電子課程設(shè)計(jì)電機(jī)定時(shí)調(diào)速器

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1、電子課程設(shè)計(jì)電機(jī)定時(shí)調(diào)速器一、激光三角法測(cè)三維表面綜述24/24目錄一、總體設(shè)計(jì)要求2二、自主設(shè)計(jì)部分3一、設(shè)計(jì)原理3二、電路設(shè)計(jì)3三、元器件清單3三、實(shí)際電路部分3一、AltiumDesigner原理圖3二、PCB圖3三、元件清單3四、課程設(shè)計(jì)總結(jié)3五、參考文獻(xiàn)324/24一、總體設(shè)計(jì)要求一、設(shè)計(jì)目的通過本設(shè)計(jì)過程，掌握模擬電子電路設(shè)計(jì)中，關(guān)于直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速原理，并掌握數(shù)字電子電路中關(guān)于定時(shí)器、PWM發(fā)生器、計(jì)數(shù)器等環(huán)節(jié)電路的設(shè)計(jì)。二、設(shè)計(jì)任務(wù)實(shí)現(xiàn)一種模仿全自動(dòng)洗衣機(jī)主軸電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的控制器。1.基本設(shè)計(jì)要求①通過對(duì)直流電機(jī)

2、的正反轉(zhuǎn)控制，實(shí)現(xiàn)模仿全自動(dòng)洗衣機(jī)運(yùn)行模式，即實(shí)現(xiàn)“正轉(zhuǎn)”→“停止”→“反轉(zhuǎn)”→“停止”→…的運(yùn)動(dòng)過程；②“正轉(zhuǎn)”→“停止”→“反轉(zhuǎn)”→“停止”各階段運(yùn)行時(shí)間控制為6±1秒的范圍內(nèi)。2.擴(kuò)展設(shè)計(jì)要求①電機(jī)的轉(zhuǎn)速可調(diào)，利用電位器實(shí)現(xiàn)PWM或電壓調(diào)節(jié)；②實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)的“延時(shí)啟動(dòng)”和“定時(shí)關(guān)閉”；③延時(shí)啟動(dòng)和定時(shí)關(guān)閉的預(yù)置時(shí)間均可調(diào)。三、設(shè)計(jì)原理分別用兩個(gè)定時(shí)器給出電機(jī)延時(shí)啟動(dòng)和定時(shí)關(guān)閉的控制信號(hào)。再使用振蕩器產(chǎn)生秒脈沖信號(hào)，通過二進(jìn)制計(jì)數(shù)器產(chǎn)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)和方向邏輯關(guān)系。電機(jī)的轉(zhuǎn)速采用PWM控制方式，電機(jī)的方向用繼電器進(jìn)行換向

3、，邏輯圖如圖1-1所示。圖1-124/24二、自主設(shè)計(jì)部分一、設(shè)計(jì)原理根據(jù)已知設(shè)計(jì)原理及本身掌握的一些數(shù)字電路基礎(chǔ)，對(duì)整體邏輯進(jìn)行了一些小的改動(dòng)，使方向信號(hào)即為轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)，當(dāng)有方向信號(hào)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，否則電機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)，具體邏輯如圖2-1所示。與門秒脈沖發(fā)生器計(jì)數(shù)器與門定時(shí)器（啟動(dòng)）方向信號(hào)與門定時(shí)器（關(guān)閉）直流電動(dòng)機(jī)雙刀雙擲繼電器換向PWM發(fā)生器圖2-1二、電路設(shè)計(jì)1.由555構(gòu)成的占空比可調(diào)的PWM發(fā)生器電路[1]利用CMOS定時(shí)器（亦稱時(shí)基電路）ICM7555，組成占空比可調(diào)的脈沖發(fā)生器，由定時(shí)器構(gòu)成矩形波發(fā)生器電路圖如圖2

