|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Microcontrollore regolatore di velocità del motore elettrico del collettore. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / motori elettrici In molti azionamenti, in particolare negli elettrodomestici, sono ampiamente utilizzati motori a collettore con eccitazione in serie. Esistono numerose varianti di regolatori di velocità per tali motori che utilizzano raddrizzatori controllati su tiristori (vedere, ad esempio, il libro "Thyristors. Technical Reference" / Tradotto dall'inglese da V. A. Labuntsova et al. - M.: Energy, 1971). L'uso di microcontrollori (MC) in questi dispositivi con l'implementazione delle principali funzioni di controllo dell'azionamento elettrico a livello di software apre opportunità qualitativamente nuove. In questo caso, il regolatore risulta essere abbastanza universale con la possibilità di essere configurato per controllare varie opzioni per azionamenti elettrici o altri carichi modificando il programma registrato nella memoria dell'MK. L'articolo descrive una versione di tale regolatore sviluppata dagli autori sulla base del PIC16F84 MK di Microchip Technology. Il dispositivo proposto utilizza un metodo di regolazione della tensione a impulsi nei circuiti CC, ampiamente utilizzato, in particolare, nell'azionamento elettrico dei veicoli [1]. L'essenza del metodo sta nel fatto che la tensione viene applicata al motore mediante impulsi con un'elevata frequenza di ripetizione mediante un elemento chiave senza contatto. Durante un impulso di durata t e (Fig. 1), l'intera tensione della fonte di alimentazione U viene applicata al motore elettrico e la corrente nel circuito del motore aumenta e durante una pausa tn la tensione viene disattivata e il la corrente diminuisce gradualmente sotto l'azione dell'EMF di autoinduzione, chiudendosi attraverso il circuito del diodo di blocco. Il valore medio della tensione Ucp ai terminali del motore elettrico, e quindi la sua velocità, viene regolato modificando il duty cycle K3, che è pari al rapporto tra la durata dell'impulso ti e il periodo di commutazione T=ti + tn: UCP = K3U; K3 = ti/T. (1)
Per ridurre l'ampiezza delle ondulazioni di corrente ed espandere il campo di regolazione, l'elemento chiave è controllato da un controllo di ampiezza di frequenza con una modifica simultanea della durata del periodo di commutazione secondo la relazione T = Tmin/4K3(1-K3 ), (2) e velocità del microcontrollore; in questo caso la Tmin viene assunta pari a 2,5 ms. Per dimostrare le capacità di controllo del microcontrollore di un azionamento elettrico, nel dispositivo proposto è implementato il seguente insieme di funzioni: - controllo della velocità modificando il fattore di riempimento K3 nell'intervallo 0 ... 100% con un passo del 2%. La caratteristica meccanica dell'azionamento elettrico (la dipendenza della velocità di rotazione dalla coppia sull'albero) è morbida: con l'aumentare del carico, la velocità di rotazione diminuisce, proteggendo il motore elettrico e la fonte di alimentazione dai sovraccarichi; - mantenimento della velocità impostata con una precisione del ±5% utilizzando il principio del controllo ad anello chiuso per deviazione: il valore effettivo della velocità viene confrontato con il valore impostato e, se c'è una deviazione, K3 viene modificato programmaticamente fino alla deviazione viene eliminato; - cambiare il senso di rotazione dell'albero (retromarcia) del motore elettrico; - generare un segnale per accendere l'elemento del freno quando l'azionamento si ferma; - spegnimento automatico del motore elettrico in base ai segnali dei sensori della modalità di emergenza (se utilizzati), nonché in caso di errori nell'esecuzione del programma; - la capacità di controllare due motori elettrici con uno spostamento temporaneo degli impulsi della tensione di alimentazione; - contabilità e archiviazione nella memoria non volatile delle informazioni MC sul tempo di funzionamento totale dell'azionamento; - indicazione visiva dell'algoritmo di controllo selezionato (con o senza stabilizzazione della velocità) e del senso di rotazione, nonché dei valori del ciclo di lavoro, delle velocità impostate e effettive. Alcune di queste funzioni potrebbero non essere utilizzate in applicazioni specifiche. Uno schema schematico del dispositivo di controllo del motore è mostrato in fig. 2. La sua base è MK DD1, che funziona con una frequenza di clock di 10 MHz. I controlli sono i pulsanti SB1 ("Avanti"), SB2 ("Stop") e SB3 ("Indietro"), collegati ai bit RB0 - RB2 della porta B MK. In parallelo al pulsante SB2, se necessario, è possibile collegare l'uscita del sensore di corrente di carico, che, in caso di superamento della soglia di corrente impostata, scollegherà l'azionamento dalla sorgente di alimentazione.
