直流電動(dòng)機(jī)PWM脈寬調(diào)速系統(tǒng)課件

第5章微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)本章重點(diǎn)：1．掌握微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的基本組成2．掌握微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方法本章難點(diǎn)：1．微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)2.微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的控制技術(shù)1第5章微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)15.1微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)基本組成5.1.1測(cè)控系統(tǒng)硬件組成1.主機(jī)2.輸入輸出通道3.外部設(shè)備4.接口電路5.運(yùn)行操作臺(tái)6.系統(tǒng)總線5.1.2測(cè)控系統(tǒng)軟件組成分為兩大類，一是系統(tǒng)軟件；二是應(yīng)用軟件。25.1微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)基本組成5.1.1測(cè)控系統(tǒng)硬件組成15.2微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)模擬測(cè)量技術(shù)5.2.1模擬量輸入通道的一般組成35.2微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)模擬測(cè)量技術(shù)5.2.1模擬量輸入通道5.2微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)模擬測(cè)量技術(shù)5.2.2多路轉(zhuǎn)換器分為：機(jī)械觸點(diǎn)式；如干簧繼電器和振子式繼電器等.電子式開(kāi)關(guān)；如晶體管和場(chǎng)效應(yīng)管等。45.2微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)模擬測(cè)量技術(shù)5.2.2多路轉(zhuǎn)換器分為5.2微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)模擬測(cè)量技術(shù)5.2.3采樣-保持器主要由模擬開(kāi)關(guān)、存儲(chǔ)電容及緩沖放大器組成。捕獲時(shí)間：跟隨輸入信號(hào)到達(dá)所規(guī)定的百分比誤差之內(nèi)所需要的最小時(shí)間。55.2微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)模擬測(cè)量技術(shù)5.2.3采樣-保持器主5.2微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)模擬測(cè)量技術(shù)5.2.4模/數(shù)轉(zhuǎn)換器接口連接A/D芯片需注意：（1）A/D芯片能都與微處理機(jī)總線直接兼容指該A/D芯片的數(shù)據(jù)輸出線可以直接掛在CPU的數(shù)據(jù)總線上。要求A/D芯片輸出TTL電平，具有三臺(tái)輸出功能。（2）啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換的方式脈沖啟動(dòng)信號(hào)（ADC0809、ADC1210）和電平控制信號(hào)（AD570、AD571、AD572）一般采用D觸發(fā)器或利用并行I/O口實(shí)現(xiàn)電平控制（3）轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)的應(yīng)用方式CPU采用中斷方式，轉(zhuǎn)換結(jié)束后信號(hào)送到CPU的中斷申請(qǐng)輸入引腳或可允許中斷的I/O口上向CPU申請(qǐng)中斷。CPU采用查詢方式，轉(zhuǎn)換結(jié)束后信號(hào)經(jīng)三態(tài)門送到數(shù)據(jù)總線某一位上，或者將信號(hào)直接連到并行I/O口的某一位。65.2微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)模擬測(cè)量技術(shù)5.2.4模/數(shù)轉(zhuǎn)換器接5.2微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)模擬測(cè)量技術(shù)5.2.58位A/D轉(zhuǎn)換器與微機(jī)接口設(shè)計(jì)1.ADC0809管腳1）IN0~IN7：8個(gè)模擬量輸入端2）START：?jiǎn)?dòng)A/D轉(zhuǎn)換。3）EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。4）OUTPUTENABLE(OE)：輸出允許信號(hào)5）CLOCK：實(shí)時(shí)適中。6）ALE：地址鎖存允許。