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  • 无刷电机MSP430的控制设计电路

    无刷电机MSP430的控制设计电路

    MSP430概述 MSP430是德州公司新开发的一类具有16位总线的带HLASH的单片机,由于其性价比和集成度高,受到广大技术开发人员的青睐。 它采用16位的总线,外设和内存统一编址,寻址范围可达64K,还可以外扩展存储器。具有统一的中断管理,具有丰富的片上外围模块,片内有精密硬件乘法器、两个16位定时器、一个14路的12位的模数转换器、一个看门狗、6路P口、两路USART通信端口、一个比较器、一个DCO内部振荡器和两个外部时钟,支持8M的时钟。由于为HLASH型,则可以在线对单片机进行调试和下载,且JTAG口直接和FET(FLASHEMULATIONTOOL)的相连,不须另外的仿真工具,方便实用,而且,可以在超低功耗模式下工作,对环境和人体的辐射小测量结果为100mw左右的功耗(电流为14mA左右),可靠性能好,加强电干扰运行不受影响,适应工业级的运行环境ll,适合与做手柄之类的自动控制的设备.MSP430系列单片机的主要优点就是低功耗,所以在选择MSP430系列单片机设计系统时,除了要考虑外围电路的低功耗以外,还要根据系统要求选择合适的MSP430单片机,但是我们原则是够用就可以,不提倡资源的浪费。 MSP430F149特性 ①低电压、超低功耗。工作电压3.6V~1.8V ,正常工作模式280μA@1MHz,2.2V,待机模式1.6μA,RAM数据保存的掉电模式下0.1μA。五级节电模式。 ②快速苏醒,从待机模式下恢复工作,只需要不到6μS时间。 ③16位精简指令集MCU,命令周期125nS。 ④12位ADC,具有内部参考电压源,并且具有采样、保持、自动扫描等功能。具有12位的模数转换器可以得到很高的精度,并且省去了使用专门的模数转换器给设计电路板带来的麻烦。 ⑤2个16位计数器。具有捕获、门限功能。 ⑥具有片内比较器。 ⑦支持ISP(在线系统编程),方便开发和项目升级。 ⑧支持序列号,熔丝位烧写。方便简单。 ⑨双串口 ⑩支持超小型封装:64P-QFP、64P-QFN。 MSP430F149引脚及功能     因为MSP430F149的引脚较多所以在此只将用到的引脚做以下说明。 P1.0/TACLK一普通数字I/O引脚/TImer-A,时钟信号TACLK输入。 P1.1/TA0--普通数字I/O引脚‘TImer-A,捕获;CCIO输入,比较:OUTO输出。 P1.2/TA1--普通数字I/O引脚/TImer-A,捕获;CCI1输入,比较:OUT1输出。 P1.3/TA2-普通数字I/O引脚,’Timer-A,捕获;CCI2输入,比较:OUT2输出。 P1.4/SMCLK--普通数字I/O引脚/SMCLK信号输入。 P1.5/TA0--普通数字IO引脚/Timer-A,比较:OUTO输出。 P1.6/TA1--普通数字I/O引脚/Timer-A,比较:OUT1输出。 P1.7/TA2-普通数字I/O引脚/Timer-A,比较:OUT2输出。 P2.0/ACLK--普通数字I/O引脚/ACLK输出。 P2.1/TAINCLK--普通数字I/O引脚/Timer-A,吋狆信号TAINCLK P2.2/CAOUT/TAO--普通数字IO引脚/Timer-A:捕荻:CCIOB輸入比較器-A輸出。 P2.3/CAOTA1--普通数字I/O引脚Timer-A:比較:OUT1輸出/比較器-A輸出。P2:4/CA1/TA2--普通数字IO引脚/Timer-A:比較:OUT2輸出/比較器-A輸出。P2.5/Rosc一普通数字I/O引脚/定乂DOC杯称頻率的外部屯阻輸入。P2.6/ADC12CLK--普通数字1O引脚/綾換吋紳-12位ADC。 P3.O/SETO--普通数字IO引脚/从岌送使能-USARTO/SPI方式。 P3.1S1M00--普通数字I/o引脚从輸入主輸出-USARTOISPI方式。P3.2SOMI0--普通数字I/O引脚从輸出/主輸入-USARTOISPI方式。 P33/UCLKO--普通数字I/O引脚外部吋狆輸入-USARTO/UART/SPI方式。 P3.4/UTXDO--普通数字I/O引脚/岌送数据輸出-USARTO/UART方式。 P3.5/URXDO--普通数字I/O引脚/接收数据輸出-USARTOUART方式。 RSTNMI--夏位輸入,非屏蔽中断輸入端口,或引尋装載程序后劫(FLASH器件)。 XIN--晶体振蕩器XT1的輸入端口,可以達接棕准晶体。 XOUT--晶体振蕩器XT1的輸出端口。 XT2IN--晶体振蕩器XT2的輸入端口,只能達接棕准晶体。 XT2OUT--XT2的輸出端口。 Vcc--屯源正端。 Vss--屯源灸端。 msp430无刷电机控制设计电路 1、系统总体功能介绍 本设计总体功能如图4.1所示,以MSP430F149作为控制核心,通过专用驱动芯片LM621连接逆变电路驱动电机工作,按键实现加速诚速功能,加速键按下一次转速增加100转,减速键盘按下一次转速减少100转,可调范围在2000转到4000转之间,通过涡轮流量计测试实际流量信息反馈到单片机中实现高精度的电机转速调节,LCD1602实时显示流量信息。图4.2为系统总体软件流程图。         2、MSP430F149单片机最小系统 MSP430F149单片机最小系统由MSP430F149单片机,晶振以及复位电路组成。两个晶振分别接单片机的XIN1,XOUT1,XIN2xoUT2口,复位电路采用专用复位芯:片SP7085,与单片机RESET口连接,采用SPX1117M3-3.3为单片机供电3.3V。MSP430F149单片机最小系统硬件连接如图4.3.     3、显示模块介绍 3.1显示模块硬件设计 本系统采用LCD1602液晶屏显示,P4口接上拉电阻,LCD1602液晶屏的控制端接在P3口上面,P3.5--P3.7口。     3.2显示模块软件设计 用LCD显示一个字符时比较复杂,首先找到显示屏上某个位置所对应的RAM区的8个字节,在有程序分别对这个8个字节置41”或置*o?,“1”表示点亮,“0”表示 不亮,这样组合起来就能把一个字符点亮。但是有的控制器内部自带字符发生器,如LCD1602,显示一个字符就非常容易了,把控制器的工作设定在文本方式,再根据字符显示的位置,找到该位置找出显示RAM所对应的地址,设立光标,在把所需要的字符代码送上去就可以了。显示模块软件流程图如图4.5。     4、驱动模块介绍 4.1驱动模块硬件设计 本设计采用电机专用驱动芯片LM621驱动逆变电路实现电机的运行。LM621的HS1,HS2,HS3与霍尔位置传感器相连,接入位置信号以控制电机的电子换相,引脚11、12、13(灌电流输出端),引脚14、15、16(抽电流输出端)分别与逆变电路连接驱动电机,VCC2接+5V电源JINH接单片机P2.7口输入PWM波,DIR接单片机P2.6口控制转向,硬件连接图如图4.6。     4.2PWM控制软件设计 PWM(脉冲宽度调制)是通过控制固定电压的直流电源开关频率,改变负载两端的电压,从而达到控制要求的一种电压调整方法。本次设计采用定频调宽方式MSP430F149本身含有PWM产生模块,利用MSP430F149单片机的TIMEA的模式7产生PWM波对电机进行调速。根据电机参数设定调速范围为2000转~4000转,每次加速键(减速键)按下,电机转速诚少(增加)100转,调速等级分为20级,经计算,每次占空比改变0.025。     5、按键模块介绍 5.1按键模块硬件设计 本设计采用1*4矩阵键盘实现对整个系统的操作,四按键一端分别通过1k的电阻与单片机的P3.0,P3.1,P3.2,P3.3接口连接,另一端通过100k的电阻与+5V电源连接。按键模块连接如图4.8。     5.2按键模块软件设计 本系统使用最简单的1*4矩阵键盘实现对整个系统的操作。各键对应的功能和键值加圭4.1     各键详细功能如下: BUTTON1:启动系统。单片机上电初始化后,首先扫描键盘,若BUTTON1被按下,则启动系统,否则将一直扫描键盘,此时其他键没有任何功能。BUTTON2和BUTTON4:通过按BUTTON4或BUTTON4,当前位闪烁,此时通过BUTTON2和BUTTON4可对当前位进行+1/-1,若2S内没有操作,系统自动确认当前输入值。 BUTTON3:正反转,实现电机机的反转。按键模块子程序流程图如图4.9     6、限流电路设计 主回路中通过电动机的电流最终是经过电阻R4接地。因此,U=R4IM:其大小正比于电动机的电流IMO而U{同数/模转换器的输出电压UO分别送到LM324运算放大器的两个输入端,一旦反馈电压Uf大于来自数/模转换器的给定信号Uo,则LM324运算放大器输出为低电平,通过非门变为高电平输入到LM621的引脚17,使输出关断,从而截断了直流无刷电动机定子绕组的所有电流通路,迫使电动机电流下降,一旦电流下降到时Uq小于Uo,则LM324运算放大器输出回到高电平,通过非门变为低电平,接LM621的17脚,LM621正常工作。     7、速度反馈电路设计 涡轮流量计采用24V直流供电,输出24V脉冲信号经过电阻分压变为3.3V脉冲信号,与单片机P2.5口连接。电路硬件连接见图4.11。涡轮流量计输出的电压脉冲信号与瞬时流量之间的计算公式为Q=3600xfk,通过采集流量反馈信号实现对流量的闭环精确控制。  

