智能小車開環直流調速系統的安裝與調試《自動調速系統》學習目標了解直流電動機調速的3種方法及其主要特點。了解直流調速所經歷的3個發展階段。了解直流調速系統的性能指標，掌握調速范圍、靜差率兩個穩態性能指標的含義及其相關計算。知識目標掌握開環直流調速系統的構成及其特點。掌握開環機械特性的含義。能在實驗室熟練完成開環調速系統的接線和調試，會測試開環機械特性。技能目標認識社會穩定的重要意義及主動責任。培養學生愛國主義意識。素質目標項目描述01開環和閉環人閉眼去拿杯子相當于開環控制系統，睜眼拿杯子相當于閉環控制系統?？刂蒲b置與被控對象之間只有順向作用而沒有反向聯系的控制過程，按這種方式組成的系統稱為開環控制系統開環控制將輸出量直接或間接反饋到輸入端形成閉環、參與控制的控制方式。閉環控制智能小車開環直流調速驅動電路設計直流電動機控制系統一般由控制器、電動機驅動模塊及電動機三個主要部分組成。驅動不但要求電動機驅動系統具有高轉矩重量比、寬調速范圍、高可靠性，而且電動機的轉矩-轉速特性受電源功率的影響，這就要求驅動具有盡可能寬的高效率區。直流電動機驅動電路由4片BTN7971B構成H橋，為了增大驅動能力，減少驅動芯片發熱量，電路采用兩片BTN7971B并聯的方案。通過控制P-NMOS管的導通和關斷實現正反轉，并控制輸入的PWM波的占空比調節電動機兩端的平均電壓，達到控制電動機轉速的目的。智能小車開環直流調速控制目標PWM（脈沖寬度調制）控制通常配合橋式驅動電路實現直流電動機調速，電動機的轉速與電動機兩端的電壓成比例，而電動機兩端的電壓與控制波形的占空比成正比，因此電動機的速度與占空比成比例，占空比越大，電動機轉得越快，當占空比α＝1時，電動機轉速最大。BTN7971B的INH引腳為高電平，使能BTN7971B。IN引腳用于選定MOSFET導通。IN=1且INH=1時，高邊MOSFET導通，OUT引腳輸出高電平；IN=0且INH=1時，低邊MOSFET導通，OUT引腳輸出低電平。在BTN7971B使能的情況下，控制系統調節PWM輸出參數，即可完成電動機的正反轉和調速功能。相關知識02直流電動機直流電動機的原理和結構將直流電能轉換成機械能的旋轉電動機。電動機定子提供磁場，直流電源向轉子的繞組提供電流，換向器使轉子電流與磁場產生的轉矩保持方向不變。它是能實現直流電能和機械能轉換的電動機。直流電動機的原理和結構（一）直流電動機外形結構直流電動機靜止的部分定子旋轉的部分轉子定子主磁極、機座、換向極、電刷裝置等，分為永磁式（由永久磁鐵做成）和勵磁式（磁極上繞線圈，然后在線圈中通過直流電，形成電磁鐵）兩種；轉子電樞鐵心、電樞繞組、換向器、軸和風扇等。直流電動機的原理和結構（一）直流電動機外形結構定子部分主磁極：在大多數直流電動機中，主磁極是電磁鐵，為了盡可能的減小渦流和磁滯損耗，主磁極鐵心用1～1.2mm厚的低碳鋼板疊壓而成。整個磁極用螺釘固定在機座上。作用：在定轉子之間的氣隙中建立磁場，使電樞繞組在此磁場的作用下感應電動勢和產生電磁轉矩。直流電動機的原理和結構（一）直流電動機外形結構定子部分換向極：又稱附加極或間極，作用是改善換向。裝在相鄰兩主極之間，由鐵心和繞組構成。機座：電動機磁路系統中的一部分。用來固定主磁極、換向極及端蓋等，起機械支承的作用。要求機座有好的導磁性能及足夠的機械強度與剛度。機座通常用鑄鋼或厚鋼板焊成。直流電動機的原理和結構（一）直流電動機外形結構轉子部分電樞鐵心：電動機主磁路的一部分，用來嵌放電樞繞組的，為了減少電樞旋轉時電樞鐵心中因磁通變化而引起的磁滯及渦流損耗，電樞鐵心通常用0.5mm厚的兩面涂有絕緣漆的硅鋼片疊壓而成。電樞部分：通過切割磁感線產生電磁轉矩和感應電動勢，實現機械能與電能互相轉換重要部件。