電氣與電子線路CAD_圖文

1、電氣與電子線路CAD課程設(shè)計(jì)(學(xué)年論文說明書課題名稱:直流無刷電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)學(xué)生學(xué)號(hào):1204160234專業(yè)班級(jí):過程自動(dòng)化2班學(xué)生姓名:張偉學(xué)生成績(jī):指導(dǎo)教師: 曾麗課題工作時(shí)間:2014-11-05至2014-11-12武漢工程大學(xué)教務(wù)處制填寫說明:1. 一、二、三項(xiàng)由指導(dǎo)教師在課程設(shè)計(jì)(學(xué)年論文開始前填寫并交由學(xué)生保管;2. 第四項(xiàng)由學(xué)生在完成課程設(shè)計(jì)后填寫,并將此表與課程設(shè)計(jì)說明書一同裝訂成冊(cè)交給指導(dǎo)教師;3. 成績(jī)?cè)u(píng)定由指導(dǎo)教師按評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)評(píng)分。4. 此表格填寫好后與正文一同裝訂成冊(cè)。一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)和基本要求:1、功能要求設(shè)計(jì)一個(gè)三相無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),使用專用控制芯片

2、以及電子測(cè)速芯片來構(gòu)建閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng),從而了解三相無刷直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式。2、繪圖設(shè)計(jì)要求:(1 畫出完整的原理圖。(2 ERC電氣規(guī)則檢測(cè)。(3 創(chuàng)建項(xiàng)目元件庫文件,生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)表及元件清單。(4 畫出所設(shè)計(jì)電路的PCB圖,包括規(guī)劃PCB板子大小、元器件布局以及布線,布線方法則可根據(jù)具體情況使用自動(dòng)布線(手工調(diào)整或者手工布線兩種不同方式,生成項(xiàng)目元件封裝庫。(5 原理圖中至少有3個(gè)自建元件符號(hào),PCB中至少有3個(gè)自建封裝元件。3、原理圖工作原理介紹:圖1-1中,所示的直流無刷電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由驅(qū)動(dòng)芯片MC33035、電子測(cè)速芯片MC33039、IR2103驅(qū)動(dòng)芯片以及一些穩(wěn)壓電路等組成。其中MC

3、33035是MOTOROLA公司生產(chǎn)的高性能無刷直流電動(dòng)機(jī)控制器專用集成電路芯片,電動(dòng)機(jī)速度可以通過MC33035的18腳的輸入電壓來設(shè)定,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換成六路驅(qū)動(dòng)輸出信號(hào),三個(gè)上側(cè)驅(qū)動(dòng)輸出是集電極開路NPN晶體管,三個(gè)下側(cè)驅(qū)動(dòng)輸出是推挽輸出,三個(gè)輸出分別經(jīng)過功率管驅(qū)動(dòng)芯片IR2103,控制MOSFET管V1、V2開關(guān),從而控制電動(dòng)機(jī)兩端電壓,電動(dòng)機(jī)速度通過MC33039反饋獲得,它是利用三相直流無刷電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置傳感器三個(gè)輸出信號(hào),經(jīng)過F/V轉(zhuǎn)換后從5腳輸出一個(gè)脈寬信號(hào),該信號(hào)直流分量正比與電動(dòng)機(jī)速度,它連接至MC33035的13腳形成一個(gè)閉環(huán)反饋電路,該電路整流穩(wěn)壓部分未在圖

4、上畫出。4、參考圖:圖1-1 (a直流無刷電動(dòng)機(jī)控制原理圖圖1-1 (b直流無刷電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)原理圖二、進(jìn)度安排:11月5號(hào):下達(dá)設(shè)計(jì)任務(wù)。11月5號(hào)11月6號(hào):設(shè)計(jì)原理圖。11月7號(hào):確定PCB板參數(shù)和元件封裝類型。11月8號(hào)11月9號(hào):設(shè)計(jì)PCB版圖。11月10號(hào)11月11號(hào):撰寫報(bào)告11月12號(hào):答辯。三、主要參考資料及主要參考文獻(xiàn):1 邵群濤. 電氣制圖與電子線路CADM.北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 20052 老虎工作室. 電路設(shè)計(jì)與制版-Protel99入門與提高M(jìn).北京:人民郵電出版社,20013 老虎工作室. 電路設(shè)計(jì)與制板- Protel 99 SE高級(jí)應(yīng)用M.北京:人民郵電出版社,

