138 8462 4588

新闻中心News

亚洲游戏集团 Services

亚洲游戏集团直流电机换向绕组三线直流电机工

  4种直流电机控制电路详解,含图_物理_自然科学_专业资料。4种直流电机控制电路详解,含图含公式,直观又细致,不懂都难! 旺材电机与电控 2小时前 私信“干货”二字,即可领取 138G伺服与机器人专属及电控资料! 直流电机在家用电器、电子仪器设备、电子玩具、录

  4种直流电机控制电路详解,含图含公式,直观又细致,不懂都难! 旺材电机与电控 2小时前 私信“干货”二字,即可领取 138G伺服与机器人专属及电控资料! 直流电机在家用电器、电子仪器设备、电子玩具、录相机及各种自动控制中都有广泛的应用。 但对它的使用和控制,很多读者还不熟悉,而且其技术资料亦难于查找。直流电机控制电路 集锦,将使读者“得来全不费功夫”! 在现代电子产品中,自动控制系统,电子仪器设备、家用电器、电子玩具等等方面,直流电 机都得到了广泛的应用。大家熟悉的录音机、电唱机、录相机、电子计算机等,都不能缺少 直流电机。所以直流电机的控制是一门很实用的技术。本文将详细介绍各种直流电机的控制 技术。 直流电机,大体上可分为四类: 第一类为有几相绕组的步进电机。这些步进电机,外加适当的序列脉冲,可使主轴转动一个 精密的角度(通常在 1.8°--7.5°之间)。只要施加合适的脉冲序列,电机可以按照人们的预定的 速度或方向进行连续的转动。 步进电机用微处理器或专用步进电机驱动集成电路,很容易实现控制。例如常用的 SAAl027 或 SAAl024专用步进电机控制电路。 步进电机广泛用于需要角度转动精确计量的地方。例如:机器人手臂的运动,高级字轮的字 符选择,计算机驱动器的磁头控制,打印机的字头控制等,都要用到步进电机。 第二类为永磁式换流器直流电机,它的设计很简单,但使用极为广泛。当外加额定直流电压 时,转速几乎相等。这类电机用于录音机、录相机、唱机或激光唱机等固定转速的机器或设 备中。也用于变速范围很宽的驱动装置,例如:小型电钻、模型火车、电子玩具等。三线直流电机工作原理在这些 应用中,它借助于电子控制电路的作用,使电机功能大大加强。 第三类是所谓的伺服电机,伺服电机是自动装置中的执行元件,它的最大特点是可控。在有 控制信号时,伺服电机就转动,且转速大小正比于控制电压的大小,除去控制信号电压后, 伺服电机就立即停止转动。伺服电机应用甚广,几乎所有的自动控制系统中都需要用到。例 如测速电机,它的输出正比于电机的速度;或者齿轮盒驱动电位器机构,它的输出正比于电 位器移动的位置.当这类电机与适当的功率控制反馈环配合时,它的速度可以与外部振荡器 频率精确锁定,或与外部位移控制旋钮进行锁定。 唱机或激光唱机的转盘常用伺服电机。天线转动系统,遥控模型飞机和舰船也都要用到伺服 电机。 最后一类为两相低电压交流电机。这类电机通常是直流电源供给一个低频振荡器,然后再用 低频低压的交流去驱动电机。这类电机偶尔也用在转盘驱动机构中。 电机工作原理 1.步进电机的基本工作原理 步进电机有两种基本的形式:可变磁阻型和混和型。步进电机的基本工作原理,结合图 1 的结构示意图进行叙述。 图 1是一种四相可变磁阻型的步进电机结构示意图。这种电机定子上有八个凸齿,每一个 齿上有一个线圈。线圈绕组的连接方式,是对称齿上的两个线圈进行反相连接,如图中所示。 八个齿构成四对,所以称为四相步进电机。 它的工作过程是这样的:当有一相绕组被激励时,磁通从正相齿,经过软铁芯的转子,并以 最短的路径流向负相齿,而其他六个凸齿并无磁通。为使磁通路径最短,在磁场力的作用下, 转子被强迫移动,使最近的一对齿与被激励的一相对准。在图 1(a)中 A相是被激励,转子 上大箭头所指向的那个齿,与正向的 A齿对准。从这个位置再对 B相进行激励,如图 1中 的(b),转子向反时针转过 15°。若是 D相被激励,如图 1中的(c),则转子为顺时针转过 15°。 下一步是 C 相被激励。因为 C相有两种可能性:A—B—C—D或 A—D—C—B。一种为反时针 转动;另一种为顺时针转动。但每步都使转子转动 15°。电机步长(步距角)是步进电机的主 要性能指标之一,不同的应用场合,对步长大小的要求不同。改变控制绕组数(相数)或极数 (转子齿数),可以改变步长的大小。它们之间的相互关系,可由下式计算: Lθ=360P×N 式中:Lθ为步长;P为相数;N为转子齿数。在图 1中,步长为 15°,表示电机转一圈需要 24步。 2.混和步进电机的工作原理 在实际应用中,最流行的还是混和型的步进电机。