[發明專利]一種小功率直流力矩電機調速控制裝置

在審

• 申請號: 201410817611.5
• 申請日: 2014-12-25
• 公開（公告）號: CN105790655A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 王雷
• 申請（專利權）人: 哈爾濱宏萬智科技開發有限公司
• 主分類號: H02P7/28
• 分類號: H02P7/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及一種力矩電機調速控制裝置，尤其是基于單片機的小功率直流力矩電機調速控制裝置。

背景技術

脈沖寬度調制產生于70年代中期。最早用于不可逆，小功率驅動，例如自動跟蹤天文望遠鏡、自動記錄儀表等。在國外，PWM最早是在軍事工業以及空間技術中應用。它有優越的性能，可以滿足那些高速度、高精度隨動跟蹤系統的需求。近八、九年來，進一步擴散到民用工業，特別是在機床行業、自動生產線及機器人等領域中廣泛應用。近十多年來，由于晶體管器件水平的提高及電路技術的發展，同時又因出現了寬調速永磁直流電機，它們之間的結合促使PWM技術的高速發展，并使電氣驅動技術推進到一個新的高度。

單片微型計算機簡稱為單片機，它的產生是計算機發展的一個新的里程碑。近年來，隨著單片機技術的快速發展，功能不斷完善，使其廣泛應用智能儀器儀表，機電設備，過程控制，數據處理，自動檢測和家用電器等應用領域。

直流電機由于它具有良好的線性調速特性，簡單的控制性能，較高的效率，優異的動態性能，所以長期以來，它一直占據著調速控制的統治地位。盡管近年來不斷受到其它電機（如交流變頻電動機，步進電機）的挑戰，但到目前為止，它仍然是大多數調速控制電動機的最優先選擇。近年來，直流電機的結構和控制方法都發生了很大的變化。隨著計算機進入控制領域，以及新興的電力電子功率元器件的不斷出現，使采用全控型的開關功率元件進行脈寬調制控制方式已經成為絕對主流。這種控制方式很容易在單片機控制中實現，從而為直流電機控制的數字化提供了契機。

本設計采用最新、最簡、最優的直流電機控制方法——利用單片機和脈寬調制控制技術實現對直流電機的調速控制。

發明內容

本發明的目的在于設計一種基于單片機控制的小功率直流力矩電機控制器。本設計通過MCS-8051單片機產生PWM波，經H橋驅動電路或電機控制芯片LMD18200后對直流電動機進行的調速控制。

本發明的目的是這樣實現的：

微控制器由單片機MCS-8051單片機構成；通過軟件編程實現單片機的PWM信號輸出；電機驅動電路采用H橋電路，控制芯片是LMD18200，采用TIP122的電機驅動電路，P1.0為“0”，P1.1口輸入PWM波時，電機正轉，通過改變PWM的占空比可以調節電機的速度；當P1.1口為“0”，P1.0口輸入PWM波時，電機反轉，同樣通過改變PWM的占空比來調節電機的速度；光電隔離器件為TIL113。

本發明由微控制器電路、電機驅動電路、功率放大電路和電源電路組成。微控制器由單片機MCS-8051單片機構成，單片機控制系統的P1.0、P1.1口輸出PWM信號，單片機接口電路、H橋驅動電路、光電隔離器件構成PWM波控制直流力矩電機電路，由H橋實現的直流電機的雙極性驅動的開環控制系統。從而由MCS-8051單片機發出PWM脈沖信號，通過光電耦合器TIL113與H橋電路，來實現對電機速度和轉向的控制。

本發明的結構特點及有益效果：

1、該發明針對小功率直流力矩電機的調速裝置，結構簡單、功能完善，節約了成本。

2、該發明所采用的控制方法結合了傳統的直流電機的調速方法的優點于，具有良好的穩定性、較快的響應速度、較高的控制精度的特點。

3、采用單片機控制電動機的轉速，在計算機上就可以直接實現對電機的控制，易實現遠程控制，能夠快速提高勞動生產率。

附圖說明

圖1為本發明的系統原理結構圖。

圖2為本發明的驅動電路原理圖。

圖3為LMD18200組成的電機驅動電路原理圖。

圖4為光電隔離電路原理圖。

圖5為本發明PWM脈沖信號生成流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的原理和具體連接關系做更詳細地描述：

實施例1

結合圖1，圖1是本發明的系統原理結構圖；本發明包括微控制器電路、電機驅動電路、功率放大電路和電源電路；本設計通過單片機產生PWM波，然后再通過放大電路、驅動電路，以控制電機兩端電壓的平均值，達到控制電機轉速的目的。

實施例2