直流电机正反转和加减调速控制电路板的制作
1、直流电机正反转及调速设计报告
本章介绍了直流电机的特点及其发展概况，然后介绍了直流电机在工业控制等领域中的具体应用，同时阐述了直流电机控制中有待研究的问题。并在此基础之上介绍了本课题的选题背景和意义，最后列出了本文研究的主要内容及全文的结构安排。
1.1直流电动机控制的发展历史及研究现状
1.1.1直流电动机控制的发展历史
常用的控制直流电动机有以下几种:第一，最初的直流调速系统是采用恒定的直流电压向直流电动机电枢供电，通过改变电枢回路中的电阻来实现调速。这种方法简单易行设备制造方便，价格低廉。但缺点是效率低、机械特性软、不能在较宽范围内平滑调速，所以目前极少采用。第二，三十年代末，出现了发电机-电动机(也称为旋转变流组)，配合采用磁放大器、电机扩大机、闸流管等控制器件，可获得优良的调速性能，如有较宽的调速范围(十比一至数十比一)、较小的转速变化率和调速平滑等，特别是当电动机减速时，可以通过发电机非常容易地将电动机轴上的飞轮惯量反馈给电网，这样，一方面可得到平滑的制动特性，另一方面又可减少能量的损耗，提高效率。但发电机、电动机调速系统的主要缺点是需要增加两台与调速电动机相当的旋转电机和一些辅助励磁设备，因而体积大，维修困难等。第三，自出现汞弧变流器后，利用汞弧变流器代替上述发电机、电动机系统，使调速性能指标又进一步提高。特别是它的系统快速响应性是发电机、电动机系统不能比拟的。但是汞弧变流器仍存在一些缺点:维修还是不太方便，特别是水银蒸汽对维护人员会造成一定的危害等。第四，1957年世界上出现了第一只晶闸管，与其它变流元件相比，晶闸管具有许多独特的优越性，因而晶闸管直流调速系统立即显示出强大的生命力。由于它具有体积小、响应快、工作可靠、寿命长、维修简便等一系列优点，采用晶闸管供电，不仅使直流调速系统经济指标上和可靠性有所提高，而且在技术性能上也显示出很大的优越性。晶闸管变流装置的放大倍数在10000以上，比机组(放大倍数10)高1000倍，比汞弧变流器(放大倍数1000)高10倍;在响应快速性上，机组是秒级，而晶闸管变流装置为毫秒级。[14]
用单片机控制直流电机正反转的系统设计
用单片机控制直流电机正反转的系统设计一、系统设计内容用单片机AT89C51控制直流电机正反转。
在此将由89C51的P2.0、P2.1通过晶体管控制继电器，当P2.0输出低电平，P2.1输出高电平时，三极管Q1导通，而三极管Q2截止，从而导致与Q1相连的继电器吸合，电机因两端产生电压而转动。
由P3.0、P3.1，P3.2控制电机的正转、反转和停止。
在图中，在两个继电器的两端都反向接了一个二极管，这非常重要，当使用电磁继电器时必须接。
原因如下：线圈通电正常工作时，二极管对电路不起作用。
当继电器线圈在断电的一瞬间会产生一个很强的反向电动势，在继电器线圈两端反向并联二极管就是用来消耗这个反向电动势的，通常将这个二极管称为消耗二极管，如果不加这个消耗二极管，反向电动势就会直接作用在趋动三极管上，很容易将三极管烧毁。
二、系统设计目标（1）掌握趋动电机正反转的电路。
（2）用PROTEUS实现电机正反转电路的设计，进行实时交互仿真。
三、系统设计步骤1、PROTEUS电路设计实现用单片机A T89C51控制直流电机正反转原理图，如图所示。
（1）选取元器件：①单片机：A T89C51②电阻：RES③直流电机：MOTOR④按钮：BUTTON⑤三极管：NPN⑥继电器：RELAY⑦二极管：DIODE（2）放置元器件、放置电源和地、连线、元器件属性设置。
直流电机正反转的原理如图所示，整个电路设计操作都在ISIS平台中进行。
关于元器件属性的设置在此实例中需要特别注意：①三极管基极的限流电阻更改为1KΩ。
②双击电机图标，弹出如图所示的电机属性对话框，在Nominal V oltage 一栏中将默认值改为5V。
双击继电器图标，在弹出如图所示的继电器属性对话框中，在Component Value 一栏中将默认值更改为5V。
2、源程序设计与目标代码文件生成1）程序流程图2）源程序设计①汇编语言源程序：ORG 0000HLJMP MAINORG 0030HMAIN: MOV A,P3ANL A,#07HCJNE A,#6，PZZMOV P2，#01HLCALL DELAYAJMP MAINPZZ: CJNE A,#5,PFZMOV P2,#02HLCALL DELAYAJMP MAINPFZ: CJNE A,#3,MAINMOV P2,#03HLCALL DELAYDELAY: MOV R5,#195C1: MOV R6,#255DJNZ R6,$DJNZ R5,C1RETEND3、PROTEUS仿真加载目标代码文件俺，双击编辑窗口的A T89C51器件，在弹出属性编辑对话框Program File 一栏中单机打开按钮，出现文件浏览对话框，找到dianji.hex文件，单机“打开”按钮，完成添加文件。
