[發明專利]一種直流電機智能調速系統

在審

• 申請號: 201710552132.9
• 申請日: 2017-07-07
• 公開（公告）號: CN107529684A
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發明（設計）人: 肖應旺;張緒紅;伍銀波;劉軍;陳貞豐;姚美銀
• 申請（專利權）人: 廣東技術師范學院
• 主分類號: H02P7/29
• 分類號: H02P7/29
• 代理公司: 廣州天河恒華智信專利代理事務所(普通合伙)44299
• 代理人: 陳明月

技術領域

本發明涉及直流電機調速設備技術領域,具體地說是一種直流電機智能調速系統。

背景技術

電動機作為最主要的機電能量轉換裝置，其應用范圍已遍及國民經濟的各個領域和人 們的日常生活，無論是在工農業生產、交通運輸、國防、航空航天、醫療衛生、商務和辦 公設備中，還是在日常生活的家用電器和消費電子產品(如電冰箱、空調、DVD等)中， 都大量使用著各種各樣的電動機。直流電機具有啟動性能好、調速方便、控制靈活等特點， 已廣泛地應用于工業、民用等多種場合。直流電機轉速的測量與控制，一直是人們研究的 重點。

直流電機的調速控制一般都采用調速器進行調速，調速器的價格比較昂貴，而且控制 輸出的PWM波精度較低；調速器和直流電機驅動模塊共用電源模塊，相互之間會差生干擾 濾波，不利于準確控制。

發明內容

本發明針對上述存在的問題，提供一種采用單片機控制、靈活性高、單片機和驅動模 塊之間互不干擾、控制精度高的直流電機智能控制系統。

本發明為實現上述目的，采取以下技術方案予以實現：

一種直流電機智能調速系統，包括單片機、實時顯示直流電機轉速的顯 示模塊、控制直流電機執行動作的按鍵模塊、驅動直流電機的驅動模塊、直流 電機、電源模塊、檢測直流電機轉速的霍爾傳感器和提供系統時鐘信號的時鐘 電路，所述的單片機分別與顯示模塊、按鍵模塊、霍爾傳感器和時鐘電路進行 電連接，所述的霍爾傳感器安裝在直流電機的轉軸上，所述的單片機還通過光 耦隔離模塊與驅動模塊電連接；所述的電源模塊包括為單片機單獨供電的第一 供電單元和為直流電機、驅動模塊供電的第二供電單元。

優選地，所述的單片機的型號為STC90C58AD，內置有若干個定時器。

優選地，所述的按鍵模塊包括LED指示燈和與單片機電連接的按鍵開關， 所述的按鍵開關包括啟停按鍵、正反轉按鍵、加速按鍵和減速按鍵。

優選地，所述的第一供電單元為5V直流電源，設有LED電源指示燈和若 干個濾波電容。

優選地，所述的第二供電單元輸出12V直流電壓為直流電機供電，第二供 電單元還通過7805三端穩壓集成電路將12V直流電壓轉換成為驅動模塊供電 的5V直流電壓。

優選地，所述的第二供電單元還設有LED電源指示燈，7805三段穩壓集 成電路并聯有若干個濾波電容。

本發明還公布了該系統的控制方法，包括以下控制步驟：

S1、系統進行初始化，設定單片機定時器參數：定時器T0的定時中斷時 長t₀，中斷次數為a，最大計數次數為a_max；定時器T1定時中斷時長為t₁，計 數標數為b，最大計數標數為b_max，計數標數初始值為b₀，周期T＝t₁×b_max；

S2、按下按鍵模塊的啟停按鍵，單片機的定時器T1啟動，通過定時中斷 的方式產生PWM波，PWM波的占空比η＝b×t₁÷T×100％，直流電機的輸入電壓為 第二供電單元的輸入電壓U₀與PWM波占空比η的乘積，即U＝U₀×η；

S3、同時，單片機的定時器T0啟動，在總時長t₀×a內獲取霍爾傳感器外 中斷脈沖信號次數，通過定時中斷對脈沖信號次數進行分解計算，得出直流電 機的轉速，并實時更新到顯示模塊顯示輸出；

S4-1、正反轉按鍵初次按下，單片機輸出電平控制驅動模塊驅動直流電 機正轉；再次按下正反轉按鍵，單片機輸出電平控制驅動模塊驅動直流電機反 轉；

S4-2、加速按鍵每按下一次，定時器T1參數更新，計數標數b產生相應 的增量，PWM的占空比η增大，相應地直流電機的輸入電壓U增大，直流電機 加速；

S4-3、減速按鍵每按下一次，定時器T1參數更新，計數標數b產生相應 的減量，PWM的占空比η減小，相應地直流電機的輸入電壓U減小，直流電機 減速。

優選地，所述的步驟S2為周期循環步驟，當計數標數b達到最大值b_max時， b將重置為零。

優選地，所述的步驟S3為周期循環步驟，當計數次數a達到最大值a_max時， a將重置為零。