    时间:2018-06-29 关键词: MSP430 无刷电机 电机控制电路 控制设计电路

  • 可控硅调速器电路图

    可控硅调速器电路图

    可控硅电机调速电路 该电路如图所示。前级控制电路的电源供给电压从稳压管DZ两端取得,R12为启动电阻。VT必须选择BVceo大于400V的中功率管。稳压管DZ的额定电流必须大于电风扇堵转时的电流(一般电风扇的堵转电流约300mA),其稳定电压为5V。   流过三极管的基极电流为Ib,集电极电流为IC,则:   设可控硅VS的触发电流为Igt当Ic=Igt的时刻,可控硅导通。由(1)式指出。如果βIb大于或者等于可控硅VS的触发电流Igt,则在正弦电压的约0V处,可控硅即被触发,控制角为O,电风扇总是全速运转,不能调速(见下图)。因此。R7~R10阻值选择显得非常重要。   此RB为CC4518输出端只有一个高电平时的取值。因为CC4518属于BCD同步加计数器,其输出端Q3、Q2、Q1、Q0有时会同时出现多个为高电平的状态,使R7~R10多个并联后再加到VT的基极,这也必须引起我们的注意。 由于可控硅的触发电流Igt以及三极管VT的β、rce的离散性很大,使Rb的取值十分困难,必须测量出上述参数的实际值,再计算出Rb,然后在试验中微调。 遗憾的是该电路的控制角调节范围小于90°,速度调节范围小。   电机调速电路 下面介绍一种简易电机调速电路,不用机械齿轮转化来变速,改善了机械设备使用的效率。 此简易电子调速电路适用于220V市电的单相电动机,电机额定电流在6.5A以内,功率在1kW左右,适用于家庭电风扇、吊扇电机及其它单相电机,若电路加以修改,则可作调光、电磁振动调压、电风扇温度自动变速器等用途。其电路如图1所示。 硅二极管VD1~VD4构成一个桥式全波整流电路,电桥与电机串联在电路中,电桥对可控硅VS提供全波整流电压。当VS接通时,电桥呈现本电机串联的低阻电路。当图1中A点为负半周时,电流经电机、VD1、VS、R1、VD3构成回路,当B 点为正半周时电流经VD2、VS、R1、VD4、电机M构成回路,电机端得到的是交变电流。电机两端的电压大小主要决定于可控硅VS的导通程度,只要改变可控硅的导通角,就可以改变VS的压降,电机两端的电压也变化,达到调压调速的目的,电机端电压Um=U1-UVD1-Uvs-UR1-UVD3,上式中,UVD1、UVD3的压降均很小,而反馈UR1也不大,故电机端电压就简化为Um=U1-Uvs。   可控硅VS的触发脉冲靠一只简单的单结晶体管VS电路产生,电容器C2通过电阻R4、R5充电到稳压管DW的稳定电压UZ,当C2充电到单结晶体管的峰点电压时,单结晶体管就触发,输出脉冲而使可控硅导通。在单结晶体管发射极电压充分衰减后,单结晶体管就断开,VS一经接通,那么a、b两点之间的电压就下降到稳压管DW的稳定电压UZ以下,电容器C2再充电就依赖于点a到b点间的电压,因稳压管的电压已经降低到它的导通区域以外,点a到b点的电压取决于电动机的电流、R1和VS导通时的电压降。这样,当VS 导通时,电容器C2的充电电流取决于电动机的电流,在这种情况下便得到了反馈,这就使得电动机在低速时转矩所受损失的问题得到补救。 反馈电阻R1的数值经过实验得出,因此,VS在导通周期的时间内,电容C2便不能充电到足以再对单结晶体管触发的高压,然而,电容C2会充电到电动机电流所决定的某一数值。如果在某一导通周期电动机的电流增加,则C2上的电压也增加,故在下一周期开始时,C2就不需那么长的时间才能充电到单晶体的峰点电压。这种情况下,触发角就被减少了(导通角更大),加到电机上的方根电压就成比例增加,致使有效转矩增加。二极管VD5和电容器C1防止在导通期中由于触发单结晶体所造成的反馈,反馈电阻R1的取值具体如附表所示。   R2为限流电阻,它应保证稳定DW1 在稳压范围,稳定电流在10~20mA 左右,它并保证了脉冲移相角,当R2增大,移相角减小,电机两端的电压调节范围减少。 R4应保证电机两端电压的上限值,当R4增大时,输出到电机的电压上限下降。 R3是作单结晶体管温度补偿之用,当R3增大时,温度特性就要好一些,本电路也适用于可逆电机调速之用,负载端电压调节范围从35~215V连续可调。若负载为电机或电磁振动线圈,它不要求对转矩进行补偿,则电路可以进一步简化,电路如图2所示,其工作原理同图1,输出电压主调节范围是35~215V,R1的作用是保证VS输出脉冲的幅度,R1增大,则输出脉冲也增加,若作调光,则可将负载改作灯泡即可。   若负载电压最大值不需要很高,则可将桥式整流电路改为半波整流,其输出至负载的电压调节范围为30~100V,其工作原理同前。电原理图如图3所示。风扇调速电路如图4所示,电路采用了热敏电阻,当环境温度上升或下降时,其电阻值发生变化,导致VT2的不断变化,使可控硅导通角前后移动,改变电扇两端的电压,风扇电机的转速即随之变化。当环境温度上升时,电风扇转速高,反之则低。   选用元件时,二极管VD1~VD4耐压要高于400V,额定电流大于0.4A;可控硅VS耐压大于500V,额定电流为1A;单结晶体管BT35分压比η大于0.5;三极管3CG14的β大于80。 电路装好后,把风扇接在电路中,调整RP使风扇正好停转,然后用一把电烙铁靠近热敏电阻,热敏电阻变高时,风扇转速变快。电烙铁离开热敏电阻,温度降低,转速应变慢,工作时RP应调到适当位置。

    时间:2018-01-24 关键词: 电路 可控硅调速器 电机控制电路

  • 低侧电流感应用于高性能、成本敏感型应用

    低侧电流感应用于高性能、成本敏感型应用

    需要控制电机的应用通常包含某种类型的电流感应电路。感应通过电机电流的能力可以帮助设计师根据电机电流状态做出如速度之类的调整。 例如,在无人机的应用中,每个控制螺旋桨的电机通常使用低侧电流感应电路,操控无人机在空中行进、停留或上升。在钻机和往复锯等电动工具中,低侧电流感应根据用户按动扳机的力度来控制工具的速度。这些产品通常需要成本敏感型设计,因为这些产品面对消费者市场。在这篇博文中,我将介绍如何为成本敏感型应用设计低侧电流感应电路。 在设计低侧电流感应电路时,高性价比的方法之一是使用非反相配置运算放大器(op amp)。图1是使用运算放大器的典型低侧电流感应电路原理图。 图1:低侧电流感应原理图 公式1用于计算图1中的电流传递函数: (1) 其中。 图1中所示的低侧电流感应电路设计过程分为三个简单的步骤: 1.计算最大分流电阻。当来自负载(ILOAD)的电流流过分流电阻器(RSHUNT)时,分流电阻器上会形成一个电压电位(VSHUNT)。VSHUNT被视为系统负载的“接地端”。因此,建议将VSHUN的最大负载电流保持在100mV以下,以避免在与其它具有真正0V接地的系统连接时出现问题。公式2用于计算RSHUNT值: (2) 2.计算放大器的增益。运算放大器放大VSHUNT以产生VOUT_MIN到VOUT_MAX的输出电压摆幅,其中VOUT_MIN 和VOUT_MAX分别是放大器的最小和最大输出摆幅极限。公式3用于计算放大器产生所需的输出摆幅的增益: (3) 公式4用于计算放大器反馈网络中的电阻RF和RG的大小,以此来设置公式3中计算出的增益: (4) 3.选择运算放大器。在低侧电流感应应用中,如果电流是双向的,共模电压可以处于或低于地电位;因此,放大器的输入共模电压范围必须处于或低于地电位。TLV9062是一款高性能通用放大器,专为成本敏感型的应用而设计,其输入共模电压范围可低至地电位。 TLV906x系列高性能通用放大器可用于成本敏感型的低侧电流感应系统,因为其增益带宽(10MHz)、压摆率(6.5V/µs)、偏移电压(0.3mV)以及输入共模电压范围为负电源电压以下100mV。表1列出了一些TLV906x系列的技术参数。 图2显示了0A至0.5A低侧电流感应电路的最终组件值,其计算请参照上述步骤1至3。 图 2:0A至0.5A的低侧电流感应原理图 诸如无人机和电动工具等应用需要成本敏感型的低侧电流感应解决方案来控制电机。在这篇文章中,我将电路设计简化为三个简单步骤:确定最大分流电阻,计算产生最大输出摆幅的放大器增益以及选择放大器。在下一篇文章中,我将讨论如何为低侧电流感应电路设计印刷电路板(PCB)。