汽车直流启动电动机正反转控制器硬件电路设计
汽车直流启动电动机正反转控制器硬件电路设计一、引言直流电动机广泛应用于汽车领域，而其正反转控制是实现汽车启动、停止以及转向等功能的基础。
本文将详细介绍汽车直流启动电动机正反转控制器硬件电路设计的相关内容。
二、背景知识2.1 直流电动机工作原理直流电动机的工作原理是基于电磁感应现象，通过电流在磁场中产生力矩，从而驱动电动机转动。
其正反转即通过改变电流的方向和大小来实现。
2.2 控制器的功能汽车直流启动电动机正反转控制器是电动机驱动的核心部件之一，其作用主要有以下几个方面：1.实现电动机的正反转控制；2.控制电动机的启动、停止；3.调节电动机的转速；4.检测电动机的工作状态和保护电动机。
三、汽车直流启动电动机正反转控制器硬件电路设计方案3.1 控制器整体设计思路汽车直流启动电动机正反转控制器主要由以下模块组成：1.信号输入模块：负责接收外部信号，包括启动、停止、转向等信号；2.电源模块：为各个模块提供电源；3.信号处理模块：对输入信号进行处理，生成相应的控制信号；4.驱动电路模块：根据控制信号驱动电动机；5.保护模块：监测电动机的运行状态，当出现异常情况时进行保护。
3.2 信号输入模块设计信号输入模块主要包括启动、停止和转向信号的接收。
这些信号可以通过按钮、踏板等方式产生。
接收到信号后，经过滤波和放大等处理，送至信号处理模块。
3.3 电源模块设计电源模块负责为各个模块提供稳定的电源。
一般情况下，汽车的电池可以用作电源，并通过电源管理电路进行稳压和滤波等处理，以确保各模块正常工作。
3.4 信号处理模块设计信号处理模块主要对输入信号进行处理，生成相应的控制信号。
例如，当接收到启动信号时，信号处理模块将对应的控制信号发送至驱动电路模块，从而驱动电动机启动。
3.5 驱动电路模块设计驱动电路模块负责根据信号处理模块的控制信号，对电动机进行控制。
一般情况下，采用功率晶体管作为开关元件，通过控制其导通和关闭，实现电动机的正反转控制。
直流电动机正反转控制电路图
直流电动机正反转控制电路图
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今天我们来看一下直流电机的正反转控制电路，首先我们分析一下电路图。
电路图分为三部分，整流电路主电路和控制电路。
整流电路我们要根据电机选择合适的整流变压器，直接单相电输入直流电输出。
这种直流电机只需要把供电的正负极对调就可以实现正反转，所以我们可以用两个接触器互锁实现控制。
电机的电源线在两个接触器上要对调一下，这样输出端才能实现正反转控制。
图中的红色线为电流的走向，这是按下正转按钮SB1的效果，按下的瞬间KM1线圈得电，KM1的辅助常闭点断开使得KM2无法工作，KM1和KM2形成电气互锁。
KM1自身的常开点闭合给线圈供电，所以松开按钮SB1以后，KM1自锁持续工作。
电机的电源接的是KM1的主触点，主触电闭合电机正转。
需要先按下SB3停止正转再按SB2，按下的瞬间，KM2自锁，KM2的常闭点断开使得KM1无法工作。
同时主触点闭合，电机反向运行。
不用的时候要把QS断开，不然整流电路是一直工作的，还有就是正转和反转的切换一定要断电减速。
图为实物接线，要点就是两个接触器的互锁。
利用的是接触器的辅助常闭点串彼此的工作线圈，实际应用中最好按钮开关接成机械互
锁，双重互锁更加的安全。
L298N控制直流电机正反转
98推 介Design L298N控制直流电机正反转文/张天鹏 徐磊 北京林业大学工学院摘要：在分析了直流电机驱动芯片 L298N 的性能、结构的基础上，结合 SPCE061A EMU BOARD单片机（61板），介绍实现驱动直流电机的转正反一种简单方法.文中给出了控制原理图，还给出来了控制直流电机正反转驱动程序。
实际测试表明，利用该方法设计的直流电机驱动系统具有硬件结构简单、软件编程容易。
关键词：直流电机 单片机 L298N一、背景介绍（一）预备知识1．熟悉凌阳单片机的工作原理。
