直流电机调速控制器设计.docx

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直流电机调速控制器设计

电子技术课程设计报告

直流电机调速控制器设计

姓名：

学号：

专业班级：

指导老师：

所在学院：

电气工程与自动化学院

目录

摘要2

目录3

一、概述1

1.1设计要求1

1.2设计目的1

二、系统总体方案1

系统的组成1

系统框图2

三、各部分功能模块设计2

3.1电源模块2

3.2PWM波产生模块3

换向模块7

四、系统电路总原理图8

五、元器件清单；9

六、设计总结9

附录10

参考文献10

一、概述

1.1设计要求

利用7805制作一个纹波较小的直流稳压电源；

利用ne555产生占空比可调的PWM波；

实现电机正反转，并显示正反转；

占空比连续可调，并尽可能扩大调节范围；

1.2设计目的

学习课程设计的一般方法，会利用所学基本知识设计制作电路模板，掌握焊接、调试、检查实物电路的方法；

进一步了解芯片7805、NE555结构与原理，以及其基本应用电路；

二、系统总体方案

系统的组成

系统包括直流电源模块，PWM波产生模块，换向模块。

系统框图

三、各部分功能模块设计

3.1电源模块

如图3.1首先通过变压器把生活用电交流220V降为交流12V，其次经由四个IN4007构成的桥式整流电路变为幅值变化直流电，再经电容滤波变为幅值变化较小的直流电，又利用直流稳压器7805使输出为稳定的+5V，最后经电容滤波，输出纹波较小的+5V直流电压源。

图3.1

电源性能参数

3.2PWM波产生模块

（1）NE555内部结构原理

图3.2NE555引脚图

图3.3NE555内部结构图

555定时器由3个阻值为5kΩ的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电三极管TD和缓冲反相器G4组成。

虚线边沿标注的数字为管脚号。

其中，1脚为接地端；2脚为低电平触发端，由此输入低电平触发脉冲；6脚为高电平触发端，由此输入高电平触发脉冲；4脚为复位端，输入负脉冲（或使其电压低于0.7V）可使555定时器直接复位；5脚为电压控制端，在此端外加电压可以改变比较器的参考电压，不用时，经0.01uF的电容接地，以防止引入干扰；7脚为放电端，555定时器输出低电平时，放电晶体管TD导通，外接电容元件通过TD放电；3脚为输出端，输出高电压约低于电源电压1V—3V，输出电流可达200mA，因此可直接驱动继电器、发光二极管、指示灯等；8脚为电源端，可在5V—18V范围内使用。

（2）555定时器工作时过程分析如下：

5脚经0.01uF电容接地，比较器C1和C2的比较电压为：

UR1=2/3VCC、UR2=1/3VCC。

当VI1＞2/3VCC，VI2＞1/3VCC时，比较器C1输出低电平，比较器C2输出高电平，基本RS触发器置0，G3输出高电平，放电三极管TD导通，定时器输出低电平。

当VI1＜2/3VCC，VI2＞1/3VCC时，比较器C1输出高电平，比较器C2输出高电平，基本RS触发器保持原状态不变，555定时器输出状态保持不来。

当VI1＞2/3VCC，VI2＜1/3VCC时，比较器C1输出低电平，比较器C2输出低电平，基本RS触发器两端都被置1，G3输出低电平，放电三极管TD截止，定时器输出高电平。

当VI1＜2/3VCC，VI2＜1/3VCC时，比较器C1输出高电平，比较器C2输出低电平，基本RS触发器置1，G3输出低电平，放电三极管TD截止，定时器输出高电平。

（3）PWM波产生原理

图1所示电路形式，电路利用D1,D2单向导电特性将电容器C充，放电回路分开，再加上电位器调节，变构成了占空比可调的多谐振荡器。

图中，Vcc通过RA，D1向电容充电，充电的时间为

电容器C通过D2，RB及555中的BJT放电，放电时间为

因而，振荡频率为

可见，这种振荡器输出波形的占空比为

图3.4

图3.4占空比可调的方波发生器电路图

图3.5电位器调到10%时的输出波形，此波形接近直流，

此时，

图3.6

图3.6为电位器100%时输出波形

换向模块

利用多路开关，构成简单的手动换向器，

图3.7换向器接线图

四、系统电路总原理图

图4.1

五、元器件清单；

元件名称

元件数目

7805

1个

NE555

1个

IN4148

3个

IN4007

4个

1K碳膜电阻

2个

2K碳膜电阻

1个

10K电位器

1个

2200uF电解电容

1个

100nF瓷片电容

3个

10nF瓷片电容

1个

LED

3个

2脚排阵

1个

六、设计总结

PWM波直流电机调速应用展望。

由于PWM波调速直流电机具有无级调速、节能的优点。

因此可以增加驱动级带动大型直流电机，应用于工业控制，以达到精确控制。

通过这次课程设计，加深了自己对电子设计与制作一般方法过程的了解与认识，以及模拟电子基本元器件实物的识别与应用，并且学会了如何把课本知识运用于实际设计制作，也在忙绿的过程中体会了制作东西的快乐。

附录

参考文献

《电子技术基础》（模拟部分）第四版，康华光编，高等教育出版社

《电子技术基础》（数字部分）第四版，康华光编，高等教育出版社

《模拟电子技术基础》艾永乐等编，中国电力出版社2008年8月