一种直流电机闭环控制电路的制作方法

本实用新型涉及电机调速技术领域，具体涉及一种直流电机闭环控制电路。

背景技术：

电机的闭环控制指作为被控的输出以一定方式返回到作为控制的输入端，并对输入端施加控制影响的一种控制关系。在控制论中，闭环通常指输出端通过“旁链”方式回馈到输入，所谓闭环控制。输出端回馈到输入端并参与对输出端再控制，这才是闭环控制的目的，这种目的是通过反馈来实现的。

当受控客体受干扰的影响，其实现状态与期望状态出现偏差时，控制主体将根据这种偏差发出新的指令，以纠正偏差，抵消干扰的作用。在闭环控制中，由于控制主体能根据反馈信息发现和纠正受控客体运行的偏差，所以有较强的抗干扰能力，能进行有效的控制，从而保证预定目标的实现。管理中所实行的控制大多是闭环控制，所用的控制原理主要是反馈原理。目前针对电机闭环控制驱动电路比较复杂，且成本较高，主要依赖于单片机控制板实现，稳定可靠性相对较差，有鉴于此，本案由此而生。

技术实现要素：

本实用新型公开一种直流电机闭环控制电路，采用集成芯片配合分立器件实现，无需使用单片机，成本较低，稳定可靠性更好。为了实现该发明目的，本实用新型所采用的技术方案为：

一种直流电机闭环控制电路，包括降压模块、多谐振荡器模块、半桥驱动模块、频压转换模块，降压模块降压后给多谐振荡器模块供电，多谐振荡器模块包括时基集成芯片以及滑动变阻器，多谐振荡器模块输出方波脉冲给半桥驱动模块；半桥驱动模块包括半桥驱动芯片以及n沟道场效应晶体管，半桥驱动芯片控制场效应晶体管的导通时长，场效应晶体管与电机连接；频压转换模块包括频压转换芯片，频压转换芯片采集电机变压器a相的频率脉冲并将其转换为电压信号，该电压信号反馈给多谐振荡器模块中的时基集成芯片用于调节时基集成芯片输出的方波脉冲宽度。

进一步设置，所述降压模块包括tl431稳压芯片、12v电源、以及电阻r1、r2、r3，12v电源通过电阻r1后与稳压芯片k端相连并输出5v电压给多谐振荡器模块供电，r1另外一路通过电阻r2与稳压芯片的vref端相连，vref端通过电阻r3与稳压芯片a端相连并接地。

进一步设置，所述多谐振荡器模块采用ne555时基集成芯片，ne555的vcc端与reset端连接，vcc端还通过滑动变阻器r4与disch端连接，r4另一端通过电阻r5分别与thres端、trig端连接，thres端通过电容c1接地。

进一步设置，所述半桥驱动模块采用ir2104半桥驱动芯片，n沟道场效应晶体管分为q1和q2，ir2104的vcc端接12v电源，vcc端与sd’端相连，二极管d1阳极连接vcc端，d1阴极连接vb端，vcc端还通过电容c6与com端连接并接地，vb端通过电容c5与vs端相连，vs端分别与q1源极、q2漏极、以及电机正极相连，ho端通过电阻r13连接q1栅极，lo端通过电阻r14连接q2栅极，q1漏极接12v电源，q2源极接地，q1漏极与二极管d2阴极相连，d2阳极连接电机，二极管d3阴极与d2阳极相连，d3阳极接地，电机负极接地。

进一步设置，所述频压转换模块采用lm331频压转换芯片，lm331的vs端连接12v电源，vs端通过电阻r8与rc端相连，rc端通过电容c3接地，compin端口通过电阻r6连接12v电源，compin端通过电阻r11接地，12v电源通过电阻r12与thresn端连接，thresn端通过电容c4连接至电机编码器a相端，fout端与gnd端相连接地，iref端连接电阻r9和滑动变阻器r10后接地，iout端与多谐振荡器模块中时基集成芯片的cont端相连。

进一步设置，所述lm331频压转换芯片的iout端设有rc滤波电路，电阻r7与电容c2并联构成rc滤波电路，rc滤波电路一端连接iout端，另一端接地。

本实用新型采用集成芯片与分立器件构成直流电机闭环控制电路，使得控制电路结构得以简化，成本得以降低；降压模块将正12v电源转化成到5v电源为ne555供电；多谐振荡器模块产生方波脉冲给到半桥驱动模块，半桥驱动芯片ir2104通过控制场效应管的导通时长来控制电机转速，频压转换芯片lm331输入电机编码器a相反馈的频率脉冲，并转换成对应的电压值输出，该电压值通过调节ne555输出的脉冲宽度实现对电机转速的闭环控制；还可以通过调节ne555的外接电阻值大小使电机稳定在不同转速，具有抗干扰性强、可靠性高、稳定转速连续可调节等优点。