電樞繞組有許多線圈或玻璃絲包扁鋼銅線或強度漆包線。直流電動機的原理和結構（一）直流電動機外形結構轉子部分電刷裝置電刷的作用是把轉動的電樞繞組與靜止的外電路相連接，并與換向器相配合，起到整流或逆變器的作用。直流電動機的原理和結構（一）直流電動機外形結構轉子部分換向器：又稱整流子，在直流電動機中，它的作用是將電刷上的直流電源的電流變換成電樞繞組內的溝通電流，使電磁轉矩的傾向穩定不變，在直流發電機中，它將電樞繞組溝通電動勢變換為電刷端上輸出地直流電動勢。直流電動機的原理和結構（二）直流電動機功能概述直流電動機雖然比三相交流異步電動機結構復雜，維修也不便，但由于它的調速性能較好和起動轉矩較大。對調速要求較高的生產機械或者需要較大起動轉矩的生產機械往往采用直流電動機驅動。直流電動機的原理和結構（三）直流電動機分類直流電動機有無電刷勵磁方式直流有刷電動機直流無刷電動機永磁式電磁式串勵直流電動機并勵直流電動機他勵直流電動機復勵直流電動機直流電動機的原理和結構（三）直流電動機分類按有無電刷分類無刷直流電動機將普通直流電動機的定子與轉子進行了互換。其轉子為永久磁鐵產生氣隙磁通：定子為電樞，由多相繞組組成。在結構上，它與永磁同步電動機類似。無刷直流電動機定子的結構與普通的同步電動機或感應電動機相同。在鐵心中嵌入多相繞組（三相、四相、五相不等）。繞組可接成星形或三角形，并分別與逆變器的各功率管相連，以便進行合理換相。轉子多采用釤鈷或釹鐵硼等高矯頑力、高剩磁密度的稀土料，由于磁極中磁性材料所放位置的不同，可分為表面式磁極、嵌入式磁極和環形磁極。由于電動機本體為永磁電動機，所以習慣上把無刷直流電動機也稱為永磁無刷直流電動機。直流電動機的原理和結構（三）直流電動機分類按有無電刷分類有刷直流電動機有刷直流電動機的兩個刷（銅刷或者碳刷）是通過絕緣座固定在電動機后蓋上直接將電源的正負極引入到轉子的換相器上，而換相器連通了轉子上的線圈，3個線圈極性不斷的交替變換與外殼上固定的兩塊磁鐵形成作用力而轉動起來。由于換相器與轉子固定在一起，而刷與外殼（定子）固定在一起，電動機轉動時刷與換相器不斷的發生摩擦產生大量的阻力與熱量。所以有刷電動機的效率低下損耗非常大。但是，它同樣具有制造簡單、成本及其低廉的優點。直流電動機的原理和結構（三）直流電動機分類按勵磁方式分類永磁式電動機由定子磁極、轉子、電刷、外殼等組成。定子磁極采用永磁體（永久磁鋼），有鐵氧體、鋁鎳鈷、釹鐵硼等材料。按其結構形式可分為圓筒型和瓦塊型等幾種。轉子一般采用硅鋼片疊壓而成，漆包線繞在轉子鐵心的兩槽之間（三槽即有三個繞組），其各接頭分別焊在換向器的金屬片上。電刷是連接電源與轉子繞組的導電部件，具備導電與耐磨兩種性能。永磁電動機的電刷使用單性金屬片或金屬石墨電刷、電化石墨電刷。直流電動機永磁式直流電動機勵磁式直流電動機串勵直流電動機并勵直流電動機他勵直流電動機復勵直流電動機直流電動機的原理和結構（三）直流電動機分類按勵磁方式分類勵磁式電動機1.串勵直流電動機勵磁繞組與電樞繞組串聯后，再接于直流電源。這種直流電動機的勵磁電流就是電樞電流。直流電動機的原理和結構（三）直流電動機分類按勵磁方式分類勵磁式電動機2.并勵直流電動機勵磁繞組與電樞繞組相并聯。作為并勵發電機來說，是電動機本身發出來的端電壓為勵磁繞組供電；作為并勵電動機來說，勵磁繞組與電樞共用同一電源，從性能上講與他勵直流電動機相同。直流電動機的原理和結構（三）直流電動機分類按勵磁方式分類勵磁式電動機3.他勵直流電動機勵磁繞組與電樞繞組無連接關系，而由其他直流電源對勵磁繞組供電的直流電動機稱為他勵直流電動機，M表示電動機。永磁直流電動機也可看作他勵直流電動機。