电气与电子线路CAD_图文

1、电气与电子线路CAD课程设计(学年论文说明书课题名称:直流无刷电动机驱动系统的设计学生学号:1204160234专业班级:过程自动化2班学生姓名:张伟学生成绩:指导教师: 曾丽课题工作时间:2014-11-05至2014-11-12武汉工程大学教务处制填写说明:1. 一、二、三项由指导教师在课程设计(学年论文开始前填写并交由学生保管;2. 第四项由学生在完成课程设计后填写,并将此表与课程设计说明书一同装订成册交给指导教师;3. 成绩评定由指导教师按评定标准评分。4. 此表格填写好后与正文一同装订成册。一、课程设计任务和基本要求:1、功能要求设计一个三相无刷直流电机驱动实验系统,使用专用控制芯片

2、以及电子测速芯片来构建闭环调速系统,从而了解三相无刷直流电机的驱动方式。2、绘图设计要求:(1 画出完整的原理图。(2 ERC电气规则检测。(3 创建项目元件库文件,生产网络表及元件清单。(4 画出所设计电路的PCB图,包括规划PCB板子大小、元器件布局以及布线,布线方法则可根据具体情况使用自动布线(手工调整或者手工布线两种不同方式,生成项目元件封装库。(5 原理图中至少有3个自建元件符号,PCB中至少有3个自建封装元件。3、原理图工作原理介绍:图1-1中,所示的直流无刷电动机驱动系统主要由驱动芯片MC33035、电子测速芯片MC33039、IR2103驱动芯片以及一些稳压电路等组成。其中MC

3、33035是MOTOROLA公司生产的高性能无刷直流电动机控制器专用集成电路芯片,电动机速度可以通过MC33035的18脚的输入电压来设定,电动机转子位置传感器信号转换成六路驱动输出信号,三个上侧驱动输出是集电极开路NPN晶体管,三个下侧驱动输出是推挽输出,三个输出分别经过功率管驱动芯片IR2103,控制MOSFET管V1、V2开关,从而控制电动机两端电压,电动机速度通过MC33039反馈获得,它是利用三相直流无刷电动机转子位置传感器三个输出信号,经过F/V转换后从5脚输出一个脉宽信号,该信号直流分量正比与电动机速度,它连接至MC33035的13脚形成一个闭环反馈电路,该电路整流稳压部分未在图

4、上画出。4、参考图:图1-1 (a直流无刷电动机控制原理图图1-1 (b直流无刷电动机驱动原理图二、进度安排:11月5号:下达设计任务。11月5号11月6号:设计原理图。11月7号:确定PCB板参数和元件封装类型。11月8号11月9号:设计PCB版图。11月10号11月11号:撰写报告11月12号:答辩。三、主要参考资料及主要参考文献:1 邵群涛. 电气制图与电子线路CADM.北京:机械工业出版社, 20052 老虎工作室. 电路设计与制版-Protel99入门与提高M.北京:人民邮电出版社,20013 老虎工作室. 电路设计与制板- Protel 99 SE高级应用M.北京:人民邮电出版社,

5、2001四、答辩记录:1、在设计过程中遇到的问题及解决方案(至少2个。2、2014 年月日课程设计评审标准(指导教师用评价内容具体要求权重调查论证能独立查阅文献和从事其他调研;能提出并较好地论述课题的实施方案;有收集、加工各种信息及获得新知识的能力。0.1实践能力能正确选择研究(实验方法,独立进行研究工作。如装置安装、调试、操作。0.2分析解决问题能力能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题;能正确处理实验数据;能对课题进行理论分析,得出有价值的结论。0.2工作量、工作态度按期圆满完成规定的任务,工作量饱满,难度较大,工作努力,遵守纪律;工作作风严谨务实。0.2质量综述简练完整,有见解;立论正