附图说明

图1为实施例中直流电机闭环控制电路图；

图2为图1中降压模块电路图；

图3为图1中多谐振荡器模块电路图；

图4为图1中半桥驱动模块电路图；

图5为图1中频压转换模块电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本实施例公开一种直流电机闭环控制电路，电路结构如图1至图5所示，主要包括降压模块、多谐振荡器模块、半桥驱动模块、频压转换模块。下面结合各个模块具体电路详细说明。

如图2所示，降压模块包括tl431稳压芯片、12v电源、以及电阻r1、r2、r3，12v电源通过电阻r1后与稳压芯片k端相连并输出5v电压给多谐振荡器模块中的时基集成芯片供电，r1另外一路通过电阻r2与稳压芯片的vref端相连，vref端通过电阻r3与稳压芯片a端相连并接地。

如图3所示，多谐振荡器模块包括ne555时基集成芯片以及滑动变阻器r4，ne555的vcc端与reset端连接，vcc端与降压模块中的tl431的k端连接，vcc端还通过滑动变阻器r4与disch端连接，r4另一端通过电阻r5分别与thres端、trig端连接，thres端通过电容c1接地。多谐振荡器模块产生能够驱动半桥驱动模块的方波脉冲，此外，该模块输出的脉冲宽度受外接电阻和频压转换模块的返回电压值的影响，所以可以实现转速可调及转速闭环控制。当电机外接负载时，转速降低，编码器返回频率脉冲信号对应变小，频压转换模块输出的电压值减小，该电压值的减小使ne555的输出脉冲宽度变宽，使得单位周期场效应管导通时间变长，电机两端的电压升高，从而可以恢复原转速，实现电机转速闭环控制。还可以通过调节ne555外接滑动变阻器r4的阻值直接调节输出脉冲宽度使电机稳定在不同转速。

如图4所示，半桥驱动模块包括ir2104半桥驱动芯片、以及n沟道场效应晶体管q1和q2，其中，ir2104的vcc端接12v电源，vcc端与sd’端相连，二极管d1阳极连接vcc端，d1阴极连接vb端，vcc端还通过电容c6与com端连接并接地，vb端通过电容c5与vs端相连，vs端分别与q1源极、q2漏极、以及电机正极相连，ho端通过电阻r13连接q1栅极，lo端通过电阻r14连接q2栅极，q1漏极接12v电源，q2源极接地，q1漏极与二极管d2阴极相连，d2阳极连接电机，二极管d3阴极与d2阳极相连，d3阳极接地，电机负极接地。半桥驱动模块通过控制场效应管的导通时长来实现对电机的驱动以及对电机两端电压的控制，从而控制电机转速。

如图5所示，频压转换模块包括lm331频压转换芯片，lm331的vs端连接12v电源，vs端通过电阻r8与rc端相连，rc端通过电容c3接地，compin端口通过电阻r6连接12v电源，compin端通过电阻r11接地，12v电源通过电阻r12与thresn端连接，thresn端通过电容c4连接至电机编码器a相端，fout端与gnd端相连接地，iref端连接电阻r9和滑动变阻器r10后接地，iout端与多谐振荡器模块中时基集成芯片的cont端相连。为了使输出的反馈信号更加稳定可靠，lm331频压转换芯片的iout端还设有rc滤波电路，电阻r7与电容c2并联构成rc滤波电路，rc滤波电路一端连接iout端，另一端接地。频压转换模块采集电机编码器a相输出的频率脉冲信号，并转换为可以调节ne555输出脉冲宽度的电压信号，以便于实现对电机的闭环控制，

本实用新型通过ne555生成方波脉冲信号控制电机，ne555输出的脉冲宽度由滑动变阻器r4、电阻r5和ne555的cont端口电压值决定，通过频压转换模块采集电机编码器a相返回的频率脉冲信号并转换为电压信号，该电压信号作为反馈信号调节ne555输出的脉冲宽度以实现对电机的闭环控制，此外，通过调节ne555外围电路的滑动变阻器可以改变ne555输出的脉冲宽度从而使电机稳定在不同的转速，具有抗干扰性强、可靠性高、稳定转速连续可调节等优点。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。