第五章 硬體架構介紹
5.4 硬體架構操作介紹
t m
t b t b
K JR
K = K K BR τ = K K BR
+ + 。
5.4 硬體架構操作介紹
在 4.3 有提到兩塊電路模組，主要是在控制直流電壓轉換器，但這兩
塊電路模組，不只用在控制直流電壓轉換器，還有應用在回授訊號的處
理，以下會每個元件的關係作說明。硬體架構流程，如圖5.2
圖5.2 硬體架構流程
5.4.1 回授電路介紹
在本論文馬達系統的回授信號是透過一組馬達控制模組，轉速的回授 信號，是以類比的直流電壓，所以會透過82G516這塊電路模組，將類比信 號以10bits轉成數位信號，再透過 USB 24 I/O 傳送至電腦進行運算。
因為82G516只能接受正電壓的類比信號，所以在類比信號傳送至
200KΩ
20K Ω
V
z+
− V
D− + V
iV
o圖5.4 比較器電路 以下為比較器電路分析：
此電路所選擇的稽納二極體，崩潰電壓為VZ =5.1V，導通電壓VD =0.7V， 1、當Vi>0，則Vo=VD= -0.7V
2、當Vi<0，則Vo= = 5.1VVZ
以下為輸出電壓操作變化圖，如圖5.5 所示
V i
V o
V Z
V D
生的類比信號電壓為正的，此時比較器的輸出電壓會在低電位，然後不會 觸發 USB 24 I/O 的腳位，此時不會有訊號傳送至電腦。所以在撰寫程式 時，可以依據高低電位，來判斷馬達的正反轉。
在回授信號會有雜訊，所以本論文設計一個二階的濾波器，電路圖如 下圖5.6 所示
圖5.6 濾波器電路
本論文所選擇的元件規格，C=1000μF，L=390μH，R=10kΩ。轉折 頻率如下：
= 1 0.40808959 2 LC
o z
f H
π =
在轉速3000rpm 時，回授電壓大約 4.5V，所以圖 5.7 為沒通過濾波器電路 的訊號，圖5.8 為有通過濾波器電路的訊號，
圖5.7 沒通過濾波器電路的訊號
圖5.8 有通過濾波器電路的訊號
可以從圖5.7 和圖 5.8 得知，本論文設計的濾波器電路可以把雜訊處理掉，
且原本的回授電壓也不會因為經過濾波器，而有所影響。
5.4.2 馬達驅動介紹
在第四章已經有針對直流電壓轉換器作過詳細的說明，在這個部分主 要是要介紹馬達驅動操作的關係。
馬達控制模組輸出電壓和馬達輸出電壓的關係比如圖 5.9 所示，馬達
控制模組輸出電壓為10V，馬達輸出電壓 75V，轉速為 3000RPM。
75
Duty= u
(5.5) 其中 u 為程式中計算出來的控制律。
因為程式中計算出來的控制律，有可能大於75 為了要確保 Duty 傳送 至82G516，是在 0~1 這個範圍內，在此使用一個技巧，就是 Duty 先經過
一個限制器限制在 0~1 這個範圍內，在將 Duty 傳送至微型處理器
(82G516)。然後由微型處理器(82G516)產生 PWM 傳送至直流電壓轉換器，
直流電壓轉換器產生的輸出電壓輸入馬達控制模組，在輸出至馬達。
最後將圖5.2 硬體架構關係以實體架構顯示，如圖 5.10 如所
圖5.10 實體架構關係
5.5 結論
在本論文中所使用的兩塊電路模組，微型處理器(82G516)這塊電路模 組主要是作驅動和資料轉換，而另一塊USB 24 I/O 就像是一個 I/O port ， 主要是作電腦與馬達的溝通，可以達到控制馬達和接收回授信號，然後可 以利用撰寫程式加入本文的演算法，來達到馬達的控制目標。