Come elemento chiave è stato utilizzato un potente transistor composito KT834V (VT2). A causa dell'elevato coefficiente di trasferimento di corrente della base, è controllata direttamente dalla tensione dall'uscita RB4 della porta B attraverso il resistore limitatore di corrente R5. Il programma di controllo prevede la possibilità di controllo simultaneo di un secondo motore elettrico collegando l'ingresso di un elemento chiave simile all'uscita RB5. Allo stesso tempo, per ridurre le ondulazioni di corrente nel circuito source, vengono formati impulsi di tensione per il secondo motore con uno spostamento temporale pari alla durata dell'impulso ti, come mostrato in Fig. 1, aeb. Potenti transistor di potenza ad effetto di campo o ibridi possono essere utilizzati come chiavi nel dispositivo con circuiti di controllo collegati direttamente ai terminali MC [2], che consente al regolatore di essere utilizzato in azionamenti con una potenza fino a centinaia di kilowatt, per esempio, nei veicoli elettrificati. L'inversione del motore elettrico viene eseguita cambiando la direzione della corrente nell'avvolgimento di eccitazione del motore elettrico LM1 utilizzando i contatti di commutazione del relè K1. Il suo avvolgimento è incluso nel circuito del collettore del transistor VT1, controllato dalla tensione proveniente dall'uscita dell'RB3 MK. Il regolatore utilizza un relè REN18 (passaporto PX4.564.505) con quattro contatti di commutazione (due contatti sono collegati in parallelo in ciascuno dei gruppi K1.1 e K1.2 per aumentare l'affidabilità). La commutazione dei contatti avviene quando il motore elettrico è diseccitato (K3 = 0), il che riduce significativamente i requisiti per la loro capacità di commutazione. A seconda della corrente nominale del motore può essere necessario un dispositivo di commutazione più potente per commutare l'avvolgimento di campo. Quando si controlla un azionamento elettrico non reversibile, non è affatto necessario utilizzare questi elementi. Il programma prevede la formazione di un segnale all'uscita dell'RB6 MK, che include un elemento frenante per arrestare rapidamente l'azionamento quando è spento o per limitare la velocità in modalità di stabilizzazione con carichi negativi sull'albero motore. Se non esiste tale elemento, il segnale specificato semplicemente non viene utilizzato. L'uscita RB7 riceve impulsi dal sensore di velocità fotoelettrico. È costituito da un diodo emettitore IR VD5, un fotodiodo VD6, un amplificatore basato su un transistor VT3 [3] e un disco montato sull'albero motore con due fori diametralmente distanziati di circa 10 mm di diametro. Quando l'albero ruota, i raggi IR illuminano il fotodiodo due volte in un giro per un breve periodo e nel circuito del collettore del transistor VT3 si formano impulsi di tensione. Entrando nell'ingresso di RB7, provocano interruzioni dell'MC dalla porta B. Sulla base di queste interruzioni, l'MC misura il tempo di ogni giro dell'albero motore e converte l'intervallo misurato in una velocità di rotazione normalizzata rispetto alla percentuale nominale. In questo caso la velocità di rotazione di 100 min-3000 viene considerata pari al 1%. Se il duty factor ha raggiunto lo zero (spegnimento) e il motore continua a ruotare con una frequenza angolare superiore a quella specificata, l'MC invia un comando di frenatura all'attuatore attraverso il bit RB6 della porta B. La porta A a cinque bit configurata per l'uscita viene utilizzata per controllare dinamicamente i sette bit dell'indicatore digitale HG1. Tramite il bit RA3 l'ingresso C1 del contatore binario DD3 riceve l'informazione (sotto forma del corrispondente numero di impulsi) sulla cifra decimale visualizzata e tramite il bit RA4 il contatore viene azzerato. Il decodificatore DD4 converte il codice binario all'uscita del contatore in un codice indicatore a sette elementi. Dalle uscite del