周六上午_實(shí)驗(yàn)五

1、實(shí)驗(yàn)五 直流電機(jī)實(shí)驗(yàn)專業(yè)年級:2014 級通信工程:一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜RM 本身自帶的，掌握相應(yīng)寄存器的配置。Linux 下編程實(shí)現(xiàn)ARM 系統(tǒng)的輸出，從而控制直流電機(jī)。了解直流電機(jī)的工作原理，學(xué)會(huì)用軟件的方法實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的脈沖分配。掌握帶有的CPU 編程實(shí)現(xiàn)其相應(yīng)功能的主要方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容學(xué)習(xí)直流電機(jī)的工作原理，了解實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)對于系統(tǒng)的硬件要求。學(xué)習(xí)ARM的生成方法。使用Redhinux 9.0 操作系統(tǒng)環(huán)境及ARM 編譯器，編譯直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)模塊和應(yīng)用程序。運(yùn)行程序，實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的調(diào)速轉(zhuǎn)動(dòng)。三、預(yù)備知識(shí)C 語言的基礎(chǔ)知識(shí)、程序調(diào)試的基礎(chǔ)知識(shí)和方inux 的基本操作。Linux 關(guān)于mo

2、dule的必要知識(shí)。四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工具硬件：UP-NETARM2410-S實(shí)驗(yàn)、PC機(jī)Pentium 500 以上，硬盤10G 以上軟件：PC 機(jī)操作系統(tǒng)REDHINUX 9.0ARM LINUX 開發(fā)環(huán)境五、實(shí)驗(yàn)原理1、直流電的電路原理晶體管的導(dǎo)通時(shí)間也被稱為導(dǎo)通角，若改變調(diào)制晶體管的開與關(guān)的時(shí)間，也就是說通過改變導(dǎo)通角 的大小，如圖2.9.1 所示，來改變加在負(fù)載上的平均電壓的大小，以實(shí)現(xiàn)對電的變速控制，稱為脈寬調(diào)制 ()變速控制。在變速控制中，系統(tǒng)采用直流電源，放大器的頻率是固定，變速控制通過調(diào)節(jié)脈寬來實(shí)現(xiàn)。的功率轉(zhuǎn)換電路或者采用H橋式驅(qū)動(dòng)，或者采用 T式驅(qū)動(dòng)。由于T式電路要求雙電源供電

3、，而且功率晶體管承受的反向電壓為電源電壓的兩倍。因此只適用率低電壓的電系統(tǒng)。而H橋式驅(qū)動(dòng)電路只需一個(gè)電源，功率晶體管的耐壓相對要求也低些，所以應(yīng)用得較廣泛，尤其用在耐高壓的電系統(tǒng)中。2、直流電的等效電路如圖2.9.2 a 所示：是一個(gè)直流電的控制電路的等效電路。在這個(gè)等效電路中，傳送到負(fù)載 (電)上的功率值決定于開關(guān)頻率、導(dǎo)通角度及負(fù)載電感的大小。開關(guān)頻率的大小主要和所用功率器件的種類有關(guān)，對于雙極結(jié)型晶體管(GTR)，一般為lkHz至5kHz，小功率時(shí)(100W，5A 以下)可以取高些，這決定于晶體管的特性。對于絕緣柵雙極晶體管()，一般為5kHz 至l2kHz；對于場效應(yīng)晶體管(MOSFE

4、T)，頻率可高達(dá)2OkHz。另外，開關(guān)頻率還和電電感有關(guān)，電感小的應(yīng)該取得高些。當(dāng)接通電源時(shí)，電兩端加上電壓UP，電儲(chǔ)能，電流增加，當(dāng)電源中斷時(shí)，電樞電感所儲(chǔ)的能量通過續(xù)流二極管VD 繼續(xù)，而儲(chǔ)藏的能量呈下降的趨勢。除功率值以外，電樞電流的脈動(dòng)量也與電的轉(zhuǎn)速無關(guān)，僅與開關(guān)周期、正向?qū)〞r(shí)間及電機(jī)的電磁時(shí)間常數(shù)有關(guān)。3、直流電電路舉例圖2.9.3為直流電電路的一個(gè)例子。它屬于H橋式雙極模式電路。電路主要由四部分組成，即三角波形成電路、脈寬調(diào)制電路、信號(hào)延遲及信號(hào)分配電路和功率電路。電路中各點(diǎn)波形如圖2.9.4 所示。其中信號(hào)延遲電路是為了防止共態(tài)直通而設(shè)置的。一般延遲時(shí)間調(diào)整在(1030)ps