    时间:2018-01-23 关键词: 电流感应电路 控制电机 电机控制电路

  • 控制电机的几种控制电路原理图

    控制电机的几种控制电路原理图

    本文主要给大家介绍一下,控制电机的几种控制原理图,覆盖了所有电机的控制形式。 第一张 电动机的点动控制原理图。   第二张 电动机的连续运转控制线路原理图(自锁)   第三张 电动机的点动和常动的混动控制线路原理图   第四张 电动机的两地控制线路原理图。   第五张 电动机的按钮联锁正反转控制电路原理图。   第六张 电动机的接触器联锁正反转控制电路原理图。   第七张 电动机的双重互锁的正反转控制电路原理图。   第八张 电动机的顺序停止控制线路原理图。   第九张 电动机的顺序启动逆序停止控制线路原理图。

    时间:2018-01-22 关键词: 电机 电动机 电机控制电路

  • 电机正反转电路图

    电机正反转电路图

    正向启动过程: 按下起动按钮SB2,接触器KM1线圈通电,与SB2并联的KM1的辅助常开触点闭合,以保证KMl线圈持续通电,串联在电动机回路中的KM1的主触点持续闭合,电动机连续正向运转。 停止过程: 按下停止按钮SB1,接触器KMl线圈断电,与SB2并联的KM1的辅助触点断开,以保证KMl线圈持续失电,串联在电动机回路中的KMl的主触点持续断开,切断电动机定子电源,电动机停转。 反向起动过程: 按下起动按钮SB3,接触器KM2线圈通电,与SB3并联的KM2的辅助常开触点闭合,以保证KM2线圈持续通电,串联在电动机回路中的KM2的主触点持续闭合,电动机连续反向运转。  

    时间:2017-12-22 关键词: 电机正反转电路图 电机控制电路

  • 直流电机正反转控制驱动电路图

    直流电机正反转控制驱动电路图

    下图是一小型直流电机正反转控制驱动电路图,二极管选用1N4001系列整流二极管即可,两个发光二极管主要用来指示电机转动方向。  

    时间:2017-12-22 关键词: 直流电机 反转控制驱动电路图 电机控制电路

  • ATtiny单片机电子蜡烛

    ATtiny单片机电子蜡烛

    想想当你好不容易跟女朋友共度烛光晚餐,却因为蜡烛点没了或打翻着火了,那是一件多么坑爹的事啊!今天为你分享一款自己diy的超自然的烛光蜡烛。   ATtiny 电子蜡烛,皮特•米尔斯开发这个伟大的蜡烛,正如我们图片所见到的一样,但怎样让这蜡烛的光芒像传统的蜡烛一样闪烁呢。   皮特使用一个高亮的LED和一些模拟的辅助软件,这样就使得ATtiny 电子蜡烛的烛光和传统蜡烛拥有一样的闪烁的烛光,并且优于传统蜡烛,因为它不伴有明火的危险。   ATtiny 电子蜡烛最难的部分就闪烁神态逼真,所以皮特做了一个蜡烛光检测电阻( LDR )和固定电阻作为一个分压器。这是作为ATTINY85 ADC之中的一个输入端,并离散时间间隔的进行采样。采样速率为100毫秒。然后将采集的8bit的电频值存储到EEPROM中,以便记录蜡烛的闪烁图谱,驱动将其连接的LED、PWM形成通路。在用三节干电池供电。最后您只需编程程序,然后通过开关进行控制。   下面是ATtiny 电子蜡烛的电路图   下面是程序的代码以及写入EEPROM的数据 view plainprint? /* Program Description: This program reads a light detecting resistor thru an internal ADC and stores the value, after scaling it, to eeprom. This ADC value is sent to a PWM channel with attached led. This is essentially a data logger for light and replay by LED. If, if you aim the LDR at a flickering candle during its recording phase, you have a flickering led candle. A circuit description and other details can be found at http://petemills.blogspot.com Filename: ATTiny_Candle_v1.0.c Author: Pete Mills Int. RC Osc. 8 MHz; Start-up time PWRDWN/RESET: 6 CK/14 CK + 64 ms */ //********** Includes ********** #include #include #include //********** Definitions ********** // LED for flame simulation #define LED PB0 #define LED_PORT PORTB #define LED_DDR DDRB // Light Detecting Resistor for recording a live flame #define LDR PINB3 #define LDR_PORT PINB #define LDR_DDR DDRB // Tactile Switch Input #define SW1 PINB4 #define SW1_PORT PINB #define SW1_DDR DDRB #define ARRAY_SIZE 500 // size of the flicker array #define SAMPLE_RATE 100 // ms delay for collecting and reproducing the flicker //********** Function Prototypes ********** void setup(void); void toggle_led(void); void program_flicker(void); void led_alert(void); void eeprom_save_array(void); void eeprom_read_array(void); void scale_array(void); uint8_t get_adc(void); uint8_t scale( uint8_t input, uint8_t inp_low, uint8_t inp_hi, uint8_t outp_low, uint8_t outp_hi); uint8_t is_input_low(char port, char channel, uint8_t debounce_time, int input_block); //********** Global Variables ********** uint8_t flicker_array[ ARRAY_SIZE ] = { 0 }; uint8_t EEMEM ee_flicker_array[ ARRAY_SIZE ] = { 0 }; int main(void) { uint16_t replay = 0; setup(); eeprom_read_array(); while(1) { if( is_input_low( SW1_PORT, SW1, 25, 250 ) ) { // program the flicker // after entering and upon completion, a predetermined flash pattern will occur as described in led_alert() // aim the ldr at a flickering candle or any other light source ( like a laser ) you want to record during this time // and upon completion the values are stored to eeprom. They are played back immediately as well // as being recalled from eeprom upon first start up led_alert(); program_flicker(); scale_array(); eeprom_save_array(); led_alert(); } // replay the recorded flicker pattern OCR0A = flicker_array[ replay ]; ++replay; if( replay >= ( ARRAY_SIZE - 13 ) ) // if the end of the stored array has been reached { replay = 0; // start again from the beginning //led_alert(); } _delay_ms( SAMPLE_RATE ); _delay_ms( 3 ); // ADC Conversion time } } //********** Functions ********** void setup(void) { //********* Port Config ********* LED_DDR |= ( 1 << LED); // set PB0 to "1" for output LED_PORT &= ~( 1 << LED ); // turn the led off LDR_DDR &= ~( 1 << LDR ); // set LDR pin to 0 for input LDR_PORT |= ( 1 << LDR ); // write 1 to enable internal pullup SW1_DDR &= ~( 1 << SW1 ); // set sw1 pin to 0 for input SW1_PORT |= ( 1 << SW1 ); // write a 1 to sw1 to enable the internal pullup //********** PWM Config ********* TCCR0A |= ( ( 1 << COM0A1 ) | ( 1 << WGM01 ) | ( 1 << WGM00 ) ); // non inverting fast pwm TCCR0B |= ( 1 << CS00 ); // start the timer //********** ADC Config ********** ADMUX |= ( ( 1 << ADLAR ) | ( 1 << MUX1 ) | ( 1 << MUX0 ) ); // left adjust and select ADC3 ADCSRA |= ( ( 1 << ADEN ) | ( 1 << ADPS2 ) | ( 1 << ADPS1 ) ); // ADC enable and clock divide 8MHz by 64 for 125khz sample rate DIDR0 |= ( 1 << ADC3D ); // disable digital input on analog input channel to conserve power } void toggle_led() { LED_PORT ^= ( 1 << LED ); } uint8_t is_input_low( char port, char channel, uint8_t debounce_time, int input_block ) { /* This function is for debouncing a switch input Debounce time is a blocking interval to wait until the input is tested again. If the input tests low again, a delay equal to input_block is executed and the function returns ( 1 ) */ if ( bit_is_clear( port, channel ) ) { _delay_ms( debounce_time ); if ( bit_is_clear( port, channel ) ) { _delay_ms( input_block ); return 1; } } return 0; } uint8_t get_adc() { ADCSRA |= ( 1 << ADSC ); // start the ADC Conversion while( ADCSRA & ( 1 << ADSC )); // wait for the conversion to be complete return ~ADCH; // return the inverted 8-bit left adjusted adc val } void program_flicker() { // build the flicker array for( int i = 0; i < ARRAY_SIZE; i++ ) { flicker_array[ i ] = get_adc(); _delay_ms( SAMPLE_RATE ); } } void led_alert() { // this is a function to create a visual alert that an event has occured within the program // it toggles the led 10 times. for( int i = 0; i < 10; i++ ) { OCR0A = 0; _delay_ms( 40 ); OCR0A = 255; _delay_ms( 40 ); } } void eeprom_save_array() { for( int i = 0; i < ARRAY_SIZE; i++ ) { eeprom_write_byte( &ee_flicker_array[ i ], flicker_array[ i ] ); } } void eeprom_read_array() { for( int i = 0; i < ARRAY_SIZE; i++ ) { flicker_array[ i ] = eeprom_read_byte( &ee_flicker_array[ i ] ); } } uint8_t scale( uint8_t input, uint8_t inp_low, uint8_t inp_hi, uint8_t outp_low, uint8_t outp_hi) { return ( ( ( input - inp_low ) * ( outp_hi - outp_low ) ) / ( ( inp_hi - inp_low ) + outp_low ) ); } void scale_array() { uint8_t arr_min = 255; uint8_t arr_max = 0; uint8_t out_low = 20; uint8_t out_high = 255; // find the min and max values for( int i = 0; i < ARRAY_SIZE; i++ ) { if( flicker_array[ i ] < arr_min ) arr_min = flicker_array[ i ]; if( flicker_array[ i ] > arr_max ) arr_max = flicker_array[ i ]; } // now that we know the range, scale it for( int i = 0; i < ARRAY_SIZE; i++ ) { flicker_array[ i ] = scale( flicker_array[ i ], arr_min, arr_max, out_low, out_high ); } } igh ); } } igh ); } } } } } } } } } } } } } }

