继电器及电机的驱动技术

关于继电器及电机的驱动技术第1页，共91页，2023年，2月20日，星期五3.1直流继电器的驱动及泄流

直流继电器一直是控制系统中开关控制元件的主流

驱动电流较大时，应使用光耦进行隔离（1）用7406、7407、ULN2003/ULN2803等（2）光耦驱动（3）光耦＋2003图3.1继电器的续流二极管直流继电器泄流图3.1继电器的续流二极管第2页，共91页，2023年，2月20日，星期五泄流、续流二极管直流继电器在线圈断电后会继续保持较大的电流，线圈中积蓄的能量通过该持续的电流释放掉(称泄流)。如果没有相应的电流释放回路，则可能产生较高的反压加到驱动器上使驱动器损坏。所以直流继电器必须并联一个反置的二极管，以使线圈断电后能正常泄流。该二极管常称为续流二极管。第3页，共91页，2023年，2月20日，星期五3.1直流继电器的驱动及泄流驱动电流较大时，应使用光耦进行隔离驱动方法：（1）用7406、7407、ULN2003/ULN2803等（2）光耦驱动（3）光耦＋20031、微型继电器的驱动微型继电器最长边尺寸不大于10mm的继电器微型继电器超小型继电器最长边尺寸大于10mm，但不大于25mm的继电器小型继电器最长边尺寸大于25mm，但不大于50mm的继电器多数微型直流继电器的驱动电流很小。在控制系统中，使用+5V供电最为方便，这时小到数毫安，大到几十毫安的驱动电流足够驱动大多数微型直流继电器甚至小型继电器

第4页，共91页，2023年，2月20日，星期五注意：驱动直流继电器时，COM端务必接到继电器的供电电源端。第5页，共91页，2023年，2月20日，星期五（1）用7406、7407、ULN200X等直接驱动直流继电器驱动供电电压：+5V、6V、9V、12V、24V电流：几——几十mA适用于驱动少路图3.2ULN2003/ULN2004的内部结构输出端C输入端B第6页，共91页，2023年，2月20日，星期五ULN2003ULN2003/ULN2803/ULN2004/ULN2804适于与TTL、CMOS输出器件接口，应用广泛。TTL输出驱动ULN2003/ULN2803时，只能驱动一路，不能驱动多路

ULN2003的输入部分与TTL及CMOS兼容，因而可直接连接TTL输出或CMOS输出，输出部分相当于OC门，所驱动的继电器，可以连接到较高的电源电压上而不需要额外的电路。当所连继电器数目较多或驱动电流较大时，应考虑让继电器使用独立的驱动电源，必要时还应使用隔离电源。使用隔离电源时，应在ULN2003前设置光电隔离电路第7页，共91页，2023年，2月20日，星期五VCCVDD7406（2）用光耦直接驱动1）二极管的作用2）限流电阻R1的计算第8页，共91页，2023年，2月20日，星期五（3）用光耦+2003驱动VCCVDDVXX200374062003内部含有续流二极管第9页，共91页，2023年，2月20日，星期五2、大型继电器或电磁阀的驱动（1）三级管扩流后驱动由于大继电器导通和关断时都会产生较大的电磁干扰，所以使用三极管扩流后驱动大继电器应考虑光电隔离

VCVCC7406+5VR1第10页，共91页，2023年，2月20日，星期五（2）用小继电器中继小继电器的线圈与触点间本身就有很好的隔离特性，因此应该是首选方案。而且在用小继电器中继的方式中，大继电器的线圈可以是直流或交流，对电压也没有什么要求(通常小于240V即可)，因而使用更为方便

图3.3大继电器的中继驱动第11页，共91页，2023年，2月20日，星期五小型或微型继电器的触点可以选择一组或两组触点，触点形式也有多种可选，但以1Z或2Z为多见。1Z触点指一组二个触点的触点形式，一个为常开触点，另一个为常闭触点。2Z触点则有两组1Z触点。这样就更方便硬件设计。图3.3为使用中继方式连接大继电器的电路，其中小继电器带有两组Z型触点(即2Z)，使用了一组，另一组可派作它用。两组触点也可并联连接，以增大触点电流。

