直流電機的測速裝置設計

㈡ 求實驗：《直流電機測速》的電路圖。

電動機是主要的驅動設備,目前在電力拖動系統中已大量採用晶閘管(即可控硅)裝置向電動機供電的KZ-D拖動系統,取代了笨重的發電動一電動機的F-D系統,又伴隨著微電子技術的不斷發展,中小功率直流電機採用單片機控制,調速系統具有頻率高,響應快

㈢ 求《直流電機測速》實驗電路圖。

直流電機控制電路

伺服電機是一種傳統的電機。它是自動裝置的執行元件。伺服電機的最大特點是可控。在有控制信號時，伺服電機就轉動，且轉速大小正比於控制電壓的大小。去掉控制電壓後，伺服電機就立即停止轉動。伺服電機的應用甚廣，幾乎所有的自動控制系統都需要用到。在家電產品中，例如錄相機、激光唱機等都是不可缺少的重要組成部分。
1．簡單伺服電機的工作原理

圖22示出了伺服電機的最簡單的應用。電位器RV1由伺服電機帶動。電機可選用電流不超過700mA，電壓為12～24V的任一種伺服電機。圖中RV1和RV2是接成惠斯登(Wheatstone)電橋。集成電路LM378是雙路4瓦功率放大器，也以橋接方式構成電機驅動差分放大器。
當RV2的任意變化，都將破壞電橋的平衡，使RV1—RV2之間產生一差分電壓，並且加以放大後送至電機。電機將轉動，拖動電位器RV1到新的位置，使電橋重新達到新的平衡。所以說，RV1是跟蹤了RV2的運動。

圖23是用方塊圖形式，畫出了測速感測器伺服電機系統，能用作唱機轉盤精密速度控制的原理圖。電機用傳統的皮帶機構驅動轉盤。轉盤的邊緣，用等間隔反射條文圖形結構。用光電測速計進行監視和檢測。光電測速計的輸出信號正比於轉盤的轉速。把光電測速計輸出信號的相位和頻率，與標准振盪器的相位和頻率進行比較，用它的誤差信號控制電機驅動電路。因此，轉盤的轉速就精確地保持在額定轉速上。額定轉速的換檔，可由操作開關控制。這些控制電路，已有廠家做成專用的集成電路。
2．數字比例伺服電機

伺服電機的最好類型之一，是用數字比例遙控系統。實際上這些裝置是由三部份組成：採用集成電路、伺服電機、減速齒輪盒電位器機構。圖24是這種系統的方塊圖。電路的驅動輸入，是用周期為15ms而脈沖寬度為1～2ms的脈沖信號驅動。輸入脈沖的寬度，控制伺服機械輸出的位置。例如：1ms脈寬，位置在最左邊；1.5ms在中是位置，2ms在最右邊的位置。
每一個輸入脈沖分三路同時傳送。一路觸發1.5ms脈寬的固定脈沖發生器。一路輸入觸發脈沖發生器，第三路送入脈寬比較電路。用齒輪盒輸出至RV1，控制可變寬度的脈沖發生器。這三種脈沖同時送到脈寬比較器後，一路確定電機驅動電路的方向。另一路送給脈寬擴展器，以控制伺服電機的速度，使得RV1迅速驅動機械位置輸出跟隨輸入脈寬的任何變化。
上述伺服電機型常用於多路遙控系統。圖25示出了四路數字比例控制系統的波形圖。

從圖中可以看出是串列數據輸入，經過解碼器分出各路的控制信號。每一幀包含4ms的同步脈沖，緊接在後面的是四路可變寬度(1～2ms)順序的「路」脈沖。解碼器將四路脈沖變換為並行形式，就能用於控制伺服電機。
3．數字伺服電機電路
數字伺服電機控制單元，可以買到現成的集成電路。例如ZN409CE或NE544N型伺服電機放大器集成電路。圖26和圖27示出了這兩種集成電路的典型應用。

圖中元件值適用於輸入脈沖寬度為1～2ms，幀脈沖寬度大約為18ms的情況。
圖28是適用上述伺服電機型的通用測試電路。伺服電源電池通常為5V。輸入脈沖經標準的伺服插座送到伺服電路。幀脈沖的寬度為13—28ms；用RV1調節控制。RV2調節控制脈沖寬度在1—2ms之間。用RV4微調中間值為1.5ms．輸出電平由RV3進行調節。

兩個集成電路為時基電路CMOS7555型，電源電壓可以低到3V仍然工作。IC1為無穩多諧振盪器，產生幀時間脈沖，它的輸出觸發IC2。而IC2是一個單穩電路，產生輸出測試脈沖。
http://www.autooo.net/classid48-id13154.html
http://www.elecfans.com/article/88/131/190/2009/2009021624847.html
供參考

㈣ 直流電機調速的設計

一.電機調速模塊.

