直流电动机PWM脉宽调速系统

第5章微机测控系统设计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第5章微机测控系统设计25.1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。第5章微机测控系统设计35.2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第5章微机测控系统设计45.2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。第5章微机测控系统设计55.2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。第5章微机测控系统设计65.2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。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。第5章微机测控系统设计75.2微机测控系统模拟测量技术5.2.58位A/D转换器与微机接口设计1.ADC0809管脚1）IN0~IN7：8个模拟量输入端2）START：启动A/D转换。3）EOC：转换结束信号。4）OUTPUTENABLE(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）D7~D0：数字量输出端9）VREF（+），VREF（-）：参考电压端口10）VCC：电源电压，+5V11）GND：接地端第5章微机测控系统设计85.2微机测控系统模拟测量技术第5章微机测控系统设计95.2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第5章微机测控系统设计105.2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、第5章微机测控系统设计115.2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。第5章微机测控系统设计125.2微机测控系统模拟测量技术5.2.612位A/D转换器与微机接口设计1.AD574的管脚第5章微机测控系统设计135.2微机测控系统模拟测量技术2.AD574的技术指标第5章微机测控系统设计145.2微机测控系统模拟测量技术3.AD574的应用1）单极性输入2）双极性输入第5章微机测控系统设计155.2微机测控系统模拟测量技术4.AD574与单片机的接口第5章微机测控系统设计165.3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。第5章微机测控系统设计175.3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/fNt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EmmfT1/()mmEfT第5章微机测控系统设计185.3微机频率测量技术5.3.2周期测量法1/()/rmmrEfTff1所引起的误差E:1第5章微机测控系统设计195.3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触发器复位，Q=03）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/mrfmfN第5章微机测控系统设计205.3微机频率测量技术第5章微机测控系统设计215.4模拟量输出技术1.不带输入数据寄存器的D/A转换器接口第5章微机测控系统设计225.4模拟量输出技术第5章微机测控系统设计235.4模拟量输出技术2.微机总线兼容型D/A转换器接口第5章微机测控系统设计245.4模拟量输出技术3.双极性模拟量输出的实现第5章微机测控系统设计255.4模拟量输出技术第5章微机测控系统设计265.5步进电机基本控制技术5.5.1步进电机的功率放大电路第5章微机测控系统设计275.5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：dLCdLTRRR第5章微机测控系统设计285.5步进电机基本控制技术5.5.3双电压功率放大电路第5章微机测控系统设计295.5步进电机基本控制技术1.高压工作状态第5章微机测控系统设计305.5步进电机基本控制技术第5章微机测控系统设计315.5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2/()CLURR绕组电流：210UUU第5章微机测控系统设计325.5步进电机基本控制技术第5章微机测控系统设计335.6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。onassstUUUT电压平均值：ontT占空比：第5章微机测控系统设计345.6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第5章微机测控系统设计355.6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第5章微机测控系统设计365.6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）VT1~VT2为大功率晶体管VD1~VD2为续流二极管；SM为直流伺服电动机。第5章微机测控系统设计375.6直流电动机（PWM）脉宽调速系统10tt14bbUU为正，VT1、VT4饱和导通；时：14bbUU为负，VT2、VT3截止。10tt时：14bbUU为负，VT1、VT4截止；14bbUU为负，VT2、VT3饱和导通。11tTt11tTt11tTt，电枢电压平均值，电动机正转0ABU，电枢电压平均值，电动机反转0ABU，电机停转第5章微机测控系统设计382.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。