（3）固态继电器驱动、如双向可控硅第12页，共91页，2023年，2月20日，星期五3.2直流固态继电器(DCSSR)及驱动固态继电器的主要特点体积小、无触点、开关速度快，可由CMOS/TTL电路直接驱动固态继电器是经光电隔离的直流或交流驱动模块。模块通常由光电隔离部件、达林顿晶体管或可控硅驱动器、续流保护电路及散热部件组成但更多的在大电流工作时(10A以上)需外加散热器，以防止过热而烧坏。

图3.4某型固态继电器外形第13页，共91页，2023年，2月20日，星期五直流固态继电器的驱动模式

固态继电器的驱动一般很简单，与驱动一个发光二极管相同，大多数驱动电流5~15mA即可。直流固态继电器只能驱动直流器件，不可用于交流电路。使用时还需注意额定电压与额定电流，切忌过流或过压使用。

第14页，共91页，2023年，2月20日，星期五1、原理图整形放大负载直流电源＋－VC光电隔离部件、达林顿晶体管或可控硅驱动器、续流保护电路及散热部件用于直流大功率驱动场合，如直流电机、直流电磁阀、步进电机、大功率继电器等注意：不能超过额定电压和额定电流第15页，共91页，2023年，2月20日，星期五2、直流固态继电器的性能参数(P49表3.1）控制电压：3～15V控制电流：2～30mA通断时间：<0.2mS负载电压：12～400V最大负载电流：5A通态压降：<1.3V第16页，共91页，2023年，2月20日，星期五第17页，共91页，2023年，2月20日，星期五步进电机控制原理图3、应用举例+5VDC-SSRR1DC-SSRR27406DC-SSRR3+27VP1.0P1.1P1.2第18页，共91页，2023年，2月20日，星期五步进电机原理图第19页，共91页，2023年，2月20日，星期五交流固态继电器(ACSSR)及驱动

交流固态继电器是一种无触点继电器，在这方面，大大优于触点继电器，使用寿命也明显长于触点继电器作为交流开关使用的，以双向可控硅较为方便可控硅导通，需两个条件：可控硅两端必须加上一定的电压，同时控制端必须加上一定的触发电压。可控硅一旦导通，就不再需要控制端的控制电压，可一直维持导通状态，直到可控硅两端的电压降为零便自动截止。交流固态继电器与直流固态继电器类似，只是用双向可控硅代替达林顿晶体管或IGBT驱动器，用于控制交流电的导通或截止。由于导通瞬间，交流电供电过程有可能正好在较高电压状态，如果负载较大，或为感性负载，则容易产生电网干扰，所以有一种过零触发的交流固态继电器，专门用于消除这一干扰。第20页，共91页，2023年，2月20日，星期五3.3交流固态继电器（ACSSR)及驱动

（

1）随机导通型——阻性负载

（2）过零型——负载较大或感性负载

MOC3041:过零触发的交流固态继电器。该器件仅能控制1A以下的电流，不能直接用于大功率器件的驱动。用MOC3041再驱动大功率双向可控硅，双向可控硅可大到50A以上

图3.6过零触发的双向可控硅驱动电路第21页，共91页，2023年，2月20日，星期五

（1）随机导通型——阻性负载图3.7K3PH40C25/40/50DA系列三相交流固态继电器外形图3.8K3PH40C25/40/50DA系列三相交流固态继电器内部等效电路第22页，共91页，2023年，2月20日，星期五（2）过零型——负载较大或感性负载1为输入电路，2光电开关，3过零检测电路，4双向可控硅触发电路，5保护电路。控制感性负载时，输出端并联1~1.5μF负载电容有利于导通前沿的平滑。

图3.9KL20CXX系列固态继电器外形图3.10KL20CXX系列固态继电器内部等效电路第23页，共91页，2023年，2月20日，星期五2、应用举例VCCAC-SSRRAC-SSRRP1.07404RpCpRmRm~220VABC（2）交流电机控制原理图第24页，共91页，2023年，2月20日，星期五3、使用注意事项1）交流固态继电器输入端的串并联串联时驱动电压要大于多个开启电压之和并联时驱动电流应大于多个输入电流之和2）RC吸收回路和断态漏电流内部RC回路会带来断态漏电流，但影响不大对于大感性负载场合，应在固态继电器输出端并接RC吸收回路第25页，共91页，2023年，2月20日，星期五3）固态继电器电压等级的选取及过压保护阻性负载——将耐压值提高20%

