0 前言
目前,三速单相电动机结构简单,成本较低,控制方便,它使电风扇具备高、中、低三档转速,提高了电风扇的供风质量,因此CONTROL ENGINEERING China版权所有,这种单相电动机在家用电风扇得到广泛的应用。但是,当需要进一步提高电风扇的质量和品位时,仅具有三档转速的单相电动机就不能满足电风扇的要求,必须提高单相电动机的调速能力。我们使用无触点开关分时接通的方法,在硬件电路基本不变的条件下,使三速单相电动机具有二十档转速的调速能力。
1 三速单相电动机开关调速的原理
三速单相电动机调速电路如图1所示,L、M、H分别为单相电动机的低速抽头、中速抽头和高速抽头,单相电动机采用电容运行方式,三个抽头与电源的连接由三个双向晶闸管TL、TM、TH来控制,当TL导通时电动机的低速抽头与电源连接,电动机低速运转,同样,TM导通时电动机中速运转,TH导通时电动机高速运转。我们采用分时接通L、M、H的方法,可以调节电动机的转速,使三速单相电动机获得多于三档转速的变速能力。设
2 三速单相电动机开关调速的硬件和软件设计
三速单相电动机调速电路如图1所示,某家用电风扇的单相电动机采用单片机ATMEL89C2051控制,单片机的输出端口P1.5、P1.6、P1.7经反相器与晶闸管TL、TM、TH的控制极连接,当P1.5=“0”时,晶闸管导通,电动机可低速运转,反之,P1.5=“1”时,晶闸管截止,电动机停转,即由P1.5输出电位控制电动机的低速档;同样,由P1.6输出电位控制电动机的中速档,P1.7控制电动机的高速档。同步电路每个电源周期产生一个脉冲信号,并在电源电压由负变正时产生脉冲的下降沿。同步信号由INT0中断口输入单片机。三速单相电动机开关调速的控制方法如下:在每个电源电源电压由负变正过零时,同步电路产生一个脉冲信号,向单片机申请中断,单片机响应中断后执行调速程序,按给定的转速代码输出转速信号,调节电动机转速。取调速周期Ts=8T(T为电源周期),调速程序必须经过8次中断才能输出一个转速代码的转速,在调速周期内不能接受新的转速代码,否则电动机的转速将不受控制。在调速程序中,采用一个存储单元(34H)作为转速输入单元,另一个存储单元(37H)作为电源周期指示器,记录已经输出的电源周期,控制器需要改变风扇的转速时,随时可以向(34H)单元写入转速代码,但只有电源周期指示器的数值为零时控制工程网版权所有,调速程序才能将(34H)单元的数据变成实际输出的信号。电源周期指示器的初始值为00H,INT0每中断一次调速周期定时器加1,直至电源周期指示器为08H时控制工程网版权所有,重新清零,并且读入转速输入单元(34H)的数据。
在调速程序中,我们采用8位数据记录风扇的转速代码,其中低3位(b2b1b0)表示接通比例N,第4、5位(b4b3)表示接通档次,高3位(b7b6b5)不用。接通档次表示调速为低速调速、中速调速还是高速调速,其值为b4b3={00B,01Bwww.cechina.cn,10B,11B},当接通档次为00B时,在转速代码设定的接通比例内接通晶闸管TL,接通比例外不接通晶闸管;当接通档次为01B时,在转速代码设定的接通比例内接通晶闸管TM,接通比例外接通晶闸管TL,当接通档次为10B时,在转速代码设定的接通比例内接通晶闸管TH,接通比例外接通晶闸管TM;当接通档次为11B时,接通比例只有00H一种,这时在整个调速周期内接通晶闸管TH,电动机高速运转。接通比例的取值范围000B-111B,由此可知,转速代码的取值范围为00H-18H,总共25个代码,其中00H为零速,01H-08H为低速档代码,09H-10H为中速档代码,11H-18H为高速档代码。所