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直流无刷电机与有刷直流电机相比, 用电子换向替代了机械换向装置, 在内部结构上有了显著的变化, 二者在运行特性和控制方法上也有很大的差别。文中所使用的控制对象为三相星型直流无刷电机。直流无刷电机系统采用两两导通的控制方式, 其反电动势和电流波形如图3.1和3.2所示。
图3.1 直流无刷电机系统原理图
图3.2 反电动势和电流波形图
因为反电动势为120度的梯形波,直流电动机电枢磁势轴线与励磁磁势轴线为60度到120度电角度时,产生的电磁转矩最大。因此为保持电机输出最大的电磁转矩,无刷直流电动机必须保持每60度就换向一次。即转子每转过60度电角度时,逆变器开关管之间就进行一次换流,定子磁状态就改变一次。可见,电机定子有6个磁链状态,其中每一个状态都是两相绕组导通,每相绕组中流过电流的世界相当于转子旋转120度电角度,每个开关管的导通角也是120度,该逆变器为120度两两导通型。为了保证直流无刷电机的正常换向,必须有位置检测单元,为其提供转子的位置信号。现在通用的直流无刷电机有带位置传感器的直流无刷电机和无位置传感器的直流无刷电机,相应的控制系统也分为针对有位置传感器和无位置传感器两种电机的不同系统。
方案二：采用步进电机驱动
图3.3 步进电机驱动原理图
在控制过程中，在控制面板上设定移动距离、方向和速度等参数。PLC通过逻辑运算产生脉冲和方向信号，控制步进电动机的驱动器，再由驱动器控制步进电动机的距离、方向和速度。
在操作面板上，速度旋钮控制移动的速度，位置旋钮控制移动的距离，位置与速度可以按需要分成若干档，位置、速度旋钮可用选择开关，为了减少PLC的输入点数，可对选择开关进行编码。移动的方向由方向按钮控制，启/停按钮控制电机的启动与停止。
由于无刷直流电机的结构简单、运行可靠等优点，本方案的驱动电机采用直流无刷电机ZW57BL52-225: 45W（额定功率）,24V(额定电压)。
3.3 探测有无人靠近的感应传感器
电感式接近开关：属于一种有开关量输出的位置传感器，它由LC高频振荡器和放大处理电路组成。金属物体在接近这个能产生电磁场的震荡感应头时，内部会产生涡流，这个涡流反作用于接近开关，使接近开关震荡能力衰减，内部电路的参数发生变化，由此识别有无金属物体接近，进而控制开关的通或断。用这种接近开关检测的物体必须是金属物体。
电容式接近开关：亦属于一种具有开关量输出的位置传感器，它的测量头通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板是物体的本身。当物体移向接近开关时，物体和接近开关的介电常数发生变化，使得和测量头相连的电路的状态也发生变化，由此控制开关的接通和关断。用这种接近开关检测的物体，并不限于金属导体，也可以是绝缘的液体或粉状物体，常用的检测距离：1~10mm。
热释电红外探测器：是一种新型的热探测器，它是利用某些材料的热释电效应探测辐射能量的器件。由于热释电信号正比于器件温升随时间的变化率，而不像通常热探测器那样需要有个热平衡过程，因此，热释电探测器的响应速度比其他热探测器快得多。它不但可以工作于低频，而且能工作于高频，目前最好的热释电探测器的探测率可以高达 cmHz½ W-1，已经超过了所有的室温热探测器。因而热释电探测器不仅具有室温工作、光谱响应宽等热探测器的共同优点，而且也是探测率最高、频率响应最宽的热探测器。同时，它还能鉴别出运动的生物与其他非生物，不需要用红外线或电磁波等发射源，具有灵敏度高、控制范围大、隐蔽性好、可流动安装等特点。广泛用于防盗报警、自动控制、接近开关、遥控等领域。其自身的探测距离仅2m左右，为提高其探测灵敏度及频率响应速度，在传感器前配用了菲涅尔透镜，可使其有效探测距离达12m左右