1、課 程 設(shè) 計(jì) 學(xué) 院 電氣學(xué)院 班 級(jí) 10自一 姓 名 李勝 梁建偉 學(xué) 號(hào) 10020514 10020515 目 錄一、直流無(wú)刷無(wú)霍爾電機(jī)原理3二、總體設(shè)計(jì)方案4三、硬件電路43.1 單片機(jī)系統(tǒng)43.2電源模塊53.3 驅(qū)動(dòng)電路6四、小結(jié)7附錄 實(shí)驗(yàn)程序8附錄 元器件清單12附錄 原理圖14附錄 圖15一、直流無(wú)刷無(wú)霍爾電機(jī)原理1）無(wú)刷直流電機(jī)由電動(dòng)機(jī)主體和驅(qū)動(dòng)器組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。 2）無(wú)刷電機(jī)是指無(wú)電刷和換向器（或集電環(huán)）的電機(jī)，又稱無(wú)換向器電機(jī)。 3）電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體 ，為了檢測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的極性，在電動(dòng)機(jī)內(nèi)裝有位置傳感器。4）驅(qū)動(dòng)器由功率電子器件和集

2、成電路等構(gòu)成，其功能是：接受電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止、制動(dòng)信號(hào)，以控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止和制動(dòng)；接受位置傳感器信號(hào)和正反轉(zhuǎn)信號(hào)，用來(lái)控制逆變橋各功率管的通斷，產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩；接受速度指令和速度反饋信號(hào)，用來(lái)控制和調(diào)整轉(zhuǎn)速；提供保護(hù)和顯示等等。5）為了使直流電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，需要通過(guò)換向器和電刷不斷改變電樞繞組中電流的方向，使兩個(gè)磁場(chǎng)的方向始終保持相互垂直，從而產(chǎn)生恒定的轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)不斷旋轉(zhuǎn)。6）無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)為了去掉電刷，將電樞放到定子上去，而轉(zhuǎn)子制成永磁體，這樣的結(jié)構(gòu)正好和普通直流電動(dòng)機(jī)相反；然而，即使這樣改變還不夠，因?yàn)槎ㄗ由系碾姌型ㄟ^(guò)直流電后，只能產(chǎn)生不變的磁場(chǎng)，電動(dòng)機(jī)依然轉(zhuǎn)不起來(lái)。7）為了使電動(dòng)機(jī)

3、轉(zhuǎn)起來(lái)，必須使定子電樞各相繞組不斷地?fù)Q相通電，這樣才能使定子磁場(chǎng)隨著轉(zhuǎn)子的位置在不斷地變化，使定子磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子永磁磁場(chǎng)始終保持左右的空間角，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。二、總體設(shè)計(jì)方案1）系統(tǒng)由單片機(jī)最小系統(tǒng)、電源模塊和JY01A驅(qū)動(dòng)IC等硬件電路部分以及相應(yīng)的軟件部分構(gòu)成。2）本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)作為主控芯片，用編程的方法來(lái)模擬無(wú)刷電機(jī)的控制邏輯，其特點(diǎn)是使用靈活，通過(guò)修改程序可適應(yīng)不同規(guī)格的無(wú)刷電機(jī)，增加系統(tǒng)功能方便，JY01A驅(qū)動(dòng)電路，具備調(diào)速，正反轉(zhuǎn)，過(guò)流保護(hù)，短路保護(hù)，欠壓保護(hù)等功能，工作穩(wěn)定，防干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。3）電源電路給單片機(jī)和驅(qū)動(dòng)電路提供7V電壓。三、硬件電路 3.1 單片機(jī)系統(tǒng) 單片

4、機(jī)基本系統(tǒng)包括：89C52及其復(fù)位電路、晶振電路和鍵盤電路、LED 8位數(shù)碼管共陽(yáng)顯示電路、流水燈電路、蜂鳴器電路、繼電器電路、MAX232串口通信電路。3.2電源模塊電源電路電源電路圖如圖所示：a. 交流電輸入(220 V)，如果輸入是交流電就得先經(jīng)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)成直流。b. 輸入要轉(zhuǎn)入電機(jī)線圈前須先將直流電壓由換流器轉(zhuǎn)成3相電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。c. 換流器一般由6個(gè)功率晶體管(Q1Q6)分為上臂(Q1、Q3、Q5)/下臂(Q2、Q4、Q6)連接電機(jī)作為控制流經(jīng)電機(jī)線圈的開(kāi)關(guān)。d. 控制部則提供PWM(脈沖寬度調(diào)制)決定功率晶體管開(kāi)關(guān)頻度及換流器換相的時(shí)機(jī)。e. 直流無(wú)刷電機(jī)一般希望使用在當(dāng)負(fù)載變動(dòng)時(shí)

