PIC微控制器為有刷直流電機控制提供了2種經(jīng)濟有效的方法

在控制有刷直流電機的速度時，使用PIC微控制器有兩種經(jīng)濟有效的方法：光學編碼器和反電動勢。工業(yè)運動控制器通過微控制器和速度算法為旋轉(zhuǎn)機器提供精確的速度和精度。從電動車窗到臺式電動機械臂的各種機電一體化應用需要電機控制。市場上有各種直流電機，有刷直流電機需要不太復雜的電子控制裝置來運行。在控制有刷直流電機的速度時，使用PIC微控制器有兩種經(jīng)濟有效的方法：光學編碼器和反電動勢。

有刷直流電機結(jié)構(gòu)

有刷直流電動機是使用換向的電動旋轉(zhuǎn)機器，或者是通過機電部件的各個繞組切換直流電流的方法。執(zhí)行換向的內(nèi)部物理部件是換向器。換向器是一個圓柱體，包裹著多個金屬接觸段，連接在旋轉(zhuǎn)電機的電樞上。刷子或軟碳基電觸點接觸換向器。電樞上的繞組連接到換向器的多個金屬接觸段。通過光學編碼器和PIC單片機可以輕松測量有刷直流電機的速度。

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使用光學編碼器測量電機速度

光學編碼器和PIC單片機提供了一種測量有刷直流電機速度的簡單方法。為實現(xiàn)此速度測量功能，PIC單片機的捕捉比較(CCP)和脈沖寬度調(diào)制(PWM)模塊可用于操作有刷直流電機。光學編碼器或中斷器向開槽盤提供高速數(shù)字信號(脈沖)，允許光線通過它。開槽盤安裝在有刷直流電機的軸上。PIC單片機的Timer1模塊將測量光編碼器的串行脈沖反饋。使用此串行數(shù)字信號，有刷直流電機的速度通過測量光學編碼器脈沖之間的時間來確定。

通過將示波器連接到光學編碼器的輸出信號引腳，可以查看這些脈沖。

這是使用PICDEM機電一體化開發(fā)板查看光學編碼器產(chǎn)生的數(shù)字信號的實驗室設置。

示波器測量設置顯示光學編碼器傳感器產(chǎn)生以下串行脈沖。

除了提供跳線，接線和電路原理圖以及編程器外，PICDEM機電一體化開發(fā)板套件還包含九個動手實驗室的軟件。該軟件使用匯編語言代碼編寫，可以使用Microchip的MPLAB-X IDE工具輕松修改。光學編碼器實驗室的匯編代碼非常廣泛并且評論很好。以下匯編代碼子程序操作有刷直流電機。有刷直流電機由功率MOSFET半橋電路和兩個內(nèi)部定時信號模塊操作。

由于電機的機械結(jié)構(gòu)和未調(diào)節(jié)的電壓，反電動勢通常不如光學編碼器反饋精確。然而，在許多非關鍵應用中，精度在速度測量中不必非常精確。反電動勢比其他速度反饋機制更具成本效益，因為由電阻器和電容器組成的部件數(shù)量較少。電阻器和電容器組成一個低通濾波器，可以減小有刷直流電機換向器產(chǎn)生的小電壓瞬變或電噪聲。消除這種電瞬態(tài)對于微控制器進行的速度測量至關重要。PICDEM機電一體化開發(fā)板上的電位計提供輸入控制，用于調(diào)節(jié)有刷直流電機的速度。通過PIC16F917微控制器的PWM模塊實現(xiàn)平滑的線性速度提升。功率MOSFET半橋驅(qū)動器電路使用PIC單片機的PWM模塊高效且有效地操作有刷直流電機。

反電動勢法

另一種速度測量和控制有刷直流電動機的方法是反電動勢(EMF)。通過機械地轉(zhuǎn)動有刷直流電動機的軸來完成發(fā)電機操作。在有刷直流電機的引線上存在小電壓。當有刷直流電機運行且輸出電壓短時間消除時，慣性產(chǎn)生的電壓將與其速度成比例。該電壓是反電動勢。

在觀察電動機速度控制操作時，沒有明顯的差異。比較兩個信號波形，光學編碼器方法提供了一種清潔的方法來測量有刷直流電機的速度。有關有刷直流電機，參考設計和開發(fā)套件的更多信息，請訪問Microchip的電機控制和驅(qū)動器網(wǎng)站

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