直流電動機轉速N的表達式為：N=U-IR/Kφ

由上式可得，直流電動機的轉速控制方法可分為兩類：調節勵磁磁通的勵磁控制方法和調節電樞電壓的電樞控制方法。其中勵磁控制方法在低速時受磁極飽和的限制，在高速時受換向火花和換向器結構強度的限制，并且勵磁線圈電感較大，動態響應較差，所以這種控制方法用得很少。現在，大多數應用場合都使用電樞控制方法。

對電動機的驅動離不開半導體功率器件。在對直流電動機電樞電壓的控制和驅動中，對半導體器件的使用上又可分為兩種方式：線性放大驅動方式和開關驅動方式。

線性放大驅動方式是使半導體功率器件工作在線性區。這種方式的優點是：控制原理簡單，輸出波動小，線性好，對鄰近電路干擾?。坏枪β势骷诰€性區工作時由于產生熱量會消耗大部分電功率，效率和散熱問題嚴重，因此這種方式只用于微小功率直流電動機的驅動。絕大多數直流電動機采用開關驅動方式。開關驅動方式是使半導體器件工作在開關狀態，通過脈寬調制PWM來控制電動機電樞電壓，實現調速。

?

在PWM調速時，占空比α是一個重要參數。以下3種方法都可以改變占空比的值。

（1）定寬調頻法

這種方法是保持t1不變，只改變t2，這樣使周期T（或頻率）也隨之改變。

（2）調頻調寬法

這種方法是保持t2不變，只改變t1，這樣使周期T（或頻率）也隨之改變。

（3）定頻調寬法

這種方法是使周期T（或頻率）保持不變，而同時改變t1和t2。

前兩種方法由于在調速時改變了控制脈沖的周期（或頻率），當控制脈沖的頻率與系統的固有頻率接近時，將會引起振蕩，因此這兩種方法用得很少。目前，在直流電動機的控制中，主要使用定頻調寬法。

直流電動機雙極性驅動可逆PWM控制系統

雙極性驅動則是指在一個PWM周期里，作為在電樞兩端的脈沖電壓是正負交替的。

雙極性驅動電路有兩種，一種稱為T型，它由兩個開關管組成，采用正負電源，相當于兩個不可逆控制系統的組合。但由于T型雙極性驅動中的開關管要承受較高的反向電壓，因此只用在低壓小功率直流電動機驅動。

另一種稱為H型。

H型雙極性驅動

1． 電動機控制電路模塊

H橋電動機驅動電路的工作原理：

A：當單片機的P0.0腳輸出高電平，而P0.1腳輸出低電平時，通過光電耦合器后仍然輸出為高電平，使Q4管導通，此時Q1也處于導通狀態，但Q2管的基極的電位被強行拉低，Q2管處于截止狀態。由于單片機的P0.1腳輸出低電平，

Q8處于截止狀態，而此時Q7因為Q5的截止而處于導通狀態，從而使電動機形成回路，電機正常工作。

B：同理可得，當P0.0腳輸出低電平，而P0.1腳輸出高電平時，三極管的狀態與上述相反，電機同樣處于正常工作狀態。

C：當P0.0腳和P0.1同時為高電平或低電平，由于Q4與Q8和Q3與Q7的工作狀態相同，同時處于導通或截止，使電機兩斷電位相同，無法使電機形成閉和回路，電機不工作，著就是所謂本設計所提及的剎車狀態。

由于電路中在驅動功率管的發射極各添加了一個小電感，目的是為了使電機驅動電壓更加穩定，得到較為平滑的驅動電壓，從而增加了剎車時動作的準確性，減少電機的在起動和停止的瞬間產生過大的電壓對功率管的沖擊，導致功率管的損壞。同時也提高了電機的剎車控制可靠性和準確性，不至于因慣性而導致控制上產生較大的誤差。

