直流电机测速

直流电机测速可用于产生固定宽度的脉冲信号，多谐振荡器可用于产生方波信号。在本设计中，NE555被用作方波发生器。（2）达林顿三极管TIP122是一种高电压、高电流功率放大器，由两个普通三极管串联构成。在本设计中，TIP122被用作电机驱动器。（3）槽型光耦是一种将光电转换和隔离电路集成在一起的元器件，常用于隔离高电压和低电压电路。在本设计中，槽型光耦被用作光电脉冲转换电路。（4）174LS00是一种四个二输入与门的集成电路，常用于数字逻辑电路。在本设计中，174LS00被用作门控电路。（5）174LS161是一种四位二进制同步计数器，可实现计数、清零、加法和减法等功能。在本设计中，174LS161被用作计数器电路。六．详细设计（一）方波发生器利用NE555组成方波发生器，产生频率为100Hz的方波信号。将方波信号输入脉宽调整电路，通过改变电路中电容的充放电时间，从而改变脉冲宽度，实现对电机转速的控制。（二）脉宽调整电路脉宽调整电路由NE555和电容组成，通过改变电容的充放电时间，从而改变输出脉冲的宽度。在本设计中，脉宽调整电路被用于控制电机转速。（三）电机驱动电路电机驱动电路由达林顿三极管和开关组成，达林顿三极管放大电流以驱动电机。开关选择双刀双掷开关，使得电路桥式导通，以达到改变电机转向的目的。（四）光电脉冲转换电路光电脉冲转换电路由槽型光耦组成，用来计数电机转速。输出的信号通过脉冲整形后输入计数器电路。（五）门控电路门控电路由174LS00组成，用于控制计数器电路的启动和停止。（六）计数器电路计数器电路分为60秒计时器和转速计数器两部分。60秒计时器用于计时，当计时器计满60秒后，停止计数器电路的计数。转速计数器用于计数电机的转速，每计到一个脉冲信号，计数器加1。最后，将计数器的值转换成电机的转速，并显示在数码管上。七．测试结果经过实验，本设计能够准确测量直流电机的转速，并实现对电机转速的控制。同时，扩展要求中的光耦脉冲计数和相位判别电路也能够正常工作，能够识别电机的转向，并由LED显示转向的正反。八．结论本设计成功地实现了对直流电机的测速和调速，并能够识别电机的转向。在设计过程中，合理选择元器件，严格按照设计要求进行电路设计和调试，以确保电路的正常工作。通过实验测试，证明了本设计的可行性和正确性。NE555是一款常用于信号产生、变换、控制和检测的集成电路，可用于调整脉冲的宽度，多谐振荡器也可用于提供方波信号。其内部电路方框图如右图所示，包含两个电压比较器、一个基本RS触发器和一个放电开关管T。比较器的参考电压由三只5KΩ的电阻器构成分压，分别使高电平比较器A1同相比较端和低电平比较器A2的反相输入端的参考电平为2/3VCC和1/3VCC。A1和A2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号输入并超过2/3VCC时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电，开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于1/3VCC时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电，开关管截止。RD是复位端，当其为高电平时，555输出低电平。平时该端开路或接VCC。Vc是控制电压端（5脚），平时输出2/3VCC作为比较器A1的参考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制。在不接外加电压时，通常接一个0.01uf的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。NE555还可构成单稳态触发器，如右图所示。由555定时器和外接定时元件R、C构成，D为钳位二极管，稳态时555电路输入端处于电源电平，内部放电开关管T导通，输出端Vo输出低电平。当有一个外部负脉冲触发信号加到Vi端，并使2端电位瞬时低于1/3VCC，低电平比较器动作，单稳态电路即开始一个稳态过程，电容C开始充电，Vc按指数规律增长。当Vc充电到2/3VCC时，高电平比较器动作，比较器A1翻转，输出Vo从高电平返回低电平，放电开关管T重新导通，电容C上的电荷很快经放电开关管放电，暂态结束，恢复稳定，为下个触发脉冲的来到作好准备。