7）ADD-A、ADD-B、ADD-C通道號(hào)端口8）D7~D0：數(shù)字量輸出端9）VREF（+），VREF（-）：參考電壓端口10）VCC：電源電壓，+5V11）GND：接地端75.2微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)模擬測(cè)量技術(shù)5.2.58位A/D轉(zhuǎn)換5.2微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)模擬測(cè)量技術(shù)85.2微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)模擬測(cè)量技術(shù)85.2微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)模擬測(cè)量技術(shù)2.ADC0809轉(zhuǎn)換器與微機(jī)接口硬件電路設(shè)計(jì)95.2微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)模擬測(cè)量技術(shù)2.ADC0809轉(zhuǎn)換器與5.2微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)模擬測(cè)量技術(shù)3.8位A/D程序設(shè)計(jì)方法程序查詢方式、定時(shí)采樣方式、中斷方式（1）程序查詢方式先選通模擬量輸入通道，發(fā)出啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換的信號(hào)，延時(shí)60ms，用程序看P2.3口是否為0，若為0，則表示A/D轉(zhuǎn)換已結(jié)束，可以讀入數(shù)據(jù)，否則再繼續(xù)查詢，直到P2.3為0為止、105.2微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)模擬測(cè)量技術(shù)3.8位A/D程序設(shè)計(jì)方5.2微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)模擬測(cè)量技術(shù)（2）定時(shí)采樣方式（3）中斷方式方式在向A/D發(fā)出啟動(dòng)脈沖后，后進(jìn)行軟件延時(shí)，此延時(shí)取于A/D轉(zhuǎn)換器完成A/D轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間，經(jīng)延時(shí)后才可讀入數(shù)據(jù)。CPU啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換后，即可轉(zhuǎn)而處理其他事情，一旦A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，則有A/D轉(zhuǎn)換器發(fā)一轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)到單片機(jī)INT1管腳，CPU響應(yīng)中斷后，便可讀入數(shù)據(jù)。115.2微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)模擬測(cè)量技術(shù)（2）定時(shí)采樣方式（3）中5.2微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)模擬測(cè)量技術(shù)5.2.612位A/D轉(zhuǎn)換器與微機(jī)接口設(shè)計(jì)1.AD574的管腳125.2微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)模擬測(cè)量技術(shù)5.2.612位A/D轉(zhuǎn)5.2微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)模擬測(cè)量技術(shù)2.AD574的技術(shù)指標(biāo)135.2微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)模擬測(cè)量技術(shù)2.AD574的技術(shù)指標(biāo)5.2微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)模擬測(cè)量技術(shù)3.AD574的應(yīng)用1）單極性輸入2）雙極性輸入145.2微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)模擬測(cè)量技術(shù)3.AD574的應(yīng)用1）5.2微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)模擬測(cè)量技術(shù)4.AD574與單片機(jī)的接口155.2微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)模擬測(cè)量技術(shù)4.AD574與單片機(jī)的5.3微機(jī)頻率測(cè)量技術(shù)5.3.1計(jì)數(shù)測(cè)頻法（閘門時(shí)間法）在某一選定的時(shí)間間隔內(nèi)對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，然后將計(jì)數(shù)值除以時(shí)間間隔就得到所測(cè)頻率。具體操作步驟：1）從P2線取出一個(gè)脈沖將計(jì)數(shù)器清零；2）從P2線輸出高電平開(kāi)始計(jì)數(shù)，同時(shí)啟動(dòng)內(nèi)部定時(shí)器；3）內(nèi)部定時(shí)時(shí)間到，從P1線輸出低電平停止計(jì)數(shù)，讀入計(jì)數(shù)數(shù)值，計(jì)算出頻率，送顯示。165.3微機(jī)頻率測(cè)量技術(shù)5.3.1計(jì)數(shù)測(cè)頻法（閘門時(shí)間法5.3微機(jī)頻率測(cè)量技術(shù)設(shè)所選的閘門開(kāi)啟時(shí)間間隔為t，在此間隔內(nèi)計(jì)得的計(jì)數(shù)值為N，則測(cè)得頻率頻率測(cè)量的誤差一是閘門時(shí)間誤差即時(shí)基誤差：二是計(jì)數(shù)誤差，由誤差引起的。