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运用pic单片机设计直流电机无级调速系统方案

  现代工业生产中,电动机是主要的驱动设备,目前在直流电动机拖动系统中已大量采用晶闸管(即可控硅)装置向电动机供电的KZ—D拖动系统,取代了笨重的发电动一电动机的F—D系统,又伴随着电子技术的高度发展,促使直流电机调速逐步从模拟化向数字化转变,特别是单片机技术的应用,使直流电机调速技术又进入到一个新的阶段,智能化、高可靠性已成为它发展的趋势。本调速系统采用PIC16F874单片机作为中心处理器,充分利用了PIC16F874单片机捕捉、比较、模/数转换模块的特点作为触发电路,其优点是:结构简单,能与主电路同步,能平稳移相且有足够的移相范围,控制角调整量可达10000步,能够实现电机的无级平滑控制,脉冲前沿陡且有足够的幅值,脉宽可设定,稳定性与抗干扰性能好等。

  1 直流电机调速原理直流电动机的转速n和其它参数的关系可用下式来表示:(1)(1)式中: Va-电枢电压,Ia-电枢电流,Ra-电枢回路总电阻,Ca-电势常数,Φ -励磁磁通。(2)(2)式中: p-磁极对数,N-导体数,a-电枢支路数。

  CaΦ=K (3)(3)式中:当电机型号确定后,CaΦ常数,故式式(1)改变为在中小功率直流电机中,电枢回路电阻非常小,式(4)中IaRa项可省略不计,由此可见,直流电机的调速当改变电枢电压时,转速n随之改变。

  2 系统工作原理本系统主要由主控开关,电机激磁电路,晶闸管调速电路(包括测速电路),整流滤波电路,平波电抗器及放电电路,能耗制动电路组成,系统采用闭环PI调节器控制。当主控开关闭合后,单相交流电经晶闸管调速电路控制后,又经过桥式整流、滤波、平波电抗器后,获得脉冲小,连续的直流,提供给电机,同时,交流电通过激磁电路整流后,使电机获得励磁,开始工作。调节触发电路中的速度设定电位器RP1,使得当AN1输入电压减小时,PIC16F874单片机输出的控制角也相应减小,晶闸管导通角随之增加,主电路输出电压增大,电机速度增大,同时测速电路输出电压也增大,经PI调节器作用后,电机在设定的速度范围内稳定运转。

  3 系统各部分电路设计3.1 主电路设计主电路中各元件参数如图1所示:按一下启动按钮SB1,接触器KM线圈通电,KM常开触点闭合,常闭触点打开,启动按钮自锁,主电路导通。晶闸管调速电路通过改变双向晶闸管控制角大小来控制交流电输出,再经桥式整流,滤波后,得到直流,同时,电机通过激磁电路整流后,获得励磁,开始工作。

  按一下停止按钮SB2,接触器KM线圈断电,KM常开触点打开,常闭触点闭合,自锁解除,主电路断电,电机停止工作。

  为了限制直流电流脉动,电路中接入平波电抗器,电阻 在主电路突然断电时,为平波电抗器提供放电回路。

  为了加快制动与停车,本装置中采用能耗制动,由电阻R4与主电路接触器常闭触点组成制动环节。电动机激磁由单独整流电路供电,为了防止电动机失磁而引起飞车事故,在激磁电路中,串接欠电流继电器KA。动作电流可通过电位器RP进行调整。3.2 晶闸管触发电路设计晶闸管触发电路及参数具体如图2所示,来自主电路中A、B两点电压经变压器变压为-20 V,再经过桥式整流后,在2点产生100 Hz左右的半波信号,通过R6,R7分压后接入NPN三极管进行放大,在三极管集电极产生过零脉冲,利用CCP1模块先捕捉过零脉冲上升沿,记下其发生时间,紧接着捕捉过零脉冲下降沿,两者的时间差即为过零脉冲宽度,其值的一半即为脉冲中点,采用这样的捕捉方式可以精确地得到交流电的实际过零点,同时利用ADC模傲转换模块转换PIC16F874引脚RA1/AN1模拟电压的值作为晶闸管控制角的设定值(电机速度设定值),改变电位器RP1设定值,相应改变晶闸管控制角大小,同时测速电路输出值由PIC16F874引脚RC0/T1CKI输入,经过TMR1计数器计数,算出转速,作为速度反馈值。本系统中单片机的振荡频率采用4 MHz,由PIC16F874单片机指令周期的特点可知,晶闸管控制角的分辨率是单片机振荡频率的四分之一的倒数,即1us,对于工频电的半波时间10 ms来说,控制角可达10000步,完全能够实现电机的无级平滑控制。

  3.3 测速电路设计测速电路由附着在电机转子上的光码盘及电脉冲放大整形电路组成。电脉冲的频率与电机的转速成固定的比例关系,光码盘输出的电脉冲信号经放大整形为标堆TTL电平从PIC16F874单片机引脚RC0/T1CKI输入,通过TMR1计数器进行计数,从而算出转速,将这个转速与预置转速进行比较,得出差值,PIC16F874通过对这个差值进行PI运算,得出控制增量,在CCP2送出晶闸管控制角的大小,从而改变加在电机两端的有效电压,最终达到控制转速的目的。

