项目二直流电机调速系统设计

1、项目二 直流电机调速系统2022-5-28Mr丨Liang转载请注明出处直流电机调速系统传感器计算机控制电力电子速度霍尔PID算法晶闸管调压数据采集卡控制系统结构桥式整流调速2022-5-28Mr丨Liang转载请注明出处直流电机调速系统流程图霍尔传感器数据采集卡速度、电信号计算机数字采集卡PID、输出量电机执行器由霍耳传感器将电机的速度转换成电信号，经数据采集卡变换成数字量后送到计算机与给定值比较，所得的差值按照一定的规律（通常为PID）运算，然后经数据采集卡输出控制量，供执行器来控制电机的转速和方向。 2022-5-28Mr丨Liang转载请注明出处霍尔传感器u简介u工作原理u分类2022

2、-5-28Mr丨丨Liang转载请注明出处转载请注明出处简介霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是霍尔（A.H.Hall，18551938）于1879年在研究金属的导电机构时发现的。后来发现半导体、导电流体等也有这种效应，而半导体的霍尔效应比金属强得多，利用这现象制成的各种霍尔元件，广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。通过霍尔效应实验测定的霍尔系数，能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。2022-5-28Mr丨Liang转载请注明出处工作原理霍尔电流传感器是根据霍尔

3、原理制成的。它有两种工作方式，即磁平衡式和直式。霍尔电流传感器一般由原边电路、聚磁环、霍尔器件、（次级线圈）和放大电路等组成。直直放式电流传感器（开环式）放式电流传感器（开环式）众所周知，当电流通过一根长导线时，在导线周围将产生一磁场，这一磁场的大小与流过导线的电流成正比，它可以通过磁芯聚集感应到霍尔器件上并使其有一信号输出。这一信号经信号放大器放大后直接输出，一般的额定输出标定为4V。磁平磁平衡式电流传感器（闭环式衡式电流传感器（闭环式）磁平衡式电流传感器也称补偿式传感器，即主回路被测电流Ip在聚磁环处所产生的磁场通过一个次级线圈，电流所产生的磁场进行补偿， 从而使霍尔器件处于检测零磁通的工

4、作状态。磁平衡式电流传感器的具体工作过程为：当主回路有一电流通过时，在导线上产生的磁场被聚磁环聚集并感应到霍尔器件上， 所产生的信号输出用于驱动相应的功率管并使其导通，从而获得一个补偿电流Is。 这一电流再通过多匝绕组产生磁场 ，该磁场与被测电流产生的磁场正好相反，因而补偿了原来的磁场， 使霍尔器件的输出逐渐减小。当与Ip与匝数相乘 所产生的磁场相等时，Is不再增加，这时的霍尔器件起指示零磁通的作用 ，此时可以通过Is来平衡。被测电流的任何变化都会破坏这一平衡。 一旦磁场失去平衡，霍尔器件就有信号输出。经功率放大后，立即就有相应的电流流过次级绕组以对失衡的磁场进行补偿。从磁场失衡到再次平衡，所

5、需的时间理论上不到1s，这是一个动态平衡的过程。2022-5-28Mr丨Liang转载请注明出处分类霍尔传感器分为线型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。 （一）线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成，它输出模拟量。 （二）开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器，斯密特触发器和输出级组成，它输出数字量。2022-5-28Mr丨Liang转载请注明出处P I D 算法在过程控制中，按偏差的在过程控制中，按偏差的比例（比例（P）、积分（）、积分（I）和微分）和微分（D）进行控制的）进行控制的PID控制器控制器（亦称（亦称PID调节器）是应用最为调节器）是应用最为广泛的一种自动

6、控制器。它具广泛的一种自动控制器。它具有原理简单，易于实现，适用有原理简单，易于实现，适用面广，控制参数相互独立，参面广，控制参数相互独立，参数的选定比较简单等优点；而数的选定比较简单等优点；而且在理论上可以证明，对于过且在理论上可以证明，对于过程控制的典型对象程控制的典型对象“一阶滞一阶滞后后+纯滞后纯滞后”与与“二阶滞后二阶滞后+纯纯滞后滞后”的控制对象，的控制对象，PID控制器控制器是一种最优控制。是一种最优控制。PID调节规律调节规律是连续系统动态品质校正的一是连续系统动态品质校正的一种有效方法，它的参数整定方种有效方法，它的参数整定方式简便，结构改变灵活（式简便，结构改变灵活（PI、