直流電動機的原理和結構（三）直流電動機分類按勵磁方式分類勵磁式電動機4.復勵直流電動機有并勵和串勵兩個勵磁繞組，若串勵繞組產生的磁動勢與并勵繞組產生的磁動勢方向相同稱為積復勵。若兩個磁動勢方向相反，則稱為差復勵。直流電動機的原理和結構（四）直流電動機工作原理在不動的磁極N，S中間放置電樞線圈，線圈兩端分別聯在兩個換向片上，換向片上壓著電刷A和B。將直流電源接在兩電刷之間而使電流通入電樞線圈。電流方向應該是這樣：N極下的有效邊中的電流總是一個方向，而S極下的有效邊中的電流總是另一個方向。這樣才能使兩個邊上受到的電磁力的方向一致，電樞因而轉動。因此，當線圈的有效邊從N（S）極下轉到S（N）極下時，其中電流的方向必須同時改變，以使電磁力的方向不變。而這也必須通過換向片才得以實現。電磁力的方向由左手定則確定。直流電動機調速的發展歷程直流調速系統：是通過改變電動機電樞電壓的大小來實現調速的，根據獲得可調電樞電壓的方法不同。直流發電機直流電動機調速系統（簡稱G-M調速系統）01晶閘管整流裝置直流電動機調速系統（簡稱V-M調速系統）02直流脈寬調速系統（簡稱PWM調速系統）03直流電動機調速的發展歷程G-M調速系統主要由五大部件組成：原動機（一）變流機組時代（G-M調速系統）一臺三相交流電動機拖動一臺直流發電機，直流發電機發出直流電，作為直流電動機的供電電源，然后直流電動機拖動生產機械。這樣的調速系統稱為直流發電機—電動機調速系統，簡稱G-M調速系統。通過對勵磁電路和放大裝置的控制，就能改變直流發電機的輸出電壓，從而達到控制直流電動機轉速的目的。直流發電機直流電動機勵磁電源生產機械基本工作原理：直流電動機調速的發展歷程（二）相控整流時代（V-M調速系統）20世紀50年代末期，隨著電力電子技術的早期代表——晶閘管（SCR）的出現，G-M調速系統逐漸被晶閘管整流裝置-直流電動機調速系統（簡稱V-M調速系統）所代替，直流電動機調壓調速技術進入到一個新的時期。相控整流五大部件：相控整流器電抗器直流電動機直流勵磁控制電路相控整流器觸發電路相控整流電路圖直流電動機調速的發展歷程（二）相控整流時代（V-M調速系統）相控整流觸發電路根據設定對相控整流器進行控制，輸出電壓可調的直流電，經電抗器后供給直流電動機。當需要改變直流電動機轉速時，只要改變觸發電路的觸發角，就可實現調速的目的。但是由于晶閘管屬于半控型器件，其最大問題就是會對電網造成紋波干擾。工作原理直流電動機調速的發展歷程（三）PWM變頻技術時代（PWM調速系統）隨著電力電子技術的快速發展，自關斷器件（MOSFET、IBGB、GTR、GTO）的開關頻率大大提高。與相控整流器相比，PWM變換器直流調速系統具有較高的動態性能和較寬的調速范圍，其綜合性能明顯優于相控方式。主電路結構簡單，所需功率器件少。電樞電流連續性好，諧波少，電動機的損耗和發熱小。低速性能得到改善，穩速精度提高，因而調速范圍增大。系統的頻帶寬，快速性能好，動態抗干擾能力增強。主電路元件工作在開關狀態，導通損耗小。直流電源采用三相可控整流，電網的功率因數提高。直流電動機的調速方法他勵直流電動機的電氣符號與穩態運行時的等效電路直流電動機的繞組包括電樞繞組和勵磁繞組。勵磁繞組上加直流勵磁電壓，產生電動機工作所需的磁通，電樞繞組加電樞電壓，電樞繞組中有電流，通電直導線在磁場中受力，帶動電動機電樞旋轉。通常情況下勵磁電壓不變，通過調節電樞電壓的大小來改變電動機轉速。只要電樞電壓和勵磁電壓二者之一的極性發生改變，電動機的轉向就隨之而變。直流電動機的調速方法電動機穩定運行時的等效電路如圖1-14b所示，E為電樞繞組產生的感應電勢，其大小與電動機的轉速成正比；Ra為電樞的電阻。由等效電路不難得出:

直流電動機的調速方法整理可得直流電動機轉速表達式（即機械特性方程）為：

電動機的轉速與5個參數有關，其中????為電動機常數，由電動機結構決定；負載電流由電動機所帶負載決定。所以改變他勵直流電動機的轉速有3種方法：改變電樞電壓、改變電樞回路電阻、改變磁通。通常只改變1個參數，其他參數只保持額定值或固定值。直流電動機的調速方法（一）調壓調速連續改變電樞供電電壓，可以使直流電動機在很寬的范圍內實現無級調速。其對應的機械特性方程為

因為電動機的電樞電壓一般以額定電壓為上限值，所以電樞電壓只能在額定值以下變化。由機械特性方程可知，當電樞電壓取不同的值時，對應的理想空載轉速改變，機械特性的硬度（或斜率）不變。直流電動機的調速方法（一）調壓調速電樞電壓降低，電動機的轉速降低；反之，電樞電壓升高，電動機的轉速升高。01由于獲得的機械特性硬度大，調速精度較高，所以調壓調速在直流調速系統中應用廣泛。在此方法中，由于電動機在任何轉速下磁通都不變，只是改變電動機的供電電壓，因而在額定電流下，如果不考慮低速下通風惡化的影響（也就是假定電動機是強迫通風或為封閉自冷式），則不論在高速還是低速下，電動機都能輸出額定轉矩，故稱這種調速方法為恒轉矩調速。這是它的一個極為重要的特點。如果采用反饋控制系統，調速范圍可達50:1～150:1，甚至更大。電樞電壓最大值為額定電壓，轉速最高值為額定轉速。02機械特性的硬度不變，即機械特性是一組平行的斜線。03直流電動機的調速方法（二）串電阻調速各種直流電動機都可以通過改變電樞回路電阻來調速，此時轉速特性公式為：

式中，Ra為電樞電阻；Radd為外加電阻。

1-16a1-16b直流電動機的調速方法（二）串電阻調速改變電樞回路電阻調速法的特點：保持直流電動機外加電樞電壓與勵磁磁通為額定值。01直流電動機的理想空載轉速不變。02轉速降落Dn將隨Radd的增加而增大。03外加電阻的阻值越大，機械特性的斜率就越大。04直流電動機的調速方法（三）弱磁調速由于直流電動機的額定磁通接近于工作磁通的飽和值，通過改變磁通來調速只能在小于額定磁通的范圍內調節，故稱為弱磁調速。弱磁調速對應的機械特性方程為

式中，Φ為勵磁磁通，單位為Wb；Km為由電動機結構決定的轉矩常數；Te為電動機的電磁轉矩，單位為N’m；R為電樞電阻，單位為歐姆（Ω）；Ud為電樞二端電壓，單位為伏特（V）；Ke為由電動機結構決定的電動勢常數。磁通減小時，機械特性曲線的理想空載轉速升高，斜率增大，特性曲線的硬度變軟。直流電動機的調速方法（三）弱磁調速可獲得高于額定值的轉速，磁通越小，轉速越高。01隨著磁通減小，理想空載轉速升高。02磁通減小，特性的硬度變軟。由于其硬度軟，調速精度不高，所以弱磁調速一般不單獨使用，有時可與調壓調速結合，用于獲得高于額定值的轉速。03直流電動機的調速方法（四）三種調速方法的比較穩定性01改變電樞回路電阻調速法只能對電動機轉速進行有級調節，轉速的穩定性差，調速系統效率低。減弱磁通調速法能夠實現平滑調速，但只能在基速（額定轉速）以上的范圍內調節轉速。機械特性對比02調節電樞電壓調速法所得到的人為機械特性與電動機的固有機械特性平行，轉速的穩定性好，能在基速（額定轉速）以下實現平滑調速。直流調速系統往往以調節電樞電壓調速法為主，只有當轉速達到基速以上時才輔以減弱磁通調速法。開環直流調速系統（一）開環直流調速系統的結構及原理開環控制系統：系統的控制輸入不受輸出影響的系統。開環控制系統又稱為無反饋控制系統。開環直流調速系統：控制直流電動機轉速的開環控制系統。開環直流調速系統特點：結構簡單容易實現成本較低開環直流調速系統的組成及原理：開環直流調速系統主電路控制電路晶閘管可控整流電路直流電動機給定電位器晶閘管觸發電路繼電保護電路開環直流調速系統（一）開環直流調速系統的結構及原理