  4 系统软件设计将速度闭环控制设计成为典型I系统,即PI调节器,用来调节晶闸管控制角时间Td,其控制算法为:其中a1=Kp,Kp-控制器的比例系数,T1-积分时间常数,Ti-采样周期。本系统的软件设计模块主要包括CCP1上升沿捕捉模块,CCP1下升沿捕捉模块,控制角设定值A/D转换模块,测速电路脉冲定时计数模块,PI调节器模块,CCP2比较输出模块等,各模块程序流程图的关系如图3所示。图3 CCP1,CCP2模块中断程序流程图假设我们得到过零点时间为Tσ,晶闸管控制角时间为Td,那么送入CCP2寄存器CCPR2H:L比较值Tf=Tσ+Td,比较一致后,将在CCP2引脚上输出高电平,使晶闸管导通,然后根据所需的触发脉宽值,再次修改CCPR2H:L值,使输出高电平触发脉冲维持一定的时间后再回到低电平,这样就完成一个双向晶闸管触发脉冲输出。

  总结:本系统软件、硬件设计充分利用了PIC16F874单片机捕捉、比较、模/数转换模块的特点,以及单片机振荡频率高,响应快等优点,设计出相应的触发电路,使得PIC16F874单片机的模/数转换模块能迅速、准确的转换速度设定值;CCP1模块能精确捕捉交流电的过零点;测速电路的定时计数模块能准确地计数,算出反馈转速;CCP2模块能及时地比较Tf值输出触发脉冲,在中小型直流电机调速系统应用中,具有结构简单,运行可靠,调节范围宽,电流连续性好,响应快等特点。

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  (ACK) 当接收方接收完一个字节的数据就要告诉对方我收到了。接收方如果接收到数据则控制数据线输出低电平。否则为高电平。 5,停止 没有下一个字节要发送,最后时钟线变为高电平后,数据线从低电平变为高电平。代表数据发送停止。 实例讲解: 使用单片机使用 RSM2257 电子音量控制芯片来控制音量。一个按键按下,声音变大,一个按键按下,声音变小。在加上一个按键,控制一个LED亮灭的程序。而且音量掉电保存。 介绍RSM2257. 子地址

  目标:直流电机的控制1.直流电机简介直流电机是指能将直流电能转换成机械能的旋转电机。相关参数:轴长:8mm轴径:2mm电压:1-6v参考电流:0.35-0.4A3v转速:17000-18000转每分钟直流电机2.模块电路直流电机模块TC1117芯片构造与TC1508一样,那就来看看TC1508的引脚INA, INB与INC,IND是两组输入端OUTA,OUTB与OUTC,OUTD是两组输出端真值表INA和INB都输入低电平时,电机是待命状态INA高,INB低时,电机是前进,顺时针INA低,INB高时,电机是后退,逆时针INA和INB都输入高电平时,电机是刹车的状态,就是正在转一下停止OUT的部分加电容是为了去除杂波(比如按键的杂波

  简介:下面这篇文章针对四轴飞行器无位置传感器无刷直流电机的驱动控制,设计开发了三相六臂全桥驱动电路及控制程序。设计采用ATMEGA16单片机作为控制核心,利用反电势过零点检测轮流导通驱动电路的6个MOSFET实现换向;直流无刷电机控制程序完成MOSFET上电自检、电机启动软件控制,PWM电机转速控制以及电路保护功能。该设计电路结构简单,成本低、电机运行稳定可靠,实现了电机连续运转。近年来,四轴飞行器的研究和应用范围逐步扩大,它采用四个无刷直流电机作为其动力来源。无刷直流电机为外转子结构,直接驱动螺旋桨高速旋转。无刷主流电机的驱动控制方式主要分为有位置传感器和无位置传感器的控制方式两种。由于在四轴飞行器中的要求无刷直流电机控制器要求

  现代工业生产中,电动机是主要的驱动设备,目前在直流电动机拖动系统中已大量采用晶闸管(即可控硅)装置向电动机供电的KZ—D拖动系统,取代了笨重的发电动一电动机的F—D系统,又伴随着电子技术的高度发展,促使直流电机调速逐步从模拟化向数字化转变,特别是单片机技术的应用,使直流电机调速技术又进入到一个新的阶段,智能化、高可靠性已成为它发展的趋势。本调速系统采用PIC16F874单片机作为中心处理器,充分利用了PIC16F874单片机捕捉、比较、模/数转换模块的特点作为触发电路,其优点是:结构简单,能与主电路同步,能平稳移相且有足够的移相范围,控制角调整量可达10000步,能够实现电机的无级平滑控制,脉冲前沿陡且有足够的幅值,脉宽可设

  第一章 绪论随着社会的发展和科技的进步,人们对生产设备提出了速度更快、精度更高的使用要求,电机作为生产设备最为重要的驱动源,在人们的日常生活和工业生产活动中具有广泛应用,发挥着不可替代的作用。基于单片机的直流电机控制系统不仅结构简单可靠,而且易于编程控制,具有非常好的调速性能。1.1 本文研究的目的由于直流电机具有非常好的机械性能,多种多样的控制方式,以及非常好的环境适应性,因此,直流电机在很多工业现场得到越来越广泛的应用[1-2]。直流电机控制系统的好坏直接影响电机性能的发挥。在上世纪七八十年代,由于电子技术的落后,很多的直流电机还是依赖复杂的模拟电路进行控制,这种模拟电路采用分离原件搭建,不仅结构复杂,功能单一,而且一个

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时间:2020-06-08 14:38