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江苏大学电气信息工程学院
随着位置传感器转子扇形片的转动，定子绕组在位置传感器VP1、VP2、VP3的控制下，便一相一相地依次馈电，实现了各相绕组电流的换相。在换相过程中，定子各相绕组在工作气隙内所形成的旋转磁场是跳跃式的。这种旋转磁场在360度电角度范围内有三种磁状态，每种磁状态持续120度电角度。
位置传感器在直流无刷电动机中起着测定转子磁极位置的作用，为逻辑开关电路提供正确的换相信息，即将转子磁钢磁极的位置信号转换成电信号，然后去控制定子绕组换相。位置传感器种类较多，且各具特点。在直流无刷电动机中常见的位置传感器有以下几种：电磁式位置传感器、光电式位置传感器、磁敏式位置接近传感器。 3.设计要求
（1）完成采用单片机控制直流无刷电动机的设计与应用，包括实现电动机的正转、反转控制，锁轴控制、速度控制，对直流无刷电动机的运行状态进行检测和报警。
（2）采用MCS-51单片机为控制核心，编写出控制程序软件，实现单片机与外界硬件的接口连接。
（3）研究直流无刷电动机的工作特性和工作原理，设计中采用的电动机是由北京和利时电机技术有限公司自行研发设计的永磁直流无刷电动机。 4.硬件设计 4.1 电动机介绍
本控制系统选择北京和利时公司生产的森创牌直流无刷电动机作为控制对象，具体型号为57BLT-1015H1-L-S-B100，该型号的电动机属于和利时公司生产的57系列电动机。 4.2 电动机驱动器介绍
本毕业设计所选择的驱动器是与上面选择的直流无刷电动机配套的，具体型号为BL-2203C。 （1）驱动器的特点
① 交流220V电压；② 输入、输出信号光隔离；
③ 启停及其转向控制；④ 过电流、过电压、过载及堵转保护；
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⑤ 测速信号输出；⑥ 故障报警输出； ⑦ 电动机转速显示；⑧ 外部模拟量调速； ⑨ 制动停车功能；⑩ 多档速度选择。 （2）性能指标
具体性能见表4-2所示。
表4-2 驱动器电气性能 供电电源 额定功率 额定转速 额定转矩 调速范围 速度变动率（对负载） 速度变动率（对电压） 速度变动率（对温度） 绝缘电阻 绝缘强度 单相交流220（1±15%）V，50Hz，容量为0.8k VA 最大600W（根据所配的电动机而言） 根据所选的电动机确定（不超过8000r/min） 根据所选的电动机确定 150r/min额定转速 ±2%以下（额定转速） ±1%以下（电源电压±10%，额定转速无负载） ±2%以下（20～40℃额定转速无负载） 在常温下大于Ω 在常温下1kV、1min （3）驱动器面板
BL-2203C型号的驱动器面板上面有调速电位器、速度显示表、散热风扇风道、控制信号端子、霍尔信号输入端子等等。 （4）驱动器接线图
该型号的电动机驱动器的典型接线图如图4-5所示，不过需要注意的是：
①因本驱动器位220V高压输入，为了确保安全，在上电之前必须保证接地端子FG可靠地与大地连接，任何情况下请不要打开机壳，以免意外的损伤。
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图4-5 典型接线图
②驱动器安装时安装保证设备的通风良好，机柜内有多个驱动器并列使用时应保证相互之间的距离不小于10cm。
③机箱应考虑通风散热，避免密闭式环境而影响散热，同时也要避免灰尘和杂质对驱动器的影响。驱动器采用风道竖直的立式安装将有利于散热。
④图4-6所示为驱动器的外形尺寸。
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图4-6 驱动器外形尺寸图
3.3 控制电路设计
（1）芯片说明 ：本电路中的芯片采用基于MCS-51单片机为内核的芯片有AT89S52、74HC14/SN74LS160、和SN74LS164 （2）整体电路
设计的整体电路如图4-9所示。
图4-9 整体电路设计
（3）电路模块说明
①电路复位模块 该电路模块可以实现电路的上电复位和手动复位（即按键按下，电路复位），其电路图如图4-10所示。注意：复位信号由74HC14的输出端接AT89S52的引脚9，复位电路可以使单片机的CPU和系统的其他部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。
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