核心提示：　　應用與設計自校正模糊控制交流電機轉(zhuǎn)速調(diào)整器的研究與設計許陽明，徐濟仁，王可人，王皓（電子工程學院，安徽，合肥230037）率的設計方案，給出了該實現(xiàn)方案的硬件電路和軟件程序框圖，同時給出了。使用時

　　應用與設計自校正模糊控制交流電機轉(zhuǎn)速調(diào)整器的研究與設計許陽明，徐濟仁，王可人，王皓（電子工程學院，安徽，合肥230037）率的設計方案，給出了該實現(xiàn)方案的硬件電路和軟件程序框圖，同時給出了。使用時，可通過設置電位器的電阻大小，并經(jīng)A/D輸入單片機來預設速度；單片機通過同步電路與220V交流電源同步，并通過輸出脈沖控制晶閘管的通斷，從而控制電動機的速度，同時將電電路結(jié)構(gòu)原理圖動機的速度通過速度檢測裝置（霍爾開關）反饋給單片機以形成閉環(huán)。

　　22單片機電路的功能原理該設計中單片機電路的功能原理圖如所示。它由5V直流副電源和220V交流主電源、單片機、雙向晶閘管開關和電機整流電路和霍爾開關組成。其中，單片機的腳1（Vdl）接+5V，腳8（Vss）接地，其它引腳的功能與設計如下：GP3用于上電復位。在通電的瞬間，C3通過R2充電，GP3以經(jīng)延遲后低電平觸發(fā)。延遲的大小和CPU的頻率有關，對于PIC12F675單片機，延遲只要大于72ms就可以了。GP3外的電阻可以選1kfi，電容應大于0.1UF.二極管D2的作用是在電源快速反復通斷時，保證C3電容能及時放電。

　　GP4主要用于速度信息的輸入。該腳外的電位器R1用于為GP4輸入一個電平（GP4在這里的功能是10位A/D轉(zhuǎn)換器）。該輸入電平通過A/D轉(zhuǎn)換后，用于給單片機輸入一個預設速度。將該速度和實際速度進行比較，并計算出速度的偏差，然后查表或通過算法便可以得到延遲T，。電位器R1的阻值應較大（在1⑴kfi左右），以減少5V副電源的負載壓力。

　　流電源頻率不是很穩(wěn)，因此，為了保證延遲T（1的精確，應通過R5輸入交流信號進行同步。GP2在這里的功能也是A/D轉(zhuǎn)換器，它可將通過R5輸入的交流信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號。R5的阻值要大約在1Mfi左右。因為R5直接接在220V的交流電源上，而單片機的輸入電流不能太大。

　?。?）通過GP0可輸入霍爾器件產(chǎn)生的電動機轉(zhuǎn)速信號。

　　霍爾開關是用于磁場檢測的半導體傳感器，霍爾開關的實際接線圖如所示，PIC12F675的1腳接5V直流電源，2腳接地，3腳輸出頻率脈沖給單片機的GP0腳。

　　在正常工作時，霍爾開關被放置在電動機內(nèi)按周期強度和方向發(fā)生變化的磁場中。其輸出電壓的大小隨著垂直通過霍爾開關半導體薄片的磁場的強度變化，霍爾開關有電流式和開關式兩種。電流式霍爾開關輸出的是模擬信號，可完全包含磁通量的變化情況；而開關式霍爾開關則由于集成了比較器，因而可直接輸出數(shù)字信號。本設計采用數(shù)字式無疑是最方便的。如果采用電流式，由于選用的是功能全面的自帶比較器的PIC12F675單片機，它的GP1腳上輸入的一個門限電平（由兩個電阻分壓得到）通過單片機內(nèi)部的比較器和GP0腳的轉(zhuǎn)速模擬信號進行比較，也可以實現(xiàn)信號檢測。

　　由于實際的霍爾開關要接在電動機的線圈附近，手工改造電動機相對比較困難。因此，該設計為了方便演示，可以使用一個由555定時器設計的多諧振蕩器產(chǎn)生的頻率脈沖信號來替代霍爾開關的輸出信號。

　?。?）GP5腳輸出的低電平脈沖用于觸發(fā)雙向晶閘管開關，其腳輸出低電平脈沖的時間是由延遲Td決定的，要保證和主電源同步才能使相位平穩(wěn)的前后移動。GP5腳的低脈沖可以使雙向晶閘管開關保持導通，直到220V電源反向。

　　此外，在實際應用中，雙向晶閘管開關對觸發(fā)電路的要求如下：雙向晶閘管開關從截止到完全導通需要一定的時間（一般在10US下），所以觸發(fā)脈沖的寬度要在10us以上，最好為20~ 5（Us.如果是感性負載，由于電流上升比較慢，實際上還需要更寬的脈沖寬度。

　　觸發(fā)電路要有足夠大的電壓和電流。電壓應在4~10V，電流要大于10mA，所以可使用5V的副電源。在雙向晶閘管開關和GP5之間應接一個0.2kD的電阻。

　　不觸發(fā)時的電壓應小于Q脈沖的前沿要盡量陡，應在1tUs以下。

　　3軟件的實現(xiàn)是該設計中轉(zhuǎn)速和檢測信號的波形時序圖，是本設計方案的軟件程序流程圖。該程序的主要步驟是復位、初始化、設置GP2上升沿中斷、設置A/D通道GP4、讀取電位器設定的速度值n（n經(jīng)過A/D）和讀取Td預先設定值等。當交流電源變?yōu)樨摪胫芷跁r，設置GP2下降沿觸發(fā)和延遲Td即可輸出寬度為Tg的脈沖，同時設置GP0接收中斷源請求等。一般當霍爾開關輸入為上升沿時中斷，計數(shù)器計數(shù)，而當霍爾開關再輸入一個上升沿中斷時，計數(shù)器停止，并記下數(shù)值a，最后在通過比例積分調(diào)節(jié)算軟件程序流程圖法計算出延遲Td后清除n和a.當交流電源變?yōu)檎胫芷跁r，在設置GP2上升沿觸發(fā)、設置A/D通道GP4、等待中斷、補償延遲T.、延遲Td以及觸發(fā)脈沖Tg后，便可通過GP4讀取設置速度n.設計時正負周期的程序循環(huán)進行。通過計數(shù)器的數(shù)值a計算轉(zhuǎn)速s的算式如下：其中，f是十六位計數(shù)器1的頻率，為1MHz.實際上，通過n和a由單片機計算延遲td需要一個準確的算法。數(shù)字調(diào)節(jié)算法一般選擇PI算法，這是在工業(yè)過程控制中應用最廣泛的一種控制形式。其作用在于能夠集比例調(diào)節(jié)的快速和積分調(diào)節(jié)的清除靜差作用于一體，從而使系統(tǒng)的靜、動特性都有所改善。

　　4結(jié)論本文設計的簡單易行的電動機調(diào)速器雖然解決了電動機的運行效率問題，也比較簡單實用。但也有一些需要改進的地方，尤其在軟件方面，還需要加強功能，以提高算法的效率和準確性。