发布时间 : 星期六 文章双直流电机同步控制系统更新完毕开始阅读
图6 LCD显示器
3.2.4 PWM调速原理
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。PWM可以应用在许多方面，比如：电机调速、温度控制、压力控制等等。在PWM驱动控制的调整系统中，按一个固定的频率来接通和断开电源，并且根据需要改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短。通过改变直流电机电枢上电压的“占空比”来达到改变平均电压大小的目的，从而来控制电动机的转速。也正因为如此，PWM又被称为“开关驱动装置”，如图所示：
图7 PWM信号的占空比
在PWM调速时，占空比是一个重要参数。以下3种方法 都可以改变占空比的值。
（1）定宽调频法
这种方法是保持t1不变，只改变t2，这样使周期（或频率）也随之改变。
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（2）调频调宽法
这种方法是保持t2不变，只改变t1，这样使周期（或频率）也随之改变。 （3）定频调宽法
这种方法是使周期T（或频率）保持不变，而同时改变t1和t2。 本设计采用单片机内定时器产生PWM脉冲，设计方法是调整一个周期内高电平持续时间占一个周期时间的比例，及调整脉冲的占空比。将产生的脉冲输入到L298的EN A端，通过控制H桥一路桥臂两个晶闸管的导通时间来控制电机的转速。
3.2.5电源模块
单片机系统需要一个稳定的工作电压才能正常工作。
图8 稳压电路
3.2.6转速检测模块
本系统采用增量式光电旋转编码器测量电机的速度。将光电编码器与电动机相连，当电动机转动时，带动码盘旋转，便发出相应的信号。光电编码器由光源，光电转盘，光敏元件和光电整形放大电路组成。光电转盘与被测轴连接，光源通过光电转盘的透光孔射到光敏元件上，当转盘转动时，光敏元件便发出与转速成正比的脉冲信号，为了判别电机的转向，光电编码器输出两路相隔90度电脉冲角度的正交脉冲。
利用光电编码器进行数字测速的常用方法有两种：M法和T法。
（1）M法测速：M法又叫定时计数法，是用计数器记取规定时间内光电编码器输出的脉冲个数来反映转速值，即在规定的时间间隔T内，测量编码器光栅所产生的脉冲数来获得被测的速度值。设编码器光栅每转一圈发出的脉冲数为Z，且在规定的时间T内，测得的脉冲数为M，则电机每分钟转数为： n=60M/ZT （1） 将转速实际值和测量值之差与实际值之比定义为测量误差率δ，δ反映了测速
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方法的准确性，δ越小，准确度越高。M法测速误差率取决于编码器的制造精度，以及编码器输出脉冲前沿和测速时间采样脉冲前沿不齐所造成的误差等，最多可以产生一个脉冲的误差。因此，M法测速误差率的最大值为：
60M60M(?1)?1ZT δ?ZT （2） ×100%?60MMZT由上式可知，误差率δ与M成反比，即脉冲数越大，误差越小，故M法测速
适用于高速段。
（2）T法测速：T法又叫定数计时法，是用定时器记取光电编码器输出脉冲一个周期内的高频时基个数，然后取其倒数来反应速度值，即测量相邻两个脉冲的时间间隔来确定被测速度。设编码器光栅每转一圈发出的脉冲数为Z，定时器的时基是一已知频率为F的高频脉冲，定时器的起始和终止由编码器光栅脉冲的两个相邻脉冲的起始沿控制。若定时器的读数为M，则电机每分钟的转速为： n?60F/ZM （3） T法测速的误差产生原因与M法相仿，定时器的计数M最多存在一个脉冲的误差，因此，T法测速误差率的最大值为：
60F6F0?1Z(M?1)ZM δ= （4） ×100%=60FM?1ZM低速时，编码器相邻脉冲间隔时间长，测得的高频脉冲个数多，误差小，故T法适用于低速段。
我们采用M法测速。所采用的光电编码器光栅每转一圈发出16个脉冲。机械频率1MHZ，采样频率2MHZ。 测速电路图如下图所示：
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图9 转速检测模块
四、硬件电路PCB及实物图的设计
4.1电路板的设计
(1)、利用原理图设计工具绘制原理图，并且生成对应的网络表。当然，有些特殊情况下，如电路板比较简单，已经有了网络表等情况下也可以不进行原理图的设计，直接进入PCB设计系统，在PCB设计系统中，可以直接取用零件封装，人工生成网络表。
(2)、手工更改网络表 ,将一些元件的固定用脚等原理图上没有的焊盘定义到与它相通的网络上，没任何物理连接的可定义到地或保护地等。将一些原理图和PCB封装库中引脚名称不一致的器件引脚名称改成和PCB封装库中的一致，特别是二、三极管等。 （3）、画出自己的封装库
将自己所画的器件都放入一个自己建立的PCB 库专用设计文件。 （4）、PCB板的设计
进入PCB系统后的第一步就是设置PCB设计环境，包括设置格点大小和类型，光标类型，板层参数，布线参数等等。大多数参数都可以用系统默认值，而且这些参数经过设置之后，符合个人的习惯，以后无须再去修改。然后规划电路板，主要是确定电路板的边框，包括电路板的尺寸大小等等。在需要放置固定孔的地方放上适当大小的焊盘。
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