    时间:2017-12-15 关键词: 单片机 电子蜡烛 电机控制电路

  • 行程开关电路图_行程开关控制接线图

    行程开关电路图_行程开关控制接线图

    行程开关电路图_行程开关控制接线图   图中SB1为停止按钮,SB2、SB3为电动机正、反转起动按钮,SQ1为电动机反转变正转行程开关,SQ2为电动机正转变反转行程开关,若电动机正转拖动运动部件向左移动,则行程SQ1安装在右边位置,SQ2安装在左边位置,压合行程开关的机械挡铁安装在运动部件上。 当按下正转起动按钮SB2时,电动机正向起动旋转,拖动运动部件向左运动,当运动部件上的挡铁压下行程开关SQ2时,正转接触器KM1线圈断电释放,反转接触器KM2线圈得电并吸合,电动机由正转变为反转,拖动运动部件向右运动。当运动部件上的挡铁压下行程开关SQ1时,KM2线圈断电释放,KM1线圈又得电吸合,电动机由反转变为正转,再次拖动运动部件向左运动,如此循环往复,实现电动机的正反转控制,进而实现运动部件的自动往复运动。当按下停止按钮SB1时,电动机停止运转。本电路具有起动后能自动往返运动的特点,适用于需要作自动往返运动的生产机械。

    时间:2017-12-15 关键词: 开关电路图 开关控制接线图 电机控制电路

  • 27个plc基本逻辑指令

    27个plc基本逻辑指令

    三菱 FX 系列plc的基本逻辑指令。 取指令与输出指令(LD/LDI/LDP/LDF/OUT) (1)LD(取指令) 一个常开触点与左母线连接的指令,每一个以常开触点开始的逻辑行都用此指令。 (2)LDI(取反指令) 一个常闭触点与左母线连接指令,每一个以常闭触点开始的逻辑行都用此指令。 (3)LDP(取上升沿指令) 与左母线连接的常开触点的上升沿检测指令,仅在指定位元件的上升沿(由OFF→ON)时接通一个扫描周期。 (4)LDF(取下降沿指令) 与左母线连接的常闭触点的下降沿检测指令。 (5)OUT(输出指令) 对线圈进行驱动的指令,也称为输出指令。 取指令与输出指令的使用说明: 1)LD、LDI指令既可用于输入左母线相连的触点,也可与ANB、ORB指令配合实现块逻辑运算; 2)LDP、LDF指令仅在对应元件有效时维持一个扫描周期的接通。 3)LD、LDI、LDP、LDF指令的目标元件为X 、Y 、M 、T、C、S; 4)OUT指令可以连续使用若干次(相当于线圈并联),对于定时器和计数器,在OUT指令之后应设置常数K或数据寄存器。 5)OUT指令目标元件为Y、M、T、C和S,但不能用于X。触点串联指令(AND/ANI/ANDP/ANDF) (1)AND(与指令) 一个常开触点串联连接指令,完成逻辑“与”运算。 (2)ANI(与反指令) 一个常闭触点串联连接指令,完成逻辑“与非”运算。 (3)ANDP 上升沿检测串联连接指令。 (4)ANDF 下降沿检测串联连接指令。   触点串联指令的使用的使用说明: 1)AND、ANI、ANDP、ANDF都指是单个触点串联连接的指令,串联次数没有限制,可反复使用。 2)AND、ANI、ANDP、ANDF的目标元元件为X、Y、M、T、C和S。 3)OUT M101指令之后通过T1的触点去驱动Y4称为连续输出。 触点并联指令(OR/ORI/ORP/ORF) (1)OR(或指令) 用于单个常开触点的并联,实现逻辑“或”运算。 (2)ORI(或非指令) 用于单个常闭触点的并联,实现逻辑“或非”运算。 (3)ORP 上升沿检测并联连接指令。 (4)ORF 下降沿检测并联连接指令。 触点并联指令的使用说明: 1)OR、ORI、ORP、ORF指令都是指单个触点的并联,并联触点的左端接到LD、LDI、LDP或LPF处,右端与前一条指令对应触点的右端相连。触点并联指令连续使用的次数不限; 2)OR、ORI、ORP、ORF指令的目标元件为X、Y、M、T、C、S。块操作指令(ORB / ANB) (1)ORB(块或指令) 用于两个或两个以上的触点串联连接的电路之间的并联。 ORB指令的使用说明: 1)几个串联电路块并联连接时,每个串联电路块开始时应该用LD或LDI指令; 2)有多个电路块并联回路,如对每个电路块使用ORB指令,则并联的电路块数量没有限制; 3)ORB指令也可以连续使用,但这种程序写法不推荐使用,LD或LDI指令的使用次数不得超过8次,也就是ORB只能连续使用8次以下。 (2)ANB(块与指令) 用于两个或两个以上触点并联连接的电路之间的串联。 ANB指令的使用说明: 1)并联电路块串联连接时,并联电路块的开始均用LD或LDI指令; 2)多个并联回路块连接按顺序和前面的回路串联时,ANB指令的使用次数没有限制。也可连续使用ANB,但与ORB一样,使用次数在8次以下。 置位与复位指令(SET/RST) (1)SET(置位指令) 它的作用是使被操作的目标元件置位并保持。 (2)RST(复位指令) 使被操作的目标元件复位并保持清零状态。SET、RST指令的使用,当X0常开接通时,Y0变为ON状态并一直保持该状态,即使X0断开Y0的ON状态仍维持不变;只有当X1的常开闭合时,Y0才变为OFF状态并保持,即使X1常开断开,Y0也仍为OFF状态。 SET 、RST指令的使用说明: 1)SET指令的目标元件为Y、M、S,RST指令的目标元件为Y、M、S、T、C、D、V 、Z。RST指令常被用来对D、Z、V的内容清零,还用来复位积算定时器和计数器。 2)对于同一目标元件,SET、RST可多次使用,顺序也可随意,但最后执行者有效。微分指令(PLS/PLF) (1)PLS(上升沿微分指令) 在输入信号上升沿产生一个扫描周期的脉冲输出。 (2)PLF(下降沿微分指令) 在输入信号下降沿产生一个扫描周期的脉冲输出。 利用微分指令检测到信号的边沿,通过置位和复位命令控制Y0的状态。 PLS、PLF指令的使用说明: 1)PLS、PLF指令的目标元件为Y和M; 2)使用PLS时,仅在驱动输入为ON后的一个扫描周期内目标元件ON,M0仅在X0的常开触点由断到通时的一个扫描周期内为ON;使用PLF指令时只是利用输入信号的下降沿驱动,其它与PLS相同。 主控指令(MC/MCR) (1)MC(主控指令) 用于公共串联触点的连接。执行MC后,左母线移到MC触点的后面。 (2)MCR(主控复位指令) 它是MC指令的复位指令,即利用MCR指令恢复原左母线的位置。 在编程时常会出现这样的情况,多个线圈同时受一个或一组触点控制,如果在每个线圈的控制电路中都串入同样的触点,将占用很多存储单元,使用主控指令就可以解决这一问题。 MC、MCR指令,利用MC N0 M100实现左母线右移,使Y0、Y1都在X0的控制之下,其中N0表示嵌套等级,在无嵌套结构中N0的使用次数无限制;利用MCR N0恢复到原左母线状态。如果X0断开则会跳过MC、MCR之间的指令向下执行。 MC、MCR指令的使用说明: 1)MC、MCR指令的目标元件为Y和M,但不能用特殊辅助继电器。MC占3个程序步,MCR占2个程序步; 2)主控触点在梯形图中与一般触点垂直。主控触点是与左母线相连的常开触点,是控制一组电路的总开关。与主控触点相连的触点必须用LD或LDI指令。 3)MC指令的输入触点断开时,在MC和MCR之内的积算定时器、计数器、用复位/置位指令驱动的元件保持其之前的状态不变。非积算定时器和计数器,用OUT指令驱动的元件将复位,22中当X0断开,Y0和Y1即变为OFF。 4)在一个MC指令区内若再使用MC指令称为嵌套。嵌套级数最多为8级,编号按N0→N1→N2→N3→N4→N5→N6→N7顺序增大,每级的返回用对应的MCR指令,从编号大的嵌套级开始复位。堆栈指令(MPS/MRD/MPP) 堆栈指令是FX系列中新增的基本指令,用于多重输出电路,为编程带来便利。在FX系列PLC中有11个存储单元,它们专门用来存储程序运算的中间结果,被称为栈存储器。 (1)MPS(进栈指令) 将运算结果送入栈存储器的第一段,同时将先前送入的数据依次移到栈的下一段。 (2)MRD(读栈指令) 将栈存储器的第一段数据(最后进栈的数据)读出且该数据继续保存在栈存储器的第一段,栈内的数据不发生移动。 (3)MPP(出栈指令) 将栈存储器的第一段数据(最后进栈的数据)读出且该数据从栈中消失,同时将栈中其它数据依次上移。 堆栈指令的使用说明: 1)堆栈指令没有目标元件; 2)MPS和MPP必须配对使用; 3)由于栈存储单元只有11个,所以栈的层次最多11层。 逻辑反、空操作与结束指令(INV/NOP/END) (1)INV(反指令) 执行该指令后将原来的运算结果取反。反指令的使用如图10所示,如果X0断开,则Y0为ON,否则Y0为OFF。使用时应注意INV不能象指令表的LD、LDI、LDP、LDF那样与母线连接,也不能象指令表中的OR、ORI、ORP、ORF指令那样单独使用。 (2)NOP(空操作指令) 不执行操作,但占一个程序步。执行NOP时并不做任何事,有时可用NOP指令短接某些触点或用NOP指令将不要的指令覆盖。当PLC执行了清除用户存储器操作后,用户存储器的内容全部变为空操作指令。 (3)END(结束指令) 表示程序结束。若程序的最后不写END指令,则PLC不管实际用户程序多长,都从用户程序存储器的第一步执行到最后一步;若有END指令,当扫描到END时,则结束执行程序,这样可以缩短扫描周期。在程序调试时,可在程序中插入若干END指令,将程序划分若干段,在确定前面程序段无误后,依次删除END指令,直至调试结束。 FX系列PLC的步进指令 1.步进指令(STL/RET) 步进指令是专为顺序控制而设计的指令。在工业控制领域许多的控制过程都可用顺序控制的方式来实现,使用步进指令实现顺序控制既方便实现又便于阅读修改。 FX2N中有两条步进指令:STL(步进触点指令)和RET(步进返回指令)。 STL和RET指令只有与状态器S配合才能具有步进功能。如STL S200表示状态常开触点,称为STL触点,它在梯形图中的符号为-|| ||- ,它没有常闭触点。我们用每个状态器S记录一个工步,例STL S200有效(为ON),则进入S200表示的一步(类似于本步的总开关),开始执行本阶段该做的工作,并判断进入下一步的条件是否满足。一旦结束本步信号为ON,则关断S200进入下一步,如S201步。RET指令是用来复位STL指令的。执行RET后将重回母线,退出步进状态。 2.状态转移图 一个顺序控制过程可分为若干个阶段,也称为步或状态,每个状态都有不同的动作。当相邻两状态之间的转换条件得到满足时,就将实现转换,即由上一个状态转换到下一个状态执行。我们常用状态转移图(功能表图)描述这种顺序控制过程。用状态器S记录每个状态,X为转换条件。如当X1为ON时,则系统由S20状态转为S21状态。 状态转移图中的每一步包含三个内容:本步驱动的内容,转移条件及指令的转换目标。 步驱动Y0,当X1有效为ON时,则系统由S20状态转为S21状态,X1即为转换条件,转换的目标为S21步。 3.步进指令的使用说明 1)STL触点是与左侧母线相连的常开触点,某STL触点接通,则对应的状态为活动步; 2)与STL触点相连的触点应用LD或LDI指令,只有执行完RET后才返回左侧母线;3)STL触点可直接驱动或通过别的触点驱动Y、M、S、T等元件的线圈; 4)由于PLC只执行活动步对应的电路块,所以使用STL指令时允许双线圈输出(顺控程序在不同的步可多次驱动同一线圈); 5) STL触点驱动的电路块中不能使用MC和MCR指令,但可以用CJ指令;6)在中断程序和子程序内,不能使用STL指令。

