DC motora PWM vadības tehnoloģija, kuras pamatā ir 80C196KC un L298N
DC motori tiek plaši izmantoti dažādās jomās, pateicoties to lieliskajai ātruma regulēšanai, lielam sākuma momentam un spēcīgai pārslodzes spējai. Pēdējos gados strāvas motoru struktūra un kontroles metodes ir ievērojami mainījušās. Kad dators ieiet kontroles laukā un parādās jauni jaudas elektroniskie spēka komponenti, PWM (impulsa viļņu modulācijas) ātruma regulēšana ir kļuvusi par jaunu DC motora ātruma regulēšanas veidu. Pateicoties augstajai komutācijas frekvencei, stabilai darbībai zemā ātrumā, lieliskai dinamiskai veiktspējai, augstajai efektivitātei utt., To plaši izmanto DC motora ātruma regulējumā.
2, pamatojoties uz PWM ātruma kontroles sistēmas darba principu
PWM vai impulsa platuma modulācija attiecas uz lieljaudas tranzistoru komutācijas raksturlielumu izmantošanu, lai modulētu fiksētu sprieguma līdzstrāvas barošanu, ieslēgtu un izslēgtu noteiktu frekvenci un mainītu cikla ieslēgšanās un izslēgšanās ilgumu cikla laikā vajadzīgs. Motora ātrumu kontrolē, mainot sprieguma ciklu pie DC servo motora armatūras, lai mainītu vidējā sprieguma lielumu. Tāpēc to bieži sauc par slēdža piedziņas ierīci.
Darba cikla nomaiņai parasti ir divi režīmi: PWM un PFM (pulsefrequencymodulaion). PWM ir mainot impulsa ilgumu, ko sauc par fiksētās frekvences pielāgošanu. PFM ir nemainīgs impulsa platums. Darbības cikls mainās mainot pārslēgšanās frekvenci. Tā kā mehāniskā rezonanse noteiktā frekvencē bieži izraisa sistēmas vibrāciju un izliešanu, PWM tiek izmantots līdzstrāvas motora vadībai. Kontroles metode ir galvenokārt.
3. Vadības sistēmas aparatūras projektēšana, kuras pamatā ir 80C196KC un L298N
DC dzinēja ātruma kontroles sistēma, kas balstīta uz 80C196KC un L298N, sastāv no MCU minimālās sistēmas, R / D pārveidotāja, PWM jaudas pastiprinātāja ķēdes, A / D un D / A konversijas ķēdes un saņemšanas komandu saskarnes shēmas. Minimālā viena mikroshēmas mikrodatora sistēma pieņem 16 bitu vienciklu 80C196KC ārējo izplešanās interfeisa shēmu, kuru galvenokārt izmanto, lai realizētu datu iegūšanas, PWM signāla ģenerēšanas uc funkcijas.
3.1. Ievads strāvas integrālajā shēmā L298N
Lai uzlabotu sistēmas efektivitāti un samazinātu enerģijas patēriņu, jaudas pastiprinātāja vadīšanas shēma izmanto integrētu shēmu L298N, kas balstīta uz bipolārās H-tilta impulsa platuma modulācijas metodi. L298N ir augstas veiktspējas impulsa platuma modulācijas jaudas pastiprinātājs, ko ražo SGS, kam piemīt maza izmēra un stipra braukšanas spēja. Tajā ir divi H tilta augstsprieguma un lieljaudas tiltu vadītāji. Tas var vadīt visu motora tiltu vienā mikroshēmā un var vadīt motorus līdz 46 V un zemāk par 2 A.
3.2. DC motora vadības sistēmas aparatūras ķēde
L298N var vadīt divus līdzstrāvas motorus. Tā kā ātruma kontroles sistēma ir viena asu struktūra, lai pilnīgi izmantotu jaudas pastiprinātāja ķēdes slodzi, sistēma var sākt ar maksimālo paātrinājumu un bremzēšanu ar maksimālu paātrinājumu. Izeja tiek izmantota paralēli vadības līdzstrāvas motoram. Kā parādīts 4. attēlā, ieejas termināļi IN1 un IN3 ir savienoti paralēli, IN2 un IN4 ir pieslēgti paralēli, izejas spailes OUT1 un OUT3 ir savienoti paralēli, un OUT2 un OUT4 ir savienoti paralēli abiem motors attiecīgi. Ieslēgšanas termināli kontrolē vienas mikroshēmas mikroprocesora ātrgaitas izejas ports HSO1.
