系、专业电气工程系、09自动化 指导教师邱雄迩 2011年12 月18 日
邵阳学院课程设计（论文）任务书 注： 1．此表由指导教师填写，经系、教研室审批，指导教师、学生签字后生效； 2．此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。
指导教师（签字）：学生（签字）：
邵阳学院课程设计（论文）评阅表 学生姓名周孝雄学号0941202031 系电气工程系专业班级09自动化班 题目名称直流电动机控制电路的设计课程名称电力拖动基础一、学生自我总结 二、指导教师评定 注：1、本表是学生课程设计（论文）成绩评定的依据，装订在设计说明书（或论文）的“任务书”页后面；
当今，自动化控制系统在各行各业得到了广泛的应用和发展，而直流驱动控制作为电气传动的主流在现代化生产中起着主要作用。直流电动机应用如此之广，主要在于其采用了PWM脉宽调制电路来控制直流电动机的调速。在这里介绍了PWM脉宽产生的电路。该电路运用模拟电子电路基础知识完成，利用产生的方波信号带动负载转动。本设计原理简单，易于理解，电路实现简单。我们先概括介绍了电路中锁需要的电路模块，然后给出了整体的电路图，并做了测试及得出测试结果。 关键词：直流电动机，PWM，三极管
1绪论 (7) 1.1概述 (7) 1.2 直流电动机的基本理论 (7) 1.3直流脉宽调速系统 (10) 2 元器件介绍 (13) 2.1 SG2731 (13) 2.2 三极管C4466 和 A1693 (16) 3 系统设计方案 (17) 3.1直流电动机控制电路 (17) 4直流电动机控制电路的测试 (19) 4.1 测试步骤 (19) 4.2 测试结果 (19) 5实验总结 (21) 参考文献 (22)
直流电机控制系统设计
XX大学 课程设计 （论文） 题目直流电机控制系统设计 班级 学号 学生姓名 指导教师
航空航天大学 课程设计任务书 课程名称专业基础课程设计 院（系）自动化学院专业测控技术与仪器 班级学号 课程设计题目直流电机控制系统设计 课程设计时间: 2012年7 月9 日至2012年7 月20 日 课程设计的容及要求： 1.容 利用51单片机开发板设计并制作一个直流电机控制系统。系统能够实时控制电机的正转、反转、启动、停止、加速、减速等。 2.要求 （1）掌握直流电机的工作原理及编程方法。 （2）掌握直流电机驱动电路的设计方法。 （3）制定设计方案，绘制系统工作框图，给出系统电路原理图。 （4）用汇编或C语言进行程序设计与调试。 （5）完成系统硬件电路的设计。 （6）撰写一篇7000字左右的课程设计报告。 指导教师年月日 负责教师年月日
学生签字年月日 目录 0 前言 (1) 1 总体方案设计 (2) 1.1 系统方案 (2) 1.2 系统构成 (2) 1.3 电路工作原理 (2) 1.4 方案选择 (3) 2 硬件电路设计 (3) 2.1 系统分析与硬件设计 (3) 2.2 单片机AT89C52 (3) 2.3 复位电路和时钟电路 (4) 2.4 直流电机驱动电路设计 (4) 2.5 键盘电路设计 (4) 3 软件设计 (5) 3.1 应用软件的编制和调试 (5) 3.2 程序总体设计 (5) 3.3 仿真图形 (7) 4 调试分析 (9) 5 结论及进一步设想 (9) 参考文献 (10) 课设体会 (11)
附录1 电路原理图 (12) 附录2 程序清单 (13)
【汽车行业类】常用电动车控制器电路及原理大全
（汽车行业）常用电动车控制器电路及原理大全
！！电动自行车控制器电路原理分析 目前流行的电动自行车、电动摩托车大都使用直流电机，对直流电机调速的控制器有很多种类。电动车控制器核心是脉宽调制(PWM)器，而壹款完善的控制器，仍应具有电瓶欠压保护、电机过流保护、刹车断电、电量显示等功能。 电动车控制器以功率大小可分为大功率、中功率、小功率三类。电动自行车使用小功率的，货运三轮车和电摩托要使用中功率和大功率的。从配合电机分，可分为有刷、无刷俩大类。关于无刷控制器，受目前的技术和成本制约，损坏率较高。笔者认为，无刷控制器维修应以生产厂商为主。而应用较多的有刷控制器，是完全能够用同类控制器进行直接代换或维修的。本文分别介绍国内部分具有代表性的电动自行车控制器整机电路，且指出和其他产品的不同之处及其特点。所列电路均是根据实物进行测绘所得，图中元件号为笔者所标。通过介绍具体实例，达到举壹反三的目的。 1.有刷控制器实例 (1)山东某牌带电量显示有刷控制器 电路方框图见图1。 1)电路原理 电路原理图见图2所示，该控制器由稳压电源电路、PWM产生电路、电机驱动电路、蓄电池放电指示电路、电机过流及蓄电池过放电保护电路等组成。 稳压电源由V3(TL431)，Q3等元件组成，从36V蓄电池经过串联稳压后得到+12V电压，给控制电路供电，调节VR6可校准+12V电源。 PWM电路以脉宽调制器TL494为核心组成。R3、C4和内部电路产生振荡，频率大约为12kHz。H是高变低型霍尔速度控制转把，由松开到旋紧时，其输出端可得到4V—1V的电压。该电压加到TL494的②脚，和①脚电压进行比较，在⑧脚得到调宽脉冲。②脚电压越低，⑧脚输出的调宽脉冲的低电平部分越宽，电机转速越高，电位器VR2用于零速调节，调节VR2使转把松开时电机停转再过壹点。 电机驱动电路由Q1、Q2、Q4等元件组成。电机MOTOR为永磁直流有刷电机。TL494的⑧脚输出的调宽脉冲，经Q1反相放大驱动VDMOS管Q2。TL494的⑧脚输出的调宽脉冲低电平部分越宽，则Q2导通时间越长，电机转速越高。D1是电机续流二极管，防止Q2击穿。TL494的⑧脚输出低电平时，Q1、D2导通，Q4截止，Q2导通；TL494的⑧脚输出高电平时，Q1、D2截止，Q4导通，迅速将Q2栅极电荷泄放，加速Q2的截止过程，对降低Q2温度有十分重要的作用。 