2．熟悉键盘扫描原理和L298n驱动电机原理。
3．熟悉汇编语言及C语言。
（二）直流电机控制原理对于普通直流电机，其控制方法比较简单，只需给电机的两根控制线加上适当的电压即可使电机转动起来，电压越高则电机转速越高。
对于直流电机的速度调节，可以采用改变电压的方法，也可采用PWM调速方法。
PWM调速就是使加在直流电机两端的电压为方波形式，加在电机两端的电压就在VLoad和0V之间不停的跳变，对应的电机电压波形如图 1 所示：图1 PWM调速原理图此时加在电机两端的平均电压Uo=Th/（Th+Tl）*VLoad，可以通过调整PWM的占空比来改变Th和Tl的比值。
这样就可以通过PWM调节加在电机两端的平均电压，从而改变电机的转速。
与步进电机类似，不能将单片机的I/O直接与直流电机的引线相接，而要在二者之间增加驱动电路。
也可利用L298N电机驱动芯片实现直流电机驱动（注：我们小组在本次试验中采用L298N芯片驱动直流电机正反转）。
（三）L298N芯片资料恒压恒流桥式2A驱动芯片L298N：L298是SGS公司的产品，比较常见的是15脚Multiwatt封装的L298N，内部同样包含4通道逻辑驱动电路。
可以方便的驱动两个直流电机，或一个两相步进电机。
L298N芯片可以驱动两个二相电机，也可以驱动一个四相电机，输出电压最高可达50V ，可以直接通过电源来调节输出电压；可以直接用单片机的I O口提供信号；而且电路简单，使用比较方便。
最简单的变频器控制电机正反转及调速电路
最简单的变频器控制电机正反转及
调速电路(总2页)
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最简单的变频器控制电机正反转及调速电路
1.线路图
有正反转功能变频器控制电动机正反转调速线路，如下图
器件：QF:断路器
UF：变频调速器
SB1:正转启动按钮
SB2：反转启动按钮
SB3：停止按钮开关
SB4：故障复位按钮
K1,K2:继电器（线圈电压380Vac)
RP1,RP2:调速电位器
M:三相交流电动机
2.工作原理
旋转RP1调速电位器将设定频率调至目标值，再启动正反转，亦可在运行过程中随时调整电位器，改变变频器运行频率（注意不可转得太快）。
正转时，按下按钮SB1，继电器K1得电吸合并自锁，其常开触点闭合，FR-COM 连接，电动机正转运行；停止时，按下按钮SB3，K1失电释放，电动机停止。
反转时，按下按钮SB2，继电器K2得电吸合并自锁，其常开触点闭合，RR-COM 连接，电动机反转运行；停止时，按下按钮SB3，K2失电释放，电动机停止。
事故停机或正常停机时，复位端子RST-COM断开，并发出报警信号。
按下复位按钮SB4，使RST-COM连接，报警解除。
控制线路串联于变频器内部热继电常闭辅助触点，提高电路保护性能。
3.应用
该电路有加减速平稳，运行可靠，控制简单的特点，大大调高了设备的自动化程度，比常规控制正反转电路的优点是：保护性能大大提高，可以调速。
可广泛应用于建筑施工，仓库，酒店餐饮业，小型工厂等货物的上下传输系统中。
单片机控制的直流电机正反转和加速减速C程序
单片机控制的直流电机正反转和加速减速C程序简介本文档旨在向读者介绍如何使用单片机控制直流电机实现正反转和加速减速功能的C程序。
程序实现正反转控制以下是控制直流电机正反转的C程序示例：include <avr/io.h>void motor_forward(){// 设置引脚控制直流电机正转}void motor_reverse(){// 设置引脚控制直流电机反转}int main(){// 初始化单片机引脚设置和其他必要的配置while (1){// 检测是否需要正转或反转，根据需要调用motor_forward()或motor_reverse()函数}return 0;}加速减速控制以下是控制直流电机加速减速的C程序示例：include <avr/io.h>void motor_speed_up(){// 调整引脚控制直流电机的占空比以加速电机转速}void motor_slow_down(){// 调整引脚控制直流电机的占空比以减速电机转速}int main(){// 初始化单片机引脚设置和其他必要的配置while (1){// 检测是否需要加速或减速，根据需要调用motor_speed_up()或motor_slow_down()函数}return 0;}结论通过上述示例程序，我们可以实现通过单片机控制直流电机的正反转和加速减速功能。