該橋的優點是電路的原理簡單、易控制、功耗低帶負載能力強、剎車的精度很高而且價格低廉。在驅動電路的控制信號輸入斷采用了光電隔離技術，減小H橋電機驅動電路對單片機的干擾，實現模擬電路與數字電路的隔離。在單片機的配合下，通過PWM調節脈寬的方法，實現了對驅動電機的輕松調速，通過鍵盤的配置可以對體的參數進行修改，可以使電機適應各種不同的工作狀態，而實現智能控制的目的。正因為采取了PWM該技術，使我們完成基本要求的過程變得簡單易行。

在電路中所采取的功率管為中功率管，其中將驅動功率管設計為靈活替換方式，可以根據實際驅動電路的需要，從而調整功率管的型號而不用另行更改電路，就可以滿足電路控制的要求

2、軟件模塊部分

在速度控制方面，一般是能通過改變加在電機兩端的電壓來實現的，可以是連續改變（加直流電壓），也可以是斷續改變（加脈沖電壓）。為了簡單用，我們采用了脈寬調速，脈寬的變化可以通過硬件或軟件來實現。

方案一 硬件實現是通過改變振蕩電路中RC參數來調整充放電時間。若用硬件電路來實現，在穩定性方面得不到保證。

方案三 用軟件的作法是通過設置高電平及低電平的保持時間來達到PWM的脈寬調制目的。

就比較而言，軟件調整量化指標更高、調整更可靠、更方便、更準確。因此在設計時，常考慮方案二。

脈沖頻率對電機轉機也有影響，脈沖頻率高連續性好，但帶負載能力差，頻率低則反之。經實驗發現，脈沖頻率在15━20HZ效果最佳。在本設計中采用了20HZ進行設計。

脈沖調速實質上是調節加在電機兩端的平均功率，通過計算可發現電機的速度與脈寬成正比。

軟件編程的考慮是設置脈寬這個變量。在P0.0，P0.1的輸出控制信號來產生20HZ可調脈寬方波。

下面是51單片機的實驗程序

#include 《 reg51.h 》

#include 《 intrins.h 》

sbit K1 =P1^4 ; //增加鍵

sbit K2 =P1^5 ; //減少鍵

sbit P00 =P0^1;

sbit BEEP =P3^7 ; //蜂鳴器

unsigned char PWM=0xe7; //賦初值

void Beep（）;

void delayms（unsigned char ms）;

void delay（unsigned char t）;

/*********************************************************/

void main（）

{

P1=0xff;

TMOD=0x21 ;

TH0=0xff ; //50us延時常數

TL0=0xce ; //頻率調節

TH1=PWM ; //脈寬調節

TL1=0 ;

EA=1;

ET0=1;

ET1=1;

TR0=1 ;

while（1）

{

do{

if（PWM！=0xff）

{PWM++ ;delayms（10）;}

else Beep（） ;

}

while（K1==0）;

do{

if（PWM！=0xce）

{PWM-- ;delayms（10）;}

else Beep（） ;

}

while（K2==0）;

}

}

void timer0（） interrupt 1

{

TR1=0 ;

TH0=0xff ;

TL0=0xce ;

TH1=PWM ;

TR1=1 ;

P00=0 ; //啟動輸出

}

void timer1（） interrupt 3

{

TR1=0 ;

P00=1 ; //結束輸出

}

/*********************************************************/

//蜂鳴器子程序

/*********************************************************/

void Beep（）

{

unsigned char i ;

for （i=0 ;i《100 ;i++）

{

delay（100） ;

BEEP=！BEEP ; //Beep取反

}

BEEP=1 ; //關閉蜂鳴器

delayms（100）;

}

/*********************************************************/

// 延時子程序

/*********************************************************/

void delay（unsigned char t）

{

while（t--） ;

}

/*********************************************************/

// 延時子程序

/*********************************************************/

void delayms（unsigned char ms）

{

unsigned char i ;

while（ms--）

{

for（i = 0 ; i 《 120 ; i++） ;

}

}
來源；21ic