蓄电池放电指示电路由LM324组成四个比较器，12V由R24、VR1、VR4、VR3、VR5、R21分压形成四个不同基准电压分别加到四个比较器的反相端。蓄电池电压经R23和R22分压加到每个比较器的同相端，该电压和蓄电池电压成比例。V A=VB*R22/(R22+R23)。当蓄电池电压不低于38V时，LED1、LED2、LED3均点亮；当电池电压低于38V时，LED3熄灭；当电池电压低于35V时，LED2熄灭；当电池电压低于33V时，LED1熄灭，此时应给电池充电。调节VR1、VR4、VR3可分别设定LED3、LED2、LED1熄灭时的电压。LED4用作电源指示，LED5用作欠压切断控制器输出指示。 蓄电池过放电保护当蓄电池放电到31.5V时.LM324的①脚输出低电平，三极管Q5导通，约5V电压加到TL494的死区控制端④脚.该脚电位≥3.5V，就会迫使TL494内部调宽脉冲输出管截止，从而使三极管Q1、Q2截止，电机停止运转，蓄电池放电停止，进入电池保护状态。此时LED5点亮，指示出该状态。VR5用于设定电池保护点电压。 电机过流保护R30为电机电流取样电阻，当过流时，取样电压经R14加到TL494的⑩脚。当⑩脚电位高于⑩脚电位时，TL494内部运放2输出高电平，迫使TL494内部调宽脉冲输出管截止，从而使Q1、Q2截止，电机停止运转，从而保护了电机。
直流电机控制电路论文
直流电机控制电路 摘要： 随着时代的发展，数字电子技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域，此文将介绍一种直流电机，详细阐述了用单片机输出口所给占空比的不同实现电机的调速的设计方法；着重讨论L298用于电机驱动时特有的优势。直流电机调速具有相当的实际意义。依据其调速的基本理论，本电路由模拟电源、控制电路、显示电路、驱动电路四部分组成。准确说就是模拟电源提供各个芯片电源、数码管、驱动L298所需电压；显示电路用于显示电动机转动时的速度大小及正反转所表示的代码。与传统的电动机调速相比具有操作方便，以及其输出速度大小采用数码显示的特点。文章中介绍了Protel 99发展及特点。直流电动机的工作原理、基本组成环节，电路分析、特殊元器件简介，设计方案的提出，更进一步说明了这类电机的好处。着重利用软件Protel绘制出电路原理图。讨论了目前研究工作中存在的问题，并对其发展的方向进行了展望，给出了一些个人的观点。 关键词： 单片机AT89C51 ；驱动L298；555定时器；直流电机； DC motor control circuits Abstract： Along with the development of the ages, the numerical electronics technique has already make widely available to our life, work, research, each realm, this text will introduce a kind of DC motor control circuits。Elaborated with a microcontroller outputs are different to the duty cycle of the motor speed control circuit design; Focus on L298 for motor drive at the unique advantage，and DC Motor Speed Control has considerable practical significance. According to its governor's basic theory, the power supply circuit from analog control circuits, display circuit, the driving circuit four components. Is that accurate simulation of power supply for each chip, digital control, drives L298 required voltage; Show circuit for the motor rotation speed and size reversion expressed by the code. With the traditional motor speed compared with convenient operation and the size of the output speed digital display features. DC motor principle, the basic components, circuit analysis, special briefings components, design program, is further illustrated by the benefits of these motors. Protel software focused on the use of mapping circuit schematics. Discussion of the current research work is the problem and the direction of its development of the prospect, give some personal views.