读者可以根据实际需求进行相应的参数调整和功能扩展。
请注意，上述示例程序仅为演示目的，具体的引脚配置和控制方式需根据实际硬件和单片机型号进行调整。
自制一款直流电机调速电路
自制一款直流电机调速电路该直流电机控制器使用光耦隔离器件，双向可控硅等元件制作，装置结构简单，输出功率较大。
经过反复调试多次实验，工作安全可靠，而且使用单层印板即可实现，制作成本低（笔者把该电路命名为STGJ2009），电路的原理图见下图。
与传统的直流电机直接使用改变串联电阻大小的方式进行调速比较。
传统的调速方式在电机处于低速时。
把大量的电能浪费在电阻上面，不符合节能环保的要求。
而该电路是通过控制可控硅BTAl2的开通角度。
来控制输出的直流脉冲来对直流电机进行调速。
不仅节能环保而且得到理想的调速特性。
从成本上看，使用单向晶闸管调速电路需要两个单向晶闸管，而市面上两个同等耐压等级12A的晶闸管的价格，高于单个12A双向晶闸管的价格。
而且控制和保护环节也更多。
所以采用双向晶闸管构成直流调压电路更为简单。
另外由于采用了光耦隔离器件隔离了驱动脉冲信号发生电路和驱动电机的主电路，防止了误触发。
提高了电路的可靠性。
一、工作原理电路主要分为两个部分：一是驱动双向晶闸管的驱动电路（即控制脉冲发生的电路），该电路位于原理图的上半部分；二是直接驱动直流电机的主电路。
它位于原理图的下半部分：两个部分通过一个光耦器件隔离开来。
这样就保证了驱动电路在工业现场可以不受其他瞬时电流脉冲的影响而产生误触发。
大大提高了该电路的调速的可靠程度。
1.脉冲发生电路脉冲发生电路位于原理图的上半部分。
位于光耦之前。
D1～D44个整流二极管把交流变为直流，并且通过R1降压和D5稳压得到12V 左右直流电压，这作为后面以BT33F为主和RV1、R2、C2、R3和R9构成的脉冲发生电路。
其基本原理是通过RV1调节经R2往小电容C2充电电流的大小。
当C2充满到达放电时。
触发BT33F在b2脚（即与C3连接的管脚）产生被放大韵电脉冲。
之后C2因为放电电位下降。
需要再经过充电才能再次放电，触发BT33F产生电脉冲。
所以如果充电电流越大，则C2充电满的时间间隔越短，同一个时间内输出的电脉冲也越多，所以电脉冲的输出是通过RV1调整对C2的充电电流的大小来控制的，当RV1调整为100kΩ时，充电电流最小，晶闸管开通角度后移。
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直流电机正反转和加减调速控制的电路板制作摘要：随着社会的发展与进步，电动机作为日常生产生活中必不可少的工具，在今天已经变得非常重要，无论是在工农业生产，交通运输，国防，航空航天，医疗卫生，商务和办公设备中，还是在日常生活的家用电器和消费电子产品中，都大量使用着各种各样的电动机。
据有关资料显示，当今社会人类生产生活中所用到的能源有接近百分之九十来源于电动机。
在我国，目前有百分之六十的电能用于电动机。
电动机与人的生活息息相关，密不可分。
电气时代，电动机的调速控制一般采用模拟法、PID控制等，对电动机的简单控制应用比较多。
简单控制是指对电动机进行启动，制动，正反转控制和顺序控制。
这类控制可通过继电器，光耦、可编程控制器和开关元件来实现。
还有一类控制叫复杂控制，是指对电动机的转速，转角，转矩，电压，电流，功率等物理量进行控制。
本电机控制系统基于XS128内核的单片机设计，采用LM298直流电机驱动器，利用PWM 脉宽调制控制电机，并通过光耦管测速，经单片机I/O口定时采样，将电动机转速反馈到单片机中。
经过设计和调试，本控制系统能实现电机转速较小误差的控制，系统具有上位机显示转速和控制电机开启、停止和正反转等功能。
具有一定的实际应用意义。
关键词:XS128，LM298，LM2940，直流电机正反转及调速。
