基于双单片机通信的无刷直流电动机控制系统设计

"本文主要介绍了一种基于双单片机通信的无刷直流电动机控制系统设计，该系统采用MCS-51单片机替代昂贵的DSP，适用于实时性要求不高的应用。系统包括控制电路、保护电路、驱动电路、测速电路和转子位置检测电路，具有成本低、可靠性高的特点。" 在无刷直流电动机控制系统的设计中，通常会使用数字信号处理器（DSP）来处理信号采集和控制任务，然而，由于DSP的成本较高，对于那些实时性要求不那么严格的应用场景，可以使用更经济且功能强大的MCS-51系列单片机。本文提出了一种创新的解决方案，即使用两个单片机进行通信，来控制无刷直流电动机的启动、停止、正反转以及速度调节。 系统架构包括以下几个关键组成部分： 1. **单片机控制电路**：MCS-51单片机用于接收来自转子位置检测电路的信号，并根据这些信号生成控制字，通过P1口发送给驱动电路，实现电动机的换相控制。 2. **逻辑保护电路**：这部分电路确保系统的稳定运行，防止异常操作对系统造成损害。 3. **过流保护电路**：通过监测电流大小，当电流超过设定阈值时，及时切断电源，防止电动机或驱动电路损坏。 4. **驱动电路**：采用绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）作为开关元件，并使用TLP250驱动器来控制IGBT的导通和截止，实现高效、安全的电机换相。TLP250内部的光电耦合器确保了控制电路与主电路之间的电气隔离。 5. **测速电路**：用于检测电动机的旋转速度，提供反馈信息，以便系统进行速度控制。 6. **转子位置检测电路**：采用光电式位置传感器，通过检测转子遮光板的移动产生0、1信号，这些信号被单片机解析，以确定电动机的实时位置，从而精确控制换相时机。 无刷直流电动机的换相依赖于准确的转子位置信息，三个光电式位置传感器通过检测遮光板的缝隙来确定电机的180°电角度位置。传感器产生的0、1信号经过单片机处理后，通过特定的逻辑控制电机的换相，如表1所示的电机正转换相表。 通过这样的设计，整个系统不仅降低了成本，而且保持了良好的性能和可靠性。驱动电路中，IGBT的驱动电压控制和隔离设计，保证了电机运行的稳定性和安全性。这种双单片机通信的无刷直流电动机控制系统为中低端应用提供了经济高效的解决方案。