[发明专利]一种直流电机智能调速系统

说明书

技术领域

本发明涉及直流电机调速设备技术领域,具体地说是一种直流电机智能调速系统。

背景技术

电动机作为最主要的机电能量转换装置，其应用范围已遍及国民经济的各个领域和人 们的日常生活，无论是在工农业生产、交通运输、国防、航空航天、医疗卫生、商务和办 公设备中，还是在日常生活的家用电器和消费电子产品(如电冰箱、空调、DVD等)中， 都大量使用着各种各样的电动机。直流电机具有启动性能好、调速方便、控制灵活等特点， 已广泛地应用于工业、民用等多种场合。直流电机转速的测量与控制，一直是人们研究的 重点。

直流电机的调速控制一般都采用调速器进行调速，调速器的价格比较昂贵，而且控制 输出的PWM波精度较低；调速器和直流电机驱动模块共用电源模块，相互之间会差生干扰 滤波，不利于准确控制。

发明内容

本发明针对上述存在的问题，提供一种采用单片机控制、灵活性高、单片机和驱动模 块之间互不干扰、控制精度高的直流电机智能控制系统。

本发明为实现上述目的，采取以下技术方案予以实现：

一种直流电机智能调速系统，包括单片机、实时显示直流电机转速的显 示模块、控制直流电机执行动作的按键模块、驱动直流电机的驱动模块、直流 电机、电源模块、检测直流电机转速的霍尔传感器和提供系统时钟信号的时钟 电路，所述的单片机分别与显示模块、按键模块、霍尔传感器和时钟电路进行 电连接，所述的霍尔传感器安装在直流电机的转轴上，所述的单片机还通过光 耦隔离模块与驱动模块电连接；所述的电源模块包括为单片机单独供电的第一 供电单元和为直流电机、驱动模块供电的第二供电单元。

优选地，所述的单片机的型号为STC90C58AD，内置有若干个定时器。

优选地，所述的按键模块包括LED指示灯和与单片机电连接的按键开关， 所述的按键开关包括启停按键、正反转按键、加速按键和减速按键。

优选地，所述的第一供电单元为5V直流电源，设有LED电源指示灯和若 干个滤波电容。

优选地，所述的第二供电单元输出12V直流电压为直流电机供电，第二供 电单元还通过7805三端稳压集成电路将12V直流电压转换成为驱动模块供电 的5V直流电压。

优选地，所述的第二供电单元还设有LED电源指示灯，7805三段稳压集 成电路并联有若干个滤波电容。

本发明还公布了该系统的控制方法，包括以下控制步骤：

S1、系统进行初始化，设定单片机定时器参数：定时器T0的定时中断时 长t₀，中断次数为a，最大计数次数为a_max；定时器T1定时中断时长为t₁，计 数标数为b，最大计数标数为b_max，计数标数初始值为b₀，周期T＝t₁×b_max；

S2、按下按键模块的启停按键，单片机的定时器T1启动，通过定时中断 的方式产生PWM波，PWM波的占空比η＝b×t₁÷T×100％，直流电机的输入电压为 第二供电单元的输入电压U₀与PWM波占空比η的乘积，即U＝U₀×η；

S3、同时，单片机的定时器T0启动，在总时长t₀×a内获取霍尔传感器外 中断脉冲信号次数，通过定时中断对脉冲信号次数进行分解计算，得出直流电 机的转速，并实时更新到显示模块显示输出；

S4-1、正反转按键初次按下，单片机输出电平控制驱动模块驱动直流电 机正转；再次按下正反转按键，单片机输出电平控制驱动模块驱动直流电机反 转；

S4-2、加速按键每按下一次，定时器T1参数更新，计数标数b产生相应 的增量，PWM的占空比η增大，相应地直流电机的输入电压U增大，直流电机 加速；

S4-3、减速按键每按下一次，定时器T1参数更新，计数标数b产生相应 的减量，PWM的占空比η减小，相应地直流电机的输入电压U减小，直流电机 减速。

优选地，所述的步骤S2为周期循环步骤，当计数标数b达到最大值b_max时， b将重置为零。

优选地，所述的步骤S3为周期循环步骤，当计数次数a达到最大值a_max时， a将重置为零。