感性负载——220V应选用耐压280V的固态继电器

380V应选用耐压480V的固态继电器过压保护——并接压敏电阻

压敏电阻的耐压值应为电源电压有效值的1.6～1.9倍第26页，共91页，2023年，2月20日，星期五4）电流等级的选取及过流保护阻性负载——电流等级应>=2倍的负载额定电流交流电机负载——空载启动，电流等级应按4～5倍的负载额定电流选取，否则按6～7倍选取其他感性负载——按4～5倍的负载额定电流选取过流保护——快速熔断器和空气开关5）交流固态继电器的发热与散热当固态继电器的功率损耗较大时，必须考虑固态继电器的散热。是否需加散热装置与固态继电器的工作电流、封装形式、工作环境等因素有关。10A以下的固态继电器通常不需要加装散热块。第27页，共91页，2023年，2月20日，星期五使用注意事项单相交流固态继电器在导通时的最大发热量按实际工作电流×1.5W/A来计算，在散热设计时，应考虑到环境温度，通风条件(自然冷却、风扇冷却)及交流固态继电器安装密度等因素。固态继电器与散热器安装面间须涂一薄层导热硅脂。6电网频率交流固态继电器应用于50Hz或60Hz的工频电网上,不宜用于低频或高次谐波分量大的场合第28页，共91页，2023年，2月20日，星期五3.4直流电机的PWM(脉宽调制输出)驱动

直流电机的转速取决于驱动电流的有效值

PWM波第29页，共91页，2023年，2月20日，星期五常用方法3.4直流电机的PWM(脉宽调制输出)驱动（1）光电隔离器+大功率场效应管（功率晶体管/IGBT）（2）固态继电器（3）专用接口芯片——价格比较贵（4）专用接口板——用于STD或PC总线控制机系统第30页，共91页，2023年，2月20日，星期五1）用功率晶体管驱动直流电机注意结构，驱动电流较小时，Q2也可用单极管；用于电感负载时，可不加续流二极管D2,D1用于加快功率管的截止速度。用达林顿晶体管功率模块驱动直接驱动图3.13达林顿晶体管驱动模块图3.14功率晶体管模块的直接驱动第31页，共91页，2023年，2月20日，星期五通常使用PNP三极管驱动达林顿达晶体管，直接驱动电路见图，图中Q2为达林顿晶体管驱动模块。功率晶体管的驱动电压通常比较大，因此，必须使用高压输出的OC门驱动。经Q1反相驱动后，驱动电流进入功率晶体管基极。R3用于限流，应根据Q2的直流放大倍数确定，R4用于关断时的基极泄流，以加快Q2的截止速度。OC门电路U1也可由三极管或达林顿达晶体管阵列驱动器代替，耐压值必须大于VCCX。其电流可达100-200A第32页，共91页，2023年，2月20日，星期五用带光电隔离功率晶体管模块直接驱动电机由于TLP521的集电极-发射极耐压为55V，所以当VCCX大于55V时，该电路还应加限压电路。方法一是给驱动管Q1的发射极加独立电源，通常12V即可；当VCCX不很高时，也可用稳压二极管稳压

VCCVCCXP107406MTLP521-1R1R2R3R4VCQ1Q2图3.15功率晶体管模块直接驱动耐压值为55V第33页，共91页，2023年，2月20日，星期五2）用大功率场效应管驱动直流电机VCCVCP10IRFZ407406VCCXM特点——输入阻抗高，通态电阻低，关断漏电流小，响应速度快（导通和关断时间短），与同功率的继电器相比，体积小，价格便宜

第34页，共91页，2023年，2月20日，星期五大功率场效应管特点——输入阻抗高。关断漏电流小，响应速度快，与同功率的继电器相比，体积小，价格便宜

+27VVCCVCP1.2P1.1P10IRF640第35页，共91页，2023年，2月20日，星期五大功率场效应管加OC门驱动直流电机特点——输入阻抗高，关断漏电流小，响应速度快，与同功率的继电器相比，体积小，价格便宜