Viena mikroshēma 80C196KC mikroshēmu sniedz PWM signālu saskaņā ar pozīcijas cilpu un ātruma cilpas darbības rezultātu. PWM signāls tiek tieši izvadīts uz IN1 (IN3) terminālu, un viens kanāls ir apgriezts IN2 (IN4) caur 7406. Kad PWM analogais signāls ir 50%. Pozitīvo un negatīvo spriegumu abos motora galos pievieno vienlaicīgi. Šajā stāvoklī motors atrodas mikrobremzēšanas stāvoklī, tas ir, "jaudas eļļošanas" stāvoklī. Ja maksājuma attiecība ir lielāka par 50%, signāla spriegums OUTA ir lielāks nekā OUTB, un motors pagriežas uz priekšu, pretējā gadījumā atgriežot. Tādēļ ir nepieciešams izlīdzināt katras saites izejas polaritāti, lai veidotu negatīvas atsauksmes un pilnīgu kontroli pār slēgtu cilpu. Mainot PWM darba ciklu, lai kontrolētu motora ātrumu, var mainīt arī motora stūrēšanu, un kontroles metode ir vienkārša un uzticama. Turklāt, tā kā motors ir ar elektrisko spoļu tipu, aizmugures elektromotora spēks tiek veidots, kad motors pēkšņi apstājas un pēkšņi apgriezās. Lai nodrošinātu L298N vadītāja mikroshēmas normālu darbību, tiek pievienoti divi pārtraukumu pārtraukumi starp izejas spailēm OUTA, OUTB un DC motoru. Plūsmas diode izspiež strāvu pie pozitīvas vai barošanas avota, lai novērstu muguras elektromotora spēku no L298N bojājumiem.
3.3, pretura traucējumu un elektromagnētiskās saderības dizains
Kad motors tiek darbināts, jaudas galvenā komutācijas elementa strauja maiņa izraisa lielu jaudas strāvas un sprieguma maiņu, kas ne tikai ietekmē braukšanas ķēdi, bet arī ieiet vadības ķēdē caur barošanas avotu un zemi. Turklāt, kad motors iedarbina bremzēšanu, pie pēkšņas slodzes izmaiņu rodas pārejošs spriegums, un tā amplitūda ir lielāka par barošanas spriegumu, un priekšējā mala ir stāvā un frekvences josla ir plaša, un vadības ķēde ir ievade, izmantojot līdzstrāvas avotu. Tāpēc būtiska nozīme ir arī pretukšošanas traucējumu novēršanai un elektromagnētiskās savietojamības projektam. Sistēma pieņem pasākumus, piemēram, pašreizējo plakanu vilni, noņemšanu un aizsardzību.
Pašreizējais plakanais vilnis: Tā kā PWM slēdža momentānā enerģija ir samērā liela, RC filtru izmanto filtrēšanai PWM jaudas pastiprinātāja izejas galā. Izvēloties atbilstošas pretestības un kapacitātes vērtības, augstfrekvences harmonikas tiek faktiski apturētas un PWM jaudas pastiprinātāja maksimālais spriegums tiek absorbēts. Samazināti traucējumi;
Deburring: sistēma palielina filtra kondensatoru strāvas padeves galā. Lielos un mazos kondensatorus izmanto paralēli. Lielajam kondensatoram ir jānoņem zemfrekvences mainīgā signāla atsaiste, filtrēšana un izlīdzināšana. Mazais kondensators izslēdz vidēja un augstfrekvences parasitics ķēdes tīklā. Sajūgs, efektīvi samazinot smaile;
Ekranēšana: motora piedziņas kabelis ir dubultā ekranēts, un vadi tiek atdalīti no citiem kabeļiem, cik vien iespējams.
4, vadības sistēmas programmatūras ieviešana
Kontroles sistēma pieņēmis ātruma un pozīcijas slēgta cikla kombināciju, kā piemēru tiek ņemta pozīcijas kontroles metode, lai ieviestu programmatūras ieviešanas metodi. Pozīcijas kontrole ir balstīta uz klasisko PI vadības algoritmu, vienkāršoti proporcionālie un integrālie parametri un tiek ieviesta segmentācijas PI kontrole. Tas ir, aprēķinātā kļūda ir segmentēta, un korekciju veic ar dažādiem proporcionāliem un neatņemamiem parametriem katrā kļūdu diapazonā. Pārliecinieties, ka sistēma darbojas vienmērīgāk un stabilāk.
Konkrētā programmatūras ieviešanas plūsmas shēma ir parādīta 5. attēlā, tas ir, pēc noteiktā leņķa komandas saņemšanas vispirms aprēķina izlases stāvokļa informāciju un konkrēto leņķa starpību un pēc tam sadaliet starpību uz n vienādām daļām, kas atbilst parametru kopai katrā segmentā. Kp1 un ki1 piedalās starpniecības kontrolē, aprēķina PI vadīklas izvadi un pēc tam konvertē to attiecīgajā PWM vērtības izvadē.
5, secinājums
Pamatojoties uz 80C196KC un L298N DC motora PWM vadības sistēmu, vienmodelīgais mikrodators ģenerē PWM signālu strāvas integrālajai shēmai L298N. Lai kontrolētu motoru, tiek izmantota klasiskā PI segmentācijas kontrole. Tai ir vienkāršas ķēdes īpašības un ērta vadība. Darbības testa rezultāti rāda, ka sistēma darbojas stabili un droši, atbilst ātruma regulēšanas funkciju prasībām un ir veiksmīgi izmantota vairākos gaisa kuģu produktos.