5、2001四、答辯記錄:1、在設(shè)計(jì)過程中遇到的問題及解決方案(至少2個(gè)。2、2014 年月日課程設(shè)計(jì)評(píng)審標(biāo)準(zhǔn)(指導(dǎo)教師用評(píng)價(jià)內(nèi)容具體要求權(quán)重調(diào)查論證能獨(dú)立查閱文獻(xiàn)和從事其他調(diào)研;能提出并較好地論述課題的實(shí)施方案;有收集、加工各種信息及獲得新知識(shí)的能力。0.1實(shí)踐能力能正確選擇研究(實(shí)驗(yàn)方法,獨(dú)立進(jìn)行研究工作。如裝置安裝、調(diào)試、操作。0.2分析解決問題能力能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能去發(fā)現(xiàn)與解決實(shí)際問題;能正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù);能對(duì)課題進(jìn)行理論分析,得出有價(jià)值的結(jié)論。0.2工作量、工作態(tài)度按期圓滿完成規(guī)定的任務(wù),工作量飽滿,難度較大,工作努力,遵守紀(jì)律;工作作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)。0.2質(zhì)量綜述簡(jiǎn)練完整,有見解;立論正

6、確,論述充分,結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理;實(shí)驗(yàn)正確,分析處理科學(xué);文字通順,技術(shù)用語準(zhǔn)確,符號(hào)統(tǒng)一,編號(hào)齊全,書寫工整規(guī)范,圖表完備、整潔、正確;論文結(jié)果有應(yīng)用價(jià)值。0.2 創(chuàng)新工作中有創(chuàng)新意識(shí);對(duì)前人工作有改進(jìn)或獨(dú)特見解。0.1摘要直流無刷電動(dòng)機(jī)是在直流有刷電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的?，F(xiàn)階段,雖然各種交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)在傳動(dòng)應(yīng)用中占主導(dǎo)地位,但直流無刷電動(dòng)機(jī)正受到普遍的關(guān)注。自20世紀(jì)90年代以來,隨著人們生活水平的提高和現(xiàn)代化生產(chǎn)、辦公自動(dòng)化的發(fā)展,家用電器、工業(yè)機(jī)器人等設(shè)備都越來越趨向于高效率化、小型化及高智能化,作為執(zhí)行元件的重要組成部分,電機(jī)必須具有精度高、速度快、效率高等特點(diǎn),直流無刷電機(jī)的應(yīng)

7、用也因此而迅速增長(zhǎng)。本設(shè)計(jì)是直流無刷電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),直流無刷電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由驅(qū)動(dòng)芯片MC33035、電子測(cè)速芯片MC33039、IR2103驅(qū)動(dòng)芯片以及一些穩(wěn)壓電路等組成。以單片機(jī)為控制電路,單片機(jī)采集比較電平及電機(jī)霍爾反饋信號(hào),通過軟件編程控制直流無刷電動(dòng)機(jī)。關(guān)鍵詞無刷直流電動(dòng)機(jī)單片機(jī)霍爾位置傳感器Pick toBrushless dc motor brush in dc motor is developed on the basis of. At this stage, though various types of ac motor and dc motor in the driv

8、e application dominate, but brushless dc motor is widely attention.Since the 1990 s, with the improvement of people's living standard and the development of modern production, office automation, household appliances, industrial robots and other equipment are more and more tend to high efficiency

9、 and miniaturization, high intelligence, as an important part of actuators, the motor must have a high precision, high speed, high efficiency, etc, the application of brushless dc motor and rapid growth.This design is a brushless dc motor drive system, the brushless dc motor drive system is mainly c

10、omposed of drive chip MC33035, electronic tachometer MC33039, IR2103 drive chip as well as some regulating circuit, etc. With the single chip processor as the control circuit, single chip microcomputer hall feedback signal acquisition level and motor, brushless dc motor control through software prog