4、-2所示(令R2x=R2+R1)。24/24圖2-2其主要特點(diǎn)是占空比與振蕩頻率之間彼此獨(dú)立，互不影響，且占空比調(diào)節(jié)范圍寬。先利用隔離二極管VD1、VD2把定時(shí)器電容C1的充、放電回路分開。充電回路為：UDD→R1→VD1→C1→Uss，放電回路：C1→VD2→R2→ICM7555內(nèi)部放電管→Uss。一次，它能在很寬的頻率范圍內(nèi)調(diào)節(jié)占空比而不影響振蕩頻率。計(jì)算占空比和振蕩頻率的公式分別為將圖中的電位器滑動(dòng)觸頭旋至a端時(shí)，R1=2.2KΩ,R2x=12.2KΩ,代入式中得到D≈15.3%。同理，當(dāng)滑動(dòng)觸頭旋到b端時(shí)，D≈84

5、.7%。因此，該電路的占空比調(diào)節(jié)范圍是（15.3%，84.7%），而振蕩頻率始終保持1KHZ不變。仿真原理圖如圖2-3所示，仿真結(jié)果圖如圖2-4、圖2-5所示，其中圖2-4和圖2-5分別為R3=7KΩ和R3=2KΩ時(shí)的波形情況。24/24圖2-3圖2-424/24圖2-5由圖2-4、圖2-5可知，當(dāng)R3變化時(shí)，T2-T1發(fā)生變化，而電路振蕩頻率不變，所以輸出波形的占空比發(fā)生變化，因此，此電路能作為頻率為1KHZ的PWM發(fā)生器。2．由555構(gòu)成的秒脈沖發(fā)生器電路利用CMOS定時(shí)器（亦稱時(shí)基電路）ICM7555，組成秒脈沖發(fā)生

6、器，由定時(shí)器構(gòu)成矩形波發(fā)生器電路圖如圖2-6所示。圖2-624/24由R1=48KΩ,R2=48KΩ，C=10μf,可得振蕩頻率為1HZ，即周期為1S。仿真原理圖如圖2-7所示，仿真結(jié)果圖如圖2-8所示。圖2-724/24圖2-8由示圖2-8中波器顯示可知，輸出頻率約為1HZ。3．由555構(gòu)成的定時(shí)控制開啟和關(guān)閉電路利用555構(gòu)成的定時(shí)控制電路如圖2-9所示，上下兩個(gè)輸出分別控制開啟和關(guān)閉。以下半部分定時(shí)控制關(guān)閉為例，定時(shí)長(zhǎng)短由R1、C1決定，。因此由于兩個(gè)滑動(dòng)變阻器的最大值分別為1MΩ、100KΩ，因此，,。其中R1、R

7、3可根據(jù)需要更換。24/24圖2-9當(dāng)R1=200KΩ、R2=50KΩ時(shí)的仿真原理圖如圖2-10所示，仿真結(jié)果圖如圖2-11、圖2-12所示。24/24圖2-10圖2-1124/24如圖2-11所示，當(dāng)R2=50KΩ時(shí)，T2=5.47s，計(jì)算可得，，因此結(jié)果正確。圖2-12如圖2-12所示，當(dāng)R1=200KΩ時(shí)，T2=21.880s，計(jì)算可得，，因此結(jié)果正確。4．控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)電路根據(jù)設(shè)計(jì)原理，采用繼電器使雙刀雙擲開關(guān)換向的方式實(shí)現(xiàn)使電機(jī)正反轉(zhuǎn)的目的。設(shè)計(jì)電路如圖2-13所示，其中K1為繼電器1的觸點(diǎn)，當(dāng)線圈KK1通電時(shí)

8、，K1閉合，否則斷開，因此，當(dāng)線圈K1通電，即K1閉合時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，否則反轉(zhuǎn)。24/24圖2-13仿真原理圖如圖2-14所示，仿真結(jié)果圖如圖2-15、圖2-16所示，其中圖2-15和圖2-16分別為電機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)時(shí)的仿真結(jié)果。圖2-14圖2-1524/24圖2-165．計(jì)數(shù)電路計(jì)數(shù)電路由集成計(jì)數(shù)器74L