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用单片机控制直流电机变速

作者:dolphin时间:2016-09-08

在自动化控制中,许多场合需要单片机控制直流电机进行变速,这里我们介绍一种低成本的简单实现方法。经实践证明,运行稳定可靠。

直流电机变速原理

通过电机学知识,我们可知,直流电机的转速为:


直流电机的变速主要有3种方式:

1.控制电枢电压改变电机的转速。

2.控制电机的励磁电流改变电机的转速。

3.在电枢回路中,串联电阻改变电机的转速。

使用单片机控制直流电机的变速。一般采用调节电枢电压的方式,如图1所示,单片机P36输出的为宽度可变的负脉冲,这样电机电枢上的电压也为宽度可变的脉冲电压,根据公式:

U=aVCC

其中:U-电机电枢电压。

a-脉冲的占空比,范围在0~1之间。

Vcc-直流电源电压,这里为12V。


电机的电枢电压即受单片机输出脉宽控制,实现了利用脉冲宽度调制技术(PWM)进行直流电机的变速。

直流电机变速的实例及编程

图2为笔者设计的“电喷汽车喷油嘴清洗机”(一种保养汽车的设备)电路原理,根据需要,作业时可随时按下“压力+”、“压力-”键,控制直流电机M的转速,即改变了洗涤液输出的压力大小。

图3为PWM波的输出示意,为了叙述简单,我们把PWM波的周期定为1mS,占空比分10级可调(即每级级差为10%),这样定时器TO每01mS(即100μ S)产生一次定时中断,每10次中断后进入下一个PWM波的周期。图3中的脉冲占空比为60%,即输出脉冲的时间为600 μ S,断开脉冲的时间为400 μ S,这样电机的电枢电压为12*60%=72V。

由于篇幅有限,而全部的源程序较长,下面仅给出与本文有关的电机变速及数码管显示的源程序(使用C语言编写)并进行详解。
该变速程序配合A189S51单片机,产生的PWM波载频为1KHz,电机运行时有一些声响,适用于一些对噪音不十分讲究的场合。如将载频提升到10~15KHz以上时,则基本听不到噪音,由于AT89S51的运算速度有限,不可能实现这一目标。这时我们可考虑使用高速8位单片机,如:C8051F020、AVR单片机等,它们不仅运行速度快,而且在片内集成了控制电机专用的PWM部件,用来对直流电机进行变速控制将会得心应手。






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