開環直流調速系統（一）開環直流調速系統的結構及原理

開環直流調速系統（二）晶閘管整流器供電的直流電動機開環調速特性晶閘管整流器供電由于電流波形的脈動，可能出現電流連續和斷續兩種情況，這是V-M系統又一個特點。當V-M系統主電路有足夠大的電感量，而且電動機的負載也足夠大時，整流電流便具有連續的脈動波形。當電感量較小或負載較輕時，在某一相導通后電流升高的階段里，電感中的儲能較少；等到電流下降而下一相尚未被觸發以前，電流已經衰減到零，便造成電流波形斷續的情況。當電流連續時，V-M系統的機械特性方程式為：

??為從自然換相點算起的觸發脈沖控制角；Um為整流電壓波形峰值；m為交流電源一周內的整流電壓脈波數。開環直流調速系統（二）晶閘管整流器供電的直流電動機開環調速特性對于不同的整流電路，它們的數值見表。改變控制角??，得一簇平行直線。開環直流調速系統（二）晶閘管整流器供電的直流電動機開環調速特性只要電流連續，晶閘管可控整流器就可以看成是一個線性的可控電壓源。下圖繪出了完整的V-M系統機械特性，分為電流連續區和電流斷續區。由圖可見：當電流連續時，特性還比較硬；斷續段特性則很軟，而且呈顯著的非線性，理想空載轉速翹得很高。在V-M系統中，脈動電流會產生脈動的轉矩，對生產機械不利，同時也增加電動機的發熱。為了避免或減輕這種影響，須采用抑制電流脈動的措施，主要是：設置平波電抗器；增加整流電路相數；采用多重化技術。開環直流調速系統（三）開環直流調速系統的穩態性能分析1.對自動控制系統的性能要求分析系統的穩定性時的注意事項：（1）穩定性。系統的穩定性曲線圖。a）穩定系統b）不穩定系統系統的穩定性分析只針對閉環系統，所以開環系統一般不存在穩定性的問題。通常用最大超調量σ和振蕩次數N作為反映穩定性的性能指標，一般這兩個指標數值越小，系統的穩定性就越好。開環直流調速系統（三）開環直流調速系統的穩態性能分析1.對自動控制系統的性能要求（2）準確性。指當系統重新達到穩定狀態后，其輸出量保持的精度，反映了系統的準確程度。一般自動控制系統輸出量偏差越小，準確度越高。a）有靜差系統b）無靜差系統開環直流調速系統（三）開環直流調速系統的穩態性能分析1.對自動控制系統的性能要求（3）快速性。指系統從一種穩定狀態達到新的穩定狀態過渡過程時間的長短。開環直流調速系統（三）開環直流調速系統的穩態性能分析2.調速系統的穩態性能指標（1）調速范圍D。指電動機在額定負載下，生產機械要求電動機提供的最高轉速nmax和nmin之比，即

nmax為電動機額定負載時的最高轉速，一般為額定轉速nN；nmin為電動機額定負載時的最低轉速。開環直流調速系統（三）開環直流調速系統的穩態性能分析2.調速系統的穩態性能指標（2）靜差率s。指當電動機在某一轉速下運行時，負載由理想空載增加到額定值時所對應的轉速降落??????與理想空載轉速??0之比，即

開環直流調速系統（三）開環直流調速系統的穩態性能分析2.調速系統的穩態性能指標（3）靜差率與機械特性硬度的區別。硬度相同、靜差率不同時的機械特性曲線。（4）調速范圍、靜差率和額定轉速降之間的關系。在直流調速系統中，假設電動機額定轉速nN為最高轉速，可以推出調速范圍、靜差率和額定速降之間的關系：