暂稳态的持续时间Tw（即为延时时间）决定于外接元件R、C的大小，Tw=1.1RC。通过改变R、C的大小，可使延时时间在几个微秒和几十分钟之间变化。当这种单稳态电路作为计时器时，可直接驱动小型继电器，并可采用复位端接地的方法来终止暂态，重新计时。此外需用一个续流二极管与继电器线圈并接，以防继电器线圈反电势损坏内部功率管。由NE555组成的多谐振荡器输出的方波信号经过一个脉宽调整电路，用来控制电机的转速。该电路由NE555、电位器、电容和电阻组成。NE555的3脚输出方波信号，经过电容C和电阻R，形成一个RC积分电路，输出一个电压信号VC，该信号经过电位器调节后，再经过比较器，控制NE555的2脚，从而改变输出方波的占空比，实现脉宽的调整。该电路的原理和参数计算公式与多谐振荡器相同。3.驱动电路驱动电路由MOSFET、光电耦合器和电阻组成。光电耦合器监测电机的转速，当输出脉冲到达一定次数时，控制MOSFET的通断，从而控制电机的转速。该电路的原理是利用光电耦合器的光感应原理，当光路被阻断时，输出电流中断，控制MOSFET的通断，实现对电机转速的控制。4.电机控制电路电机控制电路由电机、电容和电阻组成。电机的转速受到驱动电路的控制，当驱动电路输出的脉冲到达一定次数时，电机停止转动。该电路的原理是利用电容的充放电过程控制电机的转动，当电容充满电后，输出一个高电平信号，使电机停止转动。以上是系统各部分电路的工作原理和参数计算公式，可以根据实际需要进行调整和优化。本电路采用NE555单稳态触发器，通过调节滑动变阻器R3的阻值，可以改变脉冲宽度，从而实现对直流电机转速的控制。根据触发器的性质，输出脉冲宽度tw等于暂稳态的持续时间，而暂稳态的持续时间取决于外接电阻R和电容C的大小。利用上式，可以计算出相应的电阻电容值。在本实验中，要对100Hz的脉冲进行脉宽调整，可令C3=1μF，对应的电阻R3≤6kΩ即可。在试验中，电阻R3为一个型号为103的电位器，可根据直流电机的转动情况来适当地增加或减少脉宽。驱动控制电路采用达林顿三极管驱动，信号通过达林顿三极管，在集电极输出，电流被放大带动直流电机运转。利用双刀双掷开关来控制电机的转向。光电脉冲转换电路在直流电机的转子上接一个小纸片，以实现每当电机转动一圈时，遮挡一次光耦的接收端，使得光耦输出产生高电平，加之未被遮挡时产生的负脉冲，整个电路的输出实现了电机转动一周光耦输出一次正脉冲，其余为负脉冲。通过计时电路计60秒，可以实现记录每分钟内产生正脉冲次数反映电机转速。光耦输出后需要进行脉冲整形，此处采用了非门整形。计数器电路分为两部分，计数器部分由两片74LS161及与非门组成，锁存器由与非门及74LS20组成。当两计数器共同计到60秒时，产生一个低的信号给锁存器，实现到60秒及时停止功能。计数器时钟接到数电实验箱上的1HZ脉冲信号上，以实现一秒一个信号，按秒计时。由于74LS161芯片是十六进制的，而我们需要十进制，因此需要将每个数位上计数到10，即当计数到1010时，Q2和Q4提供一个信号，经过与非门取反后送到1管脚，实现芯片清零，并同时给高位芯片2管脚一个信号，实现计数加1。电机转速计数器由三片74LS161及74LS00组成，方法与上述类似。输入由经过非门整形的光耦输出信号提供。计数器部分的总电路图如下：在系统调试方面，我们需要按照一定的顺序进行调试，并进行具体说明。实验结果及实际连线图可以用于验证我们的电路设计是否正确。在附录中，NE555芯片的引脚图及功能表如下：Pin1（接地）：连接到电路共同接地。Pin2（触发点）：触发NE555启动时间周期，触发信号上缘电压须大于2/3VCC，下缘须低于1/3VCC。Pin3（输出）：当时间周期开始，输出脚位移至比电源电压少1.7伏的高电位，周期结束后输出回到O伏左右的低电位。Pin4（重置）：一个低逻辑电位送至这个脚位时会重置定时器和使输出回到一个低电位。Pin5（控制）：准许由外部电压改变触发和闸限电压。Pin6（重置锁定）：重置锁定并使输出呈低态。Pin7（放电）：和主要的输出接脚有相同的电流输出能力，当输出为ON时为LOW，对地为低阻抗，当输出为OFF时为HIGH，对地为高阻抗。Pin8（V+）：555个计时器IC的正电源电压端，供应电压的范围是+4.5伏特(最小值)至+16伏特(最大值)。多谐振荡器的定时电路由电阻R1、R2