[實用新型]微型直流電機智能調速器

有效

• 申請號: 201520881753.8
• 申請日: 2015-11-06
• 公開（公告）號: CN205123639U
• 公開（公告）日: 2016-03-30
• 發明（設計）人: 陳金威;周晨;李智;陳世哲;范育奇;張金龍
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: H02P7/00
• 分類號: H02P7/00;H02P7/28;H02P1/22
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 李媛媛

技術領域

本實用新型涉及一種微型直流電機智能調速器，屬于直流電機控制領域。

背景技術

直流電動機具有良好的起動、制動性能，宜于在大范圍內平滑調速，在許多需要調速或快速正反向的電力拖動領域中得到了廣泛的應用。目前直流電動機的控制均以模擬電路為基礎，采用運算放大器、非線性集成電路以及少量的數字電路組成，控制系統的硬件部分復雜，功能單一，而且系統非常不靈活、調試困難，阻礙了直流電動機控制技術的發展和應用范圍的推廣。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種能夠快速、可靠、精確地實現直流電機大范圍無級調速和穩速的智能調速器。

為實現上述目的，本實用新型所采取的技術方案為：

微型直流電機智能調速器，包括單片機、晶振模塊、按鍵模塊、電源模塊、PWM數字信號發生電路、直流電機驅動電路、霍爾轉速檢測電路和顯示模塊，所述單片機分別與晶振模塊、按鍵模塊、電源模塊相連接；所述PWM數字信號發生電路的輸入端與單片機相連接，其輸出端與直流電機驅動電路相連接，直流電機驅動電路連接到直流電機；所述霍爾轉速檢測電路將直流電機轉速的反饋信號輸入到單片機，所述顯示模塊與單片機相連，用于顯示當前速度與設定速度。

所述單片機采用AT89C51芯片。

所述PWM信號發生模塊由兩片比較器和一片計數器組成。

進一步地，所述霍爾轉速檢測電路由霍爾傳感器和濾波整形電路連接組成，其中，霍爾傳感器安裝在直流電機內部，濾波整形電路與單片機相連。

進一步地，所述PWM數字信號發生電路與直流電機驅動電路之間還連接有放大電路。

本實用新型提出一種以單片機為控制芯片，霍爾傳感器為測速元件的直流電機閉環調速系統，可以實現直流電機的無極調速和穩速控制，具有結構簡單，穩定性好，超調小，響應快，高精度等優點。

附圖說明

圖1是微型直流電機轉速控制原理圖；

圖2是PWM數字信號發生電路；

圖3是電機轉速檢測電路；

圖4是直流電機驅動電路。

具體實施方式

如圖1所示為轉速控制原理圖，設計為閉單環負反饋控制結構。在直流電動機運轉之前,首先從鍵盤輸入給定轉速N1,單片機將其轉換為數字電壓信號,該數字信號經PWM發生電路生成PWM控制信號,然后經放大器放大輸出電壓，輸出電壓經H橋驅動電路驅動直流電機。由于存在各種干擾和誤差,電動機的實際轉速并不完全等于給定轉速,為此加一反饋回路,由霍爾測速裝置將所測得的轉速脈沖信號經555整形電路后轉化為數字信號，送入單片機與給定的轉速信號進行比較,若N1＝N2,則表示電機轉速穩定到給定轉速；否則將得到偏差信號,經PID算法處理后,再由計算機輸出,并重新加到電機電樞的兩端以改變電機轉速,直到電動機的實際轉速與給定轉速的偏差值保持在允許范圍。

如圖2所示為PWM數字信號發生電路，由兩片比較器4585和一片計數器4040組成。單片機的P1口分別與兩個比較器4585的B組連接，計數器4040的Q端口從序號2到9分別與比較器U1和U2的A組端口相連接。單片機的XTAL1端口與計數器4040的時鐘端口相連接，同步兩芯片的工作頻率。單片機一個機器周期有16個脈沖組成，當晶振電路每產生8個脈沖時，計數器的輸出端電位就改變一次，從Q2端口到Q9端口加1。當單片機P1口輸出的8位二進制數X的值大于或者小于計數器的計數值時，計數器U2的(A>B)輸出端為低電平,反之單片機P1口輸出值X小于計數器的計數值時，計數器U2的(A>B)輸出端為高電平。隨著計數值的增加，計數器的Q端口全由高電位變為低電位時，計數器U2的(A>B)輸出端又變為低電平，于是PWM信號就由計數器U2的(A>B)端產生了。如公式(1)所示，它的占空比D為：

D=(255-x255)×100%---(1)]]>