    时间:2017-12-12 关键词: plc 逻辑指令 电机控制电路

  • PLC的基本结构和工作原理

    PLC的基本结构和工作原理

    作为一种工业控制的计算机,plc和普通计算机有着相似的结构;但是由于使用场合、目的不同,在结构上又有一些差别。 1.PLC的硬件组成 PLC硬件系统的基本结构如下 PLC的主机由CPU、存储器(EPROM、RAM)、输入/输出单元、外设I/O接口、通信接口及电源组成。对于整体式PLC,这些部件都在同一个机壳内。而对于模块式PLC,各部件独立封装,称为模块,各模块通过机架和电缆连接在一起。主机内的各个部分均通过电源总线、控制总线、地址总线和数据总线连接,根据实际控制对象的需要配备一定的外部设备,构成不同的PLC控制系统。常用的外部设备有编程器、打印机、EPROM写入器等。PLC可以配置通信模块与上位机及其他的PLC进行通信,构成PLC的分布式控制系统。 下面分别介绍PLC的各组成部分及其作用,以便用户进一步了解PLC的控制原理和工作过程。 (1)CPU CPU是PLC的控制中枢,PLC在CPU的控制下有条不紊地协调工作,从而实现对现场的各个设备进行控制。CPU由微处理器和控制器组成,它可以实现逻辑运算和数学运算,协调控制系统内部各部分的工作。 控制器的作用是控制整个微处理器的各个部件有条不紊的进行工作,它的基本功能就是从内存中读取指令和执行指令。 (2)存储器 PLC配有两种存储器,即系统存储器和用户存储器。系统存储器用来存放系统管理程序,用户不能访问和修改这部分存储器的内容。用户存储器用来存放编制的应用程序和工作数据状态。存放工作数据状态的用户存储器部分也称为数据存储区,它包括输入/输出数据映像区、定时器/计数器预置数和当前值的数据区及存放中间结果的缓冲区。 PLC的存储器主要包括以下几种。 (1)只读存储器 (2)可编程只读存储器 (3)可擦除可编程只读存储器 (4)电可擦除可编程只读存储器 (5)随机存取存储器 (3)输入/输出(I/O)模块 ①开关量输入模块 开关量输入设备是各种开关、按钮、传感器等,PLC的输入类型通常可以是直流、交流和交直流。输入电路的电源可由外部供给,有的也可由PLC内部提供。 ②开关量输出模块 输出模块的作用是将CPU执行用户程序所输出的TTL电平的控制信号转化为生产现场所需的,能驱动特定设备的信号,以驱动执行机构的动作。 (4)编程器 编程器是PLC重要的外部设备,利用编程器可将用户程序送入PLC的用户程序存储器,调试程序、监控程序的执行过程。编程器从结构上可分为以下三种类型。 (1)简易编程器 (2)图形编程器 (3)通用计算机编程器 (5)电源 电源单元的作用是把外部电源(220V的交流电源)转换成内部工作电压。外部连接的电源,通过PLC内部配有的一个专用开关式稳压电源,将交流/直流供电电源转化为PLC内部电路需要的工作电源(直流5V、±12V、24V),并为外部输入元件(如接近开关)提供24V直流电源(仅供输入端点使用)。驱动PLC负载的电源由用户提供。 (6)外设接口 外设接口电路用于连接手持编程器或其他图形编程器、文本显示器,并能通过外设接口组成PLC的控制网络。PLC使用PC/PPI电缆或者MPI卡通过RS-485接口与计算机连接,可以实现编程、监控、联网等功能。 2.PLC的软件组成 PLC的软件由系统程序和用户程序组成。 系统程序由PLC制造厂商设计编写,并存入PLC的系统存储器中,用户不能直接读写与更改。系统程序一般包括系统诊断程序、输入处理程序、编译程序、信息传送程序及监控程序等。 PLC的用户程序是用户利用PLC的编程语言,根据控制要求编制的程序。在PLC的应用中,最重要的是用PLC的编程语言来编写用户程序,以实现控制目的。由于PLC是专门为工业控制而开发的装置,其主要使用者是广大电气技术人员,为了满足他们的传统习惯和掌握能力,PLC的主要编程语言采用比计算机语言相对简单、易懂、形象的专用语言。 1.图形式指令结构 2.明确的变量常数 3.简化的程序结构 4.简化应用软件生成过程 5.强化调试手段 PLC的基本工作原理 PLC扫描的工作方式主要分三个阶段,即输入采样阶段、用户程序执行阶段和输出刷新阶段。如图所示。   1.输入采样阶段 在输入采样阶段,PLC以扫描方式依次读入所有输入状态和数据,并将它们存入I/O映象区中的相应单元内。输入采样结束后,转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中,即使输入状态和数据发生变化,I/O映象区中相应单元的状态和数据也不会改变。因此,如果输入的是脉冲信号,则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期,才能保证在任何情况下,该输入均能被读入。 2.用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段,PLC总是按由上而下的顺序依次扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时,又总是先扫描梯形图左边由各触点构成的控制线路,并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算;然后根据逻辑运算的结果,刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态,或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态,或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即在用户程序执行过程中,只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化,而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化,而且排在上面的梯形图,其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用;相反,排在下面的梯形图,其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的梯形图起作用。 3.输出刷新阶段 当用户程序扫描结束后,PLC就进入输出刷新阶段。在此期间,CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路,再经输出电路驱动相应的外设。这时,才是PLC的真正输出。 输入/输出滞后现象 从PLC的工作过程,可以总结如下几个结论。 ·以扫描的方式执行程序,其输入/输出信号间的逻辑关系存在着原理上的滞后。扫描周期越长,滞后就越严重。 ·扫描周期除了包括输入采样阶段、用户程序执行阶段、输出刷新阶段三个主要工作阶段所占的时间外,还包括系统管理操作占用的时间。其中,程序执行的时间与程序的长短及指令操作的复杂程度有关,其他基本不变。扫描周期一般为毫微秒级。 ·第n次扫描执行程序时,所依据的输入数据是该次扫描周期中采样阶段的扫描值X依据的输出数据有上一次扫描的输出值Y(n-1),也有本次的输出值Yn;所n送往输出端子的信号,即是本次执行全部运算后的最终结果Yn。 输入/输出响应滞后不仅与扫描方式有关,还与程序设计安排有关。