低頻時(shí)，誤差主要由1引起。用Tm表示閘門時(shí)間，fm代表被測(cè)頻率，則一次測(cè)量計(jì)得的總脈沖數(shù)為，1所引起的誤差E175.3微機(jī)頻率測(cè)量技術(shù)設(shè)所選的閘門開(kāi)啟時(shí)間5.3微機(jī)頻率測(cè)量技術(shù)5.3.2周期測(cè)量法1所引起的誤差E:185.3微機(jī)頻率測(cè)量技術(shù)5.3.2周期測(cè)量法1所引起的誤5.3微機(jī)頻率測(cè)量技術(shù)多倍測(cè)量過(guò)程：1）由微機(jī)賦給計(jì)數(shù)器CT2一個(gè)數(shù)值較小的m值，用以快速粗略確定被測(cè)頻率2）微機(jī)向P1輸出低電平使基本RS觸發(fā)器復(fù)位，Q=03）當(dāng)計(jì)數(shù)器CT2計(jì)數(shù)達(dá)到預(yù)先給定的m值時(shí)，輸出一個(gè)低電平關(guān)閉閘門式CT1停止計(jì)數(shù)，CT2輸出低電平，CT1值被取走195.3微機(jī)頻率測(cè)量技術(shù)多倍測(cè)量過(guò)程：195.3微機(jī)頻率測(cè)量技術(shù)205.3微機(jī)頻率測(cè)量技術(shù)205.4模擬量輸出技術(shù)1.不帶輸入數(shù)據(jù)寄存器的D/A轉(zhuǎn)換器接口215.4模擬量輸出技術(shù)1.不帶輸入數(shù)據(jù)寄存器的D/A轉(zhuǎn)換5.4模擬量輸出技術(shù)225.4模擬量輸出技術(shù)225.4模擬量輸出技術(shù)2.微機(jī)總線兼容型D/A轉(zhuǎn)換器接口235.4模擬量輸出技術(shù)2.微機(jī)總線兼容型D/A轉(zhuǎn)換器接口5.4模擬量輸出技術(shù)3.雙極性模擬量輸出的實(shí)現(xiàn)245.4模擬量輸出技術(shù)3.雙極性模擬量輸出的實(shí)現(xiàn)245.4模擬量輸出技術(shù)255.4模擬量輸出技術(shù)255.5步進(jìn)電機(jī)基本控制技術(shù)5.5.1步進(jìn)電機(jī)的功率放大電路265.5步進(jìn)電機(jī)基本控制技術(shù)5.5.1步進(jìn)電機(jī)的功率放大5.5步進(jìn)電機(jī)基本控制技術(shù)5.5.2基本型改進(jìn)電路外界電阻RC上并聯(lián)一個(gè)電容C；續(xù)流二極管D回路中串聯(lián)一個(gè)電阻Rd?；芈返姆烹姇r(shí)間：275.5步進(jìn)電機(jī)基本控制技術(shù)5.5.2基本型改進(jìn)電路5.5步進(jìn)電機(jī)基本控制技術(shù)5.5.3雙電壓功率放大電路285.5步進(jìn)電機(jī)基本控制技術(shù)5.5.3雙電壓功率放大電路5.5步進(jìn)電機(jī)基本控制技術(shù)1.高壓工作狀態(tài)295.5步進(jìn)電機(jī)基本控制技術(shù)1.高壓工作狀態(tài)295.5步進(jìn)電機(jī)基本控制技術(shù)305.5步進(jìn)電機(jī)基本控制技術(shù)305.5步進(jìn)電機(jī)基本控制技術(shù)2.低壓工作狀態(tài)3.關(guān)斷狀態(tài)Vh為低電平，V1為高電平，晶體管T1介質(zhì)，T2導(dǎo)通繞組電流：315.5步進(jìn)電機(jī)基本控制技術(shù)2.低壓工作狀態(tài)3.關(guān)斷狀5.5步進(jìn)電機(jī)基本控制技術(shù)325.5步進(jìn)電機(jī)基本控制技術(shù)325.6直流電動(dòng)機(jī)（PWM）脈寬調(diào)速系統(tǒng)5.6.1直流電動(dòng)機(jī)的脈寬調(diào)制的工作原理和特點(diǎn)PWM驅(qū)動(dòng)裝置是利用大功率晶體管的開(kāi)關(guān)特性來(lái)調(diào)制固定電壓的直流電源，按一個(gè)固定的頻率來(lái)接通和斷開(kāi)，并根據(jù)需要改變一個(gè)周期內(nèi)“接通”與“斷開(kāi)”時(shí)間的長(zhǎng)短，通過(guò)改變直流伺服電動(dòng)機(jī)電樞上的占空比來(lái)改變平均電壓的大小，從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。電壓平均值：占空比：335.6直流電動(dòng)機(jī)（PWM）脈寬調(diào)速系統(tǒng)5.6.1直流電5.6直流電動(dòng)機(jī)（PWM）脈寬調(diào)速系統(tǒng)5.6.1直流電動(dòng)機(jī)的脈寬調(diào)制的工作原理和特點(diǎn)345.6直流電動(dòng)機(jī)（PWM）脈寬調(diào)速系統(tǒng)5.6.1直流電5.6直流電動(dòng)機(jī)（PWM）脈寬調(diào)速系統(tǒng)5.6.2直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方式355.6直流電動(dòng)機(jī)（PWM）脈寬調(diào)速系統(tǒng)5.6.2直流電5.6直流電動(dòng)機(jī)（PWM）脈寬調(diào)速系統(tǒng)1.脈沖功率放大器（PWM系統(tǒng)主回路）VT1~VT2為大功率晶體管VD1~VD2為續(xù)流二極管；SM為直流伺服電動(dòng)機(jī)。365.6直流電動(dòng)機(jī)（PWM）脈寬調(diào)速系統(tǒng)1.脈沖功率放大5.6直流電動(dòng)機(jī)（PWM）脈寬調(diào)速系統(tǒng)為正，VT1、VT4飽和導(dǎo)通；時(shí)：為負(fù)，VT2、VT3截止。時(shí)：為負(fù)，VT1、VT4截止；為負(fù)，VT2、VT3飽和導(dǎo)通。，電樞電壓平均值