提高驱动电压,Q1导通条件：高电平为提高开关速度加推挽电路图3.16场效应晶体管的驱动图3.17场效应晶体管的推挽驱动第36页，共91页，2023年，2月20日，星期五3）用继电器驱动直流电机+5VDC-SSRR1P1.0VCCXM第37页，共91页，2023年，2月20日，星期五IGBT

功率可达100KW以上,电流可达10KA以上,电压可达100KV以上，如此的驱动模块通常很难想象，不过IGBT可以做到

图3.18三菱七路IGBT模块PM100RSE60外形第38页，共91页，2023年，2月20日，星期五IGBT全称绝缘栅双极晶体管，是MOSFET和GTR(功率晶管)相结合的产物。它的三个极分别是集电极(C)、发射极(E)和栅极(G)

IGBT的等效电路如图1所示。由图1可知,若在IGBT的栅极和发射极之间加上驱动正电压,则MOSFET导通,这样PNP晶体管的集电极与基极之间成低阻状态而使得晶体管导通;若IGBT的栅极和发射极之间电压为0V,则MOSFET截止,切断PNP晶体管基极电流的供给,使得晶体管截止。这是什么东西？第39页，共91页，2023年，2月20日，星期五本质上是场效应晶体管，突出特点：3.5IGBT（1）大功率、极高的耐压、极高的过载能力（2）开关速度高（3）导通电阻极小（4）封装尺寸小、许多器件还集成了多种保护措施（5）对驱动电路的要求比较高，需专门的驱动器绝缘栅双极型晶体管第40页，共91页，2023年，2月20日，星期五7路封装模块U,V,W为输出UP,VP,WP为输入图3.19PM100RSE60功能框图第41页，共91页，2023年，2月20日，星期五1、IGBT对驱动电路的要求（1）驱动电路与IGBT连线要尽量短由于IGBT与场效应晶体管都是电压驱动的，都具有一个2.5~5V的阈值电压，有一个容性输入阻抗，因此IGBT对栅极电荷非常敏感，所以驱动电路必须稳定可靠；要保证有一条低阻抗值的放电回路，即驱动电路与IGBT的连线要尽量短

（2）驱动电压前后沿要足够陡必要时应使用施密特触发器整形，使IGBT的开关损耗尽量小

（3）正驱动电源一般选取为12V~20V，关断可加一负偏压受IGBT的G~E间最大反向耐压限制，可取0~-10V

（4）驱动电路与控制电路必须隔离IGBT在电力电子设备中多用于高压场合第42页，共91页，2023年，2月20日，星期五2、IGBT智能功率模块（1）MIG400J101H（2路）用于控制直流电机控制（2）PM100RSE060（7路）多用于交流电机控制，也可用于直流电机

集成了驱动和保护电路，使用时只需用光隔驱动即可第43页，共91页，2023年，2月20日，星期五VIN输入低电平时，IGBT导通高电平时，IGBT截止MIG400J101H（2路）图2.23带驱动的2路IGBT模块MIG400J101H的测试电路第44页，共91页，2023年，2月20日，星期五图2.247路IGBT功率模块PM100RSE060的应用电路（三相交流电机变频控制）135462第45页，共91页，2023年，2月20日，星期五UVWPNV1V3V5V2V6V4第46页，共91页，2023年，2月20日，星期五3.IGBT专用驱动器EXB850、851EXB840、841图3.20东芝EXB系列IGBT驱动器过电流保护电路过电流保护电路第47页，共91页，2023年，2月20日，星期五富士的EXB850、851、840、841即是这种驱动元件

第48页，共91页，2023年，2月20日，星期五引脚信号定义引脚信号定义1连接用于反向偏置电源的滤波电容9电源地(0V)2电源(+20V)10不接3驱动输出11不接4连接外部电容，以防止过流保护电路误动作(绝大部分场合不需要电容。)12无5过流保护输出13无6集电极电压监视14驱动信号输入(-)7不接15驱动信号输入(+)8不接第49页，共91页，2023年，2月20日，星期五EXB850驱动IGBT相当方便，仅需提供10mA的开关信号即可驱动IGBT导通。器件的20V工作电源需与驱动侧隔离。需监视过流保护状态，则应提供TLP521光耦一路。另加一个二极管和二个电容即可

