DC variklio PWM valdymo technologija, pagrįsta 80C196KC ir L298N
DC varikliai yra plačiai naudojami įvairiose srityse dėl jų puikios greičio reguliavimo funkcijos, didelio pradinio sukimo momento ir stipraus perkrovos. Pastaraisiais metais nuolatinės srovės variklių struktūra ir kontrolės metodai smarkiai pasikeitė. Įjungus kompiuterį į valdymo sritį ir atsiradus naujoms galios elektroninėms galios sudedamosioms dalims, greičio reguliavimas PWM (pulsewidthmodulaTIon) tapo naujuoju srovės variklio greičio reguliavimo būdu. Dėl didelio perjungimo dažnio, stabilaus veikimo esant mažam greičiui, puikiai dinaminei veiklai, dideliam efektyvumui ir tt, jis plačiai naudojamas nuolatinės srovės variklio greičio reguliavimui.
2, remiantis PWM greičio valdymo sistemos darbo principu
PWM arba impulsų pločio moduliavimas reiškia didelės galios tranzistorių perjungimo charakteristikų naudojimą, kad moduliuoti fiksuoto įtampos nuolatinės srovės maitinimą, įjungti ir išjungti fiksuotu dažniu ir keisti ciklo įjungimo ir išjungimo trukmę cikle reikia. Variklio greitis kontroliuojamas, keičiant įtampos darbo ciklą DC servo variklyje, siekiant pakeisti vidutinės įtampos dydį. Todėl jis dažnai vadinamas jungiklio pavaros įtaisu.
Darbinio ciklo keitimas paprastai turi du režimus: PWM ir PFM (pulsefrequencymodulaion). PWM yra keičiant impulsų plotį, kuris vadinamas fiksuoto dažnio koregavimu. PFM yra pastovus impulsų plotis. Darbo ciklas pasikeičia keičiant perjungimo dažnį. Kadangi mechaninis rezonansas tam tikru dažniu dažnai sukelia vibraciją ir garsumą, PWM naudojamas valdant nuolatinį variklį. Kontrolės metodas yra daugiausia.
3. Valdymo sistemos aparatūros projektavimas, pagrįstas 80C196KC ir L298N
DC kintamos srovės valdymo sistema, pagrįsta 80C196KC ir L298N, yra MCU minimali sistema, R / D keitiklio, PWM galios stiprintuvo grandinė, A / D ir D / A kontūrų grandinė ir gaunama komandinės sąsajos grandinė. Minimali vienkompiuterio mikrokompiuterio sistema priima 16 bitų vieno lusto 80C196KC išorinio išplėtimo sąsajos grandinę, kuri daugiausia naudojama duomenų rinkimo, PWM signalų generavimo ir tt funkcijoms realizuoti.
3.1. Įvadas į galios integrinį grandyną L298N
Siekiant pagerinti sistemos našumą ir mažinti energijos suvartojimą, galios stiprintuvo vairavimo grandinė naudoja integruotą grandinę L298N, pagrįstą bipoliniu H-tilto impulsų pločio moduliavimo metodu. L298N - tai aukštos kokybės impulsų pločio moduliavimo galios stiprintuvas, pagamintas SGS, kuris turi mažo dydžio ir stiprios vairavimo savybės. Jame yra du H-tilto aukštos įtampos ir didelės galios tiltų vairuotojai. Jis gali vairuoti visą variklio tiltelį vienoje lustoje ir gali varyti variklius iki 46 V ir žemiau 2 A.
3.2, nuolatinės srovės variklio valdymo sistemos aparatinė grandinė
L298N gali valdyti du nuolatinės srovės variklius. Kadangi greičio reguliavimo sistema yra vienos ašies konstrukcija, norint visiškai išnaudoti galios stiprintuvo grandinės apkrovą, sistema gali pradėti nuo didžiausio pagreičio ir stabdžių su didžiausiu pagreičiu. Išėjimas yra naudojamas lygiagrečiai su valdymo nuolatinės srovės varikliu. Kaip parodyta 4 paveiksle, įvesties gnybtai IN1 ir IN3 yra prijungti lygiagrečiai, IN2 ir IN4 yra prijungti lygiagrečiai, išvesties gnybtai OUT1 ir OUT3 yra prijungti lygiagrečiai, o OUT2 ir OUT4 yra prijungti lygiagrečiai su dviem galais variklis. Įjungimo terminalą kontroliuoja vieno mikroschemos mikrokompiuterio didelės spartos išvesties prievadas HSO1.
