直流电动机PWM脉宽调速系统课件

1、1,第5章 微机测控系统设计,本章重点： 1掌握微机测控系统的基本组成 2掌握微机测控系统整体设计方法 本章难点： 1微机测控系统的测量技术 2. 微机测控系统的控制技术,2,5.1 微机测控系统基本组成,5.1.1 测控系统硬件组成,1.主机 2.输入输出通道 3.外部设备 4.接口电路 5.运行操作台 6.系统总线,5.1.2 测控系统软件组成,分为两大类，一是系统软件；二是应用软件。,3,5.2 微机测控系统模拟测量技术,5.2.1 模拟量输入通道的一般组成,4,5.2 微机测控系统模拟测量技术,5.2.2 多路转换器,分为： 机械触点式；如 干簧继电器和振子式 继电器等. 电子式开关；如 晶体管和场效应管等。,5,5.2 微机测控系统模拟测量技术,5.2.3 采样-保持器,主要由模拟开关、存储电容及 缓冲放大器组成。 捕获时间：跟随输入信号到达 所规定的百分比误差之内所需 要的最小时间。,6,5.2 微机测控系统模拟测量技术,5.2.4 模/数转换器接口,连接A/D芯片需注意： （1）A/D芯片能都与微处理机总线直接兼容 指该A/D芯片的数据输出线可以直接挂在CPU的数据总线上

2、。 要求A/D芯片输出TTL电平，具有三台输出功能。 （2）启动A/D转换的方式 脉冲启动信号（ADC0809、ADC1210）和电平控制信号（AD570、 AD571、AD572） 一般采用D触发器或利用并行I/O口实现电平控制 （3）转换结束信号的应用方式 CPU采用中断方式，转换结束后信号送到CPU的中断申请输入引脚 或可允许中断的I/O口上向CPU申请中断。 CPU采用查询方式，转换结束后信号经三态门送到数据总线某一位 上，或者将信号直接连到并行I/O口的某一位。,7,5.2 微机测控系统模拟测量技术,5.2.5 8位A/D转换器与微机接口设计,1.ADC0809管脚 1）IN0IN7：8个模拟量输入端 2）START：启动A/D转换。 3）EOC：转换结束信号。 4）OUTPUT ENABLE(OE)：输出允许信号 5）CLOCK：实时适中。 6）ALE：地址锁存允许。 7）ADD-A、ADD-B、ADD-C通道号端口 8）D7D0：数字量输出端 9）VREF（+），VREF（-）：参考电压端口 10）VCC：电源电压，+5V 11）GND：接地端,8,5.2 微机测控系统模

3、拟测量技术,9,5.2 微机测控系统模拟测量技术,2.ADC0809转换器与微机接口硬件电路设计,10,5.2 微机测控系统模拟测量技术,3. 8位A/D程序设计方法,程序查询方式、定时采样方式、中断方式,（1）程序查询方式,先选通模拟量输入通道，发出启动 A/D转换的信号，延时60ms，用程序看 P2.3口是否为0，若为0，则表示A/D转 换已结束，可以读入数据，否则再继续 查询，直到P2.3为0 为止、,11,5.2 微机测控系统模拟测量技术,（2）定时采样方式,（3）中断方式方式,在向A/D发出启动脉冲后，后 进行软件延时，此延时取于A/D转 换器完成A/D转换所需的时间，经 延时后才可读入数据。,CPU启动A/D转换后，即可转 而处理其他事情，一旦A/D转换结 束，则有A/D转换器发一转换结束 信号到单片机INT1管脚，CPU响 应中断后，便可读入数据。,12,5.2 微机测控系统模拟测量技术,5.2.6 12位A/D转换器与微机接口设计,1. AD574的管脚,13,5.2 微机测控系统模拟测量技术,2. AD574的技术指标,14,5.2 微机测控系统模拟测量技术,3. A

