电子课程设计电机定时调速器

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1、电子课程设计电机定时调速器一、激光三角法测三维表面综述24/24目录一、总体设计要求2二、自主设计部分3一、设计原理3二、电路设计3三、元器件清单3三、实际电路部分3一、AltiumDesigner原理图3二、PCB图3三、元件清单3四、课程设计总结3五、参考文献324/24一、总体设计要求一、设计目的通过本设计过程，掌握模拟电子电路设计中，关于直流电动机调速原理，并掌握数字电子电路中关于定时器、PWM发生器、计数器等环节电路的设计。二、设计任务实现一种模仿全自动洗衣机主轴电机运转的控制器。1.基本设计要求①通过对直流电机

2、的正反转控制，实现模仿全自动洗衣机运行模式，即实现“正转”→“停止”→“反转”→“停止”→…的运动过程；②“正转”→“停止”→“反转”→“停止”各阶段运行时间控制为6±1秒的范围内。2.扩展设计要求①电机的转速可调，利用电位器实现PWM或电压调节；②实现对直流电机的“延时启动”和“定时关闭”；③延时启动和定时关闭的预置时间均可调。三、设计原理分别用两个定时器给出电机延时启动和定时关闭的控制信号。再使用振荡器产生秒脉冲信号，通过二进制计数器产生相应的转动和方向逻辑关系。电机的转速采用PWM控制方式，电机的方向用继电器进行换向

3、，逻辑图如图1-1所示。图1-124/24二、自主设计部分一、设计原理根据已知设计原理及本身掌握的一些数字电路基础，对整体逻辑进行了一些小的改动，使方向信号即为转动信号，当有方向信号时，电机转动，否则电机不转动，具体逻辑如图2-1所示。与门秒脉冲发生器计数器与门定时器（启动）方向信号与门定时器（关闭）直流电动机双刀双掷继电器换向PWM发生器图2-1二、电路设计1.由555构成的占空比可调的PWM发生器电路[1]利用CMOS定时器（亦称时基电路）ICM7555，组成占空比可调的脉冲发生器，由定时器构成矩形波发生器电路图如图2

4、-2所示(令R2x=R2+R1)。24/24图2-2其主要特点是占空比与振荡频率之间彼此独立，互不影响，且占空比调节范围宽。先利用隔离二极管VD1、VD2把定时器电容C1的充、放电回路分开。充电回路为：UDD→R1→VD1→C1→Uss，放电回路：C1→VD2→R2→ICM7555内部放电管→Uss。一次，它能在很宽的频率范围内调节占空比而不影响振荡频率。计算占空比和振荡频率的公式分别为将图中的电位器滑动触头旋至a端时，R1=2.2KΩ,R2x=12.2KΩ,代入式中得到D≈15.3%。同理，当滑动触头旋到b端时，D≈84

5、.7%。因此，该电路的占空比调节范围是（15.3%，84.7%），而振荡频率始终保持1KHZ不变。仿真原理图如图2-3所示，仿真结果图如图2-4、图2-5所示，其中图2-4和图2-5分别为R3=7KΩ和R3=2KΩ时的波形情况。24/24图2-3图2-424/24图2-5由图2-4、图2-5可知，当R3变化时，T2-T1发生变化，而电路振荡频率不变，所以输出波形的占空比发生变化，因此，此电路能作为频率为1KHZ的PWM发生器。2．由555构成的秒脉冲发生器电路利用CMOS定时器（亦称时基电路）ICM7555，组成秒脉冲发生

6、器，由定时器构成矩形波发生器电路图如图2-6所示。图2-624/24由R1=48KΩ,R2=48KΩ，C=10μf,可得振荡频率为1HZ，即周期为1S。仿真原理图如图2-7所示，仿真结果图如图2-8所示。图2-724/24图2-8由示图2-8中波器显示可知，输出频率约为1HZ。3．由555构成的定时控制开启和关闭电路利用555构成的定时控制电路如图2-9所示，上下两个输出分别控制开启和关闭。以下半部分定时控制关闭为例，定时长短由R1、C1决定，。因此由于两个滑动变阻器的最大值分别为1MΩ、100KΩ，因此，,。其中R1、R

7、3可根据需要更换。24/24图2-9当R1=200KΩ、R2=50KΩ时的仿真原理图如图2-10所示，仿真结果图如图2-11、图2-12所示。24/24图2-10图2-1124/24如图2-11所示，当R2=50KΩ时，T2=5.47s，计算可得，，因此结果正确。图2-12如图2-12所示，当R1=200KΩ时，T2=21.880s，计算可得，，因此结果正确。4．控制电动机正反转电路根据设计原理，采用继电器使双刀双掷开关换向的方式实现使电机正反转的目的。设计电路如图2-13所示，其中K1为继电器1的触点，当线圈KK1通电时

8、，K1闭合，否则断开，因此，当线圈K1通电，即K1闭合时，电机正转，否则反转。24/24图2-13仿真原理图如图2-14所示，仿真结果图如图2-15、图2-16所示，其中图2-15和图2-16分别为电机正转和反转时的仿真结果。图2-14图2-1524/24图2-165．计数电路计数电路由集成计数器74L