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运用pic单片机设计直流电机无级调速系统方案

  现代工业生产中,电动机是主要的驱动设备,目前在直流电动机拖动系统中已大量采用晶闸管(即可控硅)装置向电动机供电的KZ—D拖动系统,取代了笨重的发电动一电动机的F—D系统,又伴随着电子技术的高度发展,促使直流电机调速逐步从模拟化向数字化转变,特别是单片机技术的应用,使直流电机调速技术又进入到一个新的阶段,智能化、高可靠性已成为它发展的趋势。本调速系统采用PIC16F874单片机作为中心处理器,充分利用了PIC16F874单片机捕捉、比较、模/数转换模块的特点作为触发电路,其优点是:结构简单,能与主电路同步,能平稳移相且有足够的移相范围,控制角调整量可达10000步,能够实现电机的无级平滑控制,脉冲前沿陡且有足够的幅值,脉宽可设定,稳定性与抗干扰性能好等。

  (1)式中: Va-电枢电压,Ia-电枢电流,Ra-电枢回路总电阻,Ca-电势常数,Φ -励磁磁通。

  在中小功率直流电机中,电枢回路电阻非常小,式(4)中IaRa项可省略不计,由此可见,直流电机的调速当改变电枢电压时,转速n随之改变。

  2 系统工作原理本系统主要由主控开关,电机激磁电路,晶闸管调速电路(包括测速电路),整流滤波电路,平波电抗器及放电电路,能耗制动电路组成,系统采用闭环PI调节器控制。当主控开关闭合后,单相交流电经晶闸管调速电路控制后,又经过桥式整流、滤波、平波电抗器后,获得脉冲小,连续的直流,提供给电机,同时,交流电通过激磁电路整流后,使电机获得励磁,开始工作。调节触发电路中的速度设定电位器RP1,使得当AN1输入电压减小时,PIC16F874单片机输出的控制角也相应减小,晶闸管导通角随之增加,主电路输出电压增大,电机速度增大,同时测速电路输出电压也增大,经PI调节器作用后,电机在设定的速度范围内稳定运转。

  按一下启动按钮SB1,接触器KM线圈通电,发电机冷却液KM常开触点闭合,常闭触点打开,启动按钮自锁,主电路导通。晶闸管调速电路通过改变双向晶闸管控制角大小来控制交流电输出,再经桥式整流,滤波后,得到直流,同时,电机通过激磁电路整流后,获得励磁,开始工作。

  按一下停止按钮SB2,接触器KM线圈断电,KM常开触点打开,常闭触点闭合,自锁解除,主电路断电,电机停止工作。

  为了限制直流电流脉动,电路中接入平波电抗器,电阻 在主电路突然断电时,为平波电抗器提供放电回路。

  为了加快制动与停车,本装置中采用能耗制动,由电阻R4与主电路接触器常闭触点组成制动环节。电动机激磁由单独整流电路供电,为了防止电动机失磁而引起飞车事故,在激磁电路中,串接欠电流继电器KA。动作电流可通过电位器RP进行调整。晶闸管触发电路及参数具体如图2所示,来自主电路中A、B两点电压经变压器变压为-20 V,再经过桥式整流后,在2点产生100 Hz左右的半波信号,通过R6,R7分压后接入NPN三极管进行放大,在三极管集电极产生过零脉冲,利用CCP1模块先捕捉过零脉冲上升沿,记下其发生时间,紧接着捕捉过零脉冲下降沿,两者的时间差即为过零脉冲宽度,发电机冷却液其值的一半即为脉冲中点,采用这样的捕捉方式可以精确地得到交流电的实际过零点,同时利用ADC模傲转换模块转换PIC16F874引脚RA1/AN1模拟电压的值作为晶闸管控制角的设定值(电机速度设定值),改变电位器RP1设定值,相应改变晶闸管控制角大小,同时测速电路输出值由PIC16F874引脚RC0/T1CKI输入,经过TMR1计数器计数,算出转速,作为速度反馈值。本系统中单片机的振荡频率采用4 MHz,由PIC16F874单片机指令周期的特点可知,晶闸管控制角的分辨率是单片机振荡频率的四分之一的倒数,即1us,对于工频电的半波时间10 ms来说,控制角可达10000步,完全能够实现电机的无级平滑控制。

  3.3 测速电路设计测速电路由附着在电机转子上的光码盘及电脉冲放大整形电路组成。电脉冲的频率与电机的转速成固定的比例关系,光码盘输出的电脉冲信号经放大整形为标堆TTL电平从PIC16F874单片机引脚RC0/T1CKI输入,通过TMR1计数器进行计数,从而算出转速,将这个转速与预置转速进行比较,得出差值,PIC16F874通过对这个差值进行PI运算,得出控制增量,在CCP2送出晶闸管控制角的大小,从而改变加在电机两端的有效电压,最终达到控制转速的目的。

  将速度闭环控制设计成为典型I系统,即PI调节器,用来调节晶闸管控制角时间Td,其控制算法为:

  其中a1=Kp,Kp-控制器的比例系数,T1-积分时间常数,Ti-采样周期。本系统的软件设计模块主要包括CCP1上升沿捕捉模块,CCP1下升沿捕捉模块,控制角设定值A/D转换模块,测速电路脉冲定时计数模块,PI调节器模块,CCP2比较输出模块等,各模块程序流程图的关系如图3所示。

  假设我们得到过零点时间为Tσ,晶闸管控制角时间为Td,那么送入CCP2寄存器CCPR2H:L比较值Tf=Tσ+Td,比较一致后,将在CCP2引脚上输出高电平,使晶闸管导通,然后根据所需的触发脉宽值,再次修改CCPR2H:L值,使输出高电平触发脉冲维持一定的时间后再回到低电平,这样就完成一个双向晶闸管触发脉冲输出。

  总结:本系统软件、硬件设计充分利用了PIC16F874单片机捕捉、比较、模/数转换模块的特点,以及单片机振荡频率高,响应快等优点,设计出相应的触发电路,使得PIC16F874单片机的模/数转换模块能迅速、准确的转换速度设定值;CCP1模块能精确捕捉交流电的过零点;测速电路的定时计数模块能准确地计数,算出反馈转速;CCP2模块能及时地比较Tf值输出触发脉冲,在中小型直流电机调速系统应用中,具有结构简单,运行可靠,调节范围宽,电流连续性好,响应快等特点。

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  什么是定时器?定时器顾名思义就是用来定时的。在单片机应用中常常用于各种各样的定时。比如让LED灯每隔 1S 亮一次。 这个1S 就是由定时器做到的。指令周期指令周期就是单片机执行一个指令所花费的时间。这也是定时器定时的最小时间单位。时钟频率/4=指令频率。1/指令频率=指令周期。假设现在的时钟是4MHZ ,4MHz的时钟经过4分频后变成了 1MHz 其周期为0.0000001s也就是1us,这个1us就是指令周期,这1us也就是定时器定时的最小单位。定时器与预分频器假设在没有预分频器情况下。开启定时器 每隔一个指令周期定时器就加一。假设时钟是4MHz 也就是每隔 1us 定时器加一。如果有

  之前一直没有真正理解sleep指令,最近在做智能水表的产品的时候,用了一款8位的单片机PIC16F690,当看到程序中的sleep指令时以为执行后cpu还会工作,导致一些认识上的错误,在网上搜索了一下,找到了一篇关于sleep的详细说明文章,现收集下来以便以后查询!在执行SLEEP指令后进入睡眠省电模式。进入SLEEP模式后,主振荡停止,如果看门狗在烧写时打开了,看门狗定时器将被清并保持运行。I/O 口,周边模块和内部RAM将保持原来状态,所以如果要求睡眠后有很低功耗,应该在进入SLEEP前把IO口置为高阻抗的输入状态,不用的模块也要关闭。另有些周边模块与主时钟有关,如在异步模式下的USART,将不工作。唤醒SLEEP的条件

  做ATE,要对DUT内部的PIC单片机进行在线烧写,在网上看到别人的一个说法(作者 Claud Zhang),内容如下:---------------------------------------------------------一种简单高效低成本的Microchip MCU编程方法 Claud Zhang对于一些研发工程师来说,工厂的的MCU编程有时候是个比较头疼的问题.在研发

  PICXXXXXXXX(X)-XXX/XX123456781.前缀: PIC MICROCHIP 公司产品代号,特别地:dsPIC为集成DSP功能的新型PIC单片机2.系列号:10、12、16、18、24、30、33、32,其中PIC10、PIC12、PIC16、PIC18为8位单片机PIC24、dsPIC30、dsPIC33为16位单片机PIC32为32位单片机3.器件型号(类型):C CMOS 电路CR CMOS ROMLC 小功率CMOS 电路LCS 小功率保护AA 1.8VLCR 小功率CMOS ROMLV 低电压F 快闪可编程存储器HC 高速CMOS

  。如果在系统时钟很低的情况,指令周期就成为需要考虑的关键因素。这里拿PIC单片机举例,如果系统时钟为1M Hz,则它的指令周期为4微妙,(指令周期为系统时钟的4倍)。这个时候如果使用上面提到的函数调用的方法,将无法得到正确的数据。因为加上函数调用的开销,当am2302_read_byte()进行电平判断的时候,很可能已经错过了起始电平,导致解析不正确。另外当判断是数据位1的时候, data += (0x80U i); while (1 == data_port) {

  旋转编码器(Rotary Encoder)是一种帮助用户与系统交互的输入设备。它看起来更像是一个无线电电位器,但它输出一系列脉冲,使其应用独特。当旋转编码器的旋钮时,它以小步进的形式旋转,这有助于它用于步进/伺服电机控制、导航菜单序列和增加/减少数字的值等等。在本篇文章中,我们将了解不同类型的旋转编码器及其工作原理。我们还将它连接到PIC单片机PIC16F877A,发电机冷却液并通过旋转编码器控制整数值,然后在LCD液晶屏1602显示其值。在本文结束时,您将熟悉为项目使用旋转编码器。让我们开始吧…旋转编码器及其类型旋转编码器通常称为轴编码器。它是一种机电换能器,意味着它将机械运动转换为电子脉冲,或者换句话说,它将角位置或运动或轴位置转换为

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