    时间:2017-12-11 关键词: CPU 存储器 工业控制 plc 电机控制电路

  • 起动、自锁和停止控制的PLC线路与梯形图

    起动、自锁和停止控制的PLC线路与梯形图

    起动、自锁和停止控制的plc线路与梯形图   线路与梯形图说明如下: 当按下起动按钮SB1时,PLC内部梯形图程序中的起动触点X000闭合,输出线圈Y000得电,输出端子Y0内部硬触点闭合,Y0端子与COM端子之间内部接通,接触器线圈KM得电,主电路中的KM主触点闭合,电动机得电起动。 当按下停止按钮SB2时,PLC内部梯形图程序中的停止触点X001断开,输出线圈Y000失电, Y0、COM端子之间的内部硬触点断开,接触器线圈KM失电,主电路中的KM主触点断开,电动机失电停转。

    时间:2017-12-11 关键词: plc线路 plc梯形图 电机控制电路

  • 三相异步电动机正反转联锁控制的PLC线路与梯形图

    三相异步电动机正反转联锁控制的PLC线路与梯形图

      三相异步电动机正反转联锁控制的plc线路与梯形图 线路与梯形图说明如下: 1)正转联锁控制。按下正转按钮SB1→梯形图程序中的正转触点X000闭合→线圈Y000得电→Y000自锁触点闭合,Y000联锁触点断开,Y0端子与COM端子间的内部硬触点闭合→Y000自锁触点闭合,使线圈Y000在X000触点断开后仍可得电;Y000联锁触点断开,使线圈Y001即使在X001触点闭合(误操作SB2引起)时也无法得电,实现联锁控制;Y0端子与COM端子间的内部硬触点闭合,接触器KM1线圈得电,主电路中的KM1主触点闭合,电动机得电正转。 2)反转联锁控制。按下反转按钮SB2→梯形图程序中的反转触点X001闭合→线圈Y001得电→Y001自锁触点闭合,Y001联锁触点断开,Y1端子与COM端子间的内部硬触点闭合→Y001自锁触点闭合,使线圈Y001在X001触点断开后继续得电;Y001联锁触点断开,使线圈Y000即使在X000触点闭合(误操作SB1引起)时也无法得电,实现联锁控制;Y1端子与COM端子间的内部硬触点闭合,接触器KM2线圈得电,主电路中的KM2主触点闭合,电动机得电反转。 3)停转控制。按下停止按钮SB3→梯形图程序中的两个停止触点X002均断开→线圈Y000、Y001均失电→接触器KM1、KM2线圈均失电→主电路中的KM1、KM2主触点均断开,电动机失电停转。

