| 姓名 |
郭柏佑(Po-Yu Kuo)
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畢業系所 |
電機工程學系 |
| 論文名稱 |
以微控制器為基礎的無轉速感測器跑步機驅動系統之研製
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| 摘要(中) |
本論文主要是在設計不外加感測器之轉速檢測電路，實現於跑步機控制驅動系統，直接利用直流馬達換向片與碳刷切換時所產生之漣波，進行分析轉速、負載量、步數、運動量及運動行為。
整個系統以單晶片微控制器PIC16F877為核心，集檢測、計算、控制及傳輸之功能，可進行速度控制、負載量測、運動量及步數的計算，且可作異常保護、爬坡及下坡之斜坡度控制、電源與資料共用傳輸等功能。
由實驗得知，本系統所檢測之轉速與傳統感測器具有相同效果，準確度高，並且又可同時量測負載量變化及運動量，是一般傳統感測器所不及之處。
本論文所設計之無感測器控制系統不用外加任何感測元件或更改額外機構，直接並聯於運轉中之直流馬達，即可量測其轉速及負載量變化，在實務上為一創新之作法。對於產業界，可省時、省工、省力及省成本，極具有競爭力及商品化的應用價值。 |
| 關鍵字(中) |
★ 跑步機
★ 無感測器
★ 直流馬達 |
關鍵字(英) |
★ sensorless
★ running machine
★ dc motor |
| 論文目次 |
摘要……………………………………………………………………Ⅰ
目錄……………………………………………………………………Ⅱ
圖目錄…………………………………………………………………Ⅳ
表目錄…………………………………………………………………Ⅶ
第一章 緒論
1.1 前言……………………………………………………………1
1.2 研究動機與目的………………………………………………1
1.3 內容大綱…….………………………………………………2
第二章 永磁式直流馬達介紹
2.1 前言……………………………………………………………3
2.2 直流馬達結構與運轉原理……………………………………3
2.3 反電動勢與轉矩推導
2.3.1 電磁感應定律…………………………………………6
2.3.2 反電動勢推導…………………………………………6
2.3.3 轉矩推導………………………………………………8
2.4 轉速特性……………………………………………………9
2.5 數學模式推導………………………………………………11
第三章 跑步機系統架構
3.1 前言…………………………………………………………14
3.2 硬體架構
3.2.1 電源供應電路…………………………………………16
3.2.2 微控制器………………………………………………21
3.2.3 馬達驅動與保護偵測電路……………………………23
3.2.4 斜坡控制與偵測電路…………………………………25
3.2.5 LCD傳輸介面…………………………………………26
3.2.6 按鍵與功能選擇電路…………………………………27
3.3 跑步機機構…………………………………………………28
第四章 無感測器轉速檢測
4.1 前言…………………………………………………………30
4.2 一般轉速檢測方法
4.2.1 轉速發電機……………………………………………30
4.2.2 旋轉編碼器……………………………………………31
4.2.3 磁編碼器………………………………………………32
4.3 無感測器檢測轉速電路設計
4.3.1 原理……………………………………………………34
4.3.2 檢測轉速電路方塊圖…………………………………35
4.3.3 電路圖及實驗結果……………………………………36
4.4 速度控制器設計……………………………………………45
4.5 速度響應量測………………………………………………47
4.6 轉速準確度之驗證…………………………………………52
4.7 負載量測分析
4.7.1 電路設計原理…………………………………………56
4.7.2 實驗結果………………………………………………58
4.7.4 飛程高度計算…………………………………………62
第五章 結論與展望……………………………………………………64
參考文獻…………………………………………………………………65
作者簡歷…………………………………………………………………66 |
| 參考文獻 |
[1]黃家興、陳遵立、林世宏, “以數位訊號處理器製作一跑步機自動控制系統”，自動控 制研討會，頁521~524，中華民國91年
[2]羅煥茂編著，劉昌煥博士校閱，小型電動機控制-機電整合，東華書局，中華民國89年7月
[3]李適中，直流馬達速度控制．伺服系統(基礎篇)，全華科技圖書股份有限公司，中華民國72年2月
[4]張西川編譯，電子電路零組件應用手冊，全華科技圖書股份有限公司，中華民國89年9月
[5]施慶隆，PIC16F87X微控制器原理實習與專題製作，全華科技圖書股份有限公司，中華民國90年11月
[6]江坤信，“感應馬達之直接轉矩控制之低轉速驅動補償策略”，國立中央大學電機所碩士論文，民國91年6月
[7]許書務、游金湖編譯，光電元件應用技術(增訂版)，全華科技圖書股份有限公司，中華民國90年2月
[8]白中和編譯，DC馬達控制電路設計，建興出版社，中華民國89年5月
[9]陳連春編譯，運算放大器IC活用要訣，建興出版社，中華民國89年5月
[10]許樹淵，運動生物力學，合記圖書出版社，中華民國86年8
月 |
| 指導教授 |
徐國鎧(Kuo-Kai Shyu)
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審核日期 |
2003-7-10 |
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