图3.21EXB850驱动IGBT实例*1：快恢复二极管*2：光耦隔离电源过流检测输出驱动信号双绞线*2TLP521或等效电路第50页，共91页，2023年，2月20日，星期五3、IGBT模块使用注意事项（1）IGBT模块的选定模块额定电压按工作电压的3倍左右选择交流220V整流后供电的场合，宜选用600V模块，交流380V整流后供电的场合，宜选用1200V模块

电流按最大静态电流选择，适当留有余量（2）防止静电

VGE的耐压值±20V在模块的栅极-发射极之间(G-E端)加上超出耐压值的电压会导致器件永久损坏，使用时务必注意。

第51页，共91页，2023年，2月20日，星期五3.6直流电机的正反转控制（1）H桥直流电机正反转控制电路（2）正负供电直流电机正反转控制电路（3）使用继电器换向电路——用于电机停转时换向第52页，共91页，2023年，2月20日，星期五有刷直流电机的正反转控制第53页，共91页，2023年，2月20日，星期五1、H桥直流电机正反转控制电路功率驱动模块可以是达林顿晶体管、功率场效应管或IGBT

VCCVCP1.1P10IRF640＋27VV1V2V1V3V4第54页，共91页，2023年，2月20日，星期五H桥直流电机控制电路图3.26用两块双路IGBT模块构成H桥直流电机控制电路第55页，共91页，2023年，2月20日，星期五3.27用6路IGBT模块的H桥电机控制电路图2、用IGBT智能功率模块组成H桥直流电机正反转控制电路第56页，共91页，2023年，2月20日，星期五3正负供电直流电机正反转控制电路图3.28正负供电直流电机正反转控制电路第57页，共91页，2023年，2月20日，星期五图3.29继电器控制直流电机正反转电路第58页，共91页，2023年，2月20日，星期五直流电机的PWM控制逻辑。功率驱动模块AM功率驱动模块B功率驱动模块C功率驱动模块D图3.25H桥直流电机正反转控制电路无论是H桥直流电机控制电路，还是正负电源供电的直流电机控制电路，同一边的功率模块(图中功率驱动模块A和功率驱动模块C)同时导通时，可能会烧毁功率模块。所以直流电机的控制逻辑以图3.30模式为多见第59页，共91页，2023年，2月20日，星期五4、直流电机的PWM控制逻辑由于功率模块的发热损耗在通、断过程中为最大，所以对模拟正弦输出的PWM脉冲，或PWM脉冲频率在1kHz以上的场合，可以让模块C或模块D常通，以减小发热损耗。图3.30直流电机PWM控制逻辑电路PWM脉冲正/反P1.0正转脉冲(V1、V4)反转脉冲(V2、V3)第60页，共91页，2023年，2月20日，星期五直流电机的PWM控制逻辑

H桥单边上下模块的同时导通会在短时内烧毁功率模块，因此在正反转切换时，暂停PWM的脉冲输出是必要的，通常称为插入死区时间。一般应用中，插入死区时间通常不会影响电机的控制动作。图3.30直流电机PWM控制逻辑图3.31直流电机PWM控制逻辑的变化第61页，共91页，2023年，2月20日，星期五3.7交流电机的PWM控制交流电机的速度控制不由电压有效值决定，而由频率决定。方波输出的PWM时序如图3.32。电机的转速将正比于方波输出频率。图3.32方波输出的三相PWM波形第62页，共91页，2023年，2月20日，星期五模拟正弦波输出的三相PWM波形