RAO-RA2 MK agli ingressi dell'indirizzo del decodificatore DD2, il numero di bit dell'indicatore HG1 viene fornito in codice binario, in cui deve essere visualizzato il contenuto del contatore DD4. Le tensioni sulle uscite 0 - 6 del decodificatore attivano sequenzialmente i bit corrispondenti dell'indicatore, fornendo la visualizzazione di sette cifre e negli intervalli di formazione della tensione sull'uscita inutilizzata del decodificatore, l'indicazione viene spenta e la cifra visualizzata viene caricato nel contatore. All'accensione del dispositivo, il MK si ripristina automaticamente e inizia l'esecuzione del programma registrato nella sua memoria. Viene eseguita l'inizializzazione iniziale dell'MC e del programma di controllo: vengono configurati il prescaler del timer/contatore e le linee delle porte A e B per ingresso/uscita, le costanti iniziali necessarie vengono inserite nelle variabili utilizzate, gli interrupt dal timer/contatore e dalle variazioni del livello della tensione di ingresso nel bit RB7 della porta B. Dopo queste azioni, il programma visualizza ciclicamente le informazioni sull'indicatore digitale HG1 e interroga lo stato dei pulsanti SB1-SB3. L'azionamento elettrico può essere controllato secondo due algoritmi selezionati dall'utente. La modalità di stabilizzazione è attiva. L'utente imposta la velocità di rotazione richiesta dell'albero motore e l'MC misura più volte al secondo la velocità di rotazione effettiva e, a seconda del risultato, corregge il fattore di riempimento K3 in modo tale da mantenere la frequenza specificata indipendentemente dall'alimentazione fluttuazioni di tensione e variazioni del momento di resistenza sull'albero motore. Per attivare la modalità di stabilizzazione, è necessario premere contemporaneamente i pulsanti SB2 ("Stop") e SB1 ("Avanti") quando l'unità è ferma, per spegnere - SB2 ("Stop") e SB3 ("Indietro" ). L'indicatore in questa modalità visualizza le informazioni nel formato 5_XXX_YYV, dove 5 è un segno che l'MC sta funzionando in modalità di stabilizzazione, XXX è il ciclo di lavoro attuale in percentuale da 0 a 100% con incrementi del 2%, formato dall'MC per mantenere la velocità impostata, a YYY - imposta la velocità di trasmissione come percentuale del valore nominale nell'intervallo da 0 a 100% con incrementi del 5%. Modalità di stabilizzazione disabilitata. L'utente imposta il fattore di riempimento richiesto K3. Il segnale di feedback della velocità non viene utilizzato. L'indicatore visualizza le informazioni nel formato XXX_YYY, dove XXX è la velocità attuale misurata dell'albero motore (misurata più volte al secondo) e YYY è il fattore di lavoro K3 specificato dallo 0 al 100% con incrementi del 2%. Utilizzando il timer/contatore integrato nel MK, il programma conta il tempo lavorato dal motore in minuti, salvandone periodicamente il valore nella memoria dati non volatile. Le informazioni corrispondenti vengono visualizzate sull'indicatore dopo aver premuto il pulsante SB2 quando l'azionamento è fermo. Quando il contatore dei minuti raggiunge il valore 8192 (circa 136,5 ore), viene azzerato. Gli impulsi di controllo di due interruttori di potenza sono formati dal MK sulle uscite RB4, RB5 mediante interruzioni dal timer/contatore nella sequenza mostrata in Fig. 1. Di conseguenza, con K3 ≤ 0,5, solo uno dei due motori in un dato momento è collegato all'alimentazione e con K3 > 0,5 le correnti di consumo del motore elettrico sono parzialmente sovrapposte, il che migliora la modalità di funzionamento della fonte di alimentazione . Le costanti necessarie per la formazione degli intervalli di tempo secondo le relazioni (1), (2) e fig. 1 vengono caricati nel timer da una tabella situata nella memoria del programma MK. L'indirizzo nella tabella è determinato dal fattore di riempimento richiesto K3. Nella tabella sono riportati i codici "firmware" della ROM MK.
