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1、直流电机调速控制和测速系统设计摘要：在电机结构之中，直流型的电机在性能上具有极高的优势，随着时代 的飞速发展，有关直流电机的应用范围也越发广泛。但是，传统的直流电机的工 作性质决定它会面临有关运转方面的问题，如何进行转速控制便成为困扰直流电 机发展与应用的重要原因。而直流电机控制系统的出现，很好地缓解了这方面的 问题，不但提高了直流电机的稳定性与精准性，同时还能够对直流电机开展有效 的调速控制，以此来满足我国对相关设备的应用需求。正因如此，本文就直流电 机调速控制加以分析，并以此为基础开展相应的测速系统设计。关键词：直流电机；调速控制；测速系统电子技术是新时代发展的基础，对于人们的日常生活有着
2、极为重要的影响， 随着我国科学技术的不断提升，有关直流电机的成本也在不断降低，在这一过程 中，直流电机本身所具备的优良特性也会得到有效发挥，在发展前景方面也会更 加乐观。此外，由于直流电机本身在控制方面相对简单，且自身所具备的应用性 比较强，在进行设计的过程中，只需要对其自身调速稳定内容进行优化即可。但 是，当前我国在有关这方面的控制技术上还存在着一定程度的问题，很多计算过 程十分复杂，很难将直流电机的调速控制工作完全发挥出来。正因如此，本文就 这方面进行调速与测速系统的控制与设计，以此来确保整个电机设备的稳定性与 安全性能够得到有效提升。一、电机调速原理及其实现电机调速原理主要是指对电机两端
3、所存在的电压进行数据上的更改，以此来 完成对电机转速的调节工作，对于电机而言，当自身的电压方向出现改变，那么 电机的旋转变化发生改变1。而 PWM 在调速原理方面则是以脉冲信号为主，利用 脉冲信号的输出特性来进行传输，并改变原本存在于电机内部空间的脉冲信号， 通过间接或速度按钮来完成有关电机电压的更改工作，从而来确保电机的转速能 够因此发生改变。在这一过程中，电机内部的脉冲占比越大，转速也就越慢2。本文针对直流电机进行相应的系统设计，整个电路主要是以 H 桥为主，为了 确保整个驱动电机能够得到有效控制，将三极管进行单片机的引脚安装，将基极 部分分别安装在P3.4以及P3.7这两部分，从而来确保
4、当电机处于运行状态时， 能够利用垫片机来对其自身的转速内容进行控制。当P3.4进行脉冲信号的输送 工作时，P3.7便会通过开展低电平的模式来进行应用，这时的直流电机会呈现为 正转状态，反之亦然。而在进行程序设计的过程中，为了确保直流电机的工作状 态不会受到外界因素的影响而发生改变，则是将脉冲频率调整在lOKHz，这样不 但能够方面后续工作顺利开展，同时还能够提高电机的工作质量。此外，在控制 电机转速的过程中，还要加强对脉冲的实际占比来进行分析，并对单片机在连接 过程中所要使用的按键结构进行程序上的控制与调整。二、电机测速原理及其实现在对电机开展测速工作的过程中，则是采用了性能适中的霍尔传感器。
5、之所以选择该种传感器则是要依托霍尔效应所点来的影响。当半导体或者金属处于磁 场环境之中，有电流经过拨片，那么在整个薄片的两端区域便会产生霍尔电压， 霍尔电压的数值极小，可以变化至微量等级，而一旦磁场环境的强度出现了较为 明显的改变，那么相关的霍尔电压也会随之产生一定程度的变化，如果磁场完全 消失，那么霍尔电压也会随之消失3。为了确保后续的信号检测工作能够有效落实，在进行霍尔传感器的应用过程 中，则要将单片机的引脚进行标记，并根据整个传感系统的要求进行单线选择， 并明确输出引脚的存在，以此来为后续工作奠定良好的理论基础。在开展有关电机转速计算的过程中，需要在电机的转轴部分进行木块的安装 并将准备
6、好的瓷片安装在木块的两侧，并形成相应的磁场环境。在这一过程中， 霍尔元件会在磁场的影响下开展脉冲信号的输出工作，并由单片机来进行接收， 整个过程所涉及的输出频率与转速之间的关系则呈现为正比，通过脉冲周期的检 测与统计，便能够完成对电机转速的计算工作。三、系统电路框图和程序设计（一）系统电路框图在进行控制器的选择过程中，为了满足直流电机的调速需要，将采用 STC89C51 单片机来对整个电机的转速情况进行有效控制，上述内容主要是对整个 系统的工作原理以及测速计算方法加以分析，同时还要对系统电路进行合理的规 划，从而来确保电机的运行质量能够得到有效保障，详细情况如下图所示：图 2 系统电路框图此外
7、，按键模块与显示模块是整个电机结构中不可缺少的重要组成部分，其 作用如下所示：(1) 按键模块：一共会涉及不同类型的五个按键，它们分别对应着P1.0到 P1.4的引脚结构，能够对电机的运转情况进行有效控制，比如说正向转动、反向 转动、减速与加速，为了确保整个按键的功能性，在进行按键设计的过程中，则 是采用了较为独立的按键模式，这样能够有效开展后续的识别工作4。(2) 显示模块。主要是对当前电机的转速情况以及脉冲占空比数据进行显 示，因而在进行设备选择中则是以 LCD1602 为基础，并将数据线进行单片机接口 的连接，这样不但能够有效提高整个电机结构的稳定性，同时还能够方便开展电 机转速的控制工
8、作。(二)程序设计在开展程序设计的过程中，应当通过对PWM来进行有关占空比的数据调节， 从而来影响当前直流电机的实际运转速度，并购置内部定时设备。为了确保整个 系统的工作质量能够得到保障，则是选用了三个终端来进行系统编程，除了上述 提到的定时中断外，还会利用霍尔元件来进行脉冲的调整，在适当时期进行外部 中断干预。结论综上所述，对于直流电机而言，通过对该系统的应用与测试，能够实现对电 机转速的有效控制。然而，就目前而言，实验中所测得的速度状态本身存在一定 的误差，造成这种情况的主要原因是霍尔元件自身的数目会发生变化，对磁场环 境也会产生不同程度的影响。参考文献1卢军，程诗卿,黄海波，等无刷直流电机自适应调速控制系统的设计J. 计算机测量与控制，2019,v.27;No.254(ll):68-71+75.2张才勇，王庭有,李驰骎.基于单片机的直流电机调速控制J.化工自动化 及仪表,2019(11).3 李青，曲祥君，张旭.基于继电器控制的直流电动机模型优化设计J.遵义师范学院学报,2019,021(003):113-115.4 张磊.基于无数直流电机的自动门控制系统研发D.湖南师范大学,2019.
直流电机调速控制和测速系统设计
