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MINMIN
PIC16F877单片机在直流电机闭环调速系统中的应用 -------------------------------------------------------------------------------- 】 【摘要】 本文提出一种高性能直流调速系统，整个系统采用PIC16F877单片机闭环控制，结构简单，成本低。实验结果表明，系统获得了优良的静、动态特性. 【关键词】 闭环直流调速系统；晶闸管；PIC16F877单片机 【Abstract】 The paper reports a high-performance speed control system of DC motor, The system which is closed-loop controlled by PIC16F877 Microcontroller has the advantages of simple hardware ,low cost。The experimental results show that the static and dynamic characteristics of the system are excellent。 【Key Word】 Closed-loop Speed Control System of DC Motor; thyristor； PIC16F877 Microcontroller 0引 言 现代工业生产中,电动机是主要的驱动设备,目前在电力拖动系统中已大量采用晶闸管(即可控硅)装置向电动机供电的KZ-D拖动系统,取代了笨重的发电动一电动机的F-D系统,又伴随着微电子技术的不断发展,中小功率直流电机采用单片机控制,调速系统具有频率高,响应快,本文论述了采用PIC16F877单片机作为主控制元件,充分利用了PIC16F877单片机捕捉、比较、模/数转换模块的特点作为触发电路,其优点是:结构简单，能与主电路同步,能平稳移相且有足够的移相范围,控制角可达10000步,能够实现电机的无级平滑控制,脉冲前沿陡且有足够的幅值,脉宽可设定,稳定性与抗干扰性能好等。 1 直流电机调速原理分析 直流电动机的转速n和其它参数的关系可用下式来表示: 在中小功率直流电机中，电枢回路Ra电阻非常小，式(4)中IaRa项可省略不计，由此可见，直流电机的调速当改变电枢电压时，转速n随之改变。 2 系统组成及其工作原理 2.1 系统硬件结构模块框图 下图是系统的模块框图： 2.2 系统工作原理 本系统主要由主控开关,电机激磁电路,晶闸管调速电路(包括测速电路),整流滤波电路,平波电抗器及放电电路,能耗制动电路组成,系统采用闭环PI调节器控制。当主控开关闭合后,单相交流电经晶闸管调速电路控制后,又经过桥式整流、滤波、平波电抗器后,获得脉冲小,连续的直流,提供给电机,同时,交流电通过激磁电路整流后,使电机获得励磁,开始工作。调节触发电路中的速度设定电位器RP1,使得当AN1输入电压减小时，PIC16F877单片机输出的控制角也相应减小,晶闸管导通角随之增加,主电路输出电压增大，电机速度增大,同时测速电路输出电压也增大,经PI调节器作用后,电机在设定的速度范围内稳定运转。 3 系统各部分电路设计 3.1 主电路设计 电路中各元件参数如下图所示。 按下启动按钮SW,接触器KM线圈通电, KM常开触点闭合,常闭触点打开,启动按钮自锁,主电路导通, 晶闸管调速电路通过改变双向晶闸管控制角大小来控制交流电输出,再经桥式整流,滤波后,得到直流, 同时,电机通过激磁电路整流后,获得励磁,开始工作。 为了限制直流电流脉动,电路中接入平波电抗器,电阻R3在主电路突然断电时,为平波电抗器提供放电回路。 为了加快制动与停车,本装置中采用能耗制动,由电阻R4与主电路接触器常闭触点组成制动环节。 电动机激磁由单独整流电路供电,为了防止电动机失磁而引起飞车事故,在激磁电路中,串接欠电流继电器KA,动作电流可通过电位器RP进行调整。 3.2 晶闸管触发电路设计 主电路中A、B两点电压经变压器变压为20V,再经过桥式整流后,在2点产生100H左右的半波信号,通过R6,R7分压后接入NPN三极管进行放大,在三极管集电极产生过零脉冲,利用CCP1模块先捕捉过零脉冲上升沿,记下其发生时间,紧接着捕捉过零脉冲下降沿,两者的时间差即为过零脉冲宽度,其值的一半即为脉冲中点,采用这样的捕捉方式可以精确地得到交流电的实际过零点,同时利用ADC模/数转换模块转换PIC16F877引脚RA1/AN1模拟电压的值作为晶闸管控制角的设定值(电机速度设定值),改变电位器RP1设定值,相应改变晶闸管控制角大小,同时测速电路输出值由PIC16F877引脚RA1/AN1输入,经A/D转换后作为速度反馈值。