    时间:2017-12-11 关键词: 三相异步电动机 plc线路 电机控制电路

  • 图解直流电机的工作原理

    图解直流电机的工作原理

    一.直流电机的物理模型图解释。这是分析直流电机的物理模型图。其中,固定部分有磁铁,这里称作主磁极;固定部分还有电刷。转动部分有环形铁心和绕在环形铁心上的绕组。(其中2个小圆圈是为了方便表示该位置上的导体电势或电流的方向而设置的)   上图表示一台最简单的两极直流电机模型,它的固定部分(定子)上,装设了一对直流励磁的静止的主磁极N和S,在旋转部分(转子)上装设电枢铁心。定子与转子之间有一气隙。在电枢铁心上放置了由A和X两根导体连成的电枢线圈,线圈的首端和末端分别连到两个圆弧形的铜片上,此铜片称为换向片。换向片之间互相绝缘,由换向片构成的整体称为换向器。换向器固定在转轴上,换向片与转轴之间亦互相绝缘。在换向片上放置着一对固定不动的电刷B1和B2,当电枢旋转时,电枢线圈通过换向片和电刷与外电路接通。 二.直流发电机的工作原理 直流发电机的原理图 直流发电机是机械能转换为直流电能的电气设备。 如何转换?分以下步骤说明: 设原动机拖动转子以每分转n转转动; 电机内部的固定部分要有磁场。这个磁场可以是如图示的磁铁也可以是磁极铁心上绕套线圈,再通过直流电产生磁场。其中 If 称之为励磁电流。这种线圈每个磁极上有一个,也就是,电机有几个磁极就有几个励磁线圈,这几个线圈串联(或并联)起来就构成了励磁绕组。这里要注意各线圈通过电流的方向不可出错。在以上条件下环外导体将感应电势,其大小与磁通密度 B 、导体的有效长度 l 和导体切割磁场速度 v 三者的乘积成正比,其方向用右手定则判断。 但是要注意某一根转子导体的电势性质是交流电。而经电刷输出的电动势确是直流电了。这便是直流发电机的工作原理。如下动画演示: 三.直流电动机的工作原理   直流电动机的原理图 对上一页所示的直流电机,如果去掉原动机,并给两个电刷加上直流电源,如上图(a)所示,则有直流电流从电刷 A 流入,经过线圈abcd,从电刷 B 流出,根据电磁力定律,载流导体ab和cd收到电磁力的作用,其方向可由左手定则判定,两段导体受到的力形成了一个转矩,使得转子逆时针转动。如果转子转到如上图(b)所示的位置,电刷 A 和换向片2接触,电刷 B 和换向片1接触,直流电流从电刷 A 流入,在线圈中的流动方向是dcba,从电刷 B 流出。 此时载流导体ab和cd受到电磁力的作用方向同样可由左手定则判定,它们产生的转矩仍然使得转子逆时针转动。这就是直流电动机的工作原理。外加的电源是直流的,但由于电刷和换向片的作用,在线圈中流过的电流是交流的,其产生的转矩的方向却是不变的。 实用中的直流电动机转子上的绕组也不是由一个线圈构成,同样是由多个线圈连接而成,以减少电动机电磁转矩的波动,绕组形式同发电机。如下动画演示: 将直流电动机的工作原理归结如下: 将直流电源通过电刷接通电枢绕组,使电枢导体有电流流过。 电机内部有磁场存在。 载流的转子(即电枢)导体将受到电磁力 f 的作用 f=Blia (左手定则) 所有导体产生的电磁力作用于转子,使转子以n(转/分)旋转,以便拖动机械负载。 §1.2直流电机的结构   这是一台国产直流电机的结构装配图和结构剖面图。旋转电机都是由定子和转子两大部分组成,每一部分也都由电磁部分和机械部分组成,以便满足电磁作用的条件。换向极用来改善换向。 旋转电机 包括 定子(电磁部分,机械部分)和转子(机械部分,电磁部分 ) 定子: ◇ 主磁极(励磁绕组 主极铁心) ◇ 换向极(绕组和铁心) ◇ 机座 ◇ 端盖 ◇ 电刷装置 转子: ◇ 电枢绕组 ◇ 电枢铁心 ◇ 换向器 ◇ 转轴、风扇 ●定子的主要部件包括:直流电机的定子由主磁极、机座、换向极、端盖和电刷装置等部件组成。   主磁极 主磁极的作用是建立主磁场。绝大多数直流电机的主磁极不是用永久磁铁而是由励磁绕组通以直流电流来建立磁场。主磁极由主磁极铁心和套装在铁心上的励磁绕组构成。主磁极铁心靠近转子一端的扩大的部分称为极靴,它的作用是使气隙磁阻减小,改善主磁极磁场分布,并使励磁绕组容易固定。为了减少转子转动时由于齿槽移动引起的铁耗,主磁极铁心采用1~1.5mm的低碳钢板冲压一定形状叠装固定而成。主磁极上装有励磁绕组,整个主磁极用螺杆固定在机座上。主磁极的个数一定是偶数,励磁绕组的连接必须使得相邻主磁极的极性按 N,S 极交替出现。 机座 ——机座有两个作用,一是作为主磁极的一部分,二是作为电机的结构框架。 机座中作为磁通通路叠部分称为磁轭。机座一般用厚钢板弯成筒形以后焊成,或者用铸钢件(小型机座用铸铁件)制成。机座的两端装有端盖。   换向极 ——换向极是安装在两相邻主磁极之间的一个小磁极,它的作用是改善直流电机的换向情况,使电机运行时不产生有害的火花。换向极结构和主磁极类似,是由换向极铁心和套在铁心上的换向极绕组构成,并用螺杆固定在机座上。换向极的个数一般与主磁极的极数相等,在功率很小的直流电机中,也有不装换向极的。换向极绕组在使用中是和电枢绕组相串联的,要流过较大的电流,因此和主磁极的串励绕组一样,导线有较大的截面。 端盖 —— 端盖装在机座两端并通过端盖中的轴承支撑转子,将定转子连为一体。同时端盖对电机内部还起防护作用。   电刷装置——电刷装置是电枢电路的引出(或引入)装置,它由电刷,刷握,刷杆和连线等部分组成,右图所示,电刷是石墨或金属石墨组成的导电块,放在刷握内用弹簧以一定的压力按放在换向器的表面,旋转时与换向器表面形成滑动接触。刷握用螺钉夹紧在刷杆上。每一刷杆上的一排电刷组成一个电刷组,同极性的各刷杆用连线连在一起,再引到出线盒。刷杆装在可移动的刷杆座上,以便调整电刷的位置。 ●转子的主要部件包括: 直流电机的转动部分称为转子,又称电枢。转子部分包括电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴、轴承、风扇等。   电枢铁心 —— 电枢铁心既是主磁路的组成部分,又是电枢绕组支撑部分;电枢绕组就嵌放在电枢铁心的槽内。为减少电枢铁心内的涡流损耗,铁心一般用厚0.5mm且冲有齿、槽的型号为DR530或DR510的硅钢片叠压夹紧而成,如左图所示。小型电机的电枢铁心冲片直接压装在轴上,大型电机的电枢铁心冲片先压装在转子支架上,然后再将支架固定在轴上。为改善通风,冲片可沿轴向分成几段,以构成径向通风道。   电枢绕组——电枢绕组由一定数目的电枢线圈按一定的规律连接组成,他是直流电机的电路部分,也是感生电动势,产生电磁转矩进行机电能量转换的部分。线圈用绝缘的圆形或矩形截面的导线绕成,分上下两层嵌放在电枢铁心槽内,上下层以及线圈与电枢铁心之间都要妥善地绝缘(右图),并用槽楔压紧。大型电机电枢绕组的端部通常紧扎在绕组支架上。   换向器——前面已经指出,在直流发电机中,换向器起整流作用,在直流电动机中,换向器起逆变作用,因此换向器是直流电机的关键部件之一。换向器由许多具有鸽尾形的换向片排成一个圆筒,其间用云母片绝缘,两端再用两个V形环夹紧而构成,如图3-10所示。每个电枢线圈首端和尾端的引线,分别焊入相应换向片的升高片内。小型电机常用塑料换向器,这种换向器用换向片排成圆筒,再用塑料通过热压制成。

    时间:2017-12-08 关键词: 直流电机 定子 电机控制电路

  • 自动往返电路图(极限保护)

    自动往返电路图(极限保护)

      自动往返电路图(极限保护)

    时间:2017-11-09 关键词: 自动往返电路图 极限保护 电机控制电路

  • 星三角启动电路图和接线图详解

    星三角启动电路图和接线图详解

    1.当负载对电动机启动力矩无严格要求又要限制电动机启动电流且电机满足380V/Δ接线条件才能采用星三角启动方法; 2.该方法是:在电机启动时将电机接成星型接线,当电机启动成功后再将电机改接成三角型接线(通过双投开关迅速切换); 3.因电机启动电流与电源电压成正比,此时电网提供的启动电流只有全电压启动电流的1/3 ,但启动力矩也只有全电压启动力矩的1/3。 星三角启动,属降压启动他是以牺牲功率为代价来换取降低启动电流来实现的。所以不能一概而以电机功率的大小来确定是否需采用星三角启动,还的看是什么样的负载,一般在需要启动时负载轻运行时负载重尚可采用星三角启动,一般情况下鼠笼型电机的启动电流是运行电流的5—7倍,而对电网的电压要求一般是正负10%(我记忆中)为了不形成对电网电压过大的冲击所以要采用星三角启动,一般要求在鼠笼型电机的功率超过变压器额定功率的10%时就要采用星三角启动。只有鼠笼型电机才采用星三角启动。一家之言,姑且听之. 本人在实际使用过程中,发现需星三角降压启动的电机从11KW开始就有需要的,如风机、在启动时11KW电流在7-9倍(100)A左右,按正常配置的热继电器根本启动不了,(关风门也没用)热继电器配大了又起不了保护电机的作用,所以建议用降压启动。而在一些启动负荷较小的电机上,由于电机到达恒速时间短,启动时电流冲击影响较小,所以在30KW左右的电机,选用1.5倍额定电流的断路器直接启动,长期工作一点问题都没有。 星三角降压启动的电动机三相绕组共有六个外接端子:A-X、B-Y、C-Z(以下以额定电压380V的电机为例) 星形启动:X-Y-Z相连,A、B、C三端接三相交流电压380V,此时每相绕组电压为220,较直接加380V启动电流大为降低,避免了过大的启动电流对电网形成的冲击。此时的转矩相对较小,但电动机可达到一定的转速。 角形运行:经星形启动电动机持续一段时间(约几十秒钟)达到一定的转速后,电器开关把六个接线端子转换成三角形连接并再次接到380V电源时每相绕组电压为380V,转矩和转速大大提高,电动机进入额定条件下的运行过程。 这里的降压启动就是刚开始的时候是才380降到220,就是星形接法,电机一头分开接,一头三根线并在一起,当启动的一定的时间(一般30秒到一分钟)就把星形的断开再接上三角形的,一定要联锁啊,不然一不小心就爆了。三角形也就是全压运行了。 L1/L2/L3分别表示三根相线; QS表示空气开关; Fu1表示主回路上的保险; Fu2表示控制回路上的保险; SP表示停止按钮; ST表示启动按钮; KT表示时间继电器的线圈,后缀的数字表示它不同的触点; KMy表示星接触器的线圈,后缀的数字表示它不同的触点; KM△表示三角接触器的线圈,后缀的数字表示它不同的触点; KM表示主接触器的线圈,后缀的数字表示它不同的触点; U1/V1/W1分别表示电动机绕组的三个同名端; U2/V2/W2分别表示电动机绕组的另三个同名端; 为了叙述方便,将图纸整理了一下,添加了触点的编号。整理后的图纸见附图。 合上QS,按下St,KT、KMy得电动作。 KMY-1闭合,KM得电动作; KMY-2闭合,电动机线圈处于星形接法, KMY-3断开,避免KM△误动作; KM-1闭合,自保启动按钮; kM-2闭合为三角形工作做好准备; kM-3闭合,电动机得电运转,处于星形启动状态。 时间继电器延时到达以后,延时触点KT-1断开, KMy线圈断电,KMY-1断开,KM通过KM-2仍然得电吸合着; KMY-2断开,为电动机线圈处于三角形接法作准备; KMY-3闭合,使KM△得电吸合; KM△-1断开,停止为时间继电器线圈供电; KM△-2断开,确保KMY不能得电误动作: KM△-3闭合是电动机线圈处于三角形运转状态。 电动机的三角形运转状态,必须要按下SP,才能使全部接触器线圈失电跳开,才能停止运转。  