Vieno lusto mikrokompiuteris 80C196KC pateikia PWM signalą pagal pozicijos kilpos ir greičio ciklo operacijos rezultatą. PWM signalas tiesiogiai išvedamas į IN1 (IN3) terminalą, o vienas kanalas yra perveriamas į IN2 (IN4) per 7406. Kai PWM analoginio signalo darbo santykis yra 50%. Teigiamas ir neigiamas įtampas abiejuose variklio galuose pridedamas tuo pačiu metu. Esant tokiai padėčiai, ty "variklio tepimo" būsenoje, variklis yra mikrokrekio būklėje. Kai darbo santykis yra didesnis nei 50%, signalo įtampa OUTA yra didesnė nei OUTB, o variklis sukasi į priekį, kitaip atvirkščiai. Todėl būtina išlyginti kiekvienos jungties išvesties poliškumą, kad susidarytų neigiamas grįžtamasis ryšys ir užbaigtas uždaros kilpos valdymas. Keičiant PWM darbo ciklą variklio greičiui valdyti, variklio vairavimą taip pat galima keisti, o valdymo metodas yra paprastas ir patikimas. Be to, kadangi variklis yra elektros ritės tipo, užpakalinė elektromobilio jėga formuojama, kai variklis staiga sustoja ir staiga pasislenka. Norint užtikrinti įprastą "L298N" tvarkyklės lustą, pridedamos dvi išėjimo išvesties gnybtų OUTA, OUTB ir DC variklio poros. Srovės diodas švelnina srovę į maitinimo šaltinį, kad galinė elektromobilio jėga nesugadintų L298N.
3.3, anti-interference ir elektromagnetinio suderinamumo projektavimas
Kai variklis yra varomas, greitas maitinimo pagrindinio perjungimo elemento perjungimas sukelia didelį elektros srovės ir įtampos pokyčių greitį, kuris ne tik veikia vairavimo grandinę, bet ir įjungia valdymo grandinę per maitinimo šaltinį ir į žemę. Be to, kai variklis pradeda stabdyti, staigaus apkrovos pasikeitimo metu susidaro laikina įtampa, o jo amplitudė taip pat yra didesnė už maitinimo įtampą, o priekinis kraštas yra kietas, o dažnių juosta yra platus, o valdymo grandinė įvedamas per nuolatinės srovės šaltinį. Todėl taip pat svarbu apsaugoti nuo trukdžių ir elektromagnetinio suderinamumo dizainą. Sistemoje naudojamos tokios priemonės kaip dabartinė plokščioji banga, atmušimas ir apsauga.
Dabartinė plokščioji banga: Kadangi momentinė PWM jungiklio energija yra santykinai didelė, RC filtras naudojamas filtruojant PWM galios stiprintuvo išėjimo galą. Pasirinkus tinkamas pasipriešinimo ir talpos reikšmes, aukšto dažnio harmonikos yra veiksmingai slopinamos, o PWM stiprintuvo maksimali įtampa sugeria. Sumažintos trikdžių;
Deburring: sistema padidina filtro kondensatorių maitinimo šaltinio gale. Dideli ir maži kondensatoriai naudojami lygiagrečiai. Didelio kondensatoriaus peties atskyrimas, filtravimas ir žemo dažnio kintamo signalo išlyginimas. Mažasis kondensatorius pašalina vidutinio ir aukšto dažnio parazitacijas grandinės tinkle. Sukibimas, veiksmingai sumažinantis smegenų lankus;
Ekranavimas: variklio pavaros kabelis yra dvigubai apsaugotas, o laidai yra kuo daugiau atskirti nuo kitų kabelių.
4, valdymo sistemos programinės įrangos įdiegimas
Kontrolės sistema priima greitį ir padėtį uždaroje grandinėje, o pavyzdys - pozicijos valdymo metodas, kuriuo pristatomas programinės įrangos įdiegimo metodas. Pozicijos kontrolė yra pagrįsta klasikiniu PI valdymo algoritmu, proporcingi ir integralūs parametrai yra supaprastinti ir įdiegta PI segmentavimo funkcija. Tai reiškia, kad apskaičiuota klaida yra segmentuota, o kiekviename klaidų diapazone koregavimas atliekamas skirtingais proporcingais ir integruotu parametrais. Užtikrinkite, kad sistema veiktų sklandžiai ir stabiliai.
Konkreti programinės įrangos įdiegimo schema parodyta 5 paveiksle, tai yra, gavęs konkrečią kampo komandą, pirmiausia apskaičiuokite pasirinktą padėties informaciją ir nurodytą kampo skirtumą ir paskirstykite skirtumą į n lygias dalis, atitinkančias parametrų rinkinį kiekviename segmente. Kp1 ir ki1 dalyvauja tarpininkavimo valdymo sistemoje, apskaičiuoja PI valdiklio išvestį ir tada paverčia jį į atitinkamą PWM vertės išėjimą.
5, išvada
Remiantis nuolatinės srovės variklio PWM valdymo sistema 80C196KC ir L298N, PWM signalas generuojamas vieno mikroschemų mikrokompiuteris prie elektros energijos grandinės L298N. Klasikinė PI segmentavimo kontrolė naudojama variklio valdymui įgyvendinti. Jis turi paprastą grandinę ir patogią valdymą. Eksploatacinių bandymų rezultatai rodo, kad sistema veikia stabiliai ir patikimai, atitinka greičio reguliavimo funkcijos reikalavimus ir sėkmingai pritaikyta keliuose ore esančiuose produktuose.