本系统中单片机的振荡频率采用4MHz，由PIC16F877单片机指令周期的特点可知，晶闸管控制角的分辨率是单片机振荡频率的四分之一的倒数，即1us，对于工频电的半波时间10ms来说，控制角可达10000步，完全能够实现电机的无级平滑控制。 3．3 测速电路设计 测速电路由附着在电机转子上的光码盘及电脉冲放大整形电路组成。电脉冲的频率与电机的转速成固定的比例关系,光码盘输出的电脉冲信号经放大整形为标堆TTL电平从PIC16F877单片机引脚RC0/T1CKI输入,通过TMR1计数器进行计数,从而算出转速,将这个转速与预置转速进行比较,得出差值,PIC16F877通过对这个差值进行PI运算，得出控制增量，在CCP2送出晶闸管控制角的大小,从而改变加在电机两端的有效电压，最终达到控制转速的目的。 4 软件设计 为使晶闸管控制角超调小，将速度闭环控制设计成为典型I系统，即PI调节器，用来调节晶闸管控制角时间Td,其控制算法为： 考虑到在本系统中电动机的机电时间常数为0.12s,在实加给定的作用下,偏差不会在几个采样周期内消除掉，故在本系统中测速电路采样周期选取为2ms。 本系统的软件设计模块主要包括CCP1上升沿捕捉模块, CCP1下升沿捕捉模块,控制角设定值A/D转换模块, 测速电路脉冲定时计数模块, PI调节器模块,CCP2比较输出模块等,程序流程图如下： 假设我们得到过零点时间为Tס,晶闸管控制角时间为Td,那么送入CCP2寄存器CCPR2H:L比较值Tf= Tס+Td,比较一致后,将在CCP2引脚上输出高电平,使晶闸管导通,然后根据所需的触发脉宽值,再次修改CCPR2H:L值,使输出高电平触发脉冲维持一定的时间后再回到低电平,这样就完成一个双向晶闸管触发脉冲输出 5 结语 设计出的PIC16F877单片机作为双向晶闸管触发电路的调速系统,在中小型直流电机调速系统中具有结构简单,运行可靠,调节范围宽,电流连续性好,响应快等特点, 转速环采用PI控制算法，能有效地抑制转速超调,采用此单片机的调速系统是一种可行的设计方案,运行曲线如下: 参考文献: [1] 周航慈.单片机应用程序设计技术[M].北京:北京航空航天大学出版社，1991 [2] 陈伯时主编.电力拖动自动控制系统.北京:机械工业出版社,1992 [3] 童诗白编.模拟电子技术基础.高等教育出版社，1998.1 [4] PIC16F87X DATA SHEET, Microchip Technology Inc. 2002 [5] 窦振中编.PIC系列单片机原理和程序设计.北京航空航天大学出版,2000 图：http://www.autooo.net/classid48-id13154.htmlhttp://www.eeworld.com.cn/gykz/CDYZX/200612/216.html
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桃之妖妖
将励磁部分拆掉后用法蓝对接。简单的说就是把软连接，改成硬连接。不要励磁部分，但用联轴器相连。 要同心连接！ 吴刚哪里用那么麻烦？我厂的办法是把测速发电机的三根线拆掉不用，励磁线保留。再把变频器的输出接到电机接线盒既可。开机时先开调速器，把调速旋钮开到最大，接着再开变频器提升频率运行。就这么简单！楼上的朋友说把离合器拆掉，硬连接，那多大的工程？且万一要用回电磁调速控制怎么办？呵呵呵，这是我的一点意见，供大家参考了。谢谢TO:吴刚，你这做法弊病太多：1 调速电机滑差降低了最高转速．2 使升速时的力矩消耗增大，降速时惯性对变频器不利．3 调速表耗电，有维修费．4 调速电机保养麻烦．5 调速电机调速部分有风造成诸多不便．而且费电．6 由于低速时电机主动磁钢转速低，调速表满额供励磁电也不满足，造成低转速运行不稳． 综合以上因素，增加了耗电，试了试果然使节能效果降低不少，还降低了性能，为什么不去掉调速，改为普通，一劳永逸呢？ ----------电磁调速电机的工作原理调速电机里的电磁调速电机又叫滑差调速电机也称电磁离合器,它有两个轴,一个是与原动机相连,另一个是与拖动对象相连,通过调节电磁调速电机的电压而使输出的转速低于输入转速,它的工作原理是调节电磁调速电机的转差率来改变输出转速的.它的工作效率低,反应时间长.变频电机是指鼠笼式交流异步电动机,由变频器驱动,通过改变变频器的输出参数来改变电动机的转速与转矩大小.变频器有效率较高,反应快,控制精度高等优点,是新一代电动机调速的理想产品.