电子课程设计电机定时调速器.docx
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电子课程设计电机定时调速器
《电子课程设计说明书》
设计题目:
电机定时调速器
系别:
机电系
专业:
机械设计制造及其自动化
班级:
姓名:
学号:
指导教师:
完成时间:
2012年7月19日
目录
一、设计目的3
一、设计任务3
三、设计原理3
四、电路设计3
1、NE555时基电路3
2、1HZ脉冲产生电路4
3、NE555定时器控制开启和关闭5
4、占空比可调的NE555双稳态PWM输出电路7
5、H桥电路9
五、电路图9
六、元器件清单10
七、硬件制作与调试11
八、结论与心得14
九、参考文献15
一.设计目的
通过本设计过程,掌握模拟电子电路设计中,关于直流电动机调速原理,并掌握数字电子电路中关于定时器、PWM发生器、计数器等环节电路的设计。
二.设计任务
实现一种模仿全自动洗衣机主轴电机运转的控制器。
1.基本设计要求
①通过对直流电机的正反转控制,实现模仿全自动洗衣机运行模式,即实现“正转”→“停止”→“反转”→“停止”→…的运动过程;
②“正转”→“停止”→“反转”→“停止”各阶段运行时间控制为6±1秒的范围内。
2.扩展设计要求
①电机的转速可调,利用电位器实现PWM或电压调节;
②实现对直流电机的“延时启动”和“定时关闭”;
③延时启动和定时关闭的预置时间均可调。
三.设计原理
下图是一款典型的该电机定时调速器的设计原理框图。
分别用两个定时器给出电机延时启动和定时关闭的控制信号。
再使用振荡器产生秒脉冲信号,通过二进制计数器产生相应的转动和方向逻辑关系。
电机的转速采用PWM控制方式,电机的方向用继电器进行换向。
四.电路设计
1、NE555时基电路
NE555时基电路封装形式有两种,一是DIP双列直插8脚封装,另一种是SOP-8小型(SMD)封装形式。
NE555的内部中心电路是三极管Q15和Q17加正反馈组成的RS触发器。
输入控制端有直接复位Reset端,通过比较器A1,复位控制端的TH、比较器A2置位控制的T。
输出端为F,另外还有集电极开路的放电管DIS。
它们控制的优先权是R、T、TH。
同时其各个管脚的功能如表1所示,因此可以根据电路功能的主要特点,便可组成多种时基电路。
2、1HZ脉冲产生电路
利用CD4017和CD4093等少量元器件,产生精确的秒脉冲,成本十分低廉,如下图所示
以IC14093为核心组成多谐振荡器,其反馈电路由RP1、R1和C1组成,C1的充放电收IC1输出端的状态所控制。
选择C1和R1的值使IC1输为10HZ脉冲,其精度可用RP1调节,再用IC24017进行十分频,送出1HZ秒脉冲。
运用Multisim软件仿真出的秒脉冲发生电路的仿真结果如下图。
3、NE555定时器控制开启和关闭
当NE555输入回路有电阻电容时,若RC串联在电源和地之间,如图4构成单稳态电路。
接通电源,2、6脚电位为0,V0为“1”(稳态),电源通过R向C充电,随着电容两端电压上升,当2、6脚电位达到2/3VCC时,V0为“0”(稳态)。
此类电路可有暂态自动向稳态过度,过渡时间由RC决定,可用于定时,延时。
输出的矩形脉冲宽度(暂稳状态持续时间)为:
tp≈1.1RC
首先我们运用dxp2009,画出了原理图,如图4.3.1
图4.3.1
接下来用Multisim软件进行仿真,仿真图如图4.3.2
仿真结果如下:
4、占空比可调的NE555双稳态PWM输出电路
第一种(见图5)是触发电路,有双端输入(A)和单端输入(B)2个单元。
单端比较器(B)可以是6端固定,2段输入;也可是2端固定,6端输入。
第二种(见图6)是施密特触发电路,有最简单形式的(A)和输入端电阻调整偏置或在控制端(5)加控制电压VCT以改变阀值电压的(B)共2个单元电路。
双稳电路的输入端的输入电压端一般没有定时电阻和定时电容。
这是双稳工作方式的结构特点。
B单元电路中的C1只起耦合作用,R1和R2起直流偏置作用。
利用Multisim软件对我们设计的软件进行仿真,仿真图如下:
当滑动变阻器的阻值是50%的时候输出占空比为50%的方波信号,如图4.4.1
图4.4.1
当滑动变阻器的阻值是80%的时候输出占空比为20%的方波信号,如图4.4.2
图4.4.2
5、H桥电路
H桥式电路与继电器电路相比来说,H桥式电路相比起来更加稳定,同时换向的延时时间更短。
因此对于电机驱动电路来说,H桥式电路会更加适合控制电机。
五.电路图
综合上面的原理,设计思路,以及每部分电路的设计,得到电路图如下图-5.1:
六.元器件清单
七.硬件制作与调试
实际电路如下:
制作电路板:
在理解完直流电机控制器的设计图后,用DXP2009设计了该电路的原理图和PCB图。
直流电机控制器的原理图和PCB图如下:
直流电机控制器原理图
直流电机控制器PCB图
由于电路比较复杂,而使用DXP技术有限,所以制作出来的PCB飞线较多,因此采用手工布图,如下:
调试电路板:
开始调试时,电动机不转,在寝室弄了很久也未能找出原因,然后到实验室请教一位学长,在学长的帮助之下,测了很多管脚的输入输出,都显示正常,也找了老师,在老师的提示之下,在电机上并了一个105电容,然后一切正常。
八.结论与心得
其实刚开始拿到这个题目的时候,感觉无从下手,头脑里一片空白,原本以为电子课程设计和机械课程设计类似,在图书馆里借几本参考书,然后看一看再按照书上的步骤一步一步来就可以了,但是在图书馆找了很久,也没能找到相关资料。
很沮丧,导致前面几天都不知道做什么,后面觉得这样拖下去不是办法,于是去实验室找了学长问清了原理,再在网上找了一些资料才对整个设计有了一定的了解,仿照前人的思路再结合自己的理解开始了设计。
在设计过程中也遇到了许多麻烦,比如对Multisim和DXP不熟悉,对芯片管脚不熟悉等等,不过都通过自己找资料得到了解决。
最后在焊电路板的时候,由于平时用电烙铁的机会不是很多,所以在焊前面一部分的时候,对焊接要领掌握的不是很好,所以导致焊出来的效果不是很好,不是太粗就是没焊上。
不过到后面多焊了几个零件之后就比较熟悉了。
其实我感觉焊接这都还算比较简单的,由于没有焊接电路的经验,没有边焊边检测,在最后焊完调试的时候,才知道边焊边检测的重要性。
所以只能一处一处的检测,这花了大量的时间。
而在全部检查完之后还是没能检查出问题,在老师的帮助之下才知道在电机上并一个电容是非常重要的。
在这次课程设计过程中,不仅让自己对电路知识有了更进一步的了解,而且还培养了自己严谨夯实的科学作风,为以后工作和学习奠定了坚实的基础,更让我意识到了理论和实际是有很大差距的,理论是在实践中总结和升华出来的。
九.参考文献
1、《电子技术课程设计指导》彭介华 主编 高等教育出版社
2、《数字电子技术基础》伍时和主编吴有宇凌玲副主编清华大学出版社
3、《电子线路设计、实验、测试》 自美主编华中理工出版社
4、《电子设计自动化》从宏寿主编清华大学出版社
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- 电子 课程设计 电机 定时 调速器