DC motor PWM nadzor tehnologije, ki temelji na 80C196KC in L298N

DC motor PWM nadzor tehnologije, ki temelji na 80C196KC in L298N

DC motorji se pogosto uporabljajo na različnih področjih zaradi odlične zmogljivosti regulacije hitrosti, velikega zagonskega navora in močne preobremenitvene zmogljivosti. V zadnjih letih so strukture in metode krmiljenja DC motorjev prinesle velike spremembe. Z računalnikom, ki vstopa v nadzorno polje in pojav novih močnostnih elektronskih komponent moči, je regulacija hitrosti PWM (pulsewidthmodulaTIon) postala nov način regulacije hitrosti motorja DC. Zaradi visoke frekvence preklopa, stabilnega delovanja pri nizki hitrosti, odlične dinamične zmogljivosti, visoke učinkovitosti itd., Se široko uporablja pri regulaciji hitrosti motorja DC.

2, ki temelji na principu delovanja PWM sistema za nadzor hitrosti

Modulacija PWM ali impulzne širine se nanaša na uporabo preklopnih značilnosti visokonapetostnih tranzistorjev za moduliranje napajane enosmerne napajane enosmerne napetosti, vklop in izklop pri določeni frekvenci ter spremembo dolžine vklopnega in izklopnega časa v ciklu kot potrebno. Hitrost motorja je nadzorovana s spreminjanjem delovnega cikla napetosti na armaturi enosmernega servo motorja, da bi spremenili velikost povprečne napetosti. Zato se pogosto imenuje naprava za preklopni pogon.

Sprememba delovnega cikla običajno ima dva načina: PWM in PFM (pulsefrequencymodulaion). PWM je s spreminjanjem širine na impulz, ki je znana kot nastavitev fiksne frekvence. PFM je stalna širina na impulz. Delovni cikel se spremeni s spremembo frekvence preklopa. Ker mehanska resonanca na določeni frekvenci pogosto povzroča vibracije in zaviranje sistema, se PWM uporablja za krmiljenje DC motorja. Kontrolna metoda je v glavnem.

3. Strojna zasnova krmilnega sistema na osnovi 80C196KC in L298N

Sistem za nadzor hitrosti motorja DC, ki temelji na 80C196KC in L298N, je sestavljen iz minimalnega sistema MCU, pretvornika R / D, vezja močnostnega ojačevalnika PWM, pretvornega tokokroga A / D in D / A ter prejema ukaznega vmesnega vezja. Minimalni sistem mikroračunalnika z enim čipom sprejme 16-bitni enosmerni 80C196KC enosmerni vmesni tok, ki se uporablja predvsem za uresničevanje funkcij pridobivanja podatkov, generiranja signalov PWM itd.

3.1. Uvod v Power Integrated Circuit L298N

Da bi izboljšali učinkovitost sistema in zmanjšali porabo energije, električno ojačevalno ojačevalno vezje uporablja integrirano vezje L298N, ki temelji na bipolarni metodi modulacije širine impulzov H-mosta. L298N je visoko zmogljiv močnostni ojačevalnik s pulzno širino, ki ga proizvaja SGS, ki ima značilnosti majhnosti in močne sposobnosti vožnje. Vsebuje dva H-mostna visokonapetostna in visokonapetostna gonila. Celoten most motorja lahko vozi v en sam čip in lahko poganja motorje do 46V in pod 2A.

3.2, strojno vezje nadzornega sistema motorja DC

L298N lahko poganja dva enosmerna motorja. Ker je sistem za nadzor hitrosti enoslojna konstrukcija, da bi se v celoti izkoristila nosilnost ojačevalnega kroga moči, se lahko sistem zažene z največjim pospeškom in zaviranjem z največjim pospeškom. Izhod se uporablja vzporedno s krmilnim enosmernim motorjem. Kot je prikazano na sliki 4, so vhodne sponke IN1 in IN3 vzporedno priključene, IN2 in IN4 so vzporedno priključeni, izhodni sponki OUT1 in OUT3 sta vzporedno priključeni in OUT2 in OUT4 sta povezani vzporedno z obema koncema motorja. Omogočen terminal podpira hitra izhodna vrata HSO1 mikroračunalnika z enim čipom.

