DC-moottori PWM-säätötekniikka perustuu 80C196KC ja L298N
DC-moottoreita käytetään laajasti eri aloilla erinomaisen nopeuden säädön ansiosta, suurella käynnistysmomentilla ja voimakkaalla ylikuormituksella. Viime vuosina DC-moottoreiden rakenne ja ohjausmenetelmät ovat muuttuneet suuresti. Kun tietokone saapuu ohjauskenttään ja uusien tehoelektroniikan komponenttien syntymiseen, PWM (pulsewidthmodulaTion) nopeussäätö on tullut uusi tapa DC-moottorin nopeuden säätö. Korkean kytkentätaajuuden, vakaan toiminnan pienellä nopeudella, erinomaisella dynaamisella suorituskyvylällä, suurella hyötysuhteella jne., Sitä käytetään laajalti DC-moottorin nopeuden säätelyssä.
2, joka perustuu PWM-nopeusohjausjärjestelmän toimintaperiaatteeseen
PWM tai pulssinleveysmodulaatio viittaa suuritehoisten transistorien kytkentäominaisuuksien käyttämiseen kiinteän jännitteen DC-virransyötön moduloimiseksi, kytke päälle ja pois kiinteällä taajuudella ja muuttaa päälle- ja poiskytkennöityjen jaksojen jaksot tarvittu. Moottorin nopeutta ohjataan muuttamalla DC-servomoottorin rungon jännitteen toimintajaksoa keskimääräisen jännitteen suuruuden muuttamiseksi. Siksi sitä kutsutaan usein kytkinlaitteeksi.
Käyttöjakson muutoksella on yleensä kaksi tilaa: PWM ja PFM (pulssifrekvenssimodulaatio). PWM on muuttamalla pulssin leveyttä, joka tunnetaan kiinteän taajuuden säätämiseksi. PFM on jatkuvasti pulssin leveys. Käyttöjaksoa muutetaan vaihtamalla kytkentätaajuutta. Koska mekaaninen resonanssi tietyllä taajuudella aiheuttaa usein värähtelyä ja ärsytystä, PWM käytetään DC-moottorin ohjauksessa. Ohjausmenetelmä on lähinnä.
3. 80C196KC: n ja L298N: n mukaisen ohjausjärjestelmän laitteiston suunnittelu
DC-moottorin nopeusohjausjärjestelmä, joka perustuu 80C196KC: hen ja L298N: iin, koostuu MCU: n minimijärjestelmästä, R / D-muuntimesta, PWM-tehovahvistinpiiristä, A / D- ja D / A-muunnospiiristä sekä vastaanottokäskypiirin piiristä. Yhden sirun mikrotietokoneen vähimmäisjärjestelmä sovittaa 16-bittisen yhden sirun 80C196KC: n ulkoisen laajennuksen rajapintapiirin, jota käytetään lähinnä tietojen keräämisen, PWM-signaalin tuottamisen jne. Toteuttamiseen.
3.1. Johdatus integroituun virtapiiriin L298N
Järjestelmän tehokkuuden parantamiseksi ja virrankulutuksen vähentämiseksi tehovahvistinohjauspiiri käyttää integroitua piiriä L298N, joka perustuu bipolaariseen H-silta-pulssinleveysmodulaatiomenetelmään. L298N on korkean suorituskyvyn omaava pulssinleveysmodulaatiovahvistin, jonka tuottaa SGS, jonka ominaisuudet ovat pienikokoiset ja vahvat ajo-ominaisuudet. Se sisältää kaksi H-sillan suurjännitettä ja suurvirtapiiriä. Se voi ohjata moottorin koko sillan yhdellä sirulla ja käyttää moottoreita jopa 46V ja alle 2A.
3.2, DC-moottorin ohjausjärjestelmän laitteisto-piiri
L298N voi ajaa kaksi DC-moottoria. Koska nopeuden säätöjärjestelmä on yksiakselinen rakenne, jotta tehovahvistinpiirin kuormituskapasiteetti saadaan täyteen käyttöön, järjestelmä voi aloittaa suurimmalla kiihdytyksellä ja jarrulla suurimmalla kiihdytyksellä. Lähtöä käytetään rinnakkain tasavirtamoottorin kanssa. Kuten kuviossa 4 on esitetty, tuloliittimet IN1 ja IN3 on kytketty rinnan, IN2 ja IN4 on kytketty rinnakkain, ulostuloterminaalit OUT1 ja OUT3 on kytketty rinnakkain ja OUT2 ja OUT4 on kytketty rinnan moottori. Yksittäisen sirun mikrotietokoneen suurtaajuuslähtöporttia HSO1 ohjaa sallittua päätelaitetta.