11、ramming.keywords Brushless dc motor microcomputer hall position sensor目錄1、方案論證1.1 工作原理 (21.2 設(shè)計(jì)要求 (22、項(xiàng)目元件庫2.1 新建元件庫 (32.2 元件封裝 (103、原理圖設(shè)計(jì)3.1 原理圖繪制 (133.2 ERC電氣法則檢測(cè) (163.3 生成網(wǎng)絡(luò)表及元器件清單 (184、PCB圖設(shè)計(jì)4.1 制作電路板 (404.2 導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表及元件 (424.3 布局和布線 (435、結(jié)論 (44參考文獻(xiàn)附錄1系統(tǒng)原理圖附錄2系統(tǒng)PCB圖附錄3自建庫圖形1、方案論證1.1 工作原理直流無刷電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主

12、要由驅(qū)動(dòng)芯片MC33035、電子測(cè)速芯片MC33039、IR2103驅(qū)動(dòng)芯片以及一些穩(wěn)壓電路等組成。其中MC33035是MOTOROLA公司生產(chǎn)的高性能無刷直流電動(dòng)機(jī)控制器專用集成電路芯片,電動(dòng)機(jī)速度可以通過MC33035的18腳的輸入電壓來設(shè)定,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換成六路驅(qū)動(dòng)輸出信號(hào),三個(gè)上側(cè)驅(qū)動(dòng)輸出是集電極開路NPN 晶體管,三個(gè)下側(cè)驅(qū)動(dòng)輸出是推挽輸出,三個(gè)輸出分別經(jīng)過功率管驅(qū)動(dòng)芯片IR2103,控制MOSFET管V1、V2開關(guān),從而控制電動(dòng)機(jī)兩端電壓,電動(dòng)機(jī)速度通過MC33039反饋獲得,它是利用三相直流無刷電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置傳感器三個(gè)輸出信號(hào),經(jīng)過F/V轉(zhuǎn)換后從5腳輸出一個(gè)脈寬信號(hào)

13、,該信號(hào)直流分量正比與電動(dòng)機(jī)速度,它連接至MC33035的13腳形成一個(gè)閉環(huán)反饋電路,該電路整流穩(wěn)壓部分未在圖上畫出。1.2 設(shè)計(jì)要求(1 畫出完整的原理圖。(2 ERC電氣規(guī)則檢測(cè)。(3 創(chuàng)建項(xiàng)目元件庫文件,生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)表及元件清單。(4 畫出所設(shè)計(jì)電路的PCB圖,包括規(guī)劃PCB板子大小、元器件布局以及布線,布線方法則可根據(jù)具體情況使用自動(dòng)布線(手工調(diào)整或者手工布線兩種不同方式,生成項(xiàng)目元件封裝庫。(5 原理圖中至少有3個(gè)自建元件符號(hào),PCB中至少有3個(gè)自建封裝元件2、項(xiàng)目元件庫2.1 新建元件庫打開一個(gè)自己建的原理圖元件庫文件,如SchLib1.Lib。單擊工具欄中的 按鈕,或執(zhí)行菜單命令To

14、ols|New Component,系統(tǒng)彈出New Component Name對(duì)話框。 對(duì)話框中的COMPONENT_1是新建元件的默認(rèn)元件名,將其改名后單擊Ok按鈕,屏幕出現(xiàn)一個(gè)新的帶有十字坐標(biāo)的畫面。設(shè)置柵格尺寸:執(zhí)行菜單命令Options|Document Options,系統(tǒng)彈出Library Editor Workspace對(duì)話框,如圖所示。設(shè)置鎖定柵格尺寸,即Snap的值為5。 按Page Up鍵,放大屏幕,直到屏幕上出現(xiàn)柵格。單擊工具欄上的按鈕,在十字坐標(biāo)第四象限靠近中心的位置,繪制元件外形,尺寸為11格×9格。 放置引腳:單擊工具欄中的按鈕,按Tab鍵系統(tǒng)彈出Pin

