直流电动机转速的自动控制电路设计

如何用计算机的新方法来控制调整直流电动机的转速的问题是现在工业控制中急需应用的问题。本文从器件原理入手，着重从硬件电路着手，设计出了应用INTEL公司的8051单片机和DAC0832芯片以及霍尔IC传感器的电路来进行直流电动机的转速测量和调整电路。
关键词   单片机   霍尔IC传感器  DAC0832   直流电动机   转速  流程图
A/D 和D/A转换器

通常在工业上控制直流电动机转速的方法常用调压线圈来改变直流电动机线圈两端的电压来调整转速，但问题是速度调整不精确而且也不稳定，调压线圈也经常发生短路烧毁等故障现象，容易受外界因素的影响。如果我们采用单片机来进行自动控制直流电动机的转速，既可以避免以上缺点，又可以减少设备费用和人力等等。下面从以下几方面来阐述自动控制电路设计原理。
一、电动机转速的测量原理
转速是工业上常用的一个参数。电动机的转速常以每秒或分钟的圈数来表示，有时也用角速度表示瞬时速度。转速的测定方法很多，常用的一种测量方法是用霍尔IC器件。
霍尔IC器件是由半导体材料制成的一种薄片。在半导体薄片相对的两侧通以控制电流，在薄片垂直方向加以磁场，则在半导体两端会产生一电动势，其大小与控制电流和磁场的乘积成正比，这就是霍尔效应。若控制电流保持不变，则霍尔IC器件感应电压将随外界的磁场强度而变化。将一块永久磁钢固定在电动机转轴上转盘的边沿，转盘随被测轴旋转，磁钢也将跟着同步旋转。在转盘附近安装一个3000系列的霍尔IC器件，当转盘随轴旋转时，霍尔IC器件受磁钢所产生的磁场影响，输出脉冲信号，其频率f和转速n成正比，只要测量出脉冲的周期T或频率f即可计算出电动机的转速n。根据电动机的工作情况和它的转速特性，选用美国SPRAGUE公司生产的3000系列霍尔IC开关传感器，它内部含有稳压电路、霍尔电动势发生器、放大器、施密特触发器和集电极开路输出电路，具有工作范围宽（包括频率响应宽和动态范围大等）、可靠性高、外围电路简单、输出电平可与各种数字电路兼容等特点。
直流电动机的转速与加于电动机线圈两端的电压大小有关。用DAC0832芯片控制输出到直流电动机的电压的方法来控制电动机的转速。当电动机转速小于设定值时，DAC0832芯片的输出电压增大；当大于设定值时，则DAC0832芯片输出电压减小，从而使电动机设定的速度恒速旋转。
DAC0832芯片是一块数模转换器。其基本原理是按二进制各位代码的数值，将每一位二进制数字量按其“权”换成相应的模拟器，然后对各位数字量转换后的模拟量进行叠加。其和就是与被转换的二进制数据成正比的模拟量。