7、PD、）。）。2022-5-28Mr丨Liang转载请注明出处晶闸管u定义u结构u分类u工作原理2022-5-28Mr丨丨Liang转载请注明出处转载请注明出处定义晶闸管工作条件为：加正向电压且门极有触发电流；其派生器件有：快速晶闸管，双向晶闸管，逆导晶闸管，光控晶闸管等。它是一种大功率开关型半导体器件，在电路中用文字符号为“V”、“VT”表示（旧标准中用字母“SCR”表示）。晶闸管（Thyristor）是一种开关元件，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中，是典型的小电流控制大电流的设备。1957年，美国通用

8、电器公司开发出世界上第一个晶闸管产品，并于1958年使其商业化。2022-5-28Mr丨Liang转载请注明出处结构它是由一个它是由一个PNPN四层半导体构成的，中间形成了三个四层半导体构成的，中间形成了三个PN结。结。2022-5-28Mr丨Liang转载请注明出处分类u 按按关断、导通及控制方式关断、导通及控制方式分类分类晶闸管按其关断、导通及控制方式可分为普通晶闸管（晶闸管按其关断、导通及控制方式可分为普通晶闸管（SCR）、双向）、双向晶闸管（晶闸管（TRIAC）、逆导晶闸管（）、逆导晶闸管（RCT）、门极关断晶闸管（）、门极关断晶闸管（GTO）、）、BTG晶闸管、温控晶闸管（晶闸管、温

9、控晶闸管（TT国外，国外，TTS国内）和光控晶闸管（国内）和光控晶闸管（LTT）等多种。）等多种。u 按引脚和极性分类按引脚和极性分类晶闸管按其引脚和极性可分为二极晶闸管、三极晶闸管和四极晶闸管晶闸管按其引脚和极性可分为二极晶闸管、三极晶闸管和四极晶闸管。u 按电流容量按电流容量分类分类晶闸管按电流容量可分为大功率晶闸管、中功率晶闸管和小功率晶闸晶闸管按电流容量可分为大功率晶闸管、中功率晶闸管和小功率晶闸管三种。通常，大功率晶闸管多采用金属壳封装，而中、小功率晶闸管则管三种。通常，大功率晶闸管多采用金属壳封装，而中、小功率晶闸管则多采用塑封或陶瓷封装。多采用塑封或陶瓷封装。2022-5-28M

10、r丨Liang转载请注明出处分类u 按按封装形式封装形式分类分类晶闸管按其封装形式可分为金属封装晶闸管、塑封晶闸管和陶瓷封装晶闸管按其封装形式可分为金属封装晶闸管、塑封晶闸管和陶瓷封装晶闸管三种类型。其中，金属封装晶闸管又分为螺栓形、平板形、圆壳形晶闸管三种类型。其中，金属封装晶闸管又分为螺栓形、平板形、圆壳形等多种；塑封晶闸管又分为带散热片型和不带散热片型两种等多种；塑封晶闸管又分为带散热片型和不带散热片型两种。u按关断速度按关断速度分类分类晶闸管按其关断速度可分为普通晶闸管和快速晶闸管，快速晶闸管包晶闸管按其关断速度可分为普通晶闸管和快速晶闸管，快速晶闸管包括所有专为快速应用而设计的晶闸管

11、，有常规的快速晶闸管和工作在更高括所有专为快速应用而设计的晶闸管，有常规的快速晶闸管和工作在更高频率的高频晶闸管，可分别应用于频率的高频晶闸管，可分别应用于400HZ和和10KHZ以上的斩波或逆变电路以上的斩波或逆变电路中。（备注：高频不能等同于快速晶闸管）中。（备注：高频不能等同于快速晶闸管）2022-5-28Mr丨Liang转载请注明出处工作原理晶闸管晶闸管T在工作过程中，它的阳极（在工作过程中，它的阳极（A）和阴极（）和阴极（K）与电源和负载）与电源和负载连接，组成晶闸管的主电路，晶闸管的门极连接，组成晶闸管的主电路，晶闸管的门极G和阴极和阴极K与控制晶闸管的装与控制晶闸管的装置连接，组

12、成晶闸管的控制电路置连接，组成晶闸管的控制电路。晶闸管晶闸管的工作条件：的工作条件： 晶闸管承受反向阳极电压时，不管门极承受何种电压，晶闸管都晶闸管承受反向阳极电压时，不管门极承受何种电压，晶闸管都处于反向阻断状态处于反向阻断状态 晶闸管承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的情况下晶晶闸管承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通。这时晶闸管处于正向导通状态，这就是晶闸管的闸流特性，闸管才导通。这时晶闸管处于正向导通状态，这就是晶闸管的闸流特性，即可控特性即可控特性. 晶闸管在导通情况下，只要有一定的正向阳极电压，不论门极电晶闸管在导通情况下，只要有一定的正向阳极电压，不

