旧控制器的直流电机控制单元


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发布时间: 2025-06-14 15:55:01 | 阅读数 0收藏数 0评论数 0
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该项目的主要目标是设计一个直流电机控制器,我们有一个直流电机控制器,其控制电路已损坏,我们正尝试为控制器设计一个新的控制电路。但在设计控制电路之前,我们需要了解电源电路设计。改进我们的设计并制作最合适的控制电路。

准备工作:

材料:

Arduino uno;

4N31 光耦合器;

SN74LS04 非门;


工具:

万用表。

示波器;




1

检查旧控制器电源电路并绘制

在制作控制单元之前,我们需要了解旧控制器的电源电路。以下是一些有用的网站,有助于我们更好地理解其工作原理。

https:// electronics.stackexchange.com/questions/32...

下一步是绘制电源电路图。我画了很多次,这是最终的。

2

构建第一个电路来控制占空比,从而控制 M

在将 Arduino 连接到电源电路之前,我们需要构建该电路并对其进行测试。此步骤已通过将 Arduino 连接到示波器并测试电路完成。

3

连接测试板上的Arduino电路并在控制

上一步中的 Arduino 电路已在电源电路上进行了测试,Arduino 已损坏。因此,我们使用函数发生器来测试电源电路,并且确实有效。

Arduino 无法发送高压脉冲,检查旧控制单元后,我们看到光耦合器与 mosfet 驱动器相连,以便发送脉冲。旧控制单元的输出电压约为 12v。所以我们需要修改我们的控制电路以使其适合。

4

绘制旧控制单元电路图

由于我们无法仅使用 Arduino 运行电源电路,因此我们需要寻找旧控制单元的连接和组件。旧控制电路使用光耦合器,并将 mosfet 驱动器连接到 Arduino 引脚。因此,PWM 输出取自控制板上的 MOSFET 驱动器。参见左侧图片。我们有一个从 5v 到 12v 的电压转换器。我们使用该电压来运行 mosfet 驱动器。Arduino 的 PWM 引脚连接到光耦合器,其输出连接到 mosfet 驱动器上的输入引脚。

由于我们没有找到所需的元件,所以无法完成此电路

5

使用光耦合器通过Arduino构建控制电

由于我们找不到所需的组件,上一步中的电路无法完成。

在此步骤中,我们尝试了不同的电路来测试控制器的电源电路。我们使用带有 Arduino 的光耦合器来控制 12v,而不是来自 Arduino 引脚的 5v。您可以在右侧看到输出波形。我们还在光耦合器的输出上添加了 2 个非门以获得完全方波。

电机使用该电路工作,但我们无法改变电源电路的输出值。

6

尝试使用旧的控制单元组件

第一张图片显示了我们想要从旧控制单元构建的电路图。另一张显示了控制板。正如您所看到的,我们需要的组件是 SMD,我们不能在测试板上使用它,因此我们使用了一些堰并尝试将它们焊接在 IC 引脚上。参见最后一张图片。

7

使用运算放大器将PWM从5V放大至最大1

我们使用非反相运算放大器电路来放大 Arduino 信号。从上图中你可以看到我们需要的公式。

运算放大器的增益使用以下公式设置:

a = Vout/Vin = 1+Rf/R2,得出以下结论:

a= 1 + 10k/4.7k = 3.1。

且Vout= a*v(in)。

因为我们使用的是 PWM,所以运算放大器的输入值不是固定的,它会从 0 到 5 V 变化,因此,

当运算放大器的输入为 1v 时,输出将为 a*v(in) = 1*3.1 = 3.1v

当运算放大器的输入为 5v 时,输出将为 a*v(in) = 5*3.1 = 15.4v。

这里我们有一个使用 tinkercad 的模拟电路:https://www.tinkercad.com/things/fJzB6WPow5h-copy-of-lab-1a-non-inverting-amplifier-/editel?sharecode=a9nXMYCSCp3gf1MS9GYBwqEMRDl8mOkdB0rbOC5XPoQ

我们将运算放大器电路与 Arduino 连接起来,并在实验室中测试了该放大信号的电路。

测试电路后,我们将电路连接到电机控制器,它确实工作了!

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