開環直流調速系統（三）開環直流調速系統的穩態性能分析【例1-1】某直流調速系統電動機的額定轉速為nN=1430r/min，額定轉速降ΔnN=115r/min，當要求靜差率s≤30%和≤20%時對應的調速范圍分別是多少？若調速范圍增大到10，則對應的靜差率為多少？2.調速系統的穩態性能指標開環直流調速系統（三）開環直流調速系統的穩態性能分析3.開環調速系統存在的問題若調速系統是開環調速系統，調節控制電壓就可以改變電動機的轉速。如果負載的生產工藝對運行時的靜差率要求不高，這樣的開環調速系統都能實現一定范圍內的無級調速。大多數需要調速的生產機械常常對靜差率有一定的要求。在這種情況下，開環調速系統往往不能滿足要求。開環直流調速系統（三）開環直流調速系統的穩態性能分析3.開環調速系統存在的問題【例1-2】某龍門刨床工作臺拖動采用直流電動機，其額定數據如下：60kW、220V、305A、1000r/min，采用V-M系統。主電路電阻R=0.18Ω，電動機電動勢系數Ce=0.2V·min·r-1。如果要求調速范圍D=20，靜差率s≤5%，采用開環調速是否滿足要求？若要滿足這個要求，系統的額定轉速降△n最多能達到多少？P-NMOS管H橋驅動H橋驅動電路是為了直流電動機而設計的一種常見電路，它主要實現直流電動機的正反向驅動，其形狀類似于字母“H”，而作為負載的直流電動機是像“橋”一樣架在上面的，所以稱之為“H橋驅動”。4個開關所在位置就稱為“橋臂”。它由兩個P型場效應晶體管Q1、Q2與兩個N型場效應晶體管Q3、Q4組成，所以它叫P-NMOS管H橋。橋臂上的4個場效應晶體管相當于4個開關，P型管在柵極為低電平時導通，高電平時關閉；N型管在柵極為高電平時導通，低電平時關閉。場效應晶體管是電壓控制型元件，柵極通過的電流幾乎為“零”。在連接好電路后，控制臂1置高電平（U=VCC）、控制臂2置低電平（U=0）時，Q1、Q4關閉，Q2、Q3導通，電動機左端低電平，右端高電平，所以電流沿箭頭方向流動電動機正轉。P-NMOS管H橋驅動控制臂1置低電平、控制臂2置高電平時，Q2、Q3關閉，Q1、Q4導通，電動機左端高電平，右端低電平，所以電流沿箭頭方向流動電動機反轉。通過改變開啟和關閉的時間比例（即占空比），可以控制電動機接收到的電壓大小，從而達到調節電動機轉速的目的。一般情況下，電動機的轉速與其所受到的電流成正比。因此，通過控制PWM的占空比，可以間接地控制電動機所受到的電流，從而調節電動機的轉速當PWM占空比較小的時候，電動機所受到的電壓也會相應地降低，進而降低電動機的轉速；當PWM占空比較大的時候，電動機所受到的電壓也會相應地增加，進而增加電動機的轉速。P-NMOS管H橋驅動項目準備03項目準備在實施項目前，應按照材料清單逐一檢查智能小車開環調速系統的所需材料、工具，是否齊全，并填寫各種材料的數量、規格、是否損壞等情況。直流電動機驅動設計元件清單項目名稱智能小車開環直流調速序號材料名稱規格數量是否損壞1雙排針

2單排母

3

接線端子

4

直插電解電容包

5

金屬膜色環電阻

6

發光二極管

7電動機電橋驅動芯片

8

三態輸出八路緩沖器

9直流電動機

項目實施04任務分工三人一組，每名成員要有明確的分工、角色分配及責任，任務分工如下：小組組長，負責硬件選型及電路焊接并統籌協調與安排小組成員工作任務分工。焊接員小組成員，安全員，負責硬件測試、調試，小組項目實施過程中的安全事項。現場調試員小組成員，資料收集整理員，負責項目實施過程中的資料收集、整理等事項。資料整理員實施計劃表智能小車開環直流調速實施計劃表實施步驟實施內容計劃完成時間實際完成時間備注1耗材選型

