【武汉理工大学第十三届电工电子创新设计大赛】直流电机控制系统

武汉理工大学第十三届电工电子创新设计大赛二等奖

队伍成员：金作霖，田泽豪，何躍

指导老师：张家亮

参赛题目：直流电机控制系统

系统整体框图如下

主要功能描述：本系统具备五个部分：数据传输部分、电流传感部分、数据测量部分、运动控制部分和电源输入部分。数据传输部分为 PC 端和单片机的串口通信，实现数据的输入和处理；电流传感部分通过设计电流传感器，对流过电机的电流进行精确测量，并作为反馈控制电机运动；数据测量部分通过速度、位移传感器，来测量实时的数据信息；运动控制部分为电机驱动按照主控的指令，实现对电机的控制；电源部分则是通过电压的转换，实现对整个系统的供电。

完整实物图：

电流传感器

升压电路：

降压电路：

电机驱动电路：

总设计方案：结合电源转换电路、串口输入电路、电机驱动电路和电流检测电路，实现了通过电流反馈和编码器反馈来控制直流减速电机的功能。主控单元通过蓝牙与 PC 端无线连接，实现数据的传输；电机驱动电路通过单片机发出的指令，控制电机完成相应的运动；电源转换电路将输入的 12V 进行升降压，来实现对电机的15V 供电和 5V 的辅助电源设计；电流检测电路串接到电机的供电电路中，实现对电机电流的实时检测。

电路原理图采用立创EDA进行设计，整体如下：

降压电路

选取 LM2679 电压稳压器，通过电容、电感的选取实现 12V 到 5V 的电压转换

电机驱动电路

选择了 L298N 作为电机驱动的主芯片，驱动能力强，发热量低，抗干扰能力强，工作电压可以达到 46V，输出电流高，瞬间峰值电流可以达到 3A，额定功率可达 25W，内含两个 H 桥的高电压驱动器，可以较好的驱动直流减速电机等感性负载。

电流传感器电路

选取 10mΩ 的康铜电阻，串联在电机供电的回路中，可以较为精确的测量出压降，但是由于电压过低，ADC 无法准确读出，故我们采用 INA285 进行 1000 倍放大，这样得到的电压约为 V 级别，Arduino 开发板的 ADC 能够成功读取

使用立创EDA进行PCB设计，PCB设计如下。

电流传感器：

降压电路

电机驱动电路：