15、屬性設(shè)置對(duì)話框。Pin屬性設(shè)置對(duì)話框中各選項(xiàng)含義: 設(shè)置完畢,單擊Ok按鈕,光標(biāo)變成十字形,且引腳處于浮動(dòng)狀態(tài),隨光標(biāo)的移動(dòng)而移動(dòng),這時(shí)可按空格鍵旋轉(zhuǎn)方向、按X鍵水平翻轉(zhuǎn)、按Y鍵垂直翻轉(zhuǎn),最后單擊鼠標(biāo)左鍵放置好一個(gè)引腳。此時(shí)光標(biāo)仍處于放置引腳狀態(tài),重復(fù)上述步驟,可繼續(xù)放置其他引腳,最后單擊鼠標(biāo)右鍵,退出放置狀態(tài)。定義元件屬性,執(zhí)行菜單命令Tools|Description,系統(tǒng)彈出Component Text Fields對(duì)話框,如圖所示。在對(duì)話框中設(shè)置Default Designator:U?(元件默認(rèn)編號(hào)和元件的封裝形式。 單擊主工具欄上的保存按鈕,保存該元件。 2.2元件封裝元件封裝的編

16、號(hào)規(guī)則一般為元件類型+焊盤距離(或焊盤數(shù)+元件外形尺寸。根據(jù)元件封裝編號(hào)可區(qū)別元件封裝的規(guī)格。 自建元件庫啟動(dòng)元件封裝庫編輯器執(zhí)行菜單命令File|New,系統(tǒng)彈出新建文件對(duì)話框。在新建文件對(duì)話框中,選擇PCB Library Document(PCB庫文件圖標(biāo),單擊OK按鈕。在工作窗口中,用鼠標(biāo)左鍵雙擊該元件庫文件圖標(biāo),就可進(jìn)入元件封裝編輯器的工作界面,進(jìn)行元件封裝編輯。 3、原理圖設(shè)計(jì)3.1 原理圖繪制在視圖窗口打開Documents文件夾;在窗口的空白處單擊鼠標(biāo)右鍵,在快捷菜單中選擇New;系統(tǒng)彈出New Document對(duì)話框,在對(duì)話框中選擇Schematic Document圖標(biāo),而

17、后單擊Ok按鈕. 系統(tǒng)建立了一個(gè)原理圖文件Sheet1.Sch。打開Sheet1.Sch文件,進(jìn)入原理圖編輯器。 執(zhí)行菜單命令 Design|Options (如下圖,系統(tǒng)彈出Document Options 對(duì)話框。 原理圖元件庫的擴(kuò)展名是.ddb。此.ddb文件是一個(gè)容器,它可以包含一個(gè)或幾個(gè)具體的元件庫,這些包含在.ddb文件中的具體元件庫的擴(kuò)展名是.Lib。原理圖元件庫文件在系統(tǒng)中的存放路徑是Program FilesDesign Explorer 99 SELibrarySch。之后加載原理圖元件庫。加載完后可以放置元件。按兩下P鍵,系統(tǒng)彈出圖3.10 Place Part(放置元件

18、對(duì)話框。 在對(duì)話框中依次輸入元件的各屬性值后單擊Ok按鈕。光標(biāo)變成十字形,且元件符號(hào)處于浮動(dòng)狀態(tài),隨十字光標(biāo)的移動(dòng)而移動(dòng)。在元件處于浮動(dòng)狀態(tài)時(shí),可按空格鍵旋轉(zhuǎn)元件的方向、按X鍵使元件水平翻轉(zhuǎn)、按Y鍵使元件垂直翻轉(zhuǎn)。調(diào)整好元件方向后,單擊鼠標(biāo)左鍵放置元件。系統(tǒng)繼續(xù)彈出Place Part(放置元件對(duì)話框,重復(fù)上述步驟,放置其他元件,或單擊Cancel按鈕,退出放置狀態(tài)。元件的屬性編輯在Part(元件屬性對(duì)話框中進(jìn)行。 完成這些過后,電路繪制的基本工作完成了,接下來就可以完成所有的原理圖制作 3.2 ERC電氣法則檢測(cè)ERC電氣法則檢查即Electronic Rule Checker,是利用軟件測(cè)

19、試用戶電路的方法。能夠測(cè)試設(shè)計(jì)者在物理連接上的錯(cuò)誤。執(zhí)行菜單命令Tools | ERC,系統(tǒng)彈出Setup Electrical Rule Check (ERC 設(shè)置對(duì)話框,按圖進(jìn)行設(shè)置。 設(shè)置完畢單擊Ok按鈕,進(jìn)行ERC檢查。 3.3 生成網(wǎng)絡(luò)表及元器件清單操作Design下的create netlist 按鍵。LEDVD13ADIP8IR2103BDIP8IR2103CRB.2/.4C1RAD0.4C2RAD0.4C3RAD0.4C4 RB.2/.4C5 RB.2/.4 C6DIP24 MC33035C7RAD0.4C8RAD0.4C9RAD0.4C10 SOT-23C11 RAD0.4R

