37、电机速度控制与电子学习标准评估

电机速度控制与电子学习标准评估

1 电机速度控制系统设计

1.1 负载盘设计

负载盘设计具有诸多优势。该设计支持在系统中添加一个或多个负载盘，以模拟不同的负载情况。通过拧开蝶形螺母，可轻松更换负载。此外，还能添加不平衡负载，在系统中产生干扰。为了能够制动系统，负载盘需采用不锈钢或钛等重型材料制作。

1.2 速度传感器的选择与布置

当前有多种速度传感器，如光学编码器、磁编码器、测速发电机等。为减少系统机械部件并简化设计，选择了磁编码器，因其无需与轴接触即可测量转速。
系统选用了每转 20 个脉冲的增量式磁编码器，成本低且分辨率适合设计的系统。增量式编码器产生脉冲序列，通过已知采样时间、检测到的脉冲数量和传感器分辨率，可确定转速。
所选型号使用两个霍尔传感器获取正交输出，通过一个 10 极磁化盘激活霍尔传感器并产生输出脉冲。为测量转速，需将磁盘与电机轴耦合，当磁铁旋转时，霍尔传感器被激活和停用，产生正交输出信号。
为正确使用该传感器，设计了一个塑料支架用于定位，通过 3D 打印机制造以降低成本。还设计了一个小支架来固定 4 针公连接器，便于传感器电气连接，该连接器将固定在通风系统外壳上。
为确保速度传感器正确测量，磁盘需正确居中于电机旋转轴上，为此设计了一个小支架确保磁盘在电机轴上正确居中。
系统具有灵活性，传感器输出信号被调整为 0 - 10V 的直流信号，以便通过数据采集卡读取。需要一个信号适配系统来调节传感器输出并获得与转速成比例的电压。Arduino Uno 微控制器将被编程为在特定采样时间内对传感器两个输出通道的上升沿和下降沿进行计数，从而计算速度值。

1.3 变频器（VFD