由于电机为感性负载，理想的电压波形为正弦波。方波中的高频成分对提高电机的驱动能力并无显著作用，但却将增加电机发热。所以，为使电机性能最佳，使用模拟正弦的PWM信号(SPWM)较理想，这时电机的转速由模拟正弦频率决定但由于电机的负荷特性，当PWM的模拟正弦的频率减小时，直流有效值应作相应调整，以防止电机电流过大而烧坏。由软件进行PWM频率调整和有效值调整，通常并不容易，要求处理器有较高的数据处理能力。使用专用三相PWM脉冲发生器是方便易行的方法。HEF4752是常用的模拟正弦三相PWM脉冲发生器专用集成电路第63页，共91页，2023年，2月20日，星期五HEF4752HEF4752的主要特点如下：(1)能产生三对相位差120°的互补SPWM主控脉冲，适用于三相桥结构的逆变器；(2)采用多载波比自动切换方式，随着逆变器的输出频率降低，有级地自动增加载波比，从而抑制低频输出时因高次谐波产生的转矩脉冲和噪声等所造成的恶劣影响。调制频率可调范围为0～100Hz，且能使逆变器输出电压同步调节；(3)为防止逆变器上下桥臂直通，在每相主控脉冲间插入死区间隔，间隔时间连续可调。

HEF4752为28脚双列直插式标准封装DIP芯片，它有7个控制输入，4个时钟输入，12个驱动信号输出，3个控制输出。第64页，共91页，2023年，2月20日，星期五（1）能产生三对相位差120的互补SPWM主控脉冲（2）采用多载波比自动切换方式（3）为防止上下桥直通，在每相主控脉冲间插入死区间隔HEF4752(PWM脉冲发生器）1、模拟正弦波输出的三相PWM波形图3.33模拟正弦波输出的三相PWM波形图3.34HEP4752V引脚图第65页，共91页，2023年，2月20日，星期五2、模拟正弦三相PWM脉冲发生器第66页，共91页，2023年，2月20日，星期五图3.35HEF44752应用框图滤波整流平滑电容模拟控制器逆变器放大器第67页，共91页，2023年，2月20日，星期五第68页，共91页，2023年，2月20日，星期五3.8驱动模块的封装

制动试验台是专门检测汽车制动力的设备。汽车检测线一般使用反力式制动试验台

制动试验台滚筒受电机驱动而转动，当转速恒定时，如果不计机械部分的摩擦力，也没有其它力作用，则驱动电机处于动态平衡状态，这时反力传感器上的力为零(见图3.37)。实际系统机械部分总有一定阻力，但这种阻力通常很小，不影响测试精度。当车轮压在滚筒上并踩下制动踏板后，重力G产生摩擦力Fb和Ff，摩擦力使滚筒失去平衡，从而使电机整体产生转动趋势。实际系统由于传感器的约束，电机整体是不可能转动的，但传感器上即产生了一定平衡力。该平衡力对电机轴产生的力矩与轮胎摩擦力对电机轴产生的力矩平衡。也即传感器的力的大小与制动摩擦力的大小成正比，测出该力就可确定制动摩擦力的大小。在轮胎与滚筒间的摩擦系数足够大时，制动摩擦力的大小等于制动力的大小。

第69页，共91页，2023年，2月20日，星期五制动试验台电机控制电路设计

当汽车制动时，轮胎会因为制动力的增大而停转(称车轮抱死)。如果车轮抱死后驱动电机不停机，不仅会使轮胎过度磨损，试验台滚筒也会因过度磨损而缩短寿命，严重的会因负载过大而引起驱动电机过热损坏，所以必须有必要的轮胎转速检测电路和电机停机控制装置控制板由两路转速脉冲输入、两路车轮到位状态输入、电机启停控制输入、试验/检测控制输入等信号输入。全部输入信号均为开关量。其中脉冲输入及车轮到位状态输入使用接近开关作为检测传感器第70页，共91页，2023年，2月20日，星期五3.9实例：制动试验台电机控制电路设计应用：检测汽车制动力第71页，共91页，2023年，2月20日，星期五1.接近开关及接口电路