我們的設計思路是先產生占空比可調的方波(方法有多種,一是用555構成多諧振盪器.二可以利用單片機產生PWM方波)+4功率器件構成的H橋電路,用以驅動直流電機轉動.當然還許多驅動方案,比如三極體-電阻作柵極驅動\低壓驅動電路的簡易柵極驅動,還有可以直接用個MCU產生PWM外加一個MOS管驅動也可以.

1.1直流電機驅動電路的設計目標

在直流電機驅動電路的設計中，主要考慮一下幾點：

1． 功能：電機是單向還是雙向轉動？需不需要調速？對於單向的電機驅動，只要用一個大功率三極體或場效應管或繼電器直接帶動電機即可，當電機需要雙向轉動時，可以使用由4個功率元件組成的H橋電路或者使用一個雙刀雙擲的繼電器。如果不需要調速，只要使用繼電器即可；但如果需要調速，可以使用三極體，場效應管等開關元件實現PWM（脈沖寬度調制）調速。

2. 性能：對於PWM調速的電機驅動電路，主要有以下性能指標。

1）輸出電流和電壓范圍，它決定著電路能驅動多大功率的電機。

2）效率，高的效率不僅意味著節省電源，也會減少驅動電路的發熱。要提高電路的效率，可以從保證功率器件的開關工作狀態和防止共態導通（H橋或推挽電路可能出現的一個問題，即兩個功率器件同時導通使電源短路）入手。

3）對控制輸入端的影響。功率電路對其輸入端應有良好的信號隔離，防止有高電壓大電流進入主控電路，這可以用高的輸入阻抗或者光電耦合器實現隔離。

4）對電源的影響。共態導通可以引起電源電壓的瞬間下降造成高頻電源污染；大的電流可能導致地線電位浮動。

5）可靠性。電機驅動電路應該盡可能做到，無論加上何種控制信號，何種無源負載，電路都是安全的。

考慮到以上的因素我們採用555多諧振盪器產生占空比可調的方波+4功率器件構成的H橋來驅動直流電機.電路圖如下:

1.2、電機調速模塊的電路圖功能分析

555通過可調電阻可以實現占空比可調的方波，即組成占空比可調的多諧振盪器。

多諧振盪器實現占空比可調的方波的功能分析：

電源接通瞬間，電容C2上的初始電壓為0，施密特觸發器輸出電壓為U為高電平，與此同時由於集電極開路輸出端（7腳）對地斷開，電源通過R5、R7開始對電容C充電，電路進入暫穩態I狀態。此後電路按下列四個階段周而復始地循環，產生周期性的輸出脈沖。

（1） 暫穩態I階段，VCC通過R5。R7向電容C充電，電容C的電壓Uc按指數上升，在UC高於2/3VCC之前，定時器暫時維持『1』的狀態，輸出為高電位。

（2） 翻轉I階段，電容C繼續充電，當Uc高於2/3VCC後，定時器翻轉為『0』的狀態，輸出為低電位。此時，集電極開路輸出端（7腳）由對地斷開變為導通。

（3） 暫穩態II階段，電容C開始經歷R7、R6對地（7腳）放電，Uc按照指數下降，在Uc低於1/3VCC之前，定時器依然維持『0』的狀態。輸出為低電位。

（4） 翻轉II階段，電容C繼續放電，當Uc低於1/3VCC後，定時器翻轉為『1』狀態，輸出為高電位。此時，集電極開路輸出端（7腳）由對地導通變為對地斷開。此後，振盪器又回復到暫穩態I狀態。

（5） 可以通過調節R6的大小來調節定時器輸出方波的占空比。

Uln2003晶元是16腳七路電機驅動晶元，這塊晶元在這里可以看作是七非門晶元，作用是保證10腳和14腳的輸出SINGLE1和SINGLE2的輸出為一高一低。晶元中的二極體起到分流的作用。電路圖的右部分的作用是通過調節電機的正轉與反轉來調節電機的轉速，當SINGLE1為高 SINGLE2為低時，三極體Q2,Q3,Q5導通，Q1,Q4,Q6截止，電機1端通過Q5接地，Vcc通過Q2直接押在電機2端，此時電機2端電位高於1端，電機反轉；當SINGLE1為低SINGLE2為高時，電機正轉。當某一時刻占空比大於50％時，電機呈現正轉加速或是反轉減速狀態；某一時刻占空比小於50％時，電機呈現正轉減速或是反轉加速狀態。電機就是通過矩形波占空比的不同來調節轉速的，電機呈現出來的轉速是平均速度。

二.電機測速模塊電路以及功能分析

我們的設計思路是利用光電隔離器件以及BCD計數器實現直流電機測速模塊電路.利用電機轉動時帶動紙片遮擋光耦,使其發光二極體發出的紅外光被其中的光敏三極體所接收,通過BCD計數器最後將在單位時間內轉動的轉數給顯示出來.
電路圖如下:

1.3、電機測速模塊整個電路以及其他功能分析

1.3.1晶元功能分析

CD40192:

可預置BCD加/減計數器(雙時鍾) NSC\TI///J1J2J3J4是可以預設數字的輸入，Q1Q2Q3Q4是加減計數的輸出。C0是進位端接高位的UP（加計數器）。BO是借位端圖上不接，為空腳。ENABLE是使能端。VSS接地，VCC接電源。DOWN是減計數器。

CD4511 BCD鎖存、7段解碼,驅動器：

//A、B、C、D分別接BCD加減計數器的輸出端，鎖存數字。再7段解碼將其輸出到數碼管。

CD40106 六施密特觸發器：

NSC\TI //輸入信號為A，輸出信號為A反，對輸入的脈沖進行整形並取反，使高位計數器的加計數能夠計數。

1.4、接受板子整個電路圖功能分析

光電耦合器OPTOISO1，當其接受到光信號，LED放光，三極體飽和導通，晶體管Q1導通，因為電阻R3 為47K，大部分的電壓分壓在電阻上了，A為低電平。若沒有接受到光的話，A為一高點平，這樣在A端形成了一個負脈沖，再經過CD40106 六施密特觸發器對脈沖進行整形並且取反，得到A的非為一正脈沖（指的是沒有光的時候為低電平，有光信號的時候為高電平）。

經過六施密特觸發器的脈沖信號再接到CD40192的UP端使BCD計數器件1為加計數器。又兩個CD40192ENABLE是使能端一起接在enable信號上。

REST信號也相連一起通過按鍵S1接VCC高電平/通過R9 10K接地。這樣只要按S1就可以實現REST重置清零。不按S1的就照常計數。

Enable使能信號的產生:是通過按鍵S1和555晶元以及相應的RC電路,實現一定時間的延時,也就是意味著一按S1,在定時T(由RC值確定)的時間內,計數器在計數,將光電耦合器接受到的恆定脈沖個人給計數,定時時間到的話就停止.這樣的話可以將電機的速度給測出來.定時時間為0.5S~1.0S.

驅動CD40192工作,我們對照圖2來分析這個定時器的功能。 當一上電的時候, 3 (OUT)腳輸出一個高電平,

㈤ 電機測速的幾種方法及分析

1、有刷直流測速方法：

永磁直流測速發電機有其靈敏度高，線性誤差小，受溫度變化的影響較小，結構簡單，耐振動沖擊，極性可逆等優點，但由於電刷和換向器的存在帶來一些弊病：如可靠性差，使用環境受到限制，電刷與換向器的摩擦，增加了被測電機的粘滯轉矩；電刷的接觸壓降造成了輸出低速時的不靈敏區。

2、無刷直流測速方法：

刷直流測速發電機從根本上取消了電刷與換向器這種接觸裝置,改善了測速發電機的性能,提高了運行的可靠性。是直流測速機的一個發展方向。

產品的無刷化已成為一種明顯的發展趨勢。特別是電子技術的發展，使其測速電路的集成化程度有了迅速提高，賦予新型機電一體化方波無刷直流測速發電機更強的生命力。

無刷直流測速發電機還有諸如霍爾無刷直流測速發電機，環形轉子無刷直流測速發電機及二極體整流型無刷直流測速發電機等。主要有霍爾無刷直流測速發電機和新型機電一體化方波無刷直流測速發電機兩種類。

3、MT法測速

該方法屬於數字式測速，通常由光電脈沖編碼器，直線光柵尺，感應同步器，旋轉變壓器，直線磁柵尺等感測器來完成。其基本原理是：電機每轉一圈，感測器輸出的脈沖數一定，隨著電動機轉速和輸出脈沖頻率的不同，頻率與轉速成正比，能測量其頻率，通過軟體計算就能得到速度，鑒相電路還能同時反映實際轉速的方向。

該類轉子位置感測器發出的脈沖信號，可在可編程計數器8253的配合下，基於微機系統採用MT法對電機轉速實現高精度的數字測量，這類感測器一般都輸出兩組相位相差90°的脈沖序列A，B,根據A，B的相位關系可以鑒別電機轉向，同時還可以進行四倍頻處理，以減少通過MT法獲取速度反饋信號的紋波。

(5)直流電機的測速裝置設計擴展閱讀

電機測速的分類

1、空心杯轉子非同步電機測速發電機：

轉子不轉時，勵磁後由杯形轉子電流產生的磁場與輸出繞組軸線垂直，輸出繞組不感應電動勢；轉子轉動時，由杯形轉子產生的磁場與輸出繞組軸線重合，在輸出繞組中感應的電動勢大小正比於杯形轉子的轉速，而頻率和勵磁電壓頻率相同，與轉速無關。

2、籠式轉子非同步電機測速發電機：

與交流伺服電動機相似，因輸出的線性度較差，僅用於要求不高的場合。

3、同步電機測速發電機：

以永久磁鐵作為轉子的交流發電機。由於輸出電壓和頻率隨轉速同時變化，又不能判別旋轉方向,使用不便，在自動控制系統中用得很少,主要供轉速的直接測量用。