但工作原理与图 1所示的可变磁阻型同 步电机相同。但结构上稍有不同。例如它的转子嵌有永磁铁。激励磁通平行于 X轴。一般 来说,这类电机具有四相绕组,有八个独立的引线a所示。或者接成两个三端 形式,如图 2b所示。每相用双极性晶体管驱动,并且连接的极性要正确。 图 3所示的电路为四相混和型步进电机晶体管驱动电路的基本方式。它的驱动电压是固定 的。表 1列出了全部步进开关的逻辑时序。 值得注意的是,电机步进为 1—2—3—4的顺序。在同一时间,有两相被激励。但是 1相和 2 相,3相和 4相绝对不能同时激励。 四相混和型步进电机,有一特点很有用处。它可以用半步方式驱动。就是说,在某一时间, 步进角仅前进一半。用单个混合或用双向开关即可实现,这种逻辑时序由表 2列出。 四相混和型步进电机,也能工作于比额定电压高的情况。这可以用串联电阻进行降压。因为 1相和 2相,3相和 4相是不会同时工作的,所以每对仅一个降压电阻,串接在图 3中的 X 和 Y点之间。因此额定电压为 6V的步进电机,就可以工作在 12V的电源下。这时需串一 个 6W、6Ω的电阻。 两相电机驱动器 两相(交流)电机有时用作精密唱机的转盘。它是一种低电压型的同步机构。 图 21为两相电机驱动器电路。这个电路能驱动 8欧两相电机。每个绕组可达 3瓦。频率在 45Hz到 65Hz。集成电路选用 LM377双路 3瓦音频功率放大器作驱动。电源用正负 11V。 电路工作原理。集成电路的左半部分接成文氏桥振荡器,直流电机控制器tb1频率可调由 RV1调节,频率可变 范围 45Hz—65Hz。振幅调节由 RV2控制,灯泡 LP1作稳定振幅用。IC1a的输出一路直接 馈送电机的一相绕组。集成电路的另一半 IC1b是作为 85移相器用。C6、R6是 85移相器。 但是在 60HZ时要乘以一个十倍的衰减因子,所以 IC1b要乘以十倍的增益。电路稳定性经 去耦网络 C3—R4—R5,C4和 C5保证。电机绕组与 C8、C9所组成的谐振回路,调谐到中 间频率值(55Hz)。 伺服电机系统 伺服电机是一种传统的电机。它是自动装置的执行元件。伺服电机的最大特点是可控。在有 控制信号时,伺服电机就转动,且转速大小正比于控制电压的大小。去掉控制电压后,伺服 电机就立即停止转动。伺服电机的应用甚广,几乎所有的自动控制系统都需要用到。在家电 产品中,例如录相机、激光唱机等都是不可缺少的重要组成部分。 1.简单伺服电机的工作原理 图 22示出了伺服电机的最简单的应用。电位器 RV1由伺服电机带动。电机可选用电流不超 过 700mA, 电 压 为 12~ 24V的 任 一 种 伺 服 电 机 。 图 中 RV1 和 RV2是 接 成 惠 斯 登 (Wheatstone)电桥。集成电路 LM378是双路 4瓦功率放大器,也以桥接方式构成电机驱动 差分放大器。 当 RV2的任意变化,都将破坏电桥的平衡,使 RV1—RV2之间产生一差分电压,并且加以 放大后送至电机。电机将转动,拖动电位器 RV1到新的位置,使电桥重新达到新的平衡。 所以说,RV1是跟踪了 RV2的运动。 图 23是用方块图形式,画出了测速传感器伺服电机系统,能用作唱机转盘精密速度控制的 原理图。亚洲游戏集团电机用传统的皮带机构驱动转盘。转盘的边缘,用等间隔反射条文图形结构。用光 电测速计进行监视和检测。光电测速计的输出信号正比于转盘的转速。把光电测速计输出信 号的相位和频率,与标准振荡器的相位和频率进行比较,用它的误差信号控制电机驱动电路。 因此,转盘的转速就精确地保持在额定转速上。额定转速的换档,可由操作开关控制。这些 控制电路,已有厂家做成专用的集成电路。 2.数字比例伺服电机 伺服电机的最好类型之一,是用数字比例遥控系统。实际上这些装置是由三部份组成:采用 集成电路、伺服电机、减速齿轮盒电位器机构。图 24是这种系统的方块图。电路的驱动输 入,是用周期为 15ms而脉冲宽度为 1~2ms的脉冲信号驱动。输入脉冲的宽度,控制伺服 机械输出的位置。例如:1ms脉宽,位置在最左边;1.5ms在中是位置,2ms在最右边的 位置。 每一个输入脉冲分三路同时传送。一路触发 1.5ms脉宽的固定脉冲发生器。一路输入触发 脉冲发生器,第三路送入脉宽比较电路。用齿轮盒输出至 RV1,控制可变宽度的脉冲发生 器。这三种脉冲同时送到脉宽比较器后,一路确定电机驱动电路的方向。另一路送给脉宽扩 展器,以控制伺服电机的速度,使得 RV1迅速驱动机械位置输出跟随输入脉宽的任何变化。 上述伺服电机型常用于多路遥控系统。图 25示出了四路数字比例控制系统的波形图。 