直流電動機轉(zhuǎn)速的自動控制電路設(shè)計

如何用計算機的新方法來控制調(diào)整直流電動機的轉(zhuǎn)速的問題是現(xiàn)在工業(yè)控制中急需應(yīng)用的問題。本文從器件原理入手，著重從硬件電路著手，設(shè)計出了應(yīng)用INTEL公司的8051單片機和DAC0832芯片以及霍爾IC傳感器的電路來進行直流電動機的轉(zhuǎn)速測量和調(diào)整電路。
關(guān)鍵詞?? 單片機?? 霍爾IC傳感器? DAC0832?? 直流電動機?? 轉(zhuǎn)速? 流程圖
A/D 和D/A轉(zhuǎn)換器

通常在工業(yè)上控制直流電動機轉(zhuǎn)速的方法常用調(diào)壓線圈來改變直流電動機線圈兩端的電壓來調(diào)整轉(zhuǎn)速，但問題是速度調(diào)整不精確而且也不穩(wěn)定，調(diào)壓線圈也經(jīng)常發(fā)生短路燒毀等故障現(xiàn)象，容易受外界因素的影響。如果我們采用單片機來進行自動控制直流電動機的轉(zhuǎn)速，既可以避免以上缺點，又可以減少設(shè)備費用和人力等等。下面從以下幾方面來闡述自動控制電路設(shè)計原理。
一、電動機轉(zhuǎn)速的測量原理
轉(zhuǎn)速是工業(yè)上常用的一個參數(shù)。電動機的轉(zhuǎn)速常以每秒或分鐘的圈數(shù)來表示，有時也用角速度表示瞬時速度。轉(zhuǎn)速的測定方法很多，常用的一種測量方法是用霍爾IC器件。
霍爾IC器件是由半導(dǎo)體材料制成的一種薄片。在半導(dǎo)體薄片相對的兩側(cè)通以控制電流，在薄片垂直方向加以磁場，則在半導(dǎo)體兩端會產(chǎn)生一電動勢，其大小與控制電流和磁場的乘積成正比，這就是霍爾效應(yīng)。若控制電流保持不變，則霍爾IC器件感應(yīng)電壓將隨外界的磁場強度而變化。將一塊永久磁鋼固定在電動機轉(zhuǎn)軸上轉(zhuǎn)盤的邊沿，轉(zhuǎn)盤隨被測軸旋轉(zhuǎn)，磁鋼也將跟著同步旋轉(zhuǎn)。在轉(zhuǎn)盤附近安裝一個3000系列的霍爾IC器件，當(dāng)轉(zhuǎn)盤隨軸旋轉(zhuǎn)時，霍爾IC器件受磁鋼所產(chǎn)生的磁場影響，輸出脈沖信號，其頻率f和轉(zhuǎn)速n成正比，只要測量出脈沖的周期T或頻率f即可計算出電動機的轉(zhuǎn)速n。根據(jù)電動機的工作情況和它的轉(zhuǎn)速特性，選用美國SPRAGUE公司生產(chǎn)的3000系列霍爾IC開關(guān)傳感器，它內(nèi)部含有穩(wěn)壓電路、霍爾電動勢發(fā)生器、放大器、施密特觸發(fā)器和集電極開路輸出電路，具有工作范圍寬（包括頻率響應(yīng)寬和動態(tài)范圍大等）、可靠性高、外圍電路簡單、輸出電平可與各種數(shù)字電路兼容等特點。
直流電動機的轉(zhuǎn)速與加于電動機線圈兩端的電壓大小有關(guān)。用DAC0832芯片控制輸出到直流電動機的電壓的方法來控制電動機的轉(zhuǎn)速。當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速小于設(shè)定值時，DAC0832芯片的輸出電壓增大；當(dāng)大于設(shè)定值時，則DAC0832芯片輸出電壓減小，從而使電動機設(shè)定的速度恒速旋轉(zhuǎn)。
DAC0832芯片是一塊數(shù)模轉(zhuǎn)換器。其基本原理是按二進制各位代碼的數(shù)值，將每一位二進制數(shù)字量按其“權(quán)”換成相應(yīng)的模擬器，然后對各位數(shù)字量轉(zhuǎn)換后的模擬量進行疊加。其和就是與被轉(zhuǎn)換的二進制數(shù)據(jù)成正比的模擬量。