2電路焊接

3電路板調試

4電路測量

5資料整理

6項目評價

硬件選型一款常見的驅動信號芯片，常用于各種單片機MCU系統中，單片機IO口輸出的電流很小，而244芯片就是用來放大電流，引腳兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列。（一）74HC244隔離芯片74HC244是八路正相緩沖器/線路驅動器，具有三態輸出：低電平、高電平、高阻態。該三態輸出由輸出使能端1OE和2OE控制。任意nOE上的高電平將使輸出端呈現高阻態。工作邏輯：當OE引腳為高電平時，輸出為高阻抗關斷狀態，無論此時的輸入是高電平還是低電平；當OE引腳為低電平時，緩沖器使能，此時輸入為高電平時輸出也為高電平，輸入為低電平時，輸出也為低電平。硬件選型BTN7971B提供了一種用于保護高電流PWM電動機驅動器的成本優化解決方案，具有非常低的電路板空間消耗。（二）BTN7971B直流電動機驅動芯片BTN7971B是Novalistic?系列的一部分，包含三個單獨的芯片，封裝在一個封裝中：一個P通道高側MOSFET和一個N通道低側MOSFET以及一個驅動IC，形成一個集成的大電流半橋。三個芯片均安裝在一個通用引線框架上，采用片上芯片和逐片技術。電源開關采用垂直MOS技術，以確保最佳的通態電阻。由于P溝道高邊開關，電荷泵的需要被消除，從而最小化EMI。集成驅動芯片易于與微控制器接口，具有邏輯電平輸入、電流檢測診斷、轉換率調整、死區時間產生和過溫、過電壓、欠電壓、過電流和短路保護等特點。BTN7971B可與其他BTN7971B組合，形成HBridge和3相驅動配置。硬件選型RS-540是一種直流電動機，其工作電壓范圍DC5.4～9V，額定工作電壓DC7.2V，屬于小型有刷電動機。該電動機供電電壓低，轉速高，通過PWM即可進行速度調節，使用起來非常方便。通常被用于遙控車、遙控飛機、遙控船等模型的動力系統。（三）RS-540直流電動機RS-540電動機優點：具有較大的轉矩，可以克服傳動裝置的摩擦轉矩和負載轉矩。01調速范圍寬，高精度，機械特性及調節特性線性好，且運行速度平穩。02具有快速響應能力，可以適應復雜的速度變化。03電動機的負載特性硬，有較大的過載能力，確保運行速度不受負載沖擊的影響。04硬件選型（四）硬件選型記錄序號元件名稱型號數量測量備注1