6、确,论述充分,结论严谨合理;实验正确,分析处理科学;文字通顺,技术用语准确,符号统一,编号齐全,书写工整规范,图表完备、整洁、正确;论文结果有应用价值。0.2 创新工作中有创新意识;对前人工作有改进或独特见解。0.1摘要直流无刷电动机是在直流有刷电动机的基础上发展起来的。现阶段,虽然各种交流电动机和直流电动机在传动应用中占主导地位,但直流无刷电动机正受到普遍的关注。自20世纪90年代以来,随着人们生活水平的提高和现代化生产、办公自动化的发展,家用电器、工业机器人等设备都越来越趋向于高效率化、小型化及高智能化,作为执行元件的重要组成部分,电机必须具有精度高、速度快、效率高等特点,直流无刷电机的应

7、用也因此而迅速增长。本设计是直流无刷电动机的驱动系统,直流无刷电动机驱动系统主要由驱动芯片MC33035、电子测速芯片MC33039、IR2103驱动芯片以及一些稳压电路等组成。以单片机为控制电路,单片机采集比较电平及电机霍尔反馈信号,通过软件编程控制直流无刷电动机。关键词无刷直流电动机单片机霍尔位置传感器Pick toBrushless dc motor brush in dc motor is developed on the basis of. At this stage, though various types of ac motor and dc motor in the driv

8、e application dominate, but brushless dc motor is widely attention.Since the 1990 s, with the improvement of people's living standard and the development of modern production, office automation, household appliances, industrial robots and other equipment are more and more tend to high efficiency

9、 and miniaturization, high intelligence, as an important part of actuators, the motor must have a high precision, high speed, high efficiency, etc, the application of brushless dc motor and rapid growth.This design is a brushless dc motor drive system, the brushless dc motor drive system is mainly c

10、omposed of drive chip MC33035, electronic tachometer MC33039, IR2103 drive chip as well as some regulating circuit, etc. With the single chip processor as the control circuit, single chip microcomputer hall feedback signal acquisition level and motor, brushless dc motor control through software prog

11、ramming.keywords Brushless dc motor microcomputer hall position sensor目录1、方案论证1.1 工作原理 (21.2 设计要求 (22、项目元件库2.1 新建元件库 (32.2 元件封装 (103、原理图设计3.1 原理图绘制 (133.2 ERC电气法则检测 (163.3 生成网络表及元器件清单 (184、PCB图设计4.1 制作电路板 (404.2 导入网络表及元件 (424.3 布局和布线 (435、结论 (44参考文献附录1系统原理图附录2系统PCB图附录3自建库图形1、方案论证1.1 工作原理直流无刷电动机驱动系统主

12、要由驱动芯片MC33035、电子测速芯片MC33039、IR2103驱动芯片以及一些稳压电路等组成。其中MC33035是MOTOROLA公司生产的高性能无刷直流电动机控制器专用集成电路芯片,电动机速度可以通过MC33035的18脚的输入电压来设定,电动机转子位置传感器信号转换成六路驱动输出信号,三个上侧驱动输出是集电极开路NPN 晶体管,三个下侧驱动输出是推挽输出,三个输出分别经过功率管驱动芯片IR2103,控制MOSFET管V1、V2开关,从而控制电动机两端电压,电动机速度通过MC33039反馈获得,它是利用三相直流无刷电动机转子位置传感器三个输出信号,经过F/V转换后从5脚输出一个脉宽信号

13、,该信号直流分量正比与电动机速度,它连接至MC33035的13脚形成一个闭环反馈电路,该电路整流稳压部分未在图上画出。1.2 设计要求(1 画出完整的原理图。(2 ERC电气规则检测。(3 创建项目元件库文件,生产网络表及元件清单。(4 画出所设计电路的PCB图,包括规划PCB板子大小、元器件布局以及布线,布线方法则可根据具体情况使用自动布线(手工调整或者手工布线两种不同方式,生成项目元件封装库。(5 原理图中至少有3个自建元件符号,PCB中至少有3个自建封装元件2、项目元件库2.1 新建元件库打开一个自己建的原理图元件库文件,如SchLib1.Lib。单击工具栏中的 按钮,或执行菜单命令To

