DC motor PWM vezérlési technológia a 80C196KC és az L298N alapon
A DC-motorokat széles körben használják különböző területeken a kiváló fordulatszám-szabályozási teljesítmény, a nagy indítási nyomaték és az erős túlterhelés miatt. Az elmúlt években a DC motorok szerkezete és vezérlési módszerei nagy változásokon estek át. A vezérlőmezőbe lépő számítógép és az új teljesítményelektronikai komponensek megjelenése révén a PWM (pulzusmérő modul) sebességszabályozás a DC motor fordulatszám szabályozásának új módja lett. A magas kapcsolási frekvencia, a stabil működés alacsony sebesség mellett, kiváló dinamikus teljesítmény, nagy hatásfok stb. Széles körben alkalmazzák a DC motoros fordulatszám szabályozásban.
2, a PWM sebességszabályozó rendszer működési elve alapján
A PWM vagy impulzusszélesség-moduláció a nagy teljesítményű tranzisztorok kapcsolási jellemzőinek használatát jelenti egy fixfeszültségű egyenáramú tápegység modulálására, rögzített frekvencia be- és kikapcsolására, valamint a be- és kikapcsolási idő hosszának a ciklusban történő megváltoztatására szükség. A motor fordulatszámát az egyenáramú szervomotor armatúrájának feszültsége függvényében változtatva megváltoztathatja az átlagos feszültség nagyságát. Ezért gyakran hivatkoznak meghajtó eszközként.
A munkaciklus módosítása általában két üzemmódot tartalmaz: PWM és PFM (impulzus-frekvencia moduláció). A PWM az impulzus szélességének megváltoztatásával, amelyet fixfrekvenciás beállításnak neveznek. A PFM állandó impulzusszélesség. A kapcsolási gyakoriság megváltoztatásával megváltoztatható a munkaciklus. Mivel a mechanikai rezonancia egy adott frekvencián gyakran rezgést és üvöltést okoz a rendszerben, a PWM a DC motor vezérlésénél használható. Az ellenőrzési módszer főleg.
3. A 80C196KC és L298N alapú vezérlőrendszer hardvertervezése
A 80C196KC és L298N alapú DC motorfordulatszám-szabályozó rendszer az MCU minimális rendszernek, az R / D átalakítónak, a PWM teljesítményerősítő áramkörnek, az A / D és a D / A átalakító áramkörnek, valamint a vevőkészülék interfész áramkörének. Az egycsatornás mikroszámítógép minimális rendszere a 16 bites egycsatornás 80C196KC külső bõvítõ interfész áramkörét alkalmazza, amely elsõsorban az adatgyûjtõ funkciók, a PWM jel generálás stb.
3.1. Bevezetés az L298N teljesítmény integrált áramkörbe
A rendszer hatékonyságának növelése és az energiafogyasztás csökkentése érdekében a teljesítményerősítő meghajtó áramkör egy L298N integrált áramkört használ bipoláris H-híd impulzusszélesség-modulációs módszerrel. Az L298N egy nagyteljesítményű impulzusszélesség-modulációs teljesítményerősítő, amelyet az SGS gyárt, amely kis méretű és erős vezetési képességekkel rendelkezik. Két H-híd nagyfeszültségű és nagyáramú hídhajtót tartalmaz. A motor teljes hídját egyetlen chipen vezetheti, és akár 46V-os és 2A-os motorok is képesek meghajtani.
3.2, DC motorvezérlő rendszer hardver áramköre
Az L298N két egyenáramú motort képes meghajtani. Mivel a sebességszabályozó rendszer egy tengelyes szerkezet, annak érdekében, hogy teljes mértékben kihasználja a teljesítményerősítő áramkör terhelhetőségét, a rendszer maximális gyorsulással és fékkel elindulhat a legnagyobb gyorsulással. A kimenetet a vezérlő egyenfeszültségű motorral párhuzamosan használják. Amint a 4. ábrán látható, az IN1 és az IN3 bemeneti terminálok párhuzamosan vannak csatlakoztatva, az IN2 és az IN4 párhuzamosan vannak csatlakoztatva, az OUT1 és OUT3 kimeneti csatlakozók párhuzamosan vannak csatlakoztatva, és az OUT2 és az OUT4 párhuzamosan vannak csatlakoztatva a motort. Az engedélyező terminált az egyetlen chip mikroszámítógép HSO1 nagysebességű kimeneti portja vezérli.
