DC motorna PWM kontrolna tehnologija zasnovana na 80C196KC i L298N
DC motori se široko koriste u različitim oblastima zahvaljujući svojim odličnim performansama regulacije brzine, velikom startnom obrtnom momentu i snažnoj preopterecenju. Tokom proteklih godina, struktura i metode kontrole DC motora su doživjele velike promjene. Kada je računar ušao u kontrolno polje i pojavio se nove komponente snage elektronske snage, regulacija brzine PWM (pulsewidthmodulaTIon) postala je novi način regulacije brzine motora DC. Zahvaljujući visokoj frekvenciji prekidanja, stabilnom radu pri niskoj brzini, odličnim dinamičkim performansama, visokoj efikasnosti itd., Široko se koristi u regulaciji brzine motora.
2, zasnovan na principu rada PWM sistema za kontrolu brzine
PWM ili modulacija širine impulsa odnosi se na upotrebu promjenljivih karakteristika tranzistora visoke snage za moduliranje DC napajanja fiksnog napona, uključivanje i isključivanje na fiksnoj frekvenciji i promjenu dužine vremena uključivanja i isključivanja u ciklusu kao potrebno. Brzina motora se kontroliše promjenom ciklusa rada napona na armaturi DC servo motora kako bi se promijenila visina prosječnog napona. Zbog toga se često naziva uređaj za prebacivanje uređaja.
Promjena dužine ciklusa obično ima dva načina: PWM i PFM (pulsefrequencymodulaion). PWM je promjenom širine na pulsu, što je poznato kao podešavanje fiksne frekvencije. PFM je konstantna širina na impulsu. Radni ciklus se menja promenom frekvencije uključivanja. Pošto mehanička rezonanca na određenoj frekvenciji često uzrokuje vibracije i zavijanje sistema, PWM se koristi za kontrolu DC motora. Metoda kontrole je uglavnom.
3. Dizajn hardvera upravljačkog sistema zasnovanog na 80C196KC i L298N
Sistem za kontrolu brzine motora DC zasnovan na 80C196KC i L298N sastoji se od MCU minimalnog sistema, R / D pretvarača, PWM strujnog pojačavača, A / D i D / A konverzije i prijemnog komandnog interfejsa. Minimalni sistem mikroračunara sa jednim čipom usvojio je 16-bitni single-chip 80C196KC eksterni interfejs eksterne ekspanzije, koji se uglavnom koristi za realizaciju funkcija prikupljanja podataka, generisanja signala PWM itd.
3.1. Uvod u Power Integrated Circuit L298N
Kako bi se poboljšala efikasnost sistema i smanjila potrošnja električne energije, krug za pojačavač snage pojačala koristi integrisano kolo L298N bazirano na bipolarnom metodu modulacije impulsa širine H-mosta. L298N je visokofrekventni impulsni modulacijski pojačavač proizveden od strane SGS-a, koji ima karakteristike male veličine i jake sposobnosti vožnje. Sadrži dva H-mosta visokonaponske i visoko-strujne upravljačke mostove. Može da vozi ceo most motora u jednom čipu i može voziti motore do 46V i ispod 2A.
3.2, hardverski krug upravljačkog sistema motora
L298N može voziti dva DC motora. Pošto je sistem kontrole brzine jednosobna konstrukcija, kako bi se u potpunosti iskoristio kapacitet opterećenja kruga pojačavača snage, sistem može započeti sa maksimalnim ubrzanjem i kočenjem sa maksimalnim ubrzanjem. Izlaz se koristi paralelno sa upravljačkim DC motorom. Kao što je prikazano na slici 4, ulazni terminali IN1 i IN3 su paralelno povezani, IN2 i IN4 su paralelno povezani, izlazni terminali OUT1 i OUT3 su paralelno povezani, a OUT2 i OUT4 su paralelno povezani sa dva kraja motor respektivno. Termin omogućen je preko velike brzine izlaznog porta HSO1 mikroračunara sa jednim čipom.
