五、历届的 “控制类”赛题中的控制对象

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五、历届的 “控制类”赛题中的控制对象 [复制链接]

1.    加热器控制

在 “水温控制系统（1997 年 C 题）”赛题中，加热器采用 AC220V 供电，加热器（温度）控制采用继电器或者双向可控硅。由微控制器（如单片机）产生的 PWM 信号，通过光耦合器（如 MOC3041、TIL113）控制双向可控硅（如 BTA20/600V）导通和关断。

 

2.    直流电机和步进电机驱动与控制

直流电机和步进电机是控制类赛题必不可少的部分。直流电机驱动可以采用晶体管或者场效应管（如 IRF9540 等）构成的 H 桥式驱动电路、专用直流电机驱动集成电路芯片（如 LM18200T 等），以及 L298 N 双全桥驱动器电路。直流电机的速度控制通常采用 PWM 形式。

 

步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进电机接收到一个脉冲信号，它就按设定的方向转动一个固定的角度（称为“步距角”）。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率实现步进电机的调速。步进电机的驱动控制方式与电机的结构有关，对于步进电机（如 JCQC00037、17PM-K037、35BYJ26 等）通常采用 L297+L298N 构成的步进电机驱动电路[3~12]。为避免电机启动时电流过大，造成电源电压下降，影响控制系统正常工作。电机驱动电路与控制系统通常采用两组供电，控制器的电机控制信号通过光电耦合器（如 TLP521、OPT04 等）控制电机驱动电路。

 

电机可以购买，驱动电路有些可以采用现成的模块，有些需要自己设计制作电路。建议做一些训练，掌握其特性与使用方法。

 

一些获奖赛题中所使用的电机及驱动电路如下：

 

①        电机：直流电机、步进电机和连续旋转伺服电机等，用来提供运动动力、平衡控制等。型号有：步进电机 KP6P8-701，17PM-K307 四相 6 线步进电机，JCQC00037 4 相步进电机，步进电机 PM35S-048，步进电机 57BYG202，步进电机 RD-023MS 等。

 

②        驱动电路形式：H型PWM直流电机驱动电路，晶体管5610PNP和5609NPN互补型对管（直流电机驱动），晶体管8050和8550（直流电机驱动），TIP122/127达林顿晶体管（直流电机驱动），IRF640/RF9540或者TIP41/TIP42（电机驱动），直流电机＋BTS7960，直流电机＋ IR2104，直流电机＋L298N，MMS-1（NEC提供的电机驱动芯片）＋L293D（直流电机驱动），MMS-1＋6N137＋L298（直流电机驱动），GAL16V8＋L293B步进电机驱动器，MDA-2-15 步进电机驱动器，SH-20402A型两相混合式步进电机细分驱动器，步进电机细分驱动芯片 THB6064H，步进电机细分驱动芯片THB7128，步进电机驱动BA6845FS，L298N（四相步进电机驱动）等形式。

 

③        隔离：用来隔离电机电路与主控制器电路。采用的型号有 4N25 光耦，OPT04 光耦，

TIL113 光耦，MOC3041 光耦，JY043W 光耦，TLP521-4 光耦等。

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