直流电机PWM调速与控制设计报告
综合设计报告 单位：自动化学院 学生姓名： 专业：测控技术与仪器 班级：0820801 学号： 指导老师： 成绩： 设计时间：2011 年12 月 重庆邮电大学自动化学院制
一、题目 直流电机调速与控制系统设计。 二、技术要求 设计直流电机调速与控制系统，要求如下： 1、学习直流电机调速与控制的基本原理； 2、了解直流电机速度脉冲检测原理； 3、利用51单片机和合适的电机驱动芯片设计控制器及速度检测电路； 4、使用C语言编写控制程序，通过实时串口能够完成和上位机的通信； 5、选择合适控制平台，绘制系统的组建结构图，给出完整的设计流程图。 6、要求电机能实现正反转控制； 7、系统具有实时显示电机速度功能； 8、电机的设定速度由电位器输入； 9、电机的速度调节误差应在允许的误差范围内。 三、给定条件 1、《直流电机驱动原理》，《单片机原理及接口技术》等参考资料； 2、电阻、电容等各种分离元件、IC、直流电机、电源等； 3、STC12C5A60S2单片机、LM298以及PC机； 四、设计 1. 确定总体方案； 2. 画出系统结构图； 3. 选择以电机控制芯片和单片机及速度检测电路，设计硬件电路； 4. 设计串口及通信程序，完成和上位机的通信； 5. 画出程序流程图并编写调试代码，完成报告；
直流电机调速与控制 摘要：当今社会，电动机作为最主要的机电能量转换装置，其应用范围已遍及国民经济的各个领域和人们的日常生活。无论是在工农业生产，交通运输，国防，航空航天，医疗卫生，商务和办公设备中，还是在日常生活的家用电器和消费电子产品（如电冰箱，空调，DVD等）中，都大量使用着各种各样的电动机。据资料显示，在所有动力资源中，百分之九十以上来自电动机。同样，我国生产的电能中有百分之六十是用于电动机的。电动机与人的生活息息相关，密不可分。电气时代，电动机的调速控制一般采用模拟法、PID控制等，对电动机的简单控制应用比较多。简单控制是指对电动机进行启动，制动，正反转控制和顺序控制。这类控制可通过继电器，光耦、可编程控制器和开关元件来实现。还有一类控制叫复杂控制，是指对电动机的转速，转角，转矩，电压，电流，功率等物理量进行控制。 本电机控制系统基于51内核的单片机设计，采用LM298直流电机驱动器，利用PWM 脉宽调制控制电机，并通过光耦管测速，经单片机I/O口定时采样，最后通过闭环反馈控制系统实现电机转速的精确控制，其中电机的设定速度由电位器经A/D通过输入，系统的状显示与控制由上位机实现。经过设计和调试，本控制系统能实现电机转速较小误差的控制，系统具有上位机显示转速和控制电机开启、停止和正反转等功能。具有一定的实际应用意义。关键字：直流电机、反馈控制、51内核、PWM脉宽调制、LM298 一、系统原理及功能概述 1、系统设计原理 本电机控制系统采用基于51内核的单片机设计，主要用于电机的测速与转速控制，硬件方面设计有可调电源模块，串口电路模块、电机测速模块、速度脉冲信号调理电路模块、直流电机驱动模块等电路；软件方面采用基于C语言的编程语言，能实现系统与上位机的通信，并实时显示电机的转速和控制电机的运行状态，如开启、停止、正反转等。 单片机选用了51升级系列的STC12c5a60s2作为主控制器，该芯片完全兼容之前较低版本的所有51指令，同时它还自带2路PWM控制器、2个定时器、2个串行口支持独立的波特率发生器、3路可编程时钟输出、8路10位AD转换器、一个SPI接口等，
直流电机控制系统设计范本
直流电机控制系统 设计
XX大学 课程设计 （论文）题目直流电机控制系统设计 班级 学号 学生姓名 指导教师
沈阳航空航天大学 课程设计任务书 课程名称专业基础课程设计 院（系）自动化学院专业测控技术与仪器 班级学号姓名 课程设计题目直流电机控制系统设计 课程设计时间: 7 月 9 日至 7 月 20 日 课程设计的内容及要求： 1.内容 利用51单片机开发板设计并制作一个直流电机控制系统。系统能够实时控制电机的正转、反转、启动、停止、加速、减速等。 2.要求 （1）掌握直流电机的工作原理及编程方法。 （2）掌握直流电机驱动电路的设计方法。 （3）制定设计方案，绘制系统工作框图，给出系统电路原理图。 （4）用汇编或C语言进行程序设计与调试。 （5）完成系统硬件电路的设计。 （6）撰写一篇7000字左右的课程设计报告。
指导教师年月日 负责教师年月日 学生签字年月日 目录 0 前言...................................................................................... 错误!未定义书签。 1 总体方案设计 ...................................................................... 错误!未定义书签。 1.1 系统方案 ...................................................................... 错误!未定义书签。 1.2 系统构成 ...................................................................... 错误!未定义书签。 1.3 电路工作原理............................................................... 错误!未定义书签。 