Istraživanje sistema za kontrolu brzine bez četkica na bazi DSP
DC motori bez četkica privukli su pažnju znanstvenika koji se bave motornim i pogonskim sustavima od kasnih 1970-ih. Postoji mnogo oblika upravljačke strukture motornog pogona. Poslednjih godina, strani naučnici su se fokusirali na fluktuaciju obrtnog momenta jednosmernih motora i njihove probleme u kontroli. Digitalni kontrolni krug s jednim čipom mikroračunar kao jezgra ima jaku sposobnost kontrole brzine, ali može samo realizirati vanjski prsten digitalna kontrola sustava, a DSP može ostvariti punu digitalnu kontrolu.
TMS320C28x serija je TI najnoviji 32-bitni DSP čip sa fiksnom tačkom, koji ima mogućnost digitalne obrade signala, moćnu mogućnost upravljanja vremenom i ugrađenu kontrolnu funkciju, posebno pogodnu za mjerenje i kontrolu obrade podataka velikih razmjera [1].
U sistemu kontrole brzine bezkontaktne mašine, kako bi debager mogao znati informacije o radu sistema u realnom vremenu, potrebno je prikupiti informacije kao što su brzina motora i struja armature u realnom vremenu, te izvršiti analizu i obradu podataka [2]. Proces kontrole je komplikovan, a algoritam upravljanja ima veliku količinu proračuna. Zbog toga, sistem bira DSP čip TMS320F2812 sa jakim mogućnostima obrade podataka kao kontrolno jezgro, a zatim kombinira integrirani integrisani čip MC33035 za dizajn i proizvodnju regulatora istosmjernog motora bez četkica.
1 struktura sistema
Ovaj sistem je namijenjen za brzi DC motor bez četkica. U principu, gornja granica brzine motora nije ograničena. Maksimalna brzina motora koja se koristi u eksperimentu je 50.000 o / min, a snaga motora je 5 kW.
Komunikacijski i JOG (ručni) načini su dizajnirani za jednostavno rukovanje tijekom projektiranja sustava. Režim komunikacije omogućava korisniku da udobno upravlja motorom ispred računara, podesi maksimalnu brzinu i ubrzanje motora i prikaže trenutnu stvarnu brzinu motora. Kada nema kompjutera, korisnik može izvršiti rad tastature na motoru preko JOG režima. Koristi se za podešavanje brzine motora.
Finansijski fond: Nacionalna zaklada za prirodne nauke Kine (70271001)
DC motor bez četkica dizajniran i kontrolisan od strane sistema koristi Hall element kao mehanizam povratne informacije o poziciji za dobivanje informacija o položaju i brzine rotacije iz signala impulsa povratne veze. Upravljačka jezgra DSP ispravlja brzinu regulacije u skladu sa stvarnom prikupljenom brzinom i ostvaruje kontrolu brzine motora u zatvorenom krugu. Pored toga, sistem dobija aktuelne informacije od pogonskog uređaja IGBT motora. Kombinirajući ove tri informacije, cijeli sistem kontrole brzine motora radi sigurno, stabilno i pouzdano.
2 dizajn hardvera sistema
Povezivanje signalnih linija između delova odvojeno je optokaplerom, a dva kraja optokaplera su povezana kao što je prikazano na Fig. Optokapler koji se ovde koristi je TLP521, koji ima izolacioni napon od 2500V. U ovom sistemu, maksimalni napon pogonskog dijela je 300V, a 2500V osigurava apsolutnu sigurnost sustava. Na slici 3 optički sprežnik je spojen u pozitivnu logiku, tj. Ulaz 1, a izlaz je također 1. Pored TLP521, nekoliko brzih optokaplera 6N127 se koristi za povezivanje komunikacijske linije.
2.1 Kontrolna sekcija
Osnovni dio kontrolnog dijela je TMS320F2812. Koristi se u proizvodnji ICETTEK-2812-B ploče (DSP razvojna ploča sa 2812). Osim DSP-a, tu je i čip za upravljanje napajanjem koji pretvara vanjski 5V u 3.3V. powered by.
2812 sakuplja brzinu, signal povratne struje i signal povratne informacije o položaju od motora. DSP kombinira ova tri signala za izlaz vanjskog upravljačkog signala. Signal nadstruje koji se vraća iz pogonskog dijela je signal 0, 1. DSP uvijek prati ovaj signal kada radi. Kada se prati, to znači da je motor preopterećen i odmah daje signal za zaustavljanje motora od rotacije, kako se motor ne bi oštetio. I guverner.
Izlazni signal za kontrolu brzine od strane DSP-a je digitalna količina. Ova digitalna količina se pretvara u količinu napona pomoću D / A u MC33035 za regulaciju brzine. Sistem koristi 12-bitni serijski D / A (TLV5616), nakon čega slijedi pojačanje prve faze (LM358), tako da se izlazni napon može pojačati prema zahtjevima različitih motora.
Komunikacija između TMS320F2812 i PC-a vrši se preko 485 sabirnice. U industrijskoj kontroli, aplikacija 485 sabirnice je vrlo česta, udaljenost prijenosa je duga i performanse su stabilne, tako da sustav odabire 485 bus za prijenos.
2.2 pogonski dio
Kontrolno jezgro pogonskog dijela je MC33035, a pogonski uređaji su IR2183 i IRGP50B60PD1. Kao upravljačka jezgra pogonskog dijela, MC33035 razlikuje položaj rotora motora u skladu sa signalom položaja koji se vraća u dvoranu motora kako bi kontrolisao prebacivanje IGBT-a.
Iako IGBT ima superiorne karakteristike na-stanju, još uvijek nije lako odmah isključiti IGBT. Tokom otkrivanja grešaka, otkriveno je da bi se malo zaustavljanje kada se isključi IGBT prouzrokovalo da se motor zagreje ili čak izgori. To zahtijeva odgovarajuće mjere u dizajnu kruga, kao što je otpornik spojen na izlaznom terminalu IR2183 i IGBT vezu; pažljivija pažnja bi trebala biti posvećena kada se raspored PCB-a usmjerava, a raspored bi trebao biti simetričan.
Brzina motora se podešava pomoću kontrolnog pina kontrolnog dijela 11-pinskog MC33035 (neinvertirajući ulaz signala greške). Prema ovom naponu, signal pulsno-širinske modulacije (PWM) se interno generira za upravljanje trima izlazima donjeg pogona. Brzina motora se podešava promjenom širine izlaznog impulsa za promjenu dužine IGBT-a na vrijeme.
2.3 dio za prikaz
Glavna kontrolna komponenta dijela prikaza je AT89C51, a naredba se prenosi između dijela prikaza i dijela pogona kroz serijski port AT89C51 i 2812 (to jest, komunikacijom). Snaga od 5V potrebna za istovremeni prikaz prikazana je u upravljačkoj sekciji.
Ovdje se brzina prikuplja od strane brojača AT89C51 kako bi se prikupio pulsni signal Hala izlaza. Ovaj signal se pretvara u frekvenciju i šalje se na sedmo-segmentni digitalni displej. Ovde AT89C51 funkcioniše kao frekventni merač.