Yhden sirun mikrotietokone 80C196KC antaa PWM-signaalin aseman silmukan ja nopeussilmukan toiminnan tuloksen mukaan. PWM-signaali lähetetään suoraan IN1 (IN3) -liitäntään ja yksi kanava käännetään IN2 (IN4): hen 7406: n kautta. Kun PWM-analogisen signaalin käyttöaste on 50%. Samanaikaisesti lisätään moottorin molemmissa päissä olevat positiiviset ja negatiiviset jännitteet. Moottori on mikro-ravistuksessa tässä asennossa, eli "tehovoitelussa". Kun käyttöaste on suurempi kuin 50%, signaalijännite OUTA on suurempi kuin OUTB ja moottori pyörii eteenpäin, muuten taaksepäin. Tästä syystä on välttämätöntä tasoittaa kunkin linkin lähtöpolariteetti negatiivisen palautteen muodostamiseksi ja suljetun silmukan hallintaan. Muuttamalla PWM-työkiertoa moottorin nopeuden säätämiseksi moottoriohjausta voidaan myös muuttaa ja ohjausmenetelmä on yksinkertainen ja luotettava. Lisäksi, koska moottori on sähkökäämityyppinen, takana oleva sähkömoottorivoima muodostuu, kun moottori yhtäkkiä pysähtyy ja muuttuu yhtäkkiä. L298N-ohjainpiirin normaalin toiminnan varmistamiseksi lisätään kaksi jatkoparia lähtöliittimien OUTA, OUTB ja DC-moottorin välillä. Virtadiodi sulkee virran virtalähteen positiiviselle tai maaperälle, jotta taustaelektromotorinen voima ei vahingoita L298N: tä.
3.3, häiriöidenesto ja sähkömagneettinen yhteensopivuus
Moottorin ajettaessa tehon pääkytkentäelementin nopea kytkentä aiheuttaa voiman ja jännitteen suuren muutoksen, joka ei ainoastaan vaikuta käyttöpiiriin vaan myös siirtyy ohjauspiiriin virtalähteen ja maan kautta. Lisäksi kun moottori alkaa jarruttaa, syntyy hetkellinen jännite kuormituksen äkillisesti ja sen amplitudi on myös suurempi kuin syöttöjännite ja etureuna on jyrkkä ja taajuuskaista on leveä ja ohjauspiiri syötetään DC-virtalähteen kautta. Siksi myös anti-jamming ja sähkömagneettinen yhteensopivuus on ratkaiseva. Järjestelmä toteuttaa toimenpiteitä kuten nykyisen tasaisen aallon, purseenpoiston ja suojan.
Nykyinen tasainen aalto: Koska PWM-kytkimen hetkellinen energia on suhteellisen suuri, RC-suodatinta käytetään suodattamiseen PWM-tehovahvistimen lähtöpäähän. Valitsemalla sopivat vastus- ja kapasitanssiarvot, korkeataajuiset yliaaltoja tukahdutetaan tehokkaasti ja PWM-tehovahvistimen huippujännite imeytyy. Vähentynyt häiriö;
Deburring: Järjestelmä lisää suodattimen kondensaattoria tehonsyöttöpäässä. Suuria ja pieniä kondensaattoreita käytetään rinnakkain. Suuri kondensaattori laskee alhaisen taajuuden vuorottelevan signaalin irrottamisen, suodattamisen ja tasoituksen. Pieni kondensaattori eliminoi piirikaavion keskisuurten ja suurtaajuisten parasiittien. Kytkeminen, vähentää tehokkaasti piikkihohvia;
Suojaus: Moottorikaapeli on kaksinkertainen suojattu ja johdot on erotettu muista kaapeleista mahdollisimman paljon.
4, ohjausjärjestelmän ohjelmiston toteutus
Ohjausjärjestelmä hyväksyy nopeuden ja asennon suljetun silmukan yhdistelmän ja asemaohjauksen menetelmä otetaan esimerkkinä ohjelmiston toteutusmenetelmän käyttöönottamiseksi. Paikkavalvonta perustuu klassiseen PI-säätöalgoritmiin, suhteelliset ja integraaliset parametrit yksinkertaistetaan ja segmentointi PI -ohjaus otetaan käyttöön. Toisin sanoen laskettu virhe on segmentoitu ja säätö suoritetaan eri suhteellisilla ja integroiduilla parametreilla kunkin virhesuhteen sisällä. Varmista, että järjestelmä toimii tasaisemmin ja pysyvästi.
Erityinen ohjelmistovirtakaavio on esitetty kuviossa 5, eli määritetyn kulman komennon vastaanottamisen jälkeen laske ensin näytteistetty sijaintitieto ja annettu kulman ero ja sitten jao ero n: ksi yhtä suureen osaan, jotka vastaavat parametrien joukkoa kullekin segmentille. Kp1 ja ki1 osallistuvat välitysohjaukseen, laskevat PI-säätimen ulostulon ja muuttavat sen sitten vastaavaksi PWM-arvotulokseksi.
5, johtopäätös
80C196KC: n ja L298N: n tasavirtamoottorin PWM-ohjausjärjestelmän perusteella PWM-signaalin tuottaa yksipiirinen mikrotietokone integroituun virtapiiriin L298N. Klassista PI-segmentointisäätöä käytetään moottorin ohjauksen toteuttamiseen. Siinä on yksinkertaisen piirin ominaisuudet ja kätevä säätö. Käynnissä olevat testitulokset osoittavat, että järjestelmä toimii vakaasti ja luotettavasti, täyttää nopeuden säätötoiminnon vaatimukset ja sitä on käytetty onnistuneesti useissa ilmassa olevissa tuotteissa.