Manufacture of DC motor reversing and add and subtract speed control circuit boardAbstract:With the development and progress of society, motor as an essential tool in daily life, have become very important in today, both in industrial and agricultural production, transportation, national defense, aerospace, medical and health, business and office equipment, or in daily life of household appliances and consumer electronics products, a large number of motor using a variety of.According to statistics, the use of today's society energy in human production and life have close to ninety percent from motor. In China, there are currently sixty percent of the energy used in motor. Motor and people's life, are inseparable.The age of electricity, motor speed control using simulation method, PID control, simple and the motor control application more. Simple control refers to the motor starting, braking, reverse control and sequence control. This kind of control through a relay, optocoupler, programmable controller and switching elements to achieve. There is a kind of control called complex control, refers to the motor speed, angle, torque, voltage, current, power and other physical quantity control.The motor control system design of MCU based on MC9S12XS12kernel, use LM298 DC motor driver, using the PWM pulse width modulation control motor, and through the coupler tube speed, the microcontroller I/O port timing sampling, the motor speed feedback to the mcu. After the design and debugging, the control system can realize the control of motor speed with less error, system has a display of speed and control the motor starting, stopping and reversing function PC. Has certain practical significance.Keywords:XS128.LM298.LM2940.Manufacture of DC motor reversing and add and subtract speed control.一、设计目的和意义：设计目的为实现电动机的正反转及加减调速，并测速，将速度显示在LCD显示屏上;通过设计，了解单片机的基本功能，及其实现方法，了解电动机控制原理，由于电动机在现实生产中应用广泛，该设计也具有一定的实用价值。
二、控制要求：要求采用单片机、LM298等器件设计制作一个可进行直流电机正反转和加减调速控制的电路板，电机实际转速可在LED或LCD上显示。
三、设计方案论证：本系统利用MC9S12XS128单片机为控制核心，用上位机显示设定转速和测量转速以及控制电机,采用LM298N驱动芯片作为本系统的驱动电路和用槽型OME-500-2CA编码器作为该系统的测量电路，用于测量电机实际转速。
硬件方面包含直流稳压模块，控制核心模块，电机驱动模块，PWM调速模块，编码器测速模块，LCD显示模块共六个模块。