从图中可以看出是串行数据输入,经过译码器分出各路的控制信号。每一帧包含 4ms的同 步脉冲,紧接在后面的是四路可变宽度(1~2ms)顺序的“路”脉冲。译码器将四路脉冲变换为 并行形式,就能用于控制伺服电机。 3.数字伺服电机电路 数字伺服电机控制单元,可以买到现成的集成电路。例如 ZN409CE或 NE544N型伺服电机 放大器集成电路。图 26和图 27示出了这两种集成电路的典型应用。 图中元件值适用于输入脉冲宽度为 1~2ms,帧脉冲宽度大约为 18ms的情况。 图 28是适用上述伺服电机型的通用测试电路。伺服电源电池通常为 5V。输入脉冲经标准 的伺服插座送到伺服电路。帧脉冲的宽度为 13—28ms;用 RV1调节控制。RV2调节控制 脉冲宽度在 1—2ms之间。用 RV4微调中间值为 1.5ms.输出电平由 RV3进行调节。 两个集成电路为时基电路 CMOS7555型,电源电压可以低到 3V仍然工作。IC1为无稳多谐 振荡器,产生帧时间脉冲,它的输出触发 IC2。而 IC2是一个单稳电路,产生输出测试脉冲。 步进电机的控制电路 四相步进电机可用几种专用的集成电路驱动器,SAAl027是其中常用的一种,它的特点是 工作电压范围宽 9.5V~18V;输出驱动电流大,可达 500mA。它适合作四相全步步进电机 的控制。图 4是 SAAl027的外形和引脚功能图。图 5(下面↓)是它的内部原理方块图及基 本应用。 实际上,直流电机换向绕组集成电路有三路缓冲输入,每一个缓冲输入都控制一个二位(四状态)的同步可逆计 数器。它的输出送到一个编码变换器。然后用四路输出,去控制输出级的四个晶体管。输出 级以集电极开路方式工作。电机的绕组线圈串入集电极。为防止反向电动势损坏晶体管,在 绕组的两端并联一反向二极管。 要特别注意的是:集成电路 13脚和 12脚是流过大电流的引脚。而 14脚和 5脚流过小电流。 在使用时 5脚和 12脚都要接地。通常正 12V直接接到 13脚,然后经 R1—C1去耦电路接 到 14脚。正电压也必须经 Rx送到 4脚。Rx的作用是决定四个晶体管的最大输出驱动电流 的容量。Rx的大小可由下式计算; Rx=(4E/I)-6 式中 E为电源电压,I为所希望的电机最大相电流。当用 12V时,Rx值取 420Ω、180Ω或 78Ω)时,最大输出电流分别为 100mA、200mA、或 350mA。 SAA1027集成电路有三个输入控制端:计数、方式和复位。复位端通常是高电平。计数器 每次从低电平到高电平的跳变,将使集成电路改变状态。全部的工作状态已由表 3列出。 在任何时候,每隔四步时序重复一次。但是复位端为低电平时,可以复位到起始状态。 当方式控制输入端为低电平时,在一个方向上(通常为顺时针转动)顺序重复。反之,方式控 制端为高电平时,则在另一个方向上(反时针转动)顺序重复。 图 6是 SAAl027的驱动和试验电路。 这个电路用于混和型四相步进电机,额定电流可达 300mA。电机可用 SW3进行手工的单步 试验,或者用 SW2经 555/7555无稳振荡器进行自动步进的试验。SW4可控制电机的方 向。SW5用于复位控制试验。 用 SW1和 RV1电位器,可使无稳电路的工作速度能在很宽的范围内变化。置位 1档时为低 速控制,频率范围从 5Hz—68Hz。SW2在 2当和 3档时,振荡频率分别为第 1档的 10倍 和 100倍。总的速度控制范围从 6—8500转/分。 图 6是一种基本电路。根据不同的使用场合,还有几种变化。 图 7是一种步进电机与微处理器的接口电路。 计算机或微处理器的输出端口,通常终端驱动电压低于 1V时,作为逻辑 0状态;而高于 3.5V 时,作为逻辑 1状态。这种逻辑称为正逻辑。不过图 7中电路与上述相反。因此,步进电 机输入端从高电平向低电平转换时,工作状态改变。复位端用高电平复位。方式输入端为低 电平时,电机正转;而高电平时,电机反转。 图 6电路设计最大输出电流为 300mA。 如果希望把电流扩展 5A,则采用图 8中的两个电路。步进电机的每相都需要外加驱动电路, 一个四相步进电机,需要增加四个这样的附加电路。图 8(a))的电路用于驱动电路,一个四 相步进电机,需要增加四个这样的附加电路。图 8(a)的电路用于驱动四个完全独立的绕组。 图 8(b)的电路用于绕组具有公共点步进电机。D1和 D2的作用是防止电机的反电动势损坏 输出级晶体管。 相关搜索 电工电路图怎么看 直流电机调速原理 振荡器 无刷直流电机 直流电机接线图 直流电机结构

时间:2020-08-02 07:58