变频调速电机是和普通交流异步电动机有一定的区别的，普通的异步电动机配用变频器后可用的调速范围较窄，过大后会发热严重甚至烧毁。电磁调速电机种类：YCT系列电磁调速三相异步电动机是一种交流恒转矩无极调速电动机，它由拖动电机(三相异步电动机)电磁转差离合器，测速发电机和控制器组成(又称滑差电动机控制器)。它的调速原理是电机的无级调速是靠电磁转差离合器来完成，它有两个旋转部分，圆筒电枢和爪形磁极，两者没有机械的连接，电枢由电动机带动与电动机转子同步旋转，当励磁线圈通入直流电后，工作气隙中产生空间交变的磁场，电枢切割磁场产生感应电势，产生电流，即涡流，由涡流产生的磁场与爪极磁场相互作用，产生转矩，输出轴的旋转方向与拖动电动机相同，输出轴的转速，在某一负载下，取决于通入励磁线圈的励磁电流的大小，电流越大转速越高，反之则低，不通入电流，输出轴便不能输出转矩。 交流无级调速电机的特点如下：1.交流无级调速，具有速度负反馈的自动调节系统，速度变化率低于3﹪。2.结构简单，使用维护方便，价格低廉。3.无失控区，调速范围广，最大可达10：1。4.控制功率小，便于手控、自控和遥控，适用范围广。5.启动性能好，启动力矩大，启动平滑。这是一种上世纪60年代就有老式产品。还有一种JDS系列控制器其原理它取样于测速发电机的转速频率信号，经处理后配以数字表头显示，用户不必因测速发电机灵敏度大小而校准表头，即可准确指示实际转速。该系列控制器具有防止起动突跳过冲的平稳软启动功能和电磁离合器堵转保护功能。采用PI控制，具有控制精度高、运行平稳、调速性能良好等特点。信号控制型实现了手-自动双向无扰动切换。交流变频调速是一种近年兴起的新技术,其价格要比交流电磁调速高些，其调速性能要比交流电磁调速好得多。
求购
李少爷 1、发电机获得励磁电流的几种方式 1) 直流发电机供电的励磁方式 这种励磁方式的发电机具有专用的直流发电机，这种专用的直流发电机称为直流励磁机，励磁机一般与发电机同轴，发电机的励磁绕组通过装在大轴上的滑环及固定电刷从励磁机获得直流电流。这种励磁方式具有励磁电流独立，工作比较可靠和减少自用电消耗量等优点，是过去几十年间发电机主要励磁方式，具有较成熟的运行经验。缺点是励磁调节速度较慢，维护工作量大，故在10MW以上的机组中很少采用。2)交流励磁机供电的励磁方式 现代大容量发电机有的采用交流励磁机提供励磁电流。交流励磁机也装在发电机大轴上，它输出的交流电流经整流后供给发电机转子励磁，此时，发电机的励磁方式属他励磁方式，又由于采用静止的整流装置，故又称为他励静止励磁，交流副励磁机提供励磁电流。交流副励磁机可以是永磁测量装置机或是具有自励恒压装置的交流发电机。为了提高励磁调节速度，交流励磁机通常采用100——200Hz的中频发电机，而交流副励磁机则采用400——500Hz的中频发电机。这种发电机的直流励磁绕组和三相交流绕组都绕在定子槽内，转子只有齿与槽而没有绕组，像个齿轮，因此，它没有电刷，滑环等转动接触部件，具有工作可靠，结构简单，制造工艺方便等优点。缺点是噪音较大，交流电势的谐波分量也较大。3)无励磁机的励磁方式 在励磁方式中不设置专门的励磁机，而从发电机本身取得励磁电源，经整流后再供给发电机本身励磁，称自励式静止励磁。自励式静止励磁可分为自并励和自复励两种方式。自并励方式它通过接在发电机出口的整流变压器取得励磁电流，经整流后供给发电机励磁，这种励磁方式具有结构简单，设备少，投资省和维护工作量少等优点。自复励磁方式除设有整流变压外，还设有串联在发电机定子回路的大功率电流互感器。这种互感器的作用是在发生短路时，给发电机提供较大的励磁电流，以弥补整流变压器输出的不足。这种励磁方式具有两种励磁电源，通过整流变压器获得的电压电源和通过串联变压器获得的电流源。
淡笑红尘 对于单臂刨床上的直流电机建议选用Z4系列直流电机，功率看你设备许多大的功率。 该机中心高100～355mm是中华人民共和国机械行业标准JB/T6316-92《Z4系列直流电动机技术条件》所规定的标准系列小型直流电动机;中心高400～450mm为标准系列之外的扩充Z4直流电动机;中心高500～710mm是我厂新开发的中型直流电动机。本系列电动机可广泛应用于冶金工业轧机、金属切削机床、造纸、染织、印刷、水泥、塑料挤出机械等各类工业部门。 Z4系列直流电动机比Z2、Z3系列具有更大的优越性，它不仅可用直流机组电源供电，更适用于静止整流电源供电。而且转动惯量小，具有较好的动态性能，并能承受较高的负载变化率，特别适用于需要平滑调速、效率高、自动稳速、反应灵敏的控制系统
岁月流逝 
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浅夏忆汐 
熊出没 
热心问友 
二十一克 
嘢頭 
