《微电机传动doc.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微电机传动doc.doc（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、微型电机传动课程设计专 业： 电气工程及其自动化 设计题目： 直流电动机检测控制系统设计 班级： 学生姓名：学号 指导教师： 高纯斌 分院院长： 许建平 教研室主任： 高纯斌 电气工程学院课程设计任务书 1.设计内容1简单原理图设计学生掌握微型电机使用原理、模拟电路、数字电路设计概念，熟悉数字元件基本使用方法，熟悉电路原理图的设计过程。2基本电路的制作按照要求完成基于NE555、LM358、74HC40103、74HC4046、ULN2003、对管等元器件的基本电路制作，调试。3总体电路设计、制作。按要求完成直流电机驱动电路、直流电机转速检测电路的搭接，并调试成功。2.设计任务及要求1认真完成
2、电路图的设计。2要求完成基本电路的制作，并调试成功；完成系统电路设计，实现一定功能，并充分发挥元器件的功能。3报告打印，3千字左右，报告按照设计过程来进行书写，并完成电路板一套。3.参考资料1.数字电路设计2.模拟电路3.NE555手册4.LM358手册5.74HC4046手册6.74HC40103手册7.ULN2003手册4.设计进度（2011年8月15日至8月26日） 时间设计内容15、16日布置设计任务、查阅资料27、18日学习数字电路基础知识19日搭接电路22日24日组装、调试电路25日整理论文26日设计答辩5.答疑时间及地点新实验楼321，全天答疑目录课程设计任务书2第1章 绪 论4
3、第二章52.1微电机结52.2微电机的应用领域62.2.1、运动机械62.2.2、音像设备62.2.3、自动化设备6第三章73.1步进电机73.1.1步进电机的工作原理73.1.2感应子式步进电机73.2模拟电路和数字电路8第四章 模拟电路和数字电路104.1概念104.2数字元件基本使用方法10第五章课程设计总结11参考资料：12评语及成绩13第1章 绪 论 微型电动机(small and special electrical machine)体积、容量较小，输 出功率一般在数百瓦以下的电机和用途、性能及环境条件要求特殊的电 机。全称微型特种电机，简称微电机。常用于控制系统中，实现机电信号或
4、能量的检测、解算、放大、执行或转换等功能，或用于传动机械负载，也可作为设备的交、直流电源。这次设计的主要内容就是完成步进 电机的驱动电路和步进电机转速检测电路的搭接并调试成功。微电机门类繁多，大体可分为直流电动机、交流电动机、自态角电动机、步进电动机、旋转变压器、轴角编码器、交直流两用电动机、测速发电机、感应同步器、直线电机、压电电动机、电机机组、其他特种电机等13大类。第二章 2.1微电机结微电机在结构上大体上可分为三类：（1）电磁式。基本组成与普通电机相似，包括定子、转子、电枢绕组、电刷等部件，但结构格外紧凑。 （2）组合式。常见的有两种：上述各种微电机的组合；微电机于电子线路的组合。例如
5、直流电动机与传感器的组合，X 方向与Y 方向直线电动 机的组合等。 （3）非电磁式。外形结构与电磁式一样，如旋转类产品作成圆柱形，直线类产品作成方形，但内部结构因其工作原理不同而差别很大。各类微型电动机的性能差别很大，其性能参数难以统一阐明。一般说来，用于驱动机械的侧重于运行及起动时的力能指标；作电源用的要考虑输出功率、波形和稳定性；控制用微电机则偏重于静态和动态的特性参数。前两类电机的特性参数与普通电机相似。唯控制用微电机有其独特的特性参数。（1）工作特性。常用输出量与输入量，或一个输出量与另一个输出量之间的关系来表示。从控制要求来说，静态特性曲线应连续、光滑，没有突变；动态特性常用频率曲线
6、或响应曲线来表示。频率曲线应平稳，无突跳振荡点；响应曲线应快速收敛。（2）灵敏度。对应于单位输入信号的输出量的大小。一般常用比力矩、比电动势、放大系数等表示。（3）精度。一定输入条件下，输出信号的实际值与理论值的差值代表微电机的精度，常用误差大小表示。（4）阻抗或电阻。在系统中，微电机的输入、输出阻抗应分别与相应电路匹配，保证系统的运行性能及精度。（5）可靠性。不仅是控制用微电机的特殊要求，驱动微电机和电源微电机也有此要求。常用使用寿命、失效率、可靠度和平均无故障时间等参数表征微电机的运行。2.2微电机的应用领域微电机主要应用于三个领域：2.2.1、运动机械无特殊控制要求的驱动场合作为运动机械
7、负载的动力源；2.2.2、音像设备例如，在盒式录像机中，微特电机既是磁鼓组件的关键元件，又是其主导轴驱动、收供带和磁带盒的自动装载以及磁带张力控制的重要元件。2.2.3、自动化设备办公自动化设备、计算机外部设备和工业自动化设备。如磁盘驱动器、复印机、数控机床、机器人等都应用了微电机。第三章3.1步进电机3.1.1步进电机的工作原理虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。步进电机是将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱
8、动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为 “步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为 100%)的特点，广泛应用于各种开环控制。 现在比较常用的步进电机包 括反应式步进电机（VR）、永磁式步进电机（PM）、混合式步进电机 （HB）和单相式步进电机等。3.1.2感应子式步进电机三相反应式步进电机： 1结构：电机转子均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁绕阻，
9、其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。0、1/3 、2/3 ,（相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以表示），即A 与齿1 相对齐，B 与齿2 向右错开1/3 ，C 与齿3 向右错开2/3 ，A 与齿5 相对齐，（A就是A，齿5 就是齿1） 2旋转：如 A 相通电，B，C 相不通电时，由于磁场作用，齿 1 与 A 对齐，（转子不受任何力以下均同）。如B 相通电，A，C 相不通电时， 齿 2 应与 B 对齐，此时转子向右移过 1/3 ，此时齿3 与 C 偏移为 1/3 ，齿4 与A 偏移（-1/3 ）=2/3 。如C 相通电，A，B 相不通电， 齿3 应与C 对齐，此时转子又向右移过1/3 ，此时齿4
10、与A 偏移为1/3 对齐。如A 相通电，B,C 相不通电，齿4 与A 对齐，转自又向右已过 1/3 这样经过A、B、C、A 分别通电状态，齿4（即齿1 前一齿）移到 A 相，电机转子向右转过一个齿距，如果不断地按 A，B，C，A通 电，电机就每步（每脉冲）1/3 ,向右旋转。如按 A，C，B，A通 电，电机就反转。由此可见：电机的位置和速度由导电次数（脉冲数）和频率成一一对应关系。而方向由导电顺序决定。不过，出于对力矩、 平稳、噪音及减少角度等方面考虑。往往采用 A-AB-B-BCC-CA-A 这 种导电状态，这样将原来每步1/3 改变为1/6 。甚至于通过二相电流3力矩：电机一旦通电，在定转
11、子间将产生磁场（磁通量 ）当转子与定子错开 一定角度产生力F与（d/d）成正比，力矩=力*半径，力矩与电机有效体积*安匝数*磁密成正比（只考虑线性状态）。因此，电机有效体积越大，励磁安匝数越大，定转子间气隙越小，电机力矩越大，反之亦然。感应子式步进电机与传统的反应式步进电机相比，结构上转子加有永磁体，以提供软磁材料的工作点，而定子激磁只需提供变化的磁场而不必 提供磁材料工作点的耗能，因此该电机效率高，电流小，发热低。因永磁体的存在，该电机具有较强的反电势，其自身阻尼作用比较好，使其 在运转过程中比较平稳、噪音低、低频振动小。 感应子式步进电机某种程度上可以看作是低速同步电机。一个四相电机可以作
12、四相运行，也可以作二相运行。（必须采用双极电压驱动），而反应式电机则不能如此。一个二相电机的内部绕组与四相电机完全一致，小功率电机一般直接接为二相，而功率大一点的电机，为了方便使用，灵活改变电机的动态特点，往往将其外部接线为八根引线（四相），这样使用时，既可以作四相电机使用，可以作二相电机绕组串联或并联使用。3.2模拟电路和数字电路模拟电路：处理模拟信号的电路。 数字电路：处理数字信号的电路。 数字电路特点： (1) 电路中工作的半导体管多数工作在开关状态。(2) 研究对象是电路的输入与输出之间的逻辑关系，分析工具是逻辑代数，表达电路的功能主要用真值表，逻辑函数表达式及波形图等。数字电路的发展
13、：与器件的改进密切相关，集成电路的出现促进了数字电路的发展。数字电路的应用：范围广泛，国民经济许多部门中都将大量应用数字电路。3.3数字元件基本使用方法NE555 为8 脚时基集成电路，各脚主要功能1 地 GND 2 触发3 输出 4 复位 5 控制电压 6 门限(阈值） 7 放电 8 电 源电压Vcc 应用十分广泛，可装如下几种电路：1.单稳类电路 作用：定延时，消抖动，分（倍）频，脉冲输出，速率检测等2.双稳类电路 作用：比较器，锁存器，反相器，方波输出及整形等。3.无稳类电路 作用：方波输出 ，电源变换，音响报警，玩具，电控测量，定时等。 LM358的特点: .内部频率补偿 . 低输入偏
14、流 . 低输入失调电压和失调电流 . 共模输入电压范围宽，包括接地 . 差模输入电压范围宽，等于电源电压范围 . 直流电压增益高(约100dB) . 单位增益频带宽(约1MHz) . 电源电压范围宽：单电源(330V)； . 双电源(1.5 一15V) . 低功耗电流，适合于电池供电 . 输出电压摆幅大(0 至Vcc-1.5V) 74LS04是6非门(反相器)他的工作电压5V，他的内部含有6个coms反相器，74LS04的作用就是反相把1变成0 第四章 模拟电路和数字电路4.1概念模拟电路：处理模拟信号的电路。数字电路：处理数字信号的电路。数字电路特点： (1) 电路中工作的半导体管多数工作在开关状态。(2) 研究对象是电路的输入与输出之间的逻辑关系，分析工具是逻辑代数，表达电路的功能主要用真值表，逻辑函数表达式及波形图等。 数字电路的发展：与器件的改进密切相关，集成电路的出现促进了数字电路的发展。 数字电路的应用：范围广泛，国民经济许多部门中都将大量应用数字电路。 各种逻辑门电路是组成数字电路的基本单元 4.2数字元件基本使用方法 NE555 为8 脚时基集成电路， 各脚主要功能1 地 GND 2 触发3 输出 4