接近开关是常用的位置检测元件,以前常用行程开关

电感式：由LC高频振荡器和放大处理电路所检测的物体必须是金属导电体电容式：测量头和被测物体构成两个极板，所检测的物体比较广泛接近开关:按工作原理分

其他类型接近开关：光电式、霍尔开关、磁性开关等第72页，共91页，2023年，2月20日，星期五最常用的接近开关分NPN型和PNP型，输出形式又各分常开和常闭两类。RL为负载电阻。两种输出形式通常都可提供20mA以上的电流。显然，它们相当于集电极开路输出，使用时必须正确选择型号。NPN型输出的VCC可以与接近开关的供电电压不同，可以高于接近开关的供电电压，也可以低于接近开关的供电电压，因而比较灵活。PNP型的VCC即是接近开关的供电电压，但RL与地相接，因而在某些场合应该选择PNP型。当开关无接近物时，三极管导通的，称常闭型，否则称常开型。实际应用中，以常开型多见尽管各种接近开关的供电电压有所不同，但大多具有较宽的供电范围。一般在10~18V范围内可以正常工作，有些器件可工作在30V的电压下第73页，共91页，2023年，2月20日，星期五1.接近开关及接口电路接近开关输出形式：以电平和电流输出为主图3.40电子输出：NPN和PNP常开输出：无接近物时，三极管不通常闭输出：无接近物时，三极管导通第74页，共91页，2023年，2月20日，星期五2.转速测试传感器及测试原理测速原理：计数式测速-测给定时间的脉冲数；

计时式测速-测给定脉冲数所用时间测试精度：使用霍尔开关的传感器，检测工作频率可达5000Hz，宜使用计时式第75页，共91页，2023年，2月20日，星期五磁电式传感器是常用的计数式测速传感器

利用带磁芯的线圈，当磁场强弱变化时，输出感应电流的原理工作。被检测物体必须使用导磁材料制造，为使输出信号接近正弦波，被检测物体通常做成模数m=2的齿轮。磁芯与检测齿轮的间隙为0.5~1mm。磁电式传感器不需要供电，输出电压与转速成正比。当转速太低时，输出电压过低，转速将无法正常检测。图3.42为常用的磁电式传感器检测电路。磁电式传感器通常使用齿轮检测脉冲信号。一个模数m=2的齿轮，齿数通常在30~60。传感器的工作频率一般在5000Hz，所以适宜检测的转速为100转/秒左右，即6000转/分。对一般应用场合已够用，更高的转速可以用霍尔开关检测。第76页，共91页，2023年，2月20日，星期五2.转速测试传感器及测试原理计数式传感器输入信号经适当滤波后输入运算放大器。放大器接成正反馈比较器模式，模拟施密特触发器。放大器必须选用工作频率较高的器件，此处选用CA3140，也可使用电压比较器。D7和D8为输出钳位电路，将输出电压钳位到(GND-0.3V)~(VCC+0.3V)。。

第77页，共91页，2023年，2月20日，星期五2.转速测试传感器及测试原理使用单5V供电方式时，输出端可按图3.43方式连接一钳位稳压二极管，以便可以直接与TTL器件连接

第78页，共91页，2023年，2月20日，星期五接近开关不仅可作为位置检测元件使用，还常作为转速测试传感器使用。但接近开关的工作频率不高，通常为50Hz~1000Hz由于本系统检测的转速不高，不超过30转/秒，每转四个脉冲，即检测脉冲频率不超过120Hz，所以选用价格相对便宜的接近开关，但必须选用工作频率120Hz以上的产品。图3.44为其工作原理图。图中，接近开关为NPN型，使用光电隔离输入，接近开关的工作电源电压为12V。两路转速脉冲输入(转速0、转速1)、两路位置状态输入(位置0、位置1)使用相当的电路。指示用发光二极管与光耦的发光二极管串联，接近开关驱动光耦的同时，指示用发光二极管点亮，以利于系统调试及维修。输出端INO0~INO3经上拉电阻(阻值为10kΩ的排阻)上拉后直接连单片机的输入端口。第79页，共91页，2023年，2月20日，星期五2.转速测试传感器及测试原理图3.44转速及位置输入电路第80页，共91页，2023年，2月20日，星期五驱动继电器的线圈采用过零触发型双向可控硅，六个继电器依次交替启动(其中二个为总控)。图中仅画出驱动电路的一路。D1用于工作指示，与MOC3041的发光二极管串联。ACCOM为交流供电的公共端，AC0为输出端，驱动220V线圈的40A继电器(交流接触器)。其它路电路相同

图3.45继电器驱动电路第81页，共91页，2023年，2月20日，星期五实际的继电器控制电路还加入硬件互锁。为防止星形控制继电器与三角形