通过控制核心模块与电机驱动模块实现电机的正反转，通过控制核心的PWM模块与电机驱动模块实现电机调速，通过编码器测速，通过控制模块与LCD模块显示电机实际转速。
下图为系统设计框图:3.1直流电机基本工作原理直流电机的基本结够图3.2直流电机调速原理直流电机转速n 的表达式为:Φ-=K IR U n (1 - 1) 式中:U-电枢端电压；I-电枢电流；R-电枢电路总电阻；Φ-每极磁通量；K-与电机结构有关的常数，因此直流电机转速n 的控制方法有三种，主要以调压调速为主。
本控制器主要通过脉宽调制PWM 来控制电动机电枢电压，实现调速。
调脉宽的方式有三种：定频调宽、定宽调频和调宽调频。
本系统采用了定频调脉宽方式的PWM 控制，因为采用这种方式，电动机在运转时比较稳定；并且在采用单片机产生PWM 脉冲的软件实现上比较方便。
四、系统设计4.1 系统电源设计 系统要求有5V 电源输入，因此我们选用了LM2940作为电源芯片。
LM2940-5.0低压差三端稳压芯片（国产）,输出电压固定的低压差三端稳压器；输出电压5V ；输出电流1A ；输出电流1A 时，最小输入输出电压差小于0.8V ；最大输入电压26V ；工作温度-40～+125℃；内含静态电流降低电路、电流限制、过热保护、电池反接和反插入保护电路。
LM2940引脚图LM2940-5.0在输出电流为1A时dropout voltage典型值为0.5V，即输入电压要>输出电压+0.5V=5.5V；同样输出电流为100mA时dropout voltage典型值为110mV，输入电压大于5.1V 即可，如图所示LM2940输入输出压降参数表（此处输入电源采用7.5V电池）4.2电机驱动模块这里采用电机驱动专用芯片L298N，该芯片可驱动两路5‐36V的直流电机或者一路四拍的步进电机。
同时在L298N与主控芯片间通过四路光耦TLP521‐4隔离消除干扰信号。
在XS128上配置好串口、PWM，实现串口接收的数据直接赋值给PWM定时器CCAP1L、CCAP1H。
利用串口调试助手发送控制信息给XS128，同时辅助外界5V电源更改L298N的IN1和IN2共同完成L298N 电机驱动模块的调试。
采用L298N，通过单片机的I/O输入改变芯片控制端的电平，即可以对电机进行正反转，停止的操作，输入引脚与输出引脚的逻辑关系图为L298N是SGS公司的产品，内部包含4通道逻辑驱动电路，是一种二相和四相电机的专用驱动器，即内含两个H桥的高电压大电流双全桥驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动46、2A以下的电机，其引脚排列如下图所示OUT1、OUT2和OUT3、OUT4之间分别接两个电动机.IN1、IN2、IN3、IN4引脚从单片机接输入电平，控制电机正反转，ENA,ENB接控制使能端，控制电机的停转。
L298N逻辑功能表如下由于这次只驱动一台电动机，故只用到OUT1、OUT2引脚。
4.3 MC9S12XS12PWM调速模块P WM脉冲宽度调制技术就是通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）的技术。
下式是占空比计算公式：D=t1/T式中t1表示一个周期内开关管导通的时间，T表示一个周期的时间。
占空比D表示了在一个周期里，开关管导通的时间与周期的比值，变化范围为0≤D≤1。
由上式可知，当电源电压不变的情况下，电枢的端电压的平均值为DmaxV=V*D，因此改变占空比D就可以改变端电压的平均值，从而达到调速的目的，这就是PWM调速原理。
在PWM 调速时，占空比是一个重要参数。
可以通过以下三种方式改变占空比：（1）定宽调频法:保持不变，改变，从而改变周期（或频率）。
（2）调宽调频法：保持不变，改变，从而改变周期（或频率）。
（3）定频调宽法：保持周期（或频率）不变，同时改变。
前2种方法由于在调速时改变了控制脉冲的周期（或频率），当控制脉冲的频率与系统的固有频率接近时，将会引起振荡，因此应用较少。
目前，在直流电动机的控制中，主要使用第3种方法。
定频调宽法是利用一个固定的频率来控制电源的接通或断开，并通过改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短，即改变直流电机电枢上电压的“占空比”来改变平均电压的大小，从而控制电动机的转速，因此，PWM又被称为“开关驱动装置”。