14、ols|New Component,系统弹出New Component Name对话框。 对话框中的COMPONENT_1是新建元件的默认元件名,将其改名后单击Ok按钮,屏幕出现一个新的带有十字坐标的画面。设置栅格尺寸:执行菜单命令Options|Document Options,系统弹出Library Editor Workspace对话框,如图所示。设置锁定栅格尺寸,即Snap的值为5。 按Page Up键,放大屏幕,直到屏幕上出现栅格。单击工具栏上的按钮,在十字坐标第四象限靠近中心的位置,绘制元件外形,尺寸为11格×9格。 放置引脚:单击工具栏中的按钮,按Tab键系统弹出Pin

15、属性设置对话框。Pin属性设置对话框中各选项含义: 设置完毕,单击Ok按钮,光标变成十字形,且引脚处于浮动状态,随光标的移动而移动,这时可按空格键旋转方向、按X键水平翻转、按Y键垂直翻转,最后单击鼠标左键放置好一个引脚。此时光标仍处于放置引脚状态,重复上述步骤,可继续放置其他引脚,最后单击鼠标右键,退出放置状态。定义元件属性,执行菜单命令Tools|Description,系统弹出Component Text Fields对话框,如图所示。在对话框中设置Default Designator:U?(元件默认编号和元件的封装形式。 单击主工具栏上的保存按钮,保存该元件。 2.2元件封装元件封装的编

16、号规则一般为元件类型+焊盘距离(或焊盘数+元件外形尺寸。根据元件封装编号可区别元件封装的规格。 自建元件库启动元件封装库编辑器执行菜单命令File|New,系统弹出新建文件对话框。在新建文件对话框中,选择PCB Library Document(PCB库文件图标,单击OK按钮。在工作窗口中,用鼠标左键双击该元件库文件图标,就可进入元件封装编辑器的工作界面,进行元件封装编辑。 3、原理图设计3.1 原理图绘制在视图窗口打开Documents文件夹;在窗口的空白处单击鼠标右键,在快捷菜单中选择New;系统弹出New Document对话框,在对话框中选择Schematic Document图标,而

17、后单击Ok按钮. 系统建立了一个原理图文件Sheet1.Sch。打开Sheet1.Sch文件,进入原理图编辑器。 执行菜单命令 Design|Options (如下图,系统弹出Document Options 对话框。 原理图元件库文件在系统中的存放路径是Program FilesDesign Explorer 99 SELibrarySch。之后加载原理图元件库。加载完后可以放置元件。按两下P键,系统弹出图3.10 Place Part(放置元件对话框。 在对话框中依次输入元件的各属性值后单击Ok按钮。光标变成十字形,且元件符号处于浮动状态,随十字光标的移动而移动。在元件处于浮动状态时,可按

18、空格键旋转元件的方向、按X键使元件水平翻转、按Y键使元件垂直翻转。调整好元件方向后,单击鼠标左键放置元件。系统继续弹出Place Part(放置元件对话框,重复上述步骤,放置其他元件,或单击Cancel按钮,退出放置状态。元件的属性编辑在Part(元件属性对话框中进行。 完成这些过后,电路绘制的基本工作完成了,接下来就可以完成所有的原理图制作 3.2 ERC电气法则检测ERC电气法则检查即Electronic Rule Checker,是利用软件测试用户电路的方法。能够测试设计者在物理连接上的错误。执行菜单命令Tools | ERC,系统弹出Setup Electrical Rule Chec

19、k (ERC 设置对话框,按图进行设置。 设置完毕单击Ok按钮,进行ERC检查。 3.3 生成网络表及元器件清单操作Design下的create netlist 按键。LEDVD13ADIP8IR2103BDIP8IR2103CRB.2/.4C1RAD0.4C2RAD0.4C3RAD0.4C4 RB.2/.4C5 RB.2/.4 C6DIP24 MC33035C7RAD0.4C8RAD0.4C9RAD0.4C10 SOT-23C11 RAD0.4RB.2/.4C13 RB.2/.4C14 RB.2/.4C15 RAD0.4C16 RAD0.4C17 RAD0.4C18 RAD0.4C19 RA