5、之內(nèi)，根據(jù)晶體管特性而定。其原理簡單敘述如下：功率電路主要由四個(gè)功率晶體管和四個(gè)續(xù)流二極管組成。四個(gè)功率晶體管分為兩組，V1與V4、V2 與V3 分別為一組，同一組的晶體管同時(shí)導(dǎo)通，同時(shí)關(guān)斷?；鶚O的驅(qū)動(dòng)信號(hào)Ub1= Ub2，Ub3=Ub4。其工作過程為：在t1t2 期間， Ub1 0 與Ub4 0，V1 與V4 導(dǎo)通，V2 與V3 截止，電樞電流沿回路l 流通。在t2 T+ t1期間，Ub1 0 與Ub4 0 與U b 3 0 但此時(shí)由于電樞電感儲(chǔ)藏著能量，將維持電流在原來的方向上，此時(shí)電流沿回路2 流通；經(jīng)過跨接于V2 與V3 上的續(xù)流二極管VD4、VD5。受二極管正向壓降的限制，V2通。與

6、V3不能導(dǎo)T+ t1之后，重復(fù)前面的過程。反向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，具有相似的過程。4、開發(fā)中直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)開發(fā)板中的直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)部分如圖2.9.3 所示；由于S3C2410自帶定時(shí)器，所以控制部分省去了三角波產(chǎn)生電路、脈沖調(diào)制電路和信號(hào)延遲及信號(hào)分配電路，取而代之的是S3C2410的定時(shí)器0、1 組成的雙極性發(fā)生器。發(fā)生器用到的寄存器主要有以下幾個(gè)： TCFG0 定時(shí)器配置寄存器0六、程序分析Linux 下的直流電機(jī)程序包括模塊驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序兩部分。Module驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)了以下方法：s ic struct file_operations s3c2410_dcm_fops = owner: TH

7、IS_MODULE,open: s3c2410_dcm_open,ioctl: s3c2410_dcm_ioctl,release: s3c2410_dcm_release,;開啟設(shè)備時(shí)，配置IO 口為定時(shí)器工作方式：( GPBCON &= 0 xf; GPBCON |= 0 xa; )配置定時(shí)器的各控制寄存器：( TCFG0 &= (0 x00ff0000); TCFG0 |= (DCM_TCFG0); TCFG1 &= (0 xf);TCNTB0 =TB0; /* lessn 10ms */ TCMPB0 =TB0/2; TCON &=(0 xf); TCON |= (0 x2); TCO

8、N &=(0 xf); TCON |= (0 x19); )在s3c2410_dcm_ioctl 中提供調(diào)速功能接口：case DCM_IOCTRL_SET:return dcm_set( )arg);應(yīng)用程序dcm_main.c 中調(diào)用：ioctl(dcm_fd, DCM_IOCTRL_SET, (set* factor);實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)速度的調(diào)整。七、實(shí)驗(yàn)步驟1、編譯直流電機(jī)模塊cd /arm2410s/kernel-2410smakeconfig進(jìn)入 Maenu / Characterdevi菜單，選擇 DC MOTOR為模塊加載：編譯內(nèi)核模塊：make depmakemake modul

9、es直流電機(jī)模塊的編譯結(jié)果為：/arm2410s/kernel-2410s/drivers/char/s3c2410-dc-motor.o2、編譯應(yīng)用程序cd /arm2410s/exp/basic/10_dcmotor/make生成dcm_main3、運(yùn)行程序在超級終端中，通過加載NFS 運(yùn)行編譯結(jié)果（注意：首先要設(shè)定/arm2410s為NFS共享目錄）：mount t nfs 192.168.0.:/arm2410s /hostinsmod /host/kernel-2410s/drivers/char/s3c2410-dc-motor.ocd /host/exp/basic/10_dcm

10、otor/./dcm_main程序運(yùn)行結(jié)果：直流電速轉(zhuǎn)動(dòng)。.set= -265set= -266set= -267set= -268set= -269set= -270set= -271set= -272set= -273.set= 290set= 291set= 292set= 293set= 294set= 295set= 296set= 297set= 298.屏幕顯示轉(zhuǎn)速。八、思考題1簡述的基本原理，思考其基本參數(shù)的變化對電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的影響。2嘗試使用實(shí)驗(yàn)箱上的電位器旋鈕控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速。1、答：晶體管的導(dǎo)通時(shí)間也被稱為導(dǎo)通角，若改變調(diào)制晶體管的開與關(guān)的時(shí)間，也就是說通過改變導(dǎo)通角 的大小，如圖2.9.1 所示，來改變加在負(fù)載上的平均電壓的大小，以實(shí)現(xiàn)對電的變速控制，稱為脈寬調(diào)制 ()變速控制。在變速控制中，系統(tǒng)采用直流