5、速度可以穩(wěn)定于設(shè)定值而不會(huì)變動(dòng)太大的速度控制，所以電機(jī)內(nèi)部裝有能感應(yīng)磁場(chǎng)的霍爾傳感器。3.3 驅(qū)動(dòng)電路1) Ha,Hb,Hc輸入端，內(nèi)有上拉電阻，約30K左右 2) 電流檢測(cè)回路,一般應(yīng)用Ri =10K，Ci = 104P，電流采樣電阻R選值參考 R =0.05/( W/V) 式中：0.05常數(shù)，如：工作電壓12V，電機(jī)功率30W R =0.02( 20m) 3) 在無(wú)霍爾驅(qū)動(dòng)中，反電動(dòng)勢(shì)信號(hào)經(jīng)過(guò)L339處理后的相位不能搞錯(cuò)（MAHa；MBHb；MCHc） 4) 驅(qū)動(dòng)門電路，建議使用IR2101S做為驅(qū)動(dòng)門，起到隔離與電平轉(zhuǎn)換作用 5) VCC電源濾波電容 C，一般按 C = W/V*100式

6、中：工作電壓12V ，電機(jī)功率 10W，實(shí)際C = 83uF，按照濾波電容的選型原則，向上選用標(biāo)稱值為100uF電容。四、小結(jié)經(jīng)過(guò)兩個(gè)星期的科研實(shí)踐活動(dòng)，我收獲頗多。這次課程我們班是以2人一組的形式進(jìn)行的，那么要想順利的完成任務(wù)，團(tuán)隊(duì)合作的好壞起到關(guān)鍵的作用。在完成課程任務(wù)是，有誤解也有抱怨，但是我們還是能夠很好的分工，一起完成實(shí)驗(yàn)電路板的焊接工作，一起寫出課程設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。通過(guò)了合作，我們加深了理解，促進(jìn)了友誼的更好發(fā)展。同時(shí)，我們這次是做無(wú)刷無(wú)霍爾直流電機(jī)的實(shí)踐，我們通過(guò)查找資料，也學(xué)會(huì)了如何通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，這個(gè)對(duì)于我們快要畢業(yè)的青年來(lái)說(shuō)是非常重要的經(jīng)驗(yàn)。這次課設(shè)也涉及到了單片機(jī)的

7、使用，對(duì)我們以前學(xué)習(xí)的知識(shí)也是一種回顧，加深了我們對(duì)知識(shí)的理解。正所謂，師傅領(lǐng)進(jìn)門，修行考自身。希望以后能夠利用更多的時(shí)間來(lái)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，增加自己的內(nèi)涵。附錄 實(shí)驗(yàn)程序/*頭文件*/ #include<reg51.h>#include<absacc.h>#include<intrins.h>/*自定義變量*/#define uint unsigned int#define uchar unsigned charchar gw,sw,bw,qw;uchar j; uchar f=5;sbit P30=P30; sbit P31=P33; sbit p11=p1

8、2; sbit p10=p10; sbit p11=p11; sbit p32=p32; sbit p33=p33; uchar k; uchar a,b; uchar l; uchar flag=0; uchar t=6; /*控制位定義*/unchar code smg=;char data led4=0x08,0x04,0x02,0x01;uint x;display();delays();key();/*主函數(shù)*/ main(void) IE=0x8f; TMOD=0x11; TCON=0x04; TH0=0xb1; TL0=0xe0; TH1=0xfc; TL1=0x18; TR1=

9、1; TR0=1; a=0;b=10; gw=sw=bw=qw=0; p2=0x00; display(); /*T0定時(shí)中斷函數(shù)*/ void t0() interrupt 1 using 2 TH0=0xb1; TL0=0xe0; a+; if(a=20) a=0; if(a<b) p30=1; else p30=0; l=b/20; x=300*5*l; display();/*外部中斷0服務(wù)子程序*/ void exint0(void) interrupt 0 b+; if(b>19) b=19; /*外部中斷1服務(wù)子程序*/ void exint1(void) inter

10、rupt 0 b-; if(b<1) b=1; /*T1定時(shí)中斷函數(shù)*/ void t1() interrupt 1 using 1 TH0=0xfc;/重裝T1 TL0=0x18;/*數(shù)碼管顯示*/ display() uchar i; gw=x%10; sw=(x/10)%10; qw=x/1000; for(i=0;i<4;) P3=ledi; if(i=0) P2=smggw;delays(); else if(i=1) P2=smgsw;delays(); else if(i=2) P2=smgbw;delays(); else if(i=3) P2=smgqw;delays(); i+;/*延時(shí)函數(shù)*/delays() uchar i; for(i=5000;i>0;i-) /*按鍵掃描*/ key() if(p10=0) while(!p10) flag+; if(flag%2=0) EA=0; else IE=0x8a; if(p11=0) while(!p11) if(t>0) t-; else t=0; if(p32=0) while(!p32) if(t<10) t+; else t=9; if(p33=0) while