传感器测速 霍尔开关电路的输出级一般是一个集电极开路的NPN 晶体管,其使用规则和任何一 种相似的NPN 开关管相同。输出管截止时,输漏电流很小,一般只有几nA,可以忽略, 输出电压和其电源电压相近,但电源电压最高不得超过输出管的击穿电压(即规范规定 的极限电压)。输出管导通时,它的输出端和线路的公共端短路。因此,必须外接一个 电阻器,即电阻R3 来限制流过管子的电流,使它不超过最大允许值(一般为20mA), 以免损坏输出管。输出电流较大时,管子的饱和压降也会随之增大,所以我们使用应当 特别注意。 负载电阻的选择也是非常重要的,若在Io 为20mA(霍尔电路输出管允许吸入的最 大电流),二极管的正向压降VLED=1.4V,当电源电压VCC=12V 时,所需的负载电阻器 的阻值 和这个阻值最接近的标准电阻为560Ω ,因此,可取560Ω 的电阻器作为负载电 阻器。而本设计选取了10K,对于保护电路被击穿是绰绰有余的。 而且用摩尔传感器测电压非常的方便,如图P3.7,电机的内部结构和齿轮相似,它 也是有类似的平均分配的凹槽,直流无刷电机使用永磁转子,在定子的适当位置放置所 需数量的霍尔器件,它们的输出和相应的定子绕组的供电电路相连。当转子经过霍尔器 件附近时,永磁转子的磁场令已通电的霍尔器件输出一个电压使定子绕组供电电路导 通,给相应的定子绕组供电,产生和转子磁场极性相同的磁场,推斥转子继续转动。到 下一位置,前一位置的霍尔器件停止工作,下位的霍尔器件导通,使下一绕组通电,产 生推斥场使转子继续转动。然后得到的信号返回给单片机进行判断,从而得到速度的大 小和电压值的变化。 3.3.3 电机驱动电路 74LS04 控制电机的正转和反转功能,此芯片是非门结构,由IOPB1 口输出的信号, INPUT12 是和输入值相反,INPUT11 和原数据相同,它们分别接到芯片L298N 的INPUT1 和INPUT2 处,由于芯片可以同时使2 只电机工作,所以我只用到了输出1 口控制电机的正转和反转,当输入口信号改变时,输出口的信号也随之变化,从而达到电机换向的目的。 10INPUT 12ENABLE 11GND 13OUTPUT 14SENSE 15U6 L298 +12VPWM1 INPUT11 INPUT12 R3 0.5/2W R4 0.5/2W C8 100NF c9 470UF/63V VCC INPUT11 INPUT12 IOPB1 U4A74LS04 +5V 图3.8 电机正反转控制电路 此部分电路算是整个设计的核心,可以说课题要求基本都是靠它完成的。 3.3.4 电压检测电路 此处Rn,如图3.9 所示为检测电压的另外一种方法,从侧面得到电机电压的办法。 电阻串联在电机进线的一端,一端是 12V 的电压,另一端接在单片机的 P1.2 口,网络 标号为dianyajiance,因为单片机内部自带A/D 转换,可以直接得到电压值,将电压值 返回给单片机处理,与12V 进行电压差比较,电阻末端电压会受电机转速影响,电流会 改变,电机受到阻力越大,所消耗的功率也越大,根据公式P=I 可得到。所以得到的电压差越小,则说明电机的转速越慢,此时便可以编写程序使电机进行反转了。 MOTOR 1A- MOTOR 1A+ 12V D3 4007 D5 4007 Rn RES2 dianyajiance M1MOTOR SERVO OUTPUT1 OUTPUT2 图3.9 电压检测 在这个电路中,此二极管名为续流二极管,他的作用就是续流和消除反电势。电机内部的转子是由线圈绕成的,所以可以看成是一个电感元件,在突然断电时,反电势很 大,将近12V 的两倍以上,如果不加续流二极管的话,很可能有反向电流导致L298N 片的损坏,由于负的反电压的产生,使电机两端的直流平均电压接进0V,电极不会转动,只会不停地颤动并发出呜呜的声音,其本身也会有危险。而加了续流二极管后,反向电 势通过二极管和电机重新形成回路,消除了反电势,且能使电机上电流不中断,维持正 常运转。 3.4 整体电路的设计 图3.10 所示为力矩反转控制整体的电路设计 R1 10k S5 SW-PB S2 SW-PB S4 SW-PB S6 SW-PB S3 SW-PB C3 22uf Y1 12MHZ C2 20pf C1 20pf +5V VS 10INPUT 12ENABLE 11GND 13OUTPUT 14SENSE 15U6 L298 MOTOR1A- MOTOR 1A+ 12V +12V PWM1 INPUT11 INPUT12 R3 0.5/2W R4 0.5/2W C8 100NF D3 4007 D4 4007 D5 4007 D6 4007 c9 470UF/63V VCC INPUT11 INPUT12 IOPB1 U4A74LS04 +5V rst vcc p3. xtal2p1. xtal1p1. gndp3. U1STC12C2052AD J3CON3 +5V R3 10K +5V +5V IOPB1 PWM1 J1CON2 J8CON2 J9CON2 +12V +5V Rn RES2 dianyajiance dianyajiance 图3.10 完整电路 电路设计总的为 个按键控制,为S1,S2,S3,S4 ,分别接在单片机的 P1.3,P1.4,P1.5,P1.6 这四个IO 输出口,按键输入比较简单,就是在按键信号输入I/O 口与地线间串接一按键。在按键没有按下的情况下,I/O 口悬空,所以为高(由于 STC 单片机的I/O 口是有内部上拉电路的,所以当其悬空时,内部将其上拉为高);当按键 口的电平拉低,单片机便可识别有键按下。按键1.2.3.4分别表 示电机的正转,反转,加速和减速。P1.7 口接74LS04 的输入口,控制电机正反转,P3.7 口接L298 号引脚,改变占空比来实现速度的变化。