二極管在直流電機(jī)控制中的應(yīng)用實(shí)例

  為了更好的直掌握流電機(jī)的控制技術(shù),在此設(shè)計(jì)了一套關(guān)于直流電機(jī)控制的實(shí)驗(yàn)。所謂對(duì)直流電機(jī)的控制就是對(duì)它的起停和轉(zhuǎn)向切換等控制。最簡(jiǎn)單的控制電路如圖1所示,它是一個(gè)利用雙刀三位開關(guān)通過(guò)以上接線來(lái)實(shí)現(xiàn)的。但是,在實(shí)際的應(yīng)用中靠這種控制電路是無(wú)法對(duì)電機(jī)的起停位置控制的十分準(zhǔn)確,更談不上自動(dòng)控制。本文所介紹的控制電路是利用二極管和繼電器的巧妙配合作為控制電路的核心部件,再加上一些輔助的電子電路就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)轉(zhuǎn)向的自動(dòng)切換、行程限位以及制動(dòng)的控制功能。為敘述方便,這里以一個(gè)應(yīng)用在自動(dòng)調(diào)光窗簾的電路為例,具體電路如圖2所示。

 
  1 電路的組成
  1.1電源電路  
  該電路由220/12V降壓變壓器、全橋、三端穩(wěn)壓塊W7805,濾波電容C₁,C₂組成。它為整個(gè)電路提供了兩種工作電壓,一種是14V左右的直流電壓,它可供維電器線和直流電機(jī)使用,同時(shí)又為三端穩(wěn)壓器W7805提供輸入電壓。另一種是W7805輸出的5V直流穩(wěn)壓,它專供集成電路使用。  
  1.2磁控行程、制動(dòng)電路 
  該電路由1/2 74LS00構(gòu)成一個(gè)S觸發(fā)器,它的置I和置O端分別由磁控開關(guān)S₁,S₂來(lái)控制。對(duì)S₁,S₂位置的設(shè)置即是對(duì)電機(jī)行程的設(shè)置。白觸發(fā)器來(lái)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管T₁從而控射繼電器線Ja的工作狀態(tài)。電路中的D₁為繼電器續(xù)流二極管,是用來(lái)保護(hù)開關(guān)管T₁的。D₃是指示觸發(fā)器輸出狀態(tài)的發(fā)光二極管。C₃是慣性電容,以防觸發(fā)器因干擾而誤翻轉(zhuǎn)。繼電器Ja的各觸點(diǎn)及D₅,D₆,D₇,D₈是對(duì)電機(jī)的行程及制動(dòng)實(shí)行控制的執(zhí)行部件分。
 
  1.3光控轉(zhuǎn)向切換電路
  三極管T₂是用來(lái)控制繼電器Jb線圈的工作狀態(tài)的,為了使T₂穩(wěn)定地工作在開關(guān)狀態(tài)特通過(guò)反向器G₃對(duì)信號(hào)整形后來(lái)做驅(qū)動(dòng)并且加了慣性電容C₄以防干擾。反向器的輸入端的電平V_A是由電阻R₃和光敏三極管T₃及電位器Rp的分壓比來(lái)確定。由于光線的強(qiáng)弱可使T₃的等效電阻Rce發(fā)生劇烈的變化,從而實(shí)現(xiàn)光控之目的。Rp是用來(lái)調(diào)節(jié)光線強(qiáng)弱的。繼電器Jb是用于電源極性轉(zhuǎn)換的。為了靈活應(yīng)用,電路中還沒有手控開關(guān)K₁，K₂。在通常的自動(dòng)狀態(tài)下K₁處于靠閉狀態(tài),K₂處于常開狀態(tài)。如果由于某種需要在強(qiáng)光下要打開窗簾則將K₁斷開(這是的K₂仍保持常開狀態(tài))即可。相反,如果在暗光或晚上需要將窗簾拉上則閉合k₂(K₁為任意狀態(tài))即可實(shí)現(xiàn)。
 
  1.4電機(jī)運(yùn)行電路
  繼電器Ja的一組觸點(diǎn)Ja_1-1,Ja_1-2和二極管D₅,D₆組成了電機(jī)的行程開關(guān)。另一組觸點(diǎn)Ja_2-1,Ja_2-2和二極管D₇,D₈組成對(duì)電機(jī)制動(dòng)的阻尼開關(guān)。繼電器J_b的兩組觸點(diǎn)J_h1-1,J_b1-2，J_b2-1，J_b2-2構(gòu)成了電源極性轉(zhuǎn)換電路。M為12V直流電機(jī)。
 
  2 工作原理
  電路圖2是在弱光條件下窗簾完全打開時(shí)的狀態(tài),觸發(fā)器和反向器輸出均為0。因此,T₁,T₂均截止,各繼電器均為常態(tài)。這時(shí)電機(jī)M因D₂的反向阻斷而停止轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)光線達(dá)到所設(shè)置的強(qiáng)度時(shí),A點(diǎn)的電位將低于閾值電壓,則反向器G₃輸出高電平,這時(shí)T₂飽和導(dǎo)通,J_b因線圈得電而雙觸點(diǎn)發(fā)生切換。這時(shí)加在負(fù)載電路上的電壓極性發(fā)生了變化。二極管D₅由反向截止變?yōu)檎驅(qū)?電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)拖動(dòng)窗布閉合,同吋固定在窗帝上的小磁鐵隨著窗簾一起移動(dòng),當(dāng)窗簾完全閉合時(shí)小磁鐵正好與固定在窗框上的干簧管S₂接近,在磁場(chǎng)的作用下S₂的觸點(diǎn)閉合,觸發(fā)器G置“1”,使T₁飽和導(dǎo)通，繼電器Ja的觸點(diǎn)切換,即Ja_1-1，Ja_2-1斷開,Ja_1-2,Ja_2-1接通。在二極管D₆的反向阻斷的作用下電機(jī)應(yīng)停止轉(zhuǎn)動(dòng),但由于慣性作用仍將持續(xù)一段時(shí)間,這在實(shí)際當(dāng)中是不容許的,我們知道直流電動(dòng)機(jī)本身也是一個(gè)發(fā)電機(jī),根據(jù)右手定則可知在此慣性狀態(tài)下所產(chǎn)生的電流方向與原來(lái)的電流方向相反。因此利用D₇和Ja_2-1對(duì)電機(jī)的短路阻尼作用,可在極短的時(shí)間內(nèi)就能使電機(jī)制動(dòng)。此刻的Ja_1-2和D₆的狀態(tài)為電機(jī)的正轉(zhuǎn)提供了預(yù)備條件,一但J_b的觸點(diǎn)切換,電機(jī)即可正轉(zhuǎn)。

  當(dāng)光線變時(shí),T₃電阻變大,A點(diǎn)電位升高,一但V_A高于闊值電壓時(shí)反向器即可翻轉(zhuǎn)輸出低電平使T₂截止,J_b恢復(fù)常態(tài),電機(jī)正轉(zhuǎn)帶動(dòng)窗簾使其打開。當(dāng)?shù)竭_(dá)極限位置時(shí),固定在窗框上的干管S₁在磁場(chǎng)的作用下閉合,觸發(fā)器G置0致使T₁截止,Ja恢復(fù)常態(tài)。這時(shí)電機(jī)在D₅的阻斷下失去電源，緊接著電機(jī)在Ja_2-1、D₈短路阻尼的作用下迅速制動(dòng)。如此反復(fù)來(lái)實(shí)現(xiàn)光控窗簾的自動(dòng)開閉。
 
 
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