20、D0.4C20 RB.2/.4J1SIP5 CON5J3SIP3R1 AXIAL0.4R2 AXIAL0.4R3 AXIAL0.4R4 AXIAL0.4R5 AXIAL0.4R6 AXIAL0.4R7 AXIAL0.4R8 AXIAL0.4R9 AXIAL0.4R10 AXIAL0.4R11 AXIAL0.4R12 AXIAL0.4R13 AXIAL0.4R14 AXIAL0.4R15 AXIAL0.4R16AXIAL0.4R17 AXIAL0.4R18 AXIAL0.4R19 AXIAL0.4R20 AXIAL0.4R21 AXIAL0.4R22 AXIAL0.4R23 AXIAL0.4R2

21、4 AXIAL0.4AXIAL0.4R27 AXIAL0.4R28 AXIAL0.4R29 AXIAL0.4R30 AXIAL0.4R31 AXIAL0.4R32 AXIAL0.4R33 AXIAL0.4R34 AXIAL0.4RP1 VR1S1 RAD1S2 RAD1S3 RAD1S4 RAD1S5 RAD1SB1 RAD1U1TO-220 7815U2DIP8IR2103U3DIP8MC33039V1TO-18V2TO-18V3TO-18V4TO-18V5TO-18V6TO-18VD1 DIODE0.4VD2 DIODE0.4VD3 DIODE0.4VD4 DIODE0.4VD5 DIOD

22、E0.4VD6 DIODE0.4VD7 DIODE0.4VD8 DIODE0.4VD9 DIODE0.4VD10 DIODE0.4VD11 DIODE0.4VD12 DIODE0.4VD14 DIODE0.4VS1 XTAL1(+15C2-1U1-3(ABC6-21R5-1VD12-K (ATC6-2R6-1(BBC6-20R13-2 VD11-K (C6-1 R14-2 (CBC6-19 R15-2 VD10-K (CTC6-24 R32-2 (CU-SE C6-9 (EAC6-11 ( FOUT R24-1 U3-5 ( GNDA-1C1-2 C2-2 C3-2 C6-15 C6-16 C

23、6-22 C7-2 C9-1 C10-2 C11-1 C15-2 C18-2 C19-2J1-5 RP1-2 S2-1 S3-1 S4-1 U1-2 U2-1 U3-7 VD1-A VD4-A VD7-A VD10-A VD11-A VD12-A VS1-1 (JDC5-1 C14-1 C20-1 R11-2 R12-2 R22-2 R23-1 R34-1 V2-3 V4-3 V6-3 ( NetA_4 A-4C11-2 ( NetA_8 A-8R18-1 VD6-K ( NetB_4C19-1(NetB_8 B-8R33-2 VD9-K(NetC6_14 -2C6-14 VD14-K (Ne

24、tC8_2 C8-2R10-2R12-1(NetC13_1 C13-1R17-2 VD8-K(NetC15_1 C15-1R26-1(NetR4_2 C1-1R4-2U1-1(NetR5_2 R5-2U2-2(NetR6_2 R6-2U2-3(NetR10_1 C8-1R10-1R11-1(NetR13_1 A-2R13-1(NetR14_1 A-3R14-1(NetR15_1 B-2R15-1(NetR16_1 R16-1R20-1V3-1VD5-A(NetR17_1 R17-1R21-2V5-1VD8-A(NetR18_2 R18-2R22-1V4-1VD6-A(NetR19_1 R19-1R23-2V2-1VD3-A(NetR24_2 C6-12C16-2R24-2R27-1S1-1(NetR28_1 -1R28-1(NetR29_1 R29-1S5-1(NetR31_2 R31-2 VS1-2(Ne