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焊接工藝流程（一）焊接材料焊料通常采用符合美國通用標準的Sn60或Sn63焊料，或采用HL-SnPb39型錫鉛焊料。焊劑通?？刹捎盟上愫竸┗蛩苄院竸?，后者一般僅用于波峰焊接。清洗劑應保證對電路板無腐蝕、無污染，一般采用無水乙醇（工業酒精）、三氯三氟乙烷、異丙醇（IPA）、航空洗滌汽油和去離子水等清洗劑進行清洗。具體采用何種清洗劑清洗應根據工藝要求進行選擇。焊接工藝流程（二）焊接工具和設備波峰焊機和再流焊機適合工業批量生產的焊接設備之一。電烙鐵合理選用電烙鐵的功率和種類，對提高焊接質量和效率有直接的關系。建議使用低壓控溫的電烙鐵，烙鐵頭可以采用鍍鎳、鍍鐵或紫銅材料的，形狀應根據焊接的需要而定。焊接工藝流程（三）PCB電子線路板焊接的操作要點手工焊接：焊接前要預先檢查絕緣材料，不應出現燙傷、燒焦、變形、裂痕等現象，焊接時不允許燙傷或損壞元器件。01焊接溫度通常應控制在350℃左右，不能過高或過低，否則會影響焊接質量。02焊接的時間通?？刂圃?s內。對多層板等大熱容量的焊件而言，整個焊接過程可控制在5s以內；對集成電路及熱敏元器件的焊件，整個過程不應超過2s。如果在規定的時間內未焊接好，應等該焊點冷卻后重焊，重新焊接的質量標準應與一次焊接時的焊點標準相同。顯然，由于烙鐵功率、焊點熱容量的差異等因素，實際掌握焊接的火候，絕無定章可循，必須具體條件具體對待。03焊接工藝流程（三）PCB電子線路板焊接的操作要點1.手工焊接：焊接時應防止鄰近元器件、印制板等受到過熱影響，對熱敏元器件應采取必要的散熱措施。04在焊料冷卻和凝固前，被焊部位必須可靠固定，不允許擺動和抖動，焊點應自然冷卻，必要時可采用散熱措施以加快冷卻。052.波峰焊接為保證板面及引線表面迅速而完全地被焊料浸潤，必須涂敷助焊劑。一般采用相對密度為0.81～0.87的松香型助焊劑或水溶性助焊劑。01對涂敷了助焊劑的電路板要進行預熱，一般應控制在90℃～110℃。掌握好預熱溫度可減少或避免出現拉尖和圓缺的焊點。02焊接工藝流程（三）PCB電子線路板焊接的操作要點2.波峰焊接在焊接過程中，焊料溫度一般應控制在250℃±5℃的范圍之內，其溫度是否適合直接影響焊接質量；應調整焊接夾具進入波峰口的傾斜角為6。左右；焊揍線速度應掌握在1～1.6n／min；焊料槽錫面波峰高度約為10mm，峰頂一般控制在電路板厚度的1/2～2/3，過大會導致熔融的焊料流到電路板的表面，形成“橋接”。03電路板經波峰焊接后，必須進行適當的強風冷卻。04冷卻后的電路板需要進行元器件引線的切除。05焊接工藝流程（三）PCB電子線路板焊接的操作要點3.再流焊接焊接前，焊料和被焊件表面必須清潔，否則會直接影響焊接質量。01能在前項工序中控制焊料的施加量，減少了虛焊、橋接等焊接缺陷，所以焊接質量好，可靠性高。02可以采用局部加熱的熱源，因此能在同一基板上采用不同的焊接方法進行焊接。03再流焊的焊料是能夠保證正確組分的焊錫膏，一般不會混入雜質。044.板面清洗在電路板焊接完畢后，必須及時對電路板進行徹底清洗，以便除去殘留的焊劑、油污和灰塵等污物，具體的清洗工藝根據工藝要求進行。驅動板硬件調試（一）檢查電路任何組裝好的電子電路，在通電調試之前，必須認真檢查電路連線是否有錯誤。對照電路圖，按一定的順序逐級對應檢查。特別要注意檢查電源是否接錯，電源與地是否有短路，二極管方向和電解電容的極性是否接反，集成電路和晶體管的引腳是否接錯，輕輕拔一拔元器件，觀察焊點是否牢固等。驅動板硬件調試（二）通電觀察一定要調試好所需要的電源電壓數值，并確定電路板電源端無短路現象后，才能給電路接通電源。電源一經接通，不要急于用儀器觀測波形和數據，而是要觀察是否有異?，F象，如冒煙、異常氣味、放電的聲光、元器件發燙等。如果有，不要驚慌失措，而應立即關斷電源，待排除故障后方可重新接通電源。然后，再測量每個集成塊的電源引腳電壓是否正常，以確信集成電路是否已通電工作。驅動板硬件調試（三）靜態調試先不加輸入信號，測量各級直流工作電壓和電流是否正常。直流電壓的測試非常方便，可直接測量。而電流的測量就不太方便，通常采用兩種方法來測量。若電路在印制電路板上留有測試用的中斷點，可串入電流表直接測量出電流的數值，然后再用焊錫連接好。若沒有測試孔，則可測量直流電壓，再根據電阻值大小計算出直流電流。驅動板硬件調試（四）動態調試加上輸入信號，觀測電路輸出信號是否符合要求。也就是調整電路的交流通路元件，如電容、電感等，使電路相關點的交流信號的波形、幅度、頻率等參數達到設計要求。若輸入信號為周期性的變化信號，可用示波器觀測輸出信號。驅動板硬件調試（五）指標測試電子電路經靜態和動態調試正常之后，便可對課題要求的技術指標進行測量。測試并記錄測試數據，對測試數據進行分析，最后作出測試結論，以確定電路的技術指標是否符合設計要求。如有不符，則應仔細檢查問題所在，一般是對某些元件參數加以調整和改變。項目測試在硬件調試結束后，開始進行項目測試和結果記錄。序號實訓步驟實訓結果1

調節信號發生器參數，輸出頻率20kHz、占空比25%、幅值3.3V脈沖信號

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調節直流穩壓電源，輸出直流7.0V電壓

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將焊接完成的直流電動機H橋驅動和直流電動機RS-540按照原理圖接線，PTA6和PTA7引腳接信號發生器脈沖，P7