20、B.2/.4C13 RB.2/.4C14 RB.2/.4C15 RAD0.4C16 RAD0.4C17 RAD0.4C18 RAD0.4C19 RAD0.4C20 RB.2/.4J1SIP5 CON5J3SIP3R1 AXIAL0.4R2 AXIAL0.4R3 AXIAL0.4R4 AXIAL0.4R5 AXIAL0.4R6 AXIAL0.4R7 AXIAL0.4R8 AXIAL0.4R9 AXIAL0.4R10 AXIAL0.4R11 AXIAL0.4R12 AXIAL0.4R13 AXIAL0.4R14 AXIAL0.4R15 AXIAL0.4R16AXIAL0.4R17 AXIAL0.4

21、R18 AXIAL0.4R19 AXIAL0.4R20 AXIAL0.4R21 AXIAL0.4R22 AXIAL0.4R23 AXIAL0.4R24 AXIAL0.4AXIAL0.4R27 AXIAL0.4R28 AXIAL0.4R29 AXIAL0.4R30 AXIAL0.4R31 AXIAL0.4R32 AXIAL0.4R33 AXIAL0.4R34 AXIAL0.4RP1 VR1S1 RAD1S2 RAD1S3 RAD1S4 RAD1S5 RAD1SB1 RAD1U1TO-220 7815U2DIP8IR2103U3DIP8MC33039V1TO-18V2TO-18V3TO-18V4T

22、O-18V5TO-18V6TO-18VD1 DIODE0.4VD2 DIODE0.4VD3 DIODE0.4VD4 DIODE0.4VD5 DIODE0.4VD6 DIODE0.4VD7 DIODE0.4VD8 DIODE0.4VD9 DIODE0.4VD10 DIODE0.4VD11 DIODE0.4VD12 DIODE0.4VD14 DIODE0.4VS1 XTAL1(+15C2-1U1-3(ABC6-21R5-1VD12-K (ATC6-2R6-1(BBC6-20R13-2 VD11-K (C6-1 R14-2 (CBC6-19 R15-2 VD10-K (CTC6-24 R32-2 (

23、CU-SE C6-9 (EAC6-11 ( FOUT R24-1 U3-5 ( GNDA-1C1-2 C2-2 C3-2 C6-15 C6-16 C6-22 C7-2 C9-1 C10-2 C11-1 C15-2 C18-2 C19-2J1-5 RP1-2 S2-1 S3-1 S4-1 U1-2 U2-1 U3-7 VD1-A VD4-A VD7-A VD10-A VD11-A VD12-A VS1-1 (JDC5-1 C14-1 C20-1 R11-2 R12-2 R22-2 R23-1 R34-1 V2-3 V4-3 V6-3 ( NetA_4 A-4C11-2 ( NetA_8 A-8R

24、18-1 VD6-K ( NetB_4C19-1(NetB_8 B-8R33-2 VD9-K(NetC6_14 -2C6-14 VD14-K (NetC8_2 C8-2R10-2R12-1(NetC13_1 C13-1R17-2 VD8-K(NetC15_1 C15-1R26-1(NetR4_2 C1-1R4-2U1-1(NetR5_2 R5-2U2-2(NetR6_2 R6-2U2-3(NetR10_1 C8-1R10-1R11-1(NetR13_1 A-2R13-1(NetR14_1 A-3R14-1(NetR15_1 B-2R15-1(NetR16_1 R16-1R20-1V3-1VD5-A(NetR17_1 R17-1R21-2V5-1VD8-A(NetR18_2 R18-2R22-1V4-1VD6-A(NetR19_1 R19-1R23-2V2-1VD3-A(NetR24_2 C6-12C16-2R24-2R27-1S1-1(NetR28_1 -1R28-1(NetR29_1 R29-1S5-1(NetR31_2 R31-2 V