正文 單片機控製的PWM直流電機調速係統的設計(3 / 3)

第三步就是調節counter值,或增大或減小。當counter值增大時,PWM脈衝寬度會隨之變寬,如果counter值變小,PWM脈衝寬度也會逐漸變窄。但無論counter值如何改變,周期值由於是固定的程序設計值所以不變。以上就是本文設計的依靠定頻調寬來發出PWM信號的方法。

三、直流電機部分驅動模塊設計

直流電機部分的驅動模塊設計主要采用了與係統相匹配的L298驅動芯片。單片機在進行PWM信號輸出時,它的電壓值一般都會偏小,這種電壓值不足以帶動直流電機工作,所以就要選擇L298驅動芯片包括邏輯器件等驅動模塊輔助直流電機運行,從而將PWM信號電壓值進一步放大。按照PWM信號的周期屬性來說,L298驅動芯片的工作模式要分為兩種,雙極性模式與單極性模式。其中,單極性模式表示在PWM信號發生周期內,直流電機兩側的電壓值會出現同極性現象,比如說正極性電壓;反觀,如果直流電機兩側的電壓值是相異的,也就是兩端一側為正極性電壓、一側為負極性電壓,那麼它就被稱為L298驅動芯片的雙極性工作模式。在本文中所設計的是單極性工作模式,在直流電機的係統電路中,P3端口引腳在與L298驅動芯片連接時,驅動芯片就會通過單片機向P3端口引腳按照程序標準輸出PWM脈衝信號,從而為直流電機調速。但在此時直流電機的運轉是反向的,而且通過P1和P2引腳的電平也會對直流電機的運轉方向產生影響,如果不對L298驅動芯片進行保護,那麼就很有可能造成電壓過高而燒壞芯片的可能。所以本文中為L298驅動芯片設計了一個引入式的電壓比較器芯片。該比較器芯片的主要設計結構包括了單獨的同相電壓輸入端,兩個電壓輸入端和獨立的反向電壓輸入端。本文將該比較器芯片按照同相的順序接入一個可變電阻輸入端,並且同時連接到VCC,那麼當L298驅動芯片出現內部電壓過高情況時,P1和P2引腳就會自動檢測直流電機的電阻值與電壓值,並調節電機兩側輸出低電平信號,從而強製性停止L298芯片運行,這樣就硬性的保護了L29u驅動芯片,使其能夠始終保持在標準規定的電壓範圍內工作。

L298驅動芯片有兩個輸入端口,它們與直流電機的端口包括電壓比較器芯片的輸出端是相互聯係的。當電壓比較器芯片在輸出低電平信號時,直流電機兩側就會輸出高電平信號。而L298驅動芯片在日常工作時,如果選擇1.5Ω且額定功率為10W的電阻來保護直流電機的運行,那麼該電阻不但能夠限製過大電流經過直流電機,還能避免L298內部工作時出現高壓,起到了雙重保護的作用。

四、總結

利用單片機讓直流電機產生PWM信號,並且將PWM信號輸入到L298驅動芯片中就可以對直流電機的增速、減速、方向與啟動關閉進行任意控製,是一種模擬電子技術與數字電子技術的完美融合。它不但起到了為直流電機精準調速的作用,也真正的降低了對電力能源的消耗,實現了基於單片機的PWM調速係統在直流電機中的應用價值,值得借鑒和推廣。

參考文獻:

[1]楊雄.51單片機的PWM直流電機調速係統分析[J].數字技術與應用,2014(4):26-26.

[2]王名傑.基於單片機STC90C58AD的雙閉環直流調速係統[J].荊楚理工學院,2011(7):112-114.

[3]焦玉朋.基於51單片機的PWM直流電機調速係統[D].內蒙古大學,2013.7-18.