A 80C196KC egyetlen chip mikroszámítógép a PWM jelet adja a pozíciós huroknak és a sebesség hurok működésének eredményének megfelelően. A PWM jel közvetlenül az IN1 (IN3) terminálhoz érkezik, és egy csatorna az IN2 (IN4) felé fordul el a 7406-on keresztül. Ha a PWM analóg jel 50% -os működési aránya. A motor mindkét végén lévő pozitív és negatív feszültségeket egyidejűleg adják hozzá. A motor mikrohullámú állapotban van ebben a helyzetben, vagyis a "teljesítmény kenés" állapotában. Ha a töltési arány 50% -nál nagyobb, akkor az OUTA jelfeszültség nagyobb, mint az OUTB, és a motor előre mozog, különben fordítva. Ezért minden összeköttetés kimeneti polaritását ki kell igazítani annak érdekében, hogy negatív visszacsatolást és zárt hurkú vezérlést hozzon létre. A motorfordulatszám szabályozásával a PWM munkakörülék módosításával a motorvezérlés is megváltoztatható, és a vezérlés egyszerű és megbízható. Ezen túlmenően, mivel a motor elektromos tekercs típusú, a hátsó elektromotoros erő akkor keletkezik, amikor a motor hirtelen megáll és hirtelen megfordul. Az L298N meghajtó chip normál működésének biztosítása érdekében két kimeneti pár van a kimeneti OUTA, OUTB és DC motor kimenetek között. Az áramlási dióda az áramot a tápegység pozitív vagy földjére fedi le, hogy megakadályozza a hátsó elektromotoros erőt az L298N károsítását.
3.3, interferencia és elektromágneses kompatibilitás
A motor meghajtása esetén a tápfeszültség kapcsolóelem gyors bekapcsolása a tápáram és a feszültség nagymértékű megváltozását okozza, ami nemcsak a vezetési áramkört érinti, hanem a tápforráson és a talajon keresztül a vezérlőáramkörbe is belép. Ezenkívül, amikor a motor fékez, a terhelés hirtelen megváltozása esetén tranziens feszültség keletkezik, amplitúdója is magasabb, mint a tápfeszültség, és az elülső perem meredek, a frekvenciasáv széles, és a vezérlőáramkör a DC tápforráson keresztül érkezik. Ezért az anti-zavaró és az elektromágneses kompatibilitás kialakítása szintén kulcsfontosságú. A rendszer olyan intézkedéseket fogad el, mint a jelenlegi lapos hullám, sorjázás és árnyékolás.
Jelenlegi lapos hullám: Mivel a PWM kapcsoló pillanatnyi energiája viszonylag nagy, az RC szűrő a PWM teljesítményerősítő kimeneti végénél történő szűrésre szolgál. Megfelelő ellenállási és kapacitív értékek kiválasztásával a nagyfrekvenciás harmonikusok hatékonyan elnyomódnak, és a PWM teljesítményerősítő csúcsfeszültsége abszorbeálódik. Csökkentett interferencia;
Sorjázás: A rendszer növeli a szűrő kondenzátort az áramellátás végénél. A nagy és kis kondenzátorokat párhuzamosan használják. A nagy kondenzátor az alacsony frekvenciájú váltakozó jel szétválasztását, szűrését és simítását végzi. A kis kondenzátor kiküszöböli a közép- és nagyfrekvenciás parazitákat az áramköri hálózatban. Csatlakozás, amely hatékonyan csökkenti a tüskehúzókat;
Árnyékolás: A motor meghajtó kábel kettős árnyékolású, és a vezetékek a lehető legnagyobb mértékben elválnak egymástól.
4, ellenőrzési rendszer szoftver megvalósítása
A vezérlőrendszer alkalmazza a sebesség és a helyzet zárt hurkának kombinációját, és a pozícióvezérlő módszer példaként szolgál a szoftver bevezetési módjának bevezetésére. A pozícióvezérlés a klasszikus PI vezérlési algoritmuson alapul, az arányos és az integrált paraméterek egyszerűsödnek, és a szegmentálási PI vezérlés kerül bevezetésre. Ez azt jelenti, hogy a kiszámított hiba szegmentált, és a beállítást különböző arányos és integrált paraméterekkel végezzük minden egyes hiba tartományon belül. Győződjön meg róla, hogy a rendszer simán és stabilan működik.
A specifikus szoftver-megvalósítási folyamatábra az 5. ábrán látható, vagyis az adott szögparancs fogadását követően először kiszámolja a mintavételezett helyzetinformációt és az adott szögbeli különbséget, majd osztja el a különbséget n egyenlő részre, amely egy paraméterkészletnek felel meg minden szegmensben. Kp1 és ki1 részt vesznek a közvetítésvezérlésben, kiszámítják a PI vezérlő kimenetét, majd átalakítják a megfelelő PWM érték kimenetre.
5, a következtetés
A 80C196KC és az L298N DC motor PWM vezérlőrendszerén alapulva a PWM jelet egy chipes mikroszámítógép hozza létre az L298N teljesítmény integrált áramkör számára. A klasszikus PI szegmentálási vezérlést a motor vezérlésének megvalósítására használják. Jellemzői az egyszerű áramkör és kényelmes vezérlés. A futó vizsgálati eredmények azt mutatják, hogy a rendszer stabilan és megbízhatóan működik, megfelel a sebességszabályozási funkció követelményeinek, és sikeresen alkalmazták több levegős termékben.