1.4 方案选择 ...................................................................... 错误!未定义书签。 2 硬件电路设计 ...................................................................... 错误!未定义书签。 2.1 系统分析与硬件设计................................................... 错误!未定义书签。 2.2 单片机AT89C52............................................................ 错误!未定义书签。 2.3 复位电路和时钟电路................................................... 错误!未定义书签。 2.4 直流电机驱动电路设计 ............................................... 错误!未定义书签。 2.5 键盘电路设计............................................................... 错误!未定义书签。 3 软件设计 ............................................................................ 错误!未定义书签。 3.1 应用软件的编制和调试 ............................................... 错误!未定义书签。 3.2 程序总体设计............................................................... 错误!未定义书签。 3.3 仿真图形 ...................................................................... 错误!未定义书签。 4 调试分析 .............................................................................. 错误!未定义书签。
直流电机控制器的设计
直流电机控制器 （华侨大学信息学院08自动化） 摘要目前见到的许多关于直流电机的测速与控制类文献中，虽然能实现直流电机的无级调速，但还存在一些问题，如无法与计算机直接接口，许多较为复杂的控制算法无法在不增加硬件成本的情况下实现，控制器的人机界面不理想。总的来讲，控制器的智能化程度不高，可移植性差。虽然采用PWM芯片来实现电机无级调速的方案成本较低，但当控制器针对不同的应用场合增加多种附加功能时，其灵活性不够，而且反而增加硬件的成本。还有一些使用PLC控制器或高档处理器芯片（如DSP器件）的文献，它们虽然具有较高的控制性能，但由于这些高档处理器价格过高，需要更多的外围器件，因此也不具备在通常情况下大规模使用的条件。从发展趋势上看，总体的研究方向是提出质量更高的算法和调速方案，以及在考虑成本要求的前提下选择适合这种算法的核心控制器。 本设计采用MCU（AT89S52），完成了小型直流电机转速的采集、计算、显示、键盘设定，采用直流电机的PWM调速，实现了对电机转速的测量和控制，解决了通常低采样周期时系统的超调以及积分饱和问题。 关键词单片机；转速；调速；显示
一、设计任务与要求 1、设计任务 设计并制作一个直流电机控制器，控制电机的转速、转向和转速显示（用数码管动态显示）。 2、技术指标 a．基本要求 （1）具有转速显示功能（在同一CPU上，并留有测试点）。 （2）具有转向控制功能。 （3）可任意定义并控制转速。 （4）转速范围在60～600转/分钟之间连续可调。 （5）可显示任一时刻的占空比。 （6）任何时候控制信号无明显跳变。 b．发挥部分 （1）转速范围扩展至30～800转/分钟之间连续可调。 （2）可按步进.30转调整转速。 （3）用键盘输入任意占空比控制电机（大于60转/分），该状态下仍可按步进.10转调整转速。 3、题目评析 本题的重点是实现转速的可调可控；难点在于电机的驱动以及控制的算法；由于电机的广泛应用，实现电机的调速控制，实用价值很大。 二、方案比较与论证 根据设计任务，需要设计一个直流电机控制系统。该系统采用脉宽调速，使电机速度等于设定值，并且实时显示电机的转速值。通过对设计功能分解，设计方案论证可以分为：速度测量方案论证，电机驱动方案论证，键盘显示方案论证，PWM软件实现方案论证。 1、转速测量方案论证 方案一：使用红外对射管测速。硬件简单，只要使用两个电阻，一个红外对管，即可完成要求。 方案二：使用红外反射管测速。硬件需要电压比较器，使得硬件电路板比较繁琐。
直流电动机调速控制系统论文
安徽三联学院 年度论文 直流电动机调速系统的研究 Dc motor speed control system research 专业：电气工程及其自动化 姓名：薄朋_____________ 学号: 1002164___________ 指导老师：张金翰________ 2013年1月10日 信息与通信技术系
