机电一体化大专毕业生PWM技术的直流电机控制系统背后的故事
导语：TL494 PWM H桥直流电机控制系统概述
摘要：本文详细介绍了基于TL494芯片实现的PWM技术直流电机控制系统。文章首先阐述了直流电机PWM调速控制原理，接着介绍了接口电路设计、H桥功率驱动原理与其相关的电子元件选择。实验结果表明，采用TL494作为核心组件的H桥直流电机控制系统能够简化电子元件布局、提高驱动能力和降低功耗，同时提供稳定的性能。
关键词：TL494, PWM, H桥, 直流电机
由于直流（DC） 电机会在工业自动化、航天工程等领域广泛应用，它们具有良好的起动性能、快速响应特性和可控速度范围，这些优势使得它们成为现代工业生产中不可或缺的一部分。随着脉宽调制（PWM）技术的发展，它已经成为了直流電機調速技術中的重要手段之一，因为它可以提供高精度、高效率和可控性的调速方案。
直流電機與 PWM 技術之間關係
直接关系到转速
n = (U - IR) / Kφ
U 是電枢端间压力；I 是電枢循环通过量；R 是总线阻抗；K 和 φ 分别是结构参数和每个极磁通量。
控制方法：
a. 励磁法
b. 电枢压力法
i. 基于励磁变换器输出信号来改变励磁强度。
ii. 根据需要调整励磁当前以改变转矩，并保持恒定频率运行。
c. 电枢压力法：
i. 改变两端输入压力的方式以改变转矩并进行速度控制。
ii. 通过脉冲宽度调制（PWM）的方式来实现这个变化。
3.PWM 调速原理与设计
a.PWM 调速工作过程:
- 对于给定的指令信号，三角波发生器产生一个固定频率、三角波形状的信号UT。
- 加法器将指令信号UI与三角波UT相加形成一个新的参考信号UI + UT，该参考信号会被比较器处理。
b.H-bridge 驱动回路图解析:
图示为包含单片微处理器发出逻辑命令以及执行所需操作步骤，以便在用户界面上显示实时数据。
4.TL494 的功能及其作用分析：
TL494是一个集成了所有必要功能用于直接从简单的一个外部晶振或者其他任何类型振荡源产生固定的50 kHz或100 kHz正弦波供给给内部锯齿波振荡器使用的小型IC。这意味着当你有一个外部晶振，你只需要两个额外元件就能得到一个非常稳定的锯齿波，而不用担心关于如何正确设置内置锯齿波振荡器的问题。此外，还包括误差放大增益调整能力，使得该IC适合各种不同的应用场景，从而使其更加灵活且易于使用。
5.H-Bridge 驱动回路设计及优点：
h-bridge 使用四个半导体开关来连接两个无载谐วง绕组之间，但这些开关不是直接连接，而是在施加一定规则下交替地打开关闭，以确保至少有两对开关同时打开，从而允许流量通过绕组。如果没有这种规则，一旦出现故障，如三个开关都打开，那么流量将无法正常经过绕组，这可能导致设备损坏。在实际应用中，可以根据需求选择合适大小值以保证足够大的输出峰值，以及避免过大的负载对设备造成损害。
6.Laboratory 实验室测试结果分析：
在实验室环境下，我们利用基于TLC594芯片构建的一个完整的硬件平台进行了一系列测试。我们发现该平台能够有效地减少所需元件数量，同时提高整体效率。此外，由于TLC594内置具有较高的开环增益，因此可以更好地减小死区时间，从而进一步提升整个系统的准确性和效率。此外，该平台还展示出了良好的抗干扰能力，并且由于其紧凑型设计，其安装空间要求较小，对空间有限的情况尤为适宜。
7.Future Work & Conclusion:
总结来说，本文探讨了基于TL594芯片实现的心智计算模块及其在自动化应用中的潜在价值。本文还描述了如何结合传感器数据来自行优化算法，以达到更高效能目标。未来的研究方向将包括扩展此模块以支持更多种类智能任务，以及探索如何进一步缩减物理尺寸并增加功能密度，以满足未来复杂任务需求。此项研究对于推进智能制造业领域至关重要，也为开发者提供了一种新颖且有效的手段来解决现存挑战。