    时间:2017-10-24 关键词: 星三角 接线图 启动电路图 电机控制电路

  • 电机测速系统电路图

    电机测速系统电路图

    现场可编程门阵列即FPGA,是从EPLD、PAL、GAL等这些可编程器件的基础上进一步发展起来的。作为专业集成电路领域中的半定制电路而出现的FPGA,不但解决了定制电路的不足,而且克服了原有可编程器件因门电路数有限的而产生的缺点。FPGA 的使用十分的灵活,同一片FPGA 只要使用不同的程序就能够达到不同的电路功能。现在FPGA 在通信、仪器、网络、数据处理、工业控制、军事和航空航天等众多领域有着广泛的应用。随着成本和功耗的进一步降低,将在更多的领域运用FPGA。基于FPGA 的电机测速系统设计,以Quartus II 为设计平台,采用硬件描述语言VHDL和模块化设计的方式,并通过数码管驱动电路动态显示测量的结果。本设计具有外围电路少,集成度高,可靠性强等特点,可以用来测量电机的转速值。 外围电路设计 传感器将电机转速的模拟信号转换成数字脉冲信号送入FPGA 模块。同时由基准时钟电路产生准确的时钟信号和复位电路产生的复位信号送入FPGA 模块。再由FPGA 模块产生分频电路、十进制计数器电路、数据处理电路和显示译码电路。由分频电路将送入的基准时钟信号进行分频,得到一个闸门信号,作为十进制计数器的使能信号。数据处理电路的作用是将十进制计数器得到的数据进行相应的处理后,再送入显示译码电路进行转换译码。电机测速系统的总体框图如图1所示。外围电路分为:基准时基电路,复位电路,传感器测量电路和显示电路。   基准时基电路设计 基准时基电路采用50 MHz 的有源晶振,3.3 V 电源通过FB5接入有源晶振的VCC 端口,同时通过C10和C11滤去高频干扰信号。从OUT 端口输出50 MHz 的时钟信号。晶振电路如图2所示。 复位按键的设计 按键作为嵌入式智能控制系统中人机交互的常用接口,我们通常会通过按键向系统输入各种信息,调整各种参数或者发出控制指令,按键的处理是一个很重要的功能模块,它关系到整个系统的交互性能,同时也影响系统的稳定性。在本次设计中,通过按键实现了FPGA模块的手动复位。复位按键如图3所示。   显示电路的设计 在本次设计中我们用到的显示电路如图4 所示。   由数码管显示电路可以知道,这是共阳极数码管。当在位选端SE1~SE4输入低电平时,三极管导通,从而D1~D4接入高电平。由a 到DP 端输入数码管显示码,就可以得到我们所需要的数字,由位选端让数码管选择导通。 本次设计是基于FPGA 的电机测速系统设计,利用的是Altera 公司开发的Quartus II 软件作为设计平台,可以在FPGA 开发板上实现测量由传感器转换得到的脉冲信号,并且通过计算得到电机转速值。在本次设计中,还可以进行一些扩展,可以添加报警电路,设定一个报警值,当测量的转速值大于这个报警值时,就可以让蜂鸣器报警或数码管点亮。

    时间:2017-10-20 关键词: FPGA 电机测速系统 电机控制电路

  • ACS108-55A/ACS108-55N典型应用电路图

    ACS108-55A/ACS108-55N典型应用电路图

    ACS108-55A/ACS108-55N典型应用电路图。  

    时间:2017-09-27 关键词: acs108-55a acs108-55n 电机控制电路

  • ACS402-5SB4典型应用电路图

    ACS402-5SB4典型应用电路图

    ACS402-5SB4典型应用电路如图所示。电路中的ST72MCU为数字控制器,用以对4路电子开关S1~S4进行控制。每个交流开关可控制一个0.2A的感性负载或电阻负载。每个电子开关的输出端分别连接不同的负载。这种交流开关阵列集成电路与ST72MCU的结合使用线路简单,作用可靠。  

    时间:2017-09-27 关键词: 数字控制器 acs402-5sb4 电阻负载 电机控制电路

  •  二相步进电机驱动电路设计

    二相步进电机驱动电路设计

    本文介绍了BYG通用系列二相步进电机最常采用的的单极性和双极性2种驱动电路的设计方案,从原理上体现了二相步进电机的控制方法,增加了步进电机驱动电路设计的灵活性。二相步进电机的单极性和双极性2种驱动电路设计都采用了一片可在线编程的单片机AT89S52作为控制器,由达林顿功率管TIP142组成的电路作为驱动器,电路结构简单,设计思路清晰。同时,比较分析了单极性和双极性这2种常用驱动电路设计方案的特点、区别及在应用中的选择方法。   单极性驱动电路图   双极性驱动电路图

    时间:2017-09-25 关键词: 电机驱动电路 二相步进 电机控制电路

  • 全桥电机驱动电路的工作原理

    全桥电机驱动电路的工作原理

    在电路设计当中,全桥的作用非常重要,当桥式整流电路当中的四个二极管封装在一起时就构成了全桥电路,而全桥电路实际上就是我们常说的H桥电路。本篇文章将主要介绍H桥电机驱动的工作原理,从逆时针和顺时针两个方面来进行全面的分析。   图1 H桥式电机驱动电路 图1中所示为一个典型的直流电机控制电路。电路得名于“H桥式驱动电路”是因为它的形状酷似字母H.4个三极管组成H的4条垂直腿,而电机就是H中的横杠(注意:图1及随后的两个图都只是示意图,而不是完整的电路图,其中三极管的驱动电路没有画出来。 如上图所示,H桥式电机驱动电路包括4个三极管和一个电机。要使电机运转,必须导通对角线上的一对三极管。根据不同三极管对的导通情况,电流可能会从左至右或从右至左流过电机,从而控制电机的转向。 要使电机运转,必须使对角线上的一对三极管导通。例如,如图2所示,当Q1管和Q4管导通时,电流就从电源正极经Q1从左至右穿过电机,然后再经Q4回到电源负极。按图中电流箭头所示,该流向的电流将驱动电机顺时针转动。   图2 H桥电路驱动电机顺时针转动 当三极管Q1和Q4导通时,电流将从左至右流过电机,从而驱动电机按特定方向转动(电机周围的箭头指示为顺时针方向)。   图3 H桥电路驱动电机逆时针转动 图3所示为另一对三极管Q2和Q3导通的情况,电流将从右至左流过电机。当三极管Q2和Q3导通时,电流将从右至左流过电机,从而驱动电机沿另一方向转动(电机周围的箭头表示为逆时针方向)。 使能控制和方向逻辑 驱动电机时,保证H桥上两个同侧的三极管不会同时导通非常重要。如果三极管Q1和Q2同时导通,那么电流就会从正极穿过两个三极管直接回到负极。此时,电路中除了三极管外没有其他任何负载,因此电路上的电流就可能达到最大值(该电流仅受电源性能限制),甚至烧坏三极管。   图4 具有使能控制和方向逻辑的H桥电路 基于上述原因,在实际驱动电路中通常要用硬件电路方便地控制三极管的开关。 图4所示就是基于这种考虑的改进电路,它在基本H桥电路的基础上增加了4个与门和2个非门。4个与门同一个“使能”导通信号相接,这样,用这一个信号就能控制整个电路的开关。而2个非门通过提供一种方向输人,可以保证任何时候在H桥的同侧腿上都只有一个三极管能导通。(与前面的示意图一样,图4所示也不是一个完整的电路图,特别是图中与门和三极管直接连接是不能正常工作的。) 采用以上方法,电机的运转就只需要用三个信号控制:两个方向信号和一个使能信号。如果DIR-L信号为0,DIR-R信号为1,并且使能信号是1,那么三极管Q1和Q4导通,电流从左至右流经电机(如图5所示);如果DIR-L信号变为1,而DIR-R信号变为0,那么Q2和Q3将导通,电流则反向流过电机。   图5 使能信号与方向信号的使用 实际使用的时候,用分立件制作H桥式是很麻烦的,好在现在市面上有很多封装好的H桥集成电路,接上电源、电机和控制信号就可以使用了,在额定的电压和电流内使用非常方便可靠。比如常用的L293D、L298N、TA7257P、SN754410等。 H桥电路经常被应用与逆变器电路和直流电机电路当中,在这里我们只对H桥电路在直流电机当中的应用原理做出了解释。希望各位能够充分掌握全桥电路的各种基础知识,这样不但方便设计的快速进行还能帮助我们巩固基础知识。

    时间:2017-08-09 关键词: 整流电路 电机驱动电路 电机控制电路

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