13、论门极电压如何，晶闸管保持导通，即晶闸管导通后，门极失去作用。门极只起压如何，晶闸管保持导通，即晶闸管导通后，门极失去作用。门极只起触发作用触发作用 晶闸管在导通情况下，当主回路电压（或电流）减小到接近于零晶闸管在导通情况下，当主回路电压（或电流）减小到接近于零时，晶闸管关断。时，晶闸管关断。2022-5-28Mr丨Liang转载请注明出处数据采集卡THVLW-1u采集方式比较uUSB采集卡2022-5-28Mr丨丨Liang转载请注明出处转载请注明出处采集卡方式比较数据采集在现代工业生产及科学研究中的重要地位日益突出，数据采集在现代工业生产及科学研究中的重要地位日益突出，并且实时高速数据采集

14、的要求也不断提高。并且实时高速数据采集的要求也不断提高。在信号测量、图像处理、音频信号处理等一些高速、高精度的在信号测量、图像处理、音频信号处理等一些高速、高精度的测量中，都需要进行高速数据采集。测量中，都需要进行高速数据采集。现在通用的高速数据采集卡一般多是现在通用的高速数据采集卡一般多是PCI卡或卡或ISA卡，这些采集卡，这些采集卡存在很多缺点，比如安装麻烦，价格昂贵，尤其是受计算机插槽卡存在很多缺点，比如安装麻烦，价格昂贵，尤其是受计算机插槽数量、地址、中断资源的限制，可扩展性差。数量、地址、中断资源的限制，可扩展性差。 通用串行总线通用串行总线USB是用来连接外围设备与计算机之间的新式

15、标是用来连接外围设备与计算机之间的新式标准接口总线。准接口总线。它是一种快速、双向、同步传输、廉价的并可以实现热拔插的它是一种快速、双向、同步传输、廉价的并可以实现热拔插的串行接口。串行接口。USB技术是为实现计算机和通信集成而提出的一种用于扩充技术是为实现计算机和通信集成而提出的一种用于扩充PC体系结构的工业标准。基于体系结构的工业标准。基于USB接口的高速数据采集卡，充分利用接口的高速数据采集卡，充分利用了了USB总线的优点，它也必将被越来越多的用户所接受。总线的优点，它也必将被越来越多的用户所接受。2022-5-28Mr丨Liang转载请注明出处U S B采集卡USB视频音频采集卡视频音

16、频采集卡是将其它视频音频通过电脑是将其它视频音频通过电脑USB端口录存到电脑当中的一种高科技数端口录存到电脑当中的一种高科技数码设备码设备.你可以录下电视你可以录下电视, DVD,监控监控,摄像机等视频音频摄像机等视频音频, 转录成各种大小的转录成各种大小的格式到电脑中存起来格式到电脑中存起来, 以便日后再以便日后再观看。观看。 我们的设计产品小巧便携我们的设计产品小巧便携, 配备配备了正版的专业软件使你的操作更加了正版的专业软件使你的操作更加易学，友好易学，友好编辑影视文件编辑影视文件. 它应用范围它应用范围广泛：安全监控广泛：安全监控可视电话可视电话视讯会议、证卡制作视讯会议、证卡制作计算

17、机照像、指纹分计算机照像、指纹分析析影音邮件、银行验印、医疗分析影音邮件、银行验印、医疗分析. 有的朋友拿来录下有的朋友拿来录下CCTV9和和Pearl电视台的英文节目电视台的英文节目, 学习英语也是不错的学习英语也是不错的选择。选择。2022-5-28Mr丨Liang转载请注明出处USB采集卡系统框图USB系统是一个主从系统，而非对等系统是一个主从系统，而非对等(peer-to-peer)系统。在系统。在主从系统主从系统中，命令是由主设备发出，而从设备只能接收命令，只有在主设备读取数据中，命令是由主设备发出，而从设备只能接收命令，只有在主设备读取数据时，从设备才能提交数据。时，从设备才能提交数据。如图如图1所示，在所示，在USB控制器与外围电路之间需要一控制器与外围电路之间需要一个个FIFO，来充当，来充当数据的缓存区数据的缓存区。那么，