Enosmerni mikroračunalnik 80C196KC daje signal PWM glede na položajno zanko in rezultat delovanja zanke. Signal PWM se neposredno odda na terminal IN1 (IN3), en kanal pa je obrnjen na IN2 (IN4) preko 7406. Ko je razmerje delovanja analognega signala PWM 50%. Hkrati se doda pozitivna in negativna napetost na obeh koncih motorja. Motor je v tem položaju mikro-tresenja, to je v stanju "mazanja moči". Ko je delovno razmerje večje od 50%, je signalna napetost OUTA večja kot OUTB, motor pa se vrti naprej, sicer obratno. Zato je treba izravnati izhodno polariteto vsake povezave, da bi oblikovali negativne povratne informacije in zaključili kontrolo z zaprto zanko. S spreminjanjem delovnega cikla PWM za nadzor hitrosti motorja lahko krmiljenje motorja tudi spreminjate in način kontrole je preprost in zanesljiv. Poleg tega, ker je motor tipa električnega tuljav, se zadnja elektromotorna sila oblikuje, ko se motor nenadoma ustavi in nenadoma obrne. Da bi zagotovili normalno delovanje vozliškega čipa L298N, se dodata dva para nadaljevanja med izhodnimi sponkami OUTA, OUTB in DC motorjem. Pretočna dioda preusmeri tok na pozitivno ali ozemljeno oskrbo z električno energijo, da prepreči, da bi zadnja elektromotorna sila škodovala L298N.

3.3, konstrukcija proti motnjam in elektromagnetni združljivosti

Pri vožnji motorja hitro preklapljanje glavnega stikala za električno energijo povzroči veliko stopnjo spremembe močnostnega toka in napetosti, ki ne vpliva samo na pogonsko vezje, ampak tudi vstopa v krmilno vezje skozi vir energije in tla. Poleg tega pri zagonu motorja pride do prehodne napetosti pri nenadni spremembi obremenitve, njegova amplituda pa je višja od napajalne napetosti, sprednji rob pa je strm in frekvenčni pas je širok in krmilni tokokrog se vnese prek vira enosmernega toka. Zato je bistvenega pomena tudi konstrukcija proti motenju in elektromagnetna združljivost. Sistem sprejema ukrepe, kot so trenutni ravno valovanje, odstranjevanje in ščitenje.

Trenutni ravno val: Ker je trenutna energija stikala PWM relativno velika, se RC filter uporablja za filtriranje na izhodnem koncu močnega ojačevalnika PWM. Z izbiro ustreznih odpornosti in kapacitivnih vrednosti so visokofrekvenčni harmoniki učinkovito zatreti in se absorbira najvišja napetost močnostnega ojačevalnika PWM. Zmanjšane motnje;

Odstranjevanje: Sistem poveča kondenzator filtra na koncu napajalne napetosti. Vzporedno uporabljamo velike in male kondenzatorje. Velik kondenzator raste ločevanje, filtriranje in glajenje nizkofrekvenčnega izmeničnega signala. Majhen kondenzator eliminira srednje in visoko frekvenčne parazitike v omrežju vezij. Spajanje, ki učinkovito zmanjšuje brazde konice;

Oklop: Kabel motornega pogona je dvojno oklopljen in žice so čim bolj ločene od drugih kablov.

4, izvajanje programske opreme za nadzor programske opreme

Nadzorni sistem sprejme kombinacijo hitrosti in položaja zaprte zanke, in kot vzorec za uvedbo metode izvajanja programske opreme je vzet način kontrole položaja. Nadzor položaja temelji na klasičnem algoritmu upravljanja PI, sorazmerni in integrirani parametri pa so poenostavljeni in uvedena je shema segmentacije PI. To pomeni, da je izračunana napaka segmentirana in da se prilagoditev izvaja z različnimi proporcionalnimi in integriranimi parametri znotraj posameznega območja napak. Zagotovite, da sistem deluje bolj gladko in stabilno.

Specifični diagram poteka implementacije programske opreme je prikazan na sliki 5, to je po prejemu danega kotnega ukaza najprej izračuna vzorčene informacije o položaju in dano kotno razliko ter nato razdeli razliko na n enakih delov, ki ustrezajo nizu parametrov v vsakem segmentu. Kp1 in ki1 sodelujeta v kontroli posredovanja, izračunata izhod krmilnika PI in jo nato pretvorita v ustrezno vrednost PWM.

5, zaključek

Na osnovi krmilnega sistema PWM DC motorja 80C196KC in L298N, signal PWM generira mikroračunalnik z enim čipom na močnostno integrirano vezje L298N. Klasični PI segmentacijski nadzor se uporablja za realizacijo nadzora motorja. Ima značilnosti preprostega vezja in priročno kontrolo. Rezultati tekočih preskusov kažejo, da sistem deluje stabilno in zanesljivo, izpolnjuje zahteve funkcije regulacije hitrosti in se uspešno uporablja pri več proizvodih v zraku.