课程设计--直流电机的调速与测速的设计.docx
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1、课程设计报告题目直流电机的调速与测速的设计学院专业电气工程及其自动化摘要直流电机的调速的方法有很多种,这里用到的是改变输入电压的大小,来调节电机的转速。产生PWM脉冲信号时,用555构成的多谐振荡电路,调节电位器的阻值大小,由4=7=(&+R2)/(R|+2/?2)可以看出,PWM脉冲信号的占空比得到改变,从而改变平均电压的大小来控制电机的转速。在驱动电机的硬件上,选取了H桥作为驱动电路,从而可以实现对电机转向和转速的控制。在电机的测速电路中,分别用到了CD4029作为脉冲计数器和74LS47作为数码管的译码器;一个共阳极的数码管作为显示装置;光电码盘作为测量转速的脉冲信号源。在一定的时间内,
2、测量电机转过圈数,从而可以计算出电机的转速。关键词:PWMH桥光电码盘转速目录第一章总体方案设计21.1 设计思路21.2 总体设计3第二章硬件设计与连接32.1电源模块32.2NE555产生PwM波模块42.3H桥驱动52. 4脉冲信号源产生模块62.5 计数器模块72.6 数码管显示模块8第三章电路仿真及实物展示9第四章设计优缺点分析104. 1优点:104.2缺点:11第五章心得体会11第六章参考文献12第一章总体方案设计1.1 设计思路利用NE555构成的多谐振荡电路可以产生一个占空比可调的脉冲信号,利用产生的这个PWM波可以实现对电机的转速的控制,在产生脉冲引号的引脚上多加上一个LE
3、D灯,利用LED闪烁的快慢也可以间接地反映电机转动的快慢。直流电机的驱动选择了由电子开关组成的H桥型PwM电路。H桥电路保证了简单的实现电机转速和方向的控制。电机测速时,利用光电码盘开关特性,产生一个脉冲信号,可以被CD4029计数,再次通过74LS47译码利用共阳极的数码管显示出当前电机转过的圈数,利用n=Nt,计算出转速。1.2 总体设计现阶段的任务是根据设计要求进行模块划分,提出方案,并进行比较分析,最终找到较优的方案。总体设计思想采取模块化的设计理念,分电源模块,NE555产生PwM波模块,H桥驱动模块,脉冲信号源产生模块,计数器模块,数码管显示模块这6模块。这样模块化的思想,便于查错
4、,便于集成,便于外围扩展。图1.1总体流程图第二幸硬件设计与连接2.1 电源模块将220V的交流电通过变压器后降压为低压24V的交流电,之后整流桥,滤波电路,稳压电路三个过程之后,按照下图的电路图,即可得到正负直流电源。7812图2.1稳压电源的电路图2.2 NE555产生PWM波模块利用NE555做成的多谐振荡电路可以产生一个占空比可调的PWM波;如下电路图所示;通过调节电位器的阻值大小,使PWM脉冲信号的占空比得到改变,从而改变平均电压的大小来控制电机的转速。可以根据以下两个公式计算PWM波的周期和占空比的大小。T=(Rl+2/?2)C*ln2Q=TlT=(Rl+R2)(Rl-l-2R2)
5、T为振荡周期,Q为占空比VCCVCC 严55GND I 15 1-1 26 37 48 Header 4X2IOUFGl图2. 2. 1 NE555产生PWM波电路图图2. 2. 2多谢振荡器的工作波形2.3 H桥驱动下图所示为一个典型的直流电机控制电路。电路得名于“H桥驱动电路”是因为它的形状酷似字母H。4个三极管组成H的4条垂直腿,而电机就是H中的横杠。H桥式电机驱动电路包括4个三极管和一个电机。要使电机运转,必须导通对角线上的一对三极管。根据不同三极管对的导通情况,电流可能会从左至右或从右至左流过电机,从而控制电机的转向。驱动电机时,保证H桥上两个同侧的三极管不会同时导通非常重要。如果三
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