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电动自行车调速系统的设计 第3页

更新时间:2008-6-28:  来源:毕业论文

电动自行车调速系统的设计 第3页


的工作产生干扰,所以,电机驱动电路和单片机以及传感器电路用光耦隔离。传感器的电源直接使用24V蓄电池,单片机的电源则通过三端稳压器78L05将24V电源转换到5V。

4.1 电源电路

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                              图  4-1-1

24V直流电源经三端稳牙器74L05输出即为单片机所要求的+5V电源。电路中接入电容C1、C2是用来实现频率补偿的,可防止稳压器产生高频自激振荡并抑制电路引入的高频干扰。大容量的C3是电解电容,以减小稳压电源输出端由输入电源引入的低频干扰。D是保护二极管,当输入端意外短路时,给输出电容器C3一个放电通路,防止C3两端电压作用于调整管的be结,造成调整管be结击穿而损坏。

 

4.2 显示电路


                                   图4-2-1

   显示部分采用单片机串口通讯,以节省单片机的端口,单片机通过中断的方式为显示服务。直流电动机的额定转速为190转每分大约需要三位数码显示。驱动器采用74LS164串接510欧的限流电阻。

 

4.3 控制电路


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打开系统电源后由电位器控制电动机转速,IN0-IN6线上那一路模拟电压被转换成数字量由ADDA-ADDC线上的地址决定。ADDC0809内部“地址锁存与译码”电路便能把IN0线上模拟电压送入8位A/D转换器此时,若单片机使STAR线处于高电平,则ADC0809便开始A/D转换,一旦A/D转换完成,ADC0809一方面把A/D转换后的数字量送入它的三态输出缓冲器另一方面又使EOC线变为高电平向单片机提出中断请求。单片机检测和响应该中断请求后就通过使rd非变为低电平而使OE线变高,以便可以从2-1-2-8引线上取走A/D转换后的数字量。单片机根据 A/D转换后的数字量输出相应的巨型脉冲信号。脉冲信号经74LS245放大后经光电藕荷控制继电器。

4.4驱动电路及原理

下面主要对驱动电路进行一下介绍:

电动自行车使用24V直流电机, 对于这种小功率直流电机的调速方法一般有两种。
一种线性型:使用功率三极管作为功率放大器的输出控制直流电机。线性型驱动的电路结构和原理简单,成本低,加速能力强,但功率损耗大,特别是低速大转距运行时,通过电阻R的电流大,发热厉害,损耗大。
另一种脉宽调制型:脉宽调速(PULSE WIDE MODULATION——PWM)较常用的一种调速方式,这种调速方式有调速特性优良、调整平滑、调速范围广、过载能力大,能承受频繁的负载冲击,还可以实现频繁的无级快速启动、制动和反转的等优点。因此决定采用PWM方式控制直流电机。永磁式直流电机脉宽调速原理 永磁式直流电动机电机转速由电枢电压UD决定,电枢电UD越高电机转速越快,电枢电压UD降为0V,电机就停转。直流电机的具体调速过程是:先让它启动一段时间,然后切断电源,电动机因惯性而降速转动。在转速降到一定限度时使电动机再次接通电动机因此而再次加速。不断的给电枢两端送入脉动电压源(即脉动信号) 就可以使电动机的转速控制在指定的范围内。如图4-4-1所示:

 

 

脉冲信号:        转速:若图片无法显示请联系QQ752018766,本论文免费,转发请注明源于www.youerw.com

                                  图   4-4-1

VMAX为电动机的最大转速值。VMIN为电动机的最小转速值。VD为二者的平均值。VD=D * VMAX 式中D=t/T称为占空比  D越大VD就越大反之亦然。平均转速和电枢上的脉冲占空比D之间的关系如4-4-2图:若图片无法显示请联系QQ752018766,本论文免费,转发请注明源于www.youerw.com

图  4-4-2

由图可知,平均转速与占空比并非完全的线性关系,但可以近似的看成是线性关系。因此电动机的平均转速VD就可以有占空比D加以控制。
PWM调速分为双向式和单向式两种
一种双向式
在一个脉冲周期内(T=Ta+Tb),T1和T3导通的时间为Ta,T2和T4导通的时间为Tb,这样在Ta这段时间内,电机通过的是正向电流,在Tb这段时间内为反相电流。当Ta=Tb时电机停转,Ta>Tb时电机正转, Ta <Tb时电机反转。
另一种单向式
单向式的电路更双向式相同。不同的是,在电机正转时,Tb这段时间内不通过反向电流,电机反转时,Ta内不通过正向电流。其调速原理基本与双向式相同。单向式与双向式相比,三极管的开关频率少一半,比较不容易发生上下三极管导通而造成电源短路的情况,故可靠性有所提高,但控制性能比双向式稍差。外特性、低速性能也不如双向式好。若图片无法显示请联系QQ752018766,本论文免费,转发请注明源于www.youerw.com                         图  4-4-5
如上图4-4-5左所示为双向式调速方式下速度与占空比关系曲线,图3-1-5右为单向式调速方式曲线。
    综合以上两种方式的优缺点,并考虑到电动自行车对调速精度要求不太高,以及省电,器件损耗等各方面因素,决定采用单向式PWM。考虑到编程时可能会产生使T1、T2、

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