直流电机驱动(H桥)原理研究与设计
学生姓名 王俊岭 周磊 周雪瑞 秦淦 阿不都.沙拉木
指导教师 杨焱青
系（部） 创新实验室
论文写作日期 2011 年 12 月 20 日
第1章 序论
1.1 课题研究的目的
1.2 本课题研究的意义
1.3 方案论证
第2章 基本原理
2.1 声光节能灯基本原理
2.3声控电路基本原理
2.4光控电路基本原理
第3章 电路设计与分析
3.1 电源电路
3.2声电转换机放大电路
3.3延时处理电路单稳态电路
3.4光控电路
第4章 故障分析
第5章 心得体会
第6章 致谢
第一章 序论
1.1 课题研究的目的
随着社会不断进步，科技发展，声光双控节电灯逐步走进社会各个公共角落，声光双控节电灯不仅适用于住宅区的楼道，而且也适用于工厂、办公楼、教学楼等公共场所，它具有体积小、外形美观、制作容易、工作可靠等优点，适合于各种楼房走廊的照明设备。用声光控延时开关代替住宅小区的楼道上的开关，在天黑以后，当有人走过楼梯通道，发出脚步声或其它声音时，楼道灯会自动点亮，提供照明，当人们进入家门或走出公寓，楼道灯延时几分钟后会自动熄灭。在白天，即使有声音，楼道灯也不会亮，它解决了“长明灯”浪费电能的问题，延长灯泡的使用寿命，安全性好，可靠性高。该装置省去了能耗大、笨重、极易产生热量的电源变压器，具有结构简单、自耗电轻微、性能稳定、灵敏度高、通用性强，降低能耗、节约能源的目的。
1.2课题研究的意义
通过本课题的研究，加强了自己的动手能力，增强了团队意识，巩固了对所学知识的认知。通过本次试验我们设计了一种简易的直流电机驱动H桥转动的，不仅使自己学习到了知识，而且也为社会做出了贡献。
1.3 方案论证
方案1
主要包含四部分电路,分别为;电源电路,光控电路,声控延时电路,晶体管开并电路,.
电源电路主要由微控制电路提供工作电压,本设计采用传统的电源电路设计方法,即降压,整流,滤波,稳压,使电路输出电压6V直流电压供给控制电路. 光控制电路是根据光线强弱来优先决定电灯的亮灭,m2卡该电路可以对声控延时电路进行控制,在白天光线强时,光控制电路输出低电平将声控电路封锁;压电陶瓷片在晚上光线较弱时,光控制电路输出高电平,声控功能打开.本设计采用光敏电阻和其他电阻组成的分压电路来控制555定时器
的触发器输入端2脚,并将555定时器的2脚和6脚连接在一起,通过电容接地,555定时器的输出去控制电路中的定时器的复位端.
声控延时电路酷基,该电路主要在光线较弱时起作用.这主要是通过光控电路的输出来控制的.在晚上,光控电路将该电路的功能打开,使用该电路能根据外界声音信号做出相应的响应.经放大处理后的声音信号控制处于单稳工作模式的555定时器来实现声控延时功能.
晶体管开关电路,该电路受声控电路555定时器输出端的的控制.当其输出高电平时,晶体管导通,照明灯点亮.
方案2 电路由交流供电电路,放大电路,单稳态电路三部分组成.
交流供电电路由继电器和三极管9015,电阻等元器件组成. 放大电路由电阻,压电陶瓷片,三极管9014等元器件组成.由R1和R2的大小比例控制放大倍数,从而得出输出信号.
单稳态电路由有电容和电阻R,三极管9014等元器件组成,Q2和Q3直接耦合,R3和R4,R5分别控制Q2和Q3的极电路和基极电压使此电路形成一个正反馈回路.
(二极管保护的作用)
方案选择
edcnhs由于方案1电路设计过于复杂,需要两个555计时器,并且需要变压器实现低电压来执行各个电路,所需要的元器件多,不易实现,可行性较差.而方案2设计简单,易实现,所需元器件少,可行性好.故而选择2号方案.
第二章 基本原理
一、H桥驱动电路
图4.12中所示为一个典型的直流电机控制电路。电路得名于“H桥驱动电路”是因为它的形状酷似字母H。4个三极管组成H的4条垂直腿，而电机就是H中的横杠（注意：图4.12及随后的两个图都只是示意图，而不是完整的电路图，其中三极管的驱动电路没有画出来）。
如图所示，H桥式电机驱动电路包括4个三极管和一个电机。要使电机运转，必须导通对角线上的一对三极管。根据不同三极管对的导通情况，电流可能会从左至右或从右至左流过
电机，从而控制电机的转向。
图4.12 H桥驱动电路蚊子网
要使电机运转，必须使对角线上的一对三极管导通。例如，如图4.13所示，当Q1管和Q4管导通时，电流就从电源正极经Q1从左至右穿过电机，然后再经Q4回到电源负极。按图中电流箭头所示，该流向的电流将驱动电机顺时针转动。当三极管Q1和Q4导通时，电流将从左至右流过电机，从而驱动电机按特定方向转动（电机周围的箭头指示为顺时针方向）。
图4.13 H桥电路驱动电机顺时针转动
图4.14所示为另一对三极管Q2和Q3导通的情况，电流将从右至左流过电机。当三极管Q2和Q3导通时，电流将从右至左流过电机，从而驱动电机沿另一方向转动（电机周围的箭头表示为逆时针方向）。
图4.14 H桥驱动电机逆时针转动
二、使能控制和方向逻辑
驱动电机时，保证H桥上两个同侧的三极管不会同时导通非常重要。如果三极管Q1和Q2同时导通，那么电流就会从正极穿过两个三极管直接回到负极。此时，电路中除了三极管外没有其他任何负载，因此电路上的电流就可能达到最大值（该电流仅受电源性能限制），甚至烧坏三极管。基于上述原因，在实际驱动电路中通常要用硬件电路方便地控制三极管的开关。
图4.155 所示就是基于这种考虑的改进电路，它在基本H桥电路的基础上增加了4个与门和2个非门。4个与门同一个“使能”导通信号相接，这样，用这一个信号就能控制整个电路的开关。而2个非门通过提供一种方向输人，可以保证任何时候在H桥的同侧腿上都只有一个三极管能导通。（与本节前面的示意图一样，图4.15所示也不是一个完整的电路图，特别是图中与门和三极管直接连接是不能正常工作的。）
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