In caso di comportamento inaspettato del programma di controllo, causato da qualsiasi motivo, il comando del timer watchdog ripristina l'MC e arresta l'azionamento in caso di emergenza. Quando si programma il MK, nel byte di configurazione devono essere indicate le seguenti informazioni: il tipo di generatore - HS, Watchdog timer e Power-up timer - sono abilitati. Il programma è progettato per la velocità massima consentita di 3000 min -1 Per modificare questo valore è necessario impostare altre costanti nella procedura per la sua misurazione (vedere commenti nel testo del programma originale). Inoltre, il valore della velocità massima può essere modificato gradualmente variando il numero di fori nel disco del contagiri. Ad esempio per ottenere una frequenza massima di 1500 min -1 è necessario praticare quattro fori. Per alimentare la parte a bassa tensione del regolatore, è possibile utilizzare qualsiasi fonte a bassa potenza che fornisca una tensione di 5 V con una corrente fino a 150 mA. Il MK PIC16F84 senza modifiche al programma di controllo può essere sostituito dal più economico PIC16C84, anch'esso progettato per funzionare con una frequenza di clock di 10 MHz. Come indicatore digitale HG1, puoi usarne qualsiasi altro con un controllo simile. I diodi del ponte raddrizzatore VD3, il transistor VT2 e i contatti relè K1 determinano la potenza massima di azionamento che può essere controllata dal regolatore. Il regolatore è stato testato in funzionamento con un motore a collettore universale da 400 W. In questo caso il transistor VT2 è stato installato su un dissipatore con una superficie di raffreddamento totale di circa 100 cm2. Un regolatore assemblato correttamente da componenti riparabili con un MK accuratamente programmato non necessita di essere regolato. Il dispositivo descritto può essere utilizzato non solo per controllare la velocità degli azionamenti elettrici, ma anche per mantenere i valori impostati di altri parametri fisici, come la temperatura in una stanza, un'incubatrice, una piscina, un acquario o altri oggetti. In questo caso, invece del sensore di velocità, all'ingresso RB7 MK viene collegato un convertitore temperatura-frequenza. Le parti non utilizzate della porta B possono essere programmate per controllare altri dispositivi esterni, come l'accensione della ventilazione nella stanza quando l'aria è surriscaldata, l'illuminazione e il compressore nell'acquario a determinati intervalli, ecc. Tutto ciò richiede modifiche minime alla il programma di controllo. Letteratura
Autore: S.Koryakov, Yu.Stashinov, Shakhty, regione di Rostov
Macchina per diradare i fiori nei giardini
02.05.2024 Microscopio infrarosso avanzato
02.05.2024 Trappola d'aria per insetti
01.05.2024
▪ Pistola sonora vs dispositivi intelligenti ▪ Frigorifero intelligente LG Smart InstaView
▪ sezione del sito Trasporti personali: terra, acqua, aria. Selezione dell'articolo ▪ articolo Ascensore per garage. Suggerimenti per il padrone di casa ▪ articolo Cos'è una mantide religiosa? Risposta dettagliata ▪ Articolo Medico per l'igiene comunale. Descrizione del lavoro ▪ articolo Liberare la corda e la giacca. Messa a fuoco segreta
Homepage | Biblioteca | Articoli | Mappa del sito | Recensioni del sito
www.diagram.com.ua |
Vedi altri articoli sezione 
Ultime notizie di scienza e tecnologia, nuova elettronica:
Tutte le lingue di questa pagina