1、课 程 设 计 学 院 电气学院 班 级 10自一 姓 名 李胜 梁建伟 学 号 10020514 10020515 目 录一、直流无刷无霍尔电机原理3二、总体设计方案4三、硬件电路43.1 单片机系统43.2电源模块53.3 驱动电路6四、小结7附录 实验程序8附录 元器件清单12附录 原理图14附录 图15一、直流无刷无霍尔电机原理1）无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。 2）无刷电机是指无电刷和换向器（或集电环）的电机，又称无换向器电机。 3）电动机的转子上粘有已充磁的永磁体 ，为了检测电动机转子的极性，在电动机内装有位置传感器。4）驱动器由功率电子器件和集
2、成电路等构成，其功能是：接受电动机的启动、停止、制动信号，以控制电动机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩；接受速度指令和速度反馈信号，用来控制和调整转速；提供保护和显示等等。5）为了使直流电动机旋转，需要通过换向器和电刷不断改变电枢绕组中电流的方向，使两个磁场的方向始终保持相互垂直，从而产生恒定的转矩驱动电动机不断旋转。6）无刷直流电动机为了去掉电刷，将电枢放到定子上去，而转子制成永磁体，这样的结构正好和普通直流电动机相反；然而，即使这样改变还不够，因为定子上的电枢通过直流电后，只能产生不变的磁场，电动机依然转不起来。7）为了使电动机
3、转起来，必须使定子电枢各相绕组不断地换相通电，这样才能使定子磁场随着转子的位置在不断地变化，使定子磁场与转子永磁磁场始终保持左右的空间角，产生转矩推动转子旋转。二、总体设计方案1）系统由单片机最小系统、电源模块和JY01A驱动IC等硬件电路部分以及相应的软件部分构成。2）本设计采用单片机作为主控芯片，用编程的方法来模拟无刷电机的控制逻辑，其特点是使用灵活，通过修改程序可适应不同规格的无刷电机，增加系统功能方便，JY01A驱动电路，具备调速，正反转，过流保护，短路保护，欠压保护等功能，工作稳定，防干扰能力强等特点。3）电源电路给单片机和驱动电路提供7V电压。三、硬件电路 3.1 单片机系统 单片
4、机基本系统包括：89C52及其复位电路、晶振电路和键盘电路、LED 8位数码管共阳显示电路、流水灯电路、蜂鸣器电路、继电器电路、MAX232串口通信电路。3.2电源模块电源电路电源电路图如图所示：a. 交流电输入(220 V)，如果输入是交流电就得先经转换器转成直流。b. 输入要转入电机线圈前须先将直流电压由换流器转成3相电压来驱动电机。c. 换流器一般由6个功率晶体管(Q1Q6)分为上臂(Q1、Q3、Q5)/下臂(Q2、Q4、Q6)连接电机作为控制流经电机线圈的开关。d. 控制部则提供PWM(脉冲宽度调制)决定功率晶体管开关频度及换流器换相的时机。e. 直流无刷电机一般希望使用在当负载变动时
5、速度可以稳定于设定值而不会变动太大的速度控制，所以电机内部装有能感应磁场的霍尔传感器。3.3 驱动电路1) Ha,Hb,Hc输入端，内有上拉电阻，约30K左右 2) 电流检测回路,一般应用Ri =10K，Ci = 104P，电流采样电阻R选值参考 R =0.05/( W/V) 式中：0.05常数，如：工作电压12V，电机功率30W R =0.02( 20m) 3) 在无霍尔驱动中，反电动势信号经过L339处理后的相位不能搞错（MAHa；MBHb；MCHc） 4) 驱动门电路，建议使用IR2101S做为驱动门，起到隔离与电平转换作用 5) VCC电源滤波电容 C，一般按 C = W/V*100式
6、中：工作电压12V ，电机功率 10W，实际C = 83uF，按照滤波电容的选型原则，向上选用标称值为100uF电容。四、小结经过两个星期的科研实践活动，我收获颇多。这次课程我们班是以2人一组的形式进行的，那么要想顺利的完成任务，团队合作的好坏起到关键的作用。在完成课程任务是，有误解也有抱怨，但是我们还是能够很好的分工，一起完成实验电路板的焊接工作，一起写出课程设计的实验报告。通过了合作，我们加深了理解，促进了友谊的更好发展。同时，我们这次是做无刷无霍尔直流电机的实践，我们通过查找资料，也学会了如何通过网络进行自主学习，这个对于我们快要毕业的青年来说是非常重要的经验。这次课设也涉及到了单片机的
7、使用，对我们以前学习的知识也是一种回顾，加深了我们对知识的理解。正所谓，师傅领进门，修行考自身。希望以后能够利用更多的时间来进行自主学习，增加自己的内涵。附录 实验程序/*头文件*/ #include#include#include/*自定义变量*/#define uint unsigned int#define uchar unsigned charchar gw,sw,bw,qw;uchar j; uchar f=5;sbit P30=P30; sbit P31=P33; sbit p11=p12; sbit p10=p10; sbit p11=p11; sbit p32=p32; sbi
8、t p33=p33; uchar k; uchar a,b; uchar l; uchar flag=0; uchar t=6; /*控制位定义*/unchar code smg=;char data led4=0x08,0x04,0x02,0x01;uint x;display();delays();key();/*主函数*/ main(void) IE=0x8f; TMOD=0x11; TCON=0x04; TH0=0xb1; TL0=0xe0; TH1=0xfc; TL1=0x18; TR1=1; TR0=1; a=0;b=10; gw=sw=bw=qw=0; p2=0x00; disp
9、lay(); /*T0定时中断函数*/ void t0() interrupt 1 using 2 TH0=0xb1; TL0=0xe0; a+; if(a=20) a=0; if(a19) b=19; /*外部中断1服务子程序*/ void exint1(void) interrupt 0 b-; if(b1) b=1; /*T1定时中断函数*/ void t1() interrupt 1 using 1 TH0=0xfc;/重装T1 TL0=0x18;/*数码管显示*/ display() uchar i; gw=x%10; sw=(x/10)%10; qw=x/1000; for(i=0
10、;i0;i-) /*按键扫描*/ key() if(p10=0) while(!p10) flag+; if(flag%2=0) EA=0; else IE=0x8a; if(p11=0) while(!p11) if(t0) t-; else t=0; if(p32=0) while(!p32) if(t10) t+; else t=9; if(p33=0) while(!p33) k=k; 附录 元器件清单序号名称数量1电源PCB12电源线13保险座14电源开关15橡胶脚56电解17长铜柱48短铜柱89螺丝1410螺母111插座1312二极管113驱动器板114JY01115APM4568316LM339117贴片电容118贴片电阻119焊条120焊膏121变压器122123电机4附录 原理图附录 图