Mikroračunar sa jednim čipom 80C196KC daje PWM signal prema položaju petlje i rezultat rada petlje brzine. Signal PWM se direktno izlazi na terminal IN1 (IN3), a jedan kanal je preokrenut na IN2 (IN4) preko 7406. Kada je odnos odnosa rada PWM analognog signala 50%. Pozitivni i negativni naponi na oba kraja motora dodaju se istovremeno. Motor je u stanju mikro-potresa na ovoj poziciji, odnosno u stanju "podmazivanja snage". Kada je radni odnos veći od 50%, signalni napon OUTA je veći od OUTB-a, a motor se okreće napred, u suprotnom unazad. Zbog toga je neophodno ispraviti izlazni polaritet svake veze kako bi se formiralo negativne povratne informacije i potpuna kontrola zatvorene petlje. Promjenom radnog ciklusa PWM radi kontrole brzine motora, upravljač motora se takođe može promijeniti, a metoda kontrole je jednostavna i pouzdana. Pored toga, jer je motor tipa električnog zavojnica, zadnja elektromotorna sila se formira kada se motor iznenada zaustavi i iznenada obrne. Da bi se osigurala normalna upotreba upravljačkog čipa L298N, dodata su dva para nastavka između izlaznih priključaka OUTA, OUTB i DC motora. Protočna dioda pretvara struju na pozitivnu ili zemlju napajanja kako bi spriječila povratnu elektromotornu silu od oštećenja L298N.
3.3, dizajn protiv smetnji i elektromagnetne kompatibilnosti
Kada se motor pokreće, brzo prebacivanje glavnog prekidačkog elementa dovodi do velike brzine promene struje i napona struje, što ne samo da utiče na krug vožnje već i ulazi u upravljački krug kroz izvor napajanja i zemlju. Pored toga, kada motor započne kočenje, pri nagli promjeni opterećenja generiše se prijelazni napon, a njegova amplituda je takođe viša od napona napajanja, a prednja ivica je strma i frekventni opseg je širok, a upravljačko kolo ulazi preko DC napajanja. Zbog toga je ključni i dizajn protiv zamagljivanja i elektromagnetne kompatibilnosti. Sistem usvaja mjere poput trenutnog ravnog talasa, debraćenja i zaštite.
Trenutni ravni talas: Pošto je trenutna energija PWM prekidač relativno velika, RC filter se koristi za filtriranje na izlaznom kraju PWM pojačala. Izborom odgovarajućih vrednosti otpornosti i kapaciteta, frekventni harmonici su efikasno potisnuti, a vršni napon PWM pojačavača snage se apsorbuje. Smanjene smetnje;
Odstranjivanje: Sistem povećava kondenzator filtera na kraju napajanja. Paralelno se koriste veliki i mali kondenzatori. Veliki kondenzator nosi razdvajanje, filtriranje i glajenje niskog frekventnog alternativnog signala. Mali kondenzator eliminiše parazitike srednjih i visokih frekvencija u mreži kola. Spajanje, efikasno smanjujući udarce;
Zaštita: Kabl pogonskog motora je dvostruko zaštićen i žice se odvojeno od drugih kablova što je više moguće.
4, implementacija softvera upravljačkog sistema
Kontrolni sistem usvaja kombinaciju brzine i položaja zatvorene petlje, a metod kontrole pozicije uzima se kao primer uvođenja metode implementacije softvera. Kontrola pozicije bazirana je na klasičnom PI kontrolnom algoritmu, proporcionalni i integralni parametri su pojednostavljeni, a uvedena je PI kontrola segmentacije. To jest, izračunata greška je segmentirana, a prilagođavanje se vrši različitim proporcionalnim i integralnim parametrima unutar svakog opsega grešaka. Uverite se da sistem radi lakše i stabilno.
Grafikon protoka implementacije specifičnog softvera je prikazan na Slici 5, odnosno nakon prijema zadatog ugla, prvo izračunajte informacije o uzorkovanoj poziciji i datu ugao razlika, a zatim podijelite razliku na n jednake dijelove, što odgovara nizu parametara u svakom segmentu. Kp1 i ki1 učestvuju u kontroli medijacije, izračunavaju izlaz PI kontrole i zatim pretvaraju u odgovarajuću izlaznu vrijednost PWM.
5, zaključak
Na osnovu upravljačkog sistema PWM DC motor sa 80C196KC i L298N, PWM signal generiše mikroračunar sa jednim čipom na integrisano napajanje L298N. Klasična kontrola segmentacije PI koristi se za realizaciju kontrole motora. Ima karakteristike jednostavnog kola i praktičnog upravljanja. Rezultati testa pokazuju da sistem funkcioniše stabilno i pouzdano, zadovoljava zahteve regulacije brzine i uspešno se primjenjuje na više proizvoda u vazduhu.
