基于单片机电机转速检测测速报警设计

四、软硬件设计

  1. 系统总框图

    复制代码
      图4.1 微机数字控制双闭环直流PWM调速系统硬件结构

本设计中,我采用了AT89C51单片机,芯片工作电压约为5V左右,从

左到右我设计的依次是电容滤波的三相桥式不可控整流电路,直流电机H桥驱动电路,中间穿插了电压、电流检测,转速和温度检测。

其中我比较详细的制作了转速检测报警电路,主要通过AD0809进行模数转换显示数码管上,可以设置报警上下限;另外一个就是直流电机PWM调速,通过示波器观察波形和转速变化。

2.电容滤波的三相桥式不可控整流电路------可以不用计算,大致说明所选器件合理即可。

图4.2三相桥式整流电路

整流电路是电力电子电路中出现最早的一种,它将交流电变为直流电,应用十分广泛,电路形式多种多样,个具特色。为了使直流电压麦脉动较小,可采用三相桥式整流电路;最后顺带介绍了8279键盘扩展显示电路。

根据题目要求,我选择了耐压为1600V,允许最大电流为1000A的整流二极管。一般取为此峰值电压的2~3倍,所以整流二极管的正反向额定电压为:

通过二极管的峰值电流及电机最大负载时的峰值电流, ,

二极管的电流有效值为,

其最大峰值为。

考虑一定的安全裕量可以求得整流二极管的额定正向平均电流为:

满足条件

3.直流电机H桥驱动电路

图4.3 H桥驱动电路

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。H桥驱动电路: H桥式电机驱动电路包括4个三极管和一个电机,因其外形酷似字母H,所以称作H桥驱动电路。

要使电机M运转,必须使对角线上的一对三极管导通。例如 当Q1管和Q4管导通时,电流就从电源正极经Q1从左至右穿过电机,然后再经Q4回到电源负极。电机顺时针转动。当三极管Q6和Q5导通时,电流将从右至左流过电机,驱动电机逆时针方向转动。

完整的H桥驱动电路,PWM1,PWM2,为电机方向控制输入端,PWM1=1,PWM2=0时正转,PWM=0,PWM2=1时电机反转。PWM1,PWM2同时也是电机调速的脉宽输入端。

4.电流、电压检测

电流互感器具有能耗小、频带宽、信号还原性好、价格便宜、控制和主功率

电路隔离等诸多优点。多个电流互感器可以组合起来,用于检测含有低频分量的单极性高频直流脉动。

电感电流中既含用工频正弦电流,又有高频脉动电流,为此,可以用电流互

感器分别检出开关管、二极管中的单极性电流脉冲,再叠加起来,即为电感电流。

检测电压采用了两个电阻分压的形式。一般情况下,R1为1MΩ,R2为50kΩ。

5.※直流电机转速检测报警电路

图4.4 转速检测报警电路

这个电路,我采用了通过采集调节电位器RV1上电压输入到AD0809中,进行模数转换后进入51单片机,通过程序的编写,把数据输出到P1口的四位共阴极数码管。

与此同时,在P30和P31引脚设置转速上下限报警灯,当然也是通过改写的程序的方式实现,如图4.4、4.5所示我设置的是当转速高于1600r/min时D1灯亮且蜂鸣器发出报警,当转速低于400r/min时D2灯亮发出报警声。

图4.5 转速低于400r/min时D2灯亮发出报警声

8.系统主程序框图

主程序完成实时性不高的功能,完成系统初始化后,实现键盘处理、刷新显示、与上位计算机和其他外设通信等功能。主程序框图如下:

9.PID流程图设计

五、总结

通过这次计算机控制系统的直流电机调速课程设计,我意识到我们自动化行业有非常好的发展前途。

从设计电机的各项指标参数,到MATLAB中电流环转速环仿真,再到proteus和keil软件中进行硬件、软件电路仿真运行,提高了我的查阅资料和解决问题的能力,深深印入我脑海里的是:求人不如靠己的做事态度、工作方式。本次设计从始至终都是我一个人独立完成的。

在完成这次设计的过程中,我尝尽了酸甜苦辣,有时候一头雾水脑子里不知道应该怎么办,有时候这里的程序编程不对,想方设法绞尽脑汁的修改,有一次陷入了绝望,想要求助于他人,可谁知没一个人会的,没一个靠谱的!只能靠自己,后来,我"钻进了"图书馆,在一篇不起眼的小文章里找到了发生故障的原因,并且依葫芦画瓢,依照那本书的介绍,解决了我编程老是有误差的问题。

总的来说,此次自动控制系统的课程设计,我受益匪浅。

通过本次设计我学到了许多课本上学不到的知识,对于各个元器件、软硬件的工作原理我都熟练掌握,通过本次实践我深刻的体会到设计人员的艰辛及问题解决后的喜悦,它不但能培养我们独立思考问题的能力,同时也增强了我的动手能力,为自己以后所要从事的此类工作奠定了基础。

文章底部可以获取博主的联系方式,获取源码、查看详细的视频演示,或者了解其他版本的信息。
所有项目都经过了严格的测试和完善。对于本系统,我们提供全方位的支持,包括修改时间和标题,以及完整的安装、部署、运行和调试服务,确保系统能在你的电脑上顺利运行。

相关推荐
学习噢学个屁8 分钟前
基于STM32的交通灯设计—紧急模式、可调时间
c语言·stm32·单片机·嵌入式硬件
gmmi5 小时前
嵌入式学习 51单片机(3)
单片机·学习·51单片机
CC呢7 小时前
基于单片机智能热水壶/养生壶设计
单片机·嵌入式硬件·单片机设计
贾亚超8 小时前
【STM32外设】DAC
stm32·单片机·嵌入式硬件
明天见~~10 小时前
硬件基础:串口通信
嵌入式硬件
sheepwjl10 小时前
《嵌入式硬件(三):串口通信》
网络·嵌入式硬件·网络协议·串口通信
嵌入式牛马在努力帮老板娶老婆12 小时前
十四、STM32-----低功耗
stm32·单片机·嵌入式硬件
来生硬件工程师12 小时前
【硬件笔记】负载是如何烧MOS的?
笔记·嵌入式硬件·硬件架构·硬件工程·硬件设计
少男的脸红藏不住心事12 小时前
GD32入门到实战34--ARM启动流程
单片机·嵌入式硬件
日更嵌入式的打工仔13 小时前
PHY的自适应协商简析
网络·嵌入式硬件·自适应·phy