4、D574的应用,1）单极性输入,2）双极性输入,15,5.2 微机测控系统模拟测量技术,4. AD574与单片机的接口,16,5.3 微机频率测量技术,5.3.1 计数测频法（闸门时间法）,在某一选定的时间间隔内对被测信号进行计数，然后将计数值除以时间 间隔就得到所测频率。,具体操作步骤： 1）从P2线取出一个脉冲将计数器清零； 2）从P2线输出高电平开始计数，同时启动内部定时器； 3）内部定时时间到，从P1线输出低电平停止计数，读入计数数值，计算出 频率，送显示。,17,5.3 微机频率测量技术,设所选的闸门开启时间间隔为t，在此间隔内计得的计数值为N，则测得频率,频率测量的误差一是闸门时间误差即时基误差： 二是计数误差，由 误差引起的。 低频时，误差主要由 1引起。用Tm表示闸门 时间，fm代表被测频率，则一次测量计得的总脉冲数 为 ， 1所引起的误差E,18,5.3 微机频率测量技术,5.3.2 周期测量法,1所引起的误差E:,19,5.3 微机频率测量技术,多倍测量过程： 1）由微机赋给计数器CT2一个数值较小的m值，用以快速粗略确定被测频率 2）微机向P1输出低电平使基本RS

5、触发器复位，Q=0 3）当计数器CT2计数达到预先给定的m值时，输出一个低电平关闭闸门式CT1 停止计数，CT2输出低电平，CT1值被取走,20,5.3 微机频率测量技术,21,5.4 模拟量输出技术,1. 不带输入数据寄存器的D/A转换器接口,22,5.4 模拟量输出技术,23,5.4 模拟量输出技术,2. 微机总线兼容型D/A转换器接口,24,5.4 模拟量输出技术,3. 双极性模拟量输出的实现,25,5.4 模拟量输出技术,26,5.5 步进电机基本控制技术,5.5.1 步进电机的功率放大电路,27,5.5 步进电机基本控制技术,5.5.2 基本型改进电路,外界电阻RC上并联一个电容C；续流 二极管D回路中串联一个电阻Rd。,回路的放电时间：,28,5.5 步进电机基本控制技术,5.5.3 双电压功率放大电路,29,5.5 步进电机基本控制技术,1. 高压工作状态,30,5.5 步进电机基本控制技术,31,5.5 步进电机基本控制技术,2. 低压工作状态,3. 关断状态,Vh为低电平，V1为高电平， 晶体管T1介质，T2导通,绕组电流：,32,5.5 步进电机基本控制技术,33,

6、5.6 直流电动机（PWM）脉宽调速系统,5.6.1 直流电动机的脉宽调制的工作原理和特点,PWM驱动装置是利用 大功率晶体管的开关特性来 调制固定电压的直流电源， 按一个固定的频率来接通和 断开，并根据需要改变一个 周期内“接通”与“断开”时间的 长短，通过改变直流伺服电 动机电枢上的占空比来改变 平均电压的大小，从而控制 电动机的转速。,电压平均值：,占空比：,34,5.6 直流电动机（PWM）脉宽调速系统,5.6.1 直流电动机的脉宽调制的工作原理和特点,35,5.6 直流电动机（PWM）脉宽调速系统,5.6.2 直流电动机的调速方式,36,5.6 直流电动机（PWM）脉宽调速系统,1. 脉冲功率放大器（PWM系统主回路）,VT1VT2为大功率晶体管 VD1VD2为续流二极管； SM为直流伺服电动机。,37,5.6 直流电动机（PWM）脉宽调速系统,为正，VT1、VT4饱和导通；,时：,为负，VT2、VT3截止。,时：,为负，VT1、VT4截止；,为负，VT2、VT3饱和导通。,，电枢电压平均值 ，电动机正转,，电枢电压平均值 ，电动机反转,，电机停转,38,2. 脉宽调制器（PWM系统控制回路）,5.6 直流电动机（PWM）脉宽调速系统,脉宽调制优点：响应快；电源利用率高；动态特性好，响应频带宽；稳速精度 高；损耗小。,

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