直流电机测速系统.docVIP

课程设计报告书 题 目 直流电机测速系统 学 院 自动化学院 班 级 自动0702 姓 名 XX 目 录 摘要................................................（03） 关键字..............................................（03） 1 前言................................................（04） 2 系统设计............................................（05） 直流电机调速原理................................（05 电动机测速原理................................(07) 2.3电机转速控制系统软件设计.... ...................(09) 2.4 系统软件仿真图.................................(10) 3 心得体会............................................（11） 参考文献..............................................（15） ·摘要 在电气时代的今天，电动机在工农业生产与人们日常生活中都起着十分重要的作用。直流电机作为最常见的一种电机，具有非常优秀的线性机械特性、较宽的调速范围、良好的起动性以及简单的控制电路等优点，因此在社会的各个领域中都得到了十分广泛的应用。 本文设计了直流电机测速系统的基本方案，阐述了该系统的基本结构、工作原理、运行特性及其设计方法。本系统采用PWM测量电动机的转速，用MCS-51单片机对直流电机的转速进行控制。本设计主要研究直流电机的控制和测量方法，从而对电机的控制精度、响应速度以及节约能源等都具有重要意义。 ·关键词：直流电机 单片机 PWM 转速控制 前言 一．题目要求 设计题目：直流电动机测速系统设计 描述：利用单片机设计直流电机测速系统 具体要求：8051单片机作为主控制器、利用红外光传感器设计转速测量、检测直流电机速度，并显示。 元件：STC89C52、晶振（12MHz） 二．组内分工 （1） （2）负责软件仿真及调试：主要由完成 （3）负责电路焊接： 主要由完成 （4）撰写报告：主要由完成 系统设计 直流电机调速原理 本设计的主要思想为利用PWM控制占空比从而达到改变电机速度。下面为PWM控制原理； 图1为PWM降压斩波器的原理电路及输出电压波形。在图1a中，假定晶体 管V1先导通T1，秒(忽略V1的管压降，这期间电源电压Ud全部加到电枢上)，然后关断T2秒(这期间电枢端电压为零)。如此反复，则电枢端电压波形如图1b中所示。电动机电枢端电压Ua为其平均值。 图1 PWM降压斩波器原理电路及输出电压波形 原理图 b)输出电压波形 (3) 式(3)中 （4） 为一个周期T中，晶体管V1导通时间的比率，称为负载率或占空比。使用下面三种方法中的任何一种，都可以改变的值，从而达到调压的目的： (1)定宽调频法：T1保持一定，使T2在0～∞范围内变化； (2)调宽调频法：T2保持一定，使T1在0～∞范围内变化 (3)定频调宽法：T1+T2=T保持一定，使T，在0～T范围内变化。 不管哪种方法，的变化范围均为0≤≤l，因而电枢电压平均值Ua的调节范围为0～Ud，均为正值，即电动机只能在某一方向调速，称为不可逆调速。当需要电动机在正、反向两个方向调速运转，即可逆调速时，就要使用图1—2a所示的桥式(或称H型)降压斩波电路。 在图2a中，晶体管V1、V4是同时导通同时关断的，V2、V3也是同时导通同时关断的，但V1与V2、V3与V4都不允许同时导通，否则电源Ud直通短路。设V1、V4先同时导通T1秒后同时关断，间隔一定时间(为避免电源直通短路。该间隔时间称为死区时问)之后，再使V2、V3同时导通T2秒后同时关断，如此反复，则电动机电枢端电压波形如图2b所示。 图2 桥式PWM降压斩波器原理电路及输出电压波形 a)原理图 b)输出电压波形 电动机电枢端电压的平均值为 (4) 由于0≤≤1，Ua值的范围是 -Ud～+Ud，因而电动机可以在正、反两个方向调速运转。 图3给出了两种PWM斩波电路的电枢电压