【摘要】直流电动机诞生与19世纪，距今已有100多年的历史，并已成为动力机械的主要驱动装置。直流调速系统具有优良的启动、制动性能，宜于在宽广范围内平滑调速，在需要高性能可控电力拖动的领域中得到了广泛的应用。电动机拖动生产机械运行时，系统的速度需要根据工作状态和工艺要求的不同进行调节，使生产机械以最合理的速度工作，从而提高产品和生产效率，这就要求人为采取一定的方法来改变生产机械的工作速度，以满足生产的需要。 关键字：直流电动机调速 【abstract 】Dc motor was born in the 19th century, more than 100 years of history, and has become the main drive power machinery. Dc speed control system has good start, braking performance, like in the wide range smoothing speed and are in need of high performance controlled electric drive field has been widely used in the field. Motor drive production machine operation, the speed of the system need according to the working status and technological requirements of different carries on the adjustment, production machinery with the most reasonable speed work, so as to improve the products and production efficiency, this requires people to take certain method to change the production machinery working speed, in order to meet production need. Key words: Dc motor speed regulation
直流电机控制设计(1)
河南科技大学 课程设计说明书 课程名称现代电子系统课程设计题目＿直流电机控制设计 学院＿＿电子信息工程学院＿＿＿＿班级＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 学生姓名＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 指导教师＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
日期＿＿＿＿＿＿＿ 课程设计任务书 （指导教师填写） 课程设计名称现代电子系统课程设计学生姓名专业班级 设计题目直流电机控制设计 一、课程设计目的 学习直流电机PWM的FPGA控制； 掌握PWM控制的工作原理； 掌握GW48_SOPC实验箱的使用方法； 了解基于FPGA的电子系统的设计方法。 二、设计内容、技术条件和要求 利用PWM控制技术实现直流电机的速度控制。 （1）基本要求： a．速度调节：4档，数字显示其档位。 b．能控制电机的旋转方向。 c．通过红外光电电路测得电机的转速，设计频率计用4位10进制显示电机的转速。 （2）发挥部分 a．设计“去抖动”电路，实现直流电机转速的精确测量。 b．修改设计，实现直流电机的闭环控制，旋转速度可设置。 c．其它。 三、时间进度安排 布置课题和讲解：1天 查阅资料、设计：4天 实验：3天 撰写报告：2天 四、主要参考文献 何小艇《电子系统设计》浙江大学出版社2008.1 潘松黄继业《EDA技术实用教程》科学出版社2006.10 齐晶晶《现代电子系统设计》实验指导书电工电子实验教学中心2009.8
指导教师签字：2010年12月30日 摘要 利用FPGA可编程芯片及VHDL语言实现了对直编程实现流电机PWM控制器的设计，对直流电机速度进行控制。介绍了用VHDL语言编程实现直流电机PWM控制器的PWM的产生模块、转向调节模块、转速控制模块、去抖动电路模块、电机转速显示等模块功能。 采用CPU控制产生PWM信号，一般的PWM信号是通过模拟比较器产生的，比较器的一端按给定的参考电压，另一端接周期性线性增加的锯齿波电压。当锯齿波电压小于参考电压时输出低电平，当锯齿波电压大于参考电压时输出高电平。改变参考电压就可以改变PWM波形中高电平的宽度。若用单片机产生PWM信号波形，需要通过D/A转换器产生锯齿波电压和设置参考电压，通过外接模拟比较器输出PWM波形，因此外围电路比较复杂。 FPGA中的数字PWM控制与一般的模拟PWM控制不同，用FPGA产生PWM波形，只需FPGA 内部资源就可以实现。用数字比较器代替模拟比较器，数字比较器的一端接设定值计数器输出，另一端接线性递增计数器输出。当线性计数器的计数值小于设定值时输出低电平，当计数值大于设定值时输出高电平。与模拟控制相比，省去了外接的D/A转换器和模拟比较器，FPGA外部连线很少，电路更加简单，便于控制。脉宽调制式细粉驱动电路的关键是脉宽调制，转速的波动随着PWM脉宽细分数的增大而减小。 直流电机控制电路主要由三部分组成： （1）FPGA中PWM脉宽调制信号产生电路。 （2）FPGA中的工作/停止控制和正/反转方向控制电